建筑力学-塔吊分析
塔式起重机的静力学分析
塔式起重机结构的静力学分析摘要：强度和振动特性是设计塔式起重机的金属结构的重要指标。
文章从有限元的基础理论出发,利用ANSYS软件,对塔式起重机进行静力学分析,获得了其应力应变结果,比较了三种典型的工况,指出了极限吊重情况下静态极限强度的位置,并分析了塔式起重机的振动频率和振型,为研究塔式起重机的其他动力响应提供了依据。
关键词：塔式起重机静力学分析有限元 ANSYS引言：塔式起重机（tower crane）简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。
动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。
作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。
由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。
当起重臂架绕塔式起重机的回转部分作360°回转、吊重载荷沿起重臂架运行并升降时以及由于驱动控制系统电机抖动等原因，都会使塔式起重机引起振动。
在此情况下，吊重荷载等动荷载对塔式起重机结构所引起的内力和变形，要比同样大小的静荷载所引起的大，有时甚至大得多。
由于塔式起重机结构及构件承受的动荷载一般都很大，而且加载次数较为频繁，更容易产生疲劳破坏。
作为大型设备,塔机的工作特点是根据建筑需要将物品在很大空间内升降和搬运,属于危险作业。
目前,在建筑施工中,由塔机引起的人员伤亡和设备事故屡禁不止,重大事故发生率居高不下。
塔机的强度和振动频率是影响塔机寿命和稳定性的重要因素，因此对塔式起重机进行静力学和振动的研究是十分要必要的。
本文利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对塔式起重机ＱＴＺ630进行建模，分析了三种加载在塔式起重机上的典型的工况，得出了塔式起重机在三种工况下的静力学应力和应变云图，找出塔式起重机各个工况下的危险位置，为其塔机的改进提供参考。
提取出塔机的前５阶振动模态，为其他动力学响应提供研究依据。
1.塔式起重机的结构及性能参数1.1塔式起重机的结构塔式起重机主要由机械部分、金属结构和电气三大部分组成。
机械部分主要是指起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构、行走机构、架设机构等等，这些机构根据工作需要或有或无，但起升机构是必不可少的。
塔吊的分析与改进1
同济大学浙江学院塔吊的分析与改进专业：机械设计制作及其自动化学生姓名：汤理梁学号：090813完成时间：2012年12月12日一、上回转自升固定平臂式塔吊的分析与改进 (1)二、塔吊的分析 (1)（一）塔吊的基本结构 (1)（二）塔吊的原理 (6)三、塔吊的改进 (12)（一）旧式回转机构的适用性及存在的问题 (12)（二）调速机构的改进 (12)一、上回转自升固定平臂式塔吊的分析与改进塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，以一节一节的接长（高），好像一个铁塔的形式，还叫塔式起重机，用来吊施工用得钢筋、木楞、脚手管等施工原材料的设备。
具有回转半径大、提升高度高、操作简单、装卸容易等优点，是建筑工地普遍使用的一种起重机械。
二、塔吊的分析（一）塔吊的基本结构塔机外型示意图见图３—６，由金属结构部分、机械传动部分、电气系统和安全保护装置组成。
