结构大赛方案设计.doc

维纳斯”自立式塔吊结构模型设计方案浙江大学结构设计竞赛组委会二OO八年“维纳斯”自立式塔吊设计说明书日期：2008年5月29日、设计摘要自立式塔吊是一种主要承受竖向荷载的工程工具，在建筑施工方面有巨大的用途本次大赛要求禾I」用牛皮纸、卡发丝线、白胶等材料，设计并制作一个自立式塔吊结构模型，承受 一定的竖向荷载因此我们遵从本次大赛“新颖、轻巧、美观、实用”的比赛原则，并且从加载要求 以及工程实用性出发，设计并制作了名为“维纳斯”的自立式塔吊我们设计制作的塔吊主要由立柱以及横梁组成，考虑到结构整体的稳定性，我们充分利用材料的 各种力学性能我们从塔吊的实际应用出发，想到了“斜拉桥”的结构外形，利用卡发丝线作为斜拉 线作为竖向受力的构件，横梁做成三角形截面，提高其刚度而立柱则仔细参考了关于塔吊结构设计 方面的专业资料，采用斜杆作为抗扭的受力构件二、模型方案图1、结构整体视图图二：正立面图一：侧立面图四：俯视图图三：轴测图2、主要构件图图七：横梁与斜拉线3、节点详图直径,15mm连缀件 直径：9mm白胶粘结图八:立柱与连缀件连接卡发丝线二 斜拉十―「I——t 一JT横梁粗杆， 直径45mm加载点图九：横梁与丝线斜拉连接三、计算书1、计算模型采用ANSYS进行分析，各节点编号如下:ELEMENTS4』 38ANSYSMAY 29 200S20:13:04stat ic图十：侧立面计算模型1ELEMENTSANSYSKAY 2? 20062c：13：xestatic图十一：正立面计算模型2、结构计算分析计算假定：立柱下部不能移动，但是可以有一定的转角，因此可视为铰接；横梁，立柱以及连接节点采取加强措施，可视为刚接；考虑到荷载的分布，计算时均采用空间梁单元 Beam188.。

在结构自重方面，通过计算各杆件重量估算出结构自重 立柱长度为1130mm，卷纸宽度为210mm ，横梁长度为1200mm，卷纸宽度为250mm，估算自重为572g，实际自重在600g以上1 )荷载分析点A施加配重Qa=29.4N (质量3kg的砝码)，在加载作用点 B施加QB = 9.8N的竖向荷载，在加载 作用点C施加Qch=19.6N的水平荷载；然后在作用点 C施加竖向荷载2 )结构选型经过以上分析，我们选用了如下图所示的结构ANSYSMAY 29 20oe20;13;57(3 )内力分析以及计算简图ANSYS图形分析如下：导出ANSYS分析数据如下:PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEMNODEUXUYUZUSUM10.00000.00000.00000.000020.00000.00000.00000.000030.00000.00000.00000.000040.00000.00000.00000.00005 -0.14356-0.160380.192340.2886660.42000E-010.137410.221820.264297 0.47887E-01-0.85788E-01-0.21738 0.238558 -0.21860 -0.12466E-02-0.16798 0.275699 -0.14986 -0.26918 0.12483 0.3324210 -0.65393E-01-0.13132 -0.56153E-01 0.1570812 0.31491 0.26151 0.55469 0.6893813 -0.57269 0.30465E-01-0.42343 0.7128714 -0.25122E-02-0.329231.1001 1.148315 -0.37824 0.300351.0988 1.200316 -0.35412 -0.13502-0.73470 0.8266917 -0.90360E-02-0.18913E-01-0.766860.7671518 0.28102-0.355631.98592.037019 -0.982660.336931.77382.055620 -0.73855-0.10542-1.20461.4169210.46254-0.50089E-01 -1.06051.1580220.63761-0.385362.51852.626423-1.20160.340612.51012.803724-1.1672-0.78063E-01 -1.39091.8174250.54601-0.10930-1.33401.4455260.86368-0.380813.25623.390327-1.56040.336543.27163.640228-1.5938-0.54813E-02 -1.70552.3343290.69544-0.16213-1.62931.7789301.0896-0.381554.02484.187131-1.98400.303614.03034.502432-1.97960.45939E-01-1.77142.656933 1.1002 -0.25439-1.81542.137934 2.2420 -0.279634.9130 5.407635 -2.4119 0.250594.9985 5.555636 -2.41240.10027 -1.26292.724937 2.2435 -0.30926-1.41052.668138 5.3337-0.53572E-01 6.58598.4750***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEMNODE UX UY UZ USUM39 -3.0924 0.17311 6.5484 7.2439-3.09130.154920.118433.09745.3399-0.406840.198215.3590-32.736-9.85074.002734.419-30.874-8.78482.261032.179-32.715-7.7129-2.083033.676-20.219-6.25234.042121.547-18.719-5.38152.281419.610-20.221-4.5115-2.011220.815-9.0204-3.27544.026810.407-7.8345-2.57062.22598.5406-9.0262-1.8999-1.93759.42532.3478-0.423422.19373.24090.53160-0.333582.18762.27588.79961.81214.03739.84977.53341.08222.19017.91958.80590.34704-1.76508.9877404142434445464748495051525354555624.165-6.0850-2.047125.00457-44.380-7.99024.022445.27358-32.160-6.92712.267732.97659-25.542-4.67584.033726.27760-15.640-3.68442.247716.225616.4127-3.0388-1.97107.3649MAXIMUM ABSOLUTE VALUESNODE57423857VALUE-44.380-9.85076.585945.273(5)承载能力估算根据以上加载模拟分析，该结构可以承受比赛所规定的各种荷载。