电气系统由电动机、控制系统、照明系统组成。
通过操作控制开关完成重物升降、塔臂回转和小车行走操作。
图３—６塔式起重机整体结构图1-固定基础；2-固定支腿；3-附着装置；4-顶升机构；5-下支座；6-上支座；7-回转机构；8-回转塔身；9-司机室；10-变幅机构；11-载重小车；12-吊钩；13-起重臂；14-起重臂拉杆；15-塔顶；16-平衡臂拉杆；17-平衡臂；18-平衡重；19-起升机构；20-电控柜；21-塔身一般来说塔吊按各部分的功能可以分为：机座、塔身、顶升机构、回转机构、起升机构、平衡臂、塔臂、行走小车、变幅、驾驶室、塔顶等部分。
（1）机座是最底下用来固定和支撑整个塔机的部分；（2）塔身是塔机身子，也是升高的部分；（3）顶升部分是使得塔机可以升高；（4）回转机构是保持塔机上半身可以水平旋转的；（5）起升机构用来将重物提升起来的；（6）塔臂一般就是提升重物的受力部分；（7）平衡臂架是保持力矩平衡的；（8）行走小车是用来安装滑轮组和钢绳以及吊钩的，也是直接受力部分；（9）变幅是使得小车沿轨道运行的；（10）司机室是操作的地方；（11）塔顶当然是用来保持臂架受力平衡的；塔吊的牵引机构与起升机构起升机构是塔式起重机中最重要、最基本的机构，是以间歇，重复工作方式，将重物通过其中吊钩或其他吊具悬挂在承载构件（如钢丝绳、链条）上进行起升、下降，或起升与运移的机械设备。
塔吊调运分析
一、技术疑问类别：NWPM （Site)0 进度计划0。
1 裙房塔吊两台，数量是否不足,有否计算吊运次数。
我司技术标中考虑裙房塔吊如下：针对裙楼垂直吊装，结合裙楼钢结构的施工部署及土建施工的吊装需求，现场用于裙楼垂直运输的共四台塔吊，其中一台为TC7035B （70m 半径）、两台台为TC6015B(60m 半径）、一台M440D （55m 半径).70m,3.5t 60m,4.9t70m,3.5t60m,4t52.5m,8t第一大街NO.1 STN E W T O W N W E S T R D新城西路GUANGDA ST广达街2#大门3#大门5#大门办公楼1电源标养室库房电源G U A N G C H A N G W E S T R D广场路变压器4#大门钢筋原材堆场钢筋加工棚钢筋成品堆场钢筋成品堆场钢构堆场钢筋原材堆场钢筋加工棚钢筋成品堆场变压器钢筋加工区模板架料堆场模板架料堆场模板架料堆场模板架料堆场1#大门钢筋原材堆场钢筋加工棚模板架料堆场办公楼23F3F厕所6#大门钢结构堆场钢结构堆场5.1t43m,8.3t裙楼塔吊分布图劲性钢柱分布范围较广，需要由两台TC7035B 、1台TC7030和1台M440D 塔吊共同完成吊装，裙楼桁架结构的吊装由一台M440D 塔吊完成吊装，夹层结构由一台M440D 和一台TC7035B 塔吊完成吊装,天幕结构的吊装由两台TC7035B 分工完成吊装，屋面钢梁及钢柱需由两台TC7035B 、1台TC7030和1台M440D 塔吊共同完成吊装。
52.5m,8t40m,12t30m,18.1t桁架吊装工况分析70m,3.5t70m,3.5t 52.5m,8t 35m,14.6t夹层钢结构吊装工况分析70m,3.5t47m,7.5t钢结构堆场50m,6.7t53m,6t70m,3.5t天幕钢结构吊装工况分析根据上述情况分析，二期地下室裙楼施工阶段塔吊使用最紧张，先对该情况进行吊运分析，具体如下：a、单层工期根据总进度计划，二期裙楼地下室单层工期30天，具体如下:中建五局第三建设有限公司4b、单层吊运量分析每日吊运量日期工序1—5日6日7—8日9日10-12日13-20日21日22-24日25-27日N-1层混凝土浇筑N层放线N层水平模板搭设支模架：55t模板:20t支模架：55t模板：20t支模架：55t模板:20t支模架：55t模板：20t支模架:55t模板:20tN层墙柱钢筋绑扎钢筋：60t 钢筋:60t 钢筋:60t 钢筋:60t 钢筋:60tN层墙柱模板支设墙柱模：5t钢管扣件17t墙柱模：650㎡钢管扣件18t墙柱模:650㎡钢管扣件19t墙柱模：650㎡钢管扣件20t墙柱模：650㎡钢管扣件21t墙柱模：650㎡钢管扣件22tN层梁板钢筋绑扎钢筋：71t 钢筋：71t 钢筋:71t 钢筋:71t N层结构混凝土浇筑中建五局第三建设有限公司5c、塔吊性能拟选用用TC7035型塔吊，参数如下：TC7035塔吊起重能力TC7035塔吊配重TC7035B塔吊运输单元TC7035B塔吊运输单元TC7035B塔吊起重特性TC7035B塔吊传动机构d、吊运时间分析（1）垃圾清运时间分析：起吊重物绑扎时间20min塔吊回转时间1min塔吊变幅时间=40m÷40m/min=1min,40m为垃圾清运平均距离塔吊卸物时间2min塔吊回转时间1min每一次吊运时间为=起吊重物绑扎时间+塔吊回转时间+塔吊变幅时间+塔吊卸物时间+塔吊回转时间=25min。
塔吊的调研报告
塔吊的调研报告塔吊是一种用于建筑和工程施工中起重、装卸各种物体的重型机械设备。
由于其高度和稳定性，被广泛应用于大型工程项目中。
本报告将从塔吊的工作原理、种类、应用领域以及发展趋势等方面进行调研和分析。
一、塔吊的工作原理塔吊主要由塔架、斗篮、起重机构和变幅机构等组成。
当需要起重时，起重机构通过电机带动钢丝绳，将物体吊起。
斗篮和变幅机构则用于控制物体的竖向和水平移动，以满足不同工程需求。
二、塔吊的种类根据塔架的形式，塔吊可以分为平面式和锥形式两种。
平面式塔吊是最常见的类型，塔架平行于地面。
锥形式塔吊的塔架则呈锥形，能够提供更好的稳定性和承载能力。
根据起重量不同，塔吊还可以分为小型、中型和大型塔吊。
小型塔吊一般起重量在3-16吨之间，适用于小型建筑项目。
中型塔吊起重量在10-25吨之间，适用于中等规模的工程项目。
大型塔吊起重量超过25吨，适用于大型工程项目。
三、塔吊的应用领域塔吊广泛应用于建筑工程、桥梁施工、船舶制造等领域。
在建筑工程中，塔吊用于吊装和安装各种构件，如预制楼板、钢结构等。
在桥梁施工中，塔吊能够提供大承载能力和高吊高度，能够满足各种施工需求。
在船舶制造中，塔吊主要用于吊装和安装大型船体构件。
四、塔吊的发展趋势随着科技的发展和人们对工作效率的要求，塔吊也在不断进行创新和升级。
目前，一些塔吊已经实现了自动化控制，能够通过遥控器或计算机远程控制操作，提高了工作效率和安全性。
此外，一些厂商还研发了独立式塔吊，它不需要塔架支撑，可以直接安装在建筑物或大型设施上，提供了更大的灵活性和便利性。
另外，为了满足环保需求，一些塔吊开始采用电力或液压动力系统，减少了噪音和排放污染。
未来，随着建筑工程的规模不断扩大，塔吊将继续向更大、更高、更稳定和更自动化的方向发展。
综上所述，塔吊是一种重要的起重设备，广泛应用于建筑和工程项目中。
通过不断的创新和升级，塔吊将为工程施工提供更高效、更安全的解决方案。
高层建筑机械——塔式起重机的受力分析
毕业设计题目高层建筑机械——塔式起重机的受力分析塔式起重机的受力分析文献综述1.引言塔式起重机是用来对物料进行起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备。
随着生产规模日益扩大，特别是现代化、专业化生产的要求，在许多重要的部门中，起重机己经成为不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。
1.1 塔式起重机的基本概念塔式起重机是现代工业和民用建筑的主要施工机械之一。
据资料记载，塔式起重机溯源于西欧，有关建筑用塔式起重机的第一项专利颁发于1900年。
近代塔式起重机的首批原型样机出现于1912年。
1923年研制成功第一台比较完整的近代塔式起重机。
30年代，德国已开始批量生产塔式起重机并在建筑工地上使用，与此同时，还向国外出口。
1914年公布了建筑用塔式起重机的德国工业标准DIN8670，规定以吊载(吨)和幅度(米)的乘积(吨·米)——起重力矩表示塔式起重机的起重能力[1]。
而早在商朝(公元前1765年到1760年之间)，我国劳动人民就使用了汲水的桔棒，它是一种类似塔式起重机的机构，长期以来我国没有自已的起重机制造业，直到新中国成立后，才建立独立制造各种起重机的工业体系。
在生产和使用塔式起重机上，我国起步较晚。
1953年，在北京劳动人民文化宫第一次展出前民主德国的建筑师I型塔式起重机。
1954年，东北抚顺重型机器厂仿建筑师I型试制了TQ2-6型塔式起重机，这是我国自制的第一台塔式起重机。
同年在北京航空学院教学楼施工吊装，这是我国第一次在建筑工地上使用塔式起重机[2]。
在建筑安装工程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机械很多，其中应用最广泛的是塔式起重机。
因为它具有其他起重机械难以相比的优点。
如:塔身高，起重臂装于塔身顶部，有效起升高度大;起重臂长，有效作业面广;能同时进行起升、回转、行走、变幅等动作，生产效率高;采用电力操纵，动作平稳，安全可靠;和其他起重机械相比，结构较为简单，运转可靠，保养维修也较为容易。
塔式起重机标准节内力分析
建 好 的标准 节模 型如 图 ｌ所示 。
太原科技大学校青年科技研究基金资助项 目 （ ２ ０ １ ０ ３ ０ ０ ２ ）
收稿日 期： ２ ０ １ ３ — ０ ４ — ２ ８ ｛ 修回日 期： ２ ０ ７ ３ — ０ ５ 一 １ ０
作 者 简 介 ；王 文 浩 （ 】 ９ ７ ６ 一 ） ，男 ，山 西 洪 涧 人 ，讲 师 ，在 读 博 士 ，主 要 从 事 机械 金 属 结 构 、工 程 力 学 、机 械 优 化 设计 等领 域 的 教 学 和 研究 。
ｅ， ３， ７
１ ． １ 塔 身建模
塔 身标 准节 模 型尺 寸 为 １ ． ３ ｉ ｌ ｌ ｍ×１ ． ３ ｍｍ×２ ． ２
ｍｍ， 标准 节 由主 弦杆 和腹 杆 构 成 ， 腹 杆 又 分 为斜 腹 杆 和直 腹杆 。根 据 塔身 的受 力 特点 （ 即外力 主要 作 用在 节点 上 ， 在杆 件上 很少 有 外 力 作 用 ） ， 标 准 节 可 以简化 为只对 两 个节 点 受 力 的 ｌ ｉ ｎ ｋ单 元 进 行 分 析 ， 这 样 塔 架 就 简化 为空间桁架 。本文考虑 了塔身 自重 的影 响 ， 杆件 上 有均布荷 载 ， 所 以采 用 空 间梁 单元 Ｂ ｅ ａ ｍ１ ８ ８建模 ， 这 样 更接近实 际情 况 。选 用 单元 建模 不 仅提 高 了计 算精 度， 而且可 以显示单元 的实际截 面形状 。塔身 建模 的主
０ 引 言
ｎ ，１ １，一６ ５ ０ ，１ ２ ０ ０ ，６ ５ ０ ｎ ，１ ２ ，一 ６ ５ ０ ，１ ２ ０ ０ ，～ ６ ５ ０ ｎ ，Ｉ ３ ，６ ５ Ｏ ，２ ３ ０ ０ ，— — ６ ５ ０ ｎ ，１ ４ ，６ ５ ０ ，２ ３ ０ ０ ，６ ５ ０ ｎ ，１ ５ ，一 ６ ５ ０ ，２ ３ ０ ０ ，６ ５ ０ ｎ ，Ｉ ６ ，一 ６ ５ ０ ，２ ３ ０ ０，一６ ５ ０ ｎ ，Ｉ ７ ，６ ５ ０ ，２ ４ ０ ０ ，一 ６ ５ ０
塔吊的受力资料分解
塔吊分析报告——理论力学车辆工程(３)班李晓学号:20052654程驰学号:20052735乔同超学号:20052682张兴华学号:20052660总述1．塔吊综述1.1塔吊外型1.2塔吊的组成1.3我国塔吊发展历程1.4塔吊的作用1.5塔吊结构图1.6塔吊的分类示例２．塔吊分析2.1塔吊静力学分析2.2塔吊运动学分析2.3塔吊动力学分析3. 塔吊常见事故分析及对策3.1 塔吊重大事故分析3.2 对策4. 塔吊现存问题及发展前景4.1 我国塔式起重机存在的主要问题4.2 塔吊的未来发展前景5. 小组总结★1．塔吊综述1.1塔吊外型塔吊，即塔式起重机（如图1-1所示），机身很高，像塔，有长臂，轨道上有小车，可以在轨道上移动，工作面很大，主要用于建筑工地等处。
1.2塔吊的组成塔吊一般由外套架、回转轴承、塔冒、平衡臂、平衡臂拉杆、起重臂（吊臂）、起重臂拉杆、电源、支架、变幅小车，起重吊钩、驾驶室等几部分组成。
另外工作时塔机安全装置还应主要包括：行程限位器和荷载限制器。
行程限位器有：起升高度限位器、回转限位器、幅度限位器。
荷载限制器有:起重力矩限制器、起重量限制器此外还应包括风速仪。
1.3我国塔吊发展历程塔式起重机是我们机械建筑的关键设备，在建筑施工中起着重要作用，我国的塔吊制造如今已跻身于当代国际市场。
五十年代初，我国塔机的制开始起步，生产的是一些小型塔机，六十年代自行设计制造了25TM、40TM、60TM、160TM四种机型，多以摆臂为主；七十年代，随着高层建筑发展，对施工机械提出了新的要求。
于是，160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造；八十年代，国家建设突飞猛进，建筑用最大的250TM塔机也应运而生。
特别是1984年，首先在北京建工集团建机厂引进世界先进的法国POTAIN（波坦）公司技术并于次年成功试制了FO/23B塔机，这可以说是我国塔机发展史的里程碑，它大大缩短了我国与国外的差距，使我国塔机发展步入快行道。
塔吊的物理原理
塔吊的物理原理塔吊是一种常见的建筑工程机械设备，主要用于在建筑工地上起吊和运输重型材料和设备。
它能够在建筑工地上起重和水平运输重物，为施工提供了高效、便捷的条件。
塔吊的作用主要是通过电动机和液压系统进行驱动，利用钢丝绳进行起重和运输，从而实现对重物的起重和搬运。
塔吊的物理原理主要包括电动机原理、液压系统原理、起重原理和运输原理。
下面将对这些原理逐一进行分析介绍。
首先，塔吊的电动机原理。
塔吊的起重机构主要由电动机驱动钢丝绳上下运动，实现对重物的起重和放下。
电动机通过输电线路接收电能，将电能转化为机械能，从而实现外部的能量输入。
电动机主要通过电磁感应原理和电能转换原理进行工作，通过电流在磁场中受力使得转子转动，由此实现机械运动，达到提升或者放下重物的目的。
其次，液压系统原理。
塔吊的回转机构和升降机构通常均采用液压传动，通过液压泵将机械能转化为液压能，从而实现塔吊的回转和升降动作。
液压系统主要通过利用液体传递能量的原理，实现对从动机构的控制。
当液压泵工作时，将液体压力传递到液压缸或液压马达中，从而驱动从动机构做出相应的运动。
再者，起重原理。
塔吊的起重机构主要由电动机和钢丝绳组成，其原理是利用电动机带动钢丝绳卷筒运动，从而实现对重物的起重和放下。
在起重的过程中，电动机通过输电线路接收电能，将电能转化为机械能，从而使得钢丝绳上升或下降，实现对重物的提升或放下。
在整个起重过程中，需考虑到吊钩、吊绳、重物之间的相互作用力，以及电动机的工作效率等因素，从而实现安全、高效的起重作业。
最后，运输原理。
塔吊的运输主要依靠电动机和钢丝绳进行，其原理是通过电动机运动驱动钢丝绳，从而实现对重物的水平运输。
在运输的过程中，电动机带动钢丝绳卷筒运动，使得重物在水平方向上运动，从而实现对重物的搬运。
需要注意的是在运输过程中需对吊钩和吊绳的运动轨迹进行控制，确保安全稳定地进行搬运作业。
总的来说，塔吊的物理原理主要包括电动机原理、液压系统原理、起重原理和运输原理。
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建筑力学作业
平面一般力系实际工程的应用——塔吊分析
1.塔吊介绍
塔吊，即塔式起重机。
机身
很高，像塔，有长臂，轨道上
有小车，可在轨道上移动，工
作面很大，主要用于建筑工地
等处。
塔吊一般用于建筑施工、
货物搬运、部分事故现场处理
等场合，主要作为材料、货物
等的高空运输或质量较大物体
的运送的工具。
塔吊一般由外套架、回转轴承、塔冒、平衡臂、平衡臂拉杆、起重臂（吊臂）、起重臂拉杆、电源、支架、变幅小车，起重吊钩、驾驶室等几部分组成。
塔吊一般用于建筑施工、货物搬运、部分事故现场处理等场合，主要作为材料、货物等的高空运输或质量较大物体的运送的工具。
如下图，塔吊可简化为所示主体结构模型
塔吊主体结构模型
塔吊结构图
根据塔吊的组成、用处及发展历程，我们可以对塔吊的结构有一个更加深入的了解。
如下图1-2塔吊的主体结构模型图所示，塔吊的各个部分均已经标出在图上。
2.塔吊静力学分析
对塔吊整体为研究对象．
要保证机身满载是平衡而不向右倾倒，则必须
∑M B=0, W2(a+b)-F A b-W1-W max l max=0；
限制条件F A≥0．
再考虑空载时的情形，这时W＝0. 要保证机身空载时平衡而不向左倾倒，则必须满足平衡方程：
∑M A＝0， W2 a+F B b-W1(b+e)=0；
限制条件F B≥0．
1)对塔吊的平衡臂，由平衡条件得：
∑F x=0, F1cosθ=F x；
∑F y=0, F1sinθ+F y=W2+m1g；
L 1
∑M=0， (F1sinθ-W2)l1=m1gl2；
2)如左图塔吊吊臂，由平衡条
件得
∑Fx=0, F x=F2cosα
+F3cosβ；
∑F y=0, F2sinα
+F2sinβ+F`y=m2g+W；
∑M=0, F2sinα
l3+F3sinβl4=m2gl5+Wl．3)如右图塔吊吊帽与拉杆的受力情
况，则由共点力的平衡条件可得平衡
方程如下：
∑Fx=0, F1cosα= F2cosβ+
F3cosγ
∑F y=0, F1sinα+F2sinβ+
F3sinγ=F
3.塔吊分析小结
经过本小组两个星期的学习、查资料、讨论、研究，在规定时间内完成了这份塔吊分析报告。
在此次调查分析中，我们对塔吊的静力学进行了大量细致的分析，我们搜集了大量的关于塔吊的资料，对静力学部分的知识有了更加深刻的理解。
但因我们所学的理伦理学的知识有限，对塔吊的静力学分析还不够全面细致。
作为平面一般力系实际应用的分析，塔吊明显能体现力学性质，能充分表达平面一般力系在实际工程中的应用，也有助于我们对建筑静力学产生深刻认识。
在对塔吊分析的过程中，我们综合运用了平面一般力系有关的平衡方程，对塔吊的整体平衡以及各构件平衡进行了分析，深入理解了平衡式和二力矩式，对建筑力学静力学部分也有了更深刻的认识。