摘 要

依据GB/T13752-92《塔式起重机设计规范》，分析了其在各种载荷作用下起升平面内受力情况，根据臂架的工作特点和性能要求,对型钢合理优化设计,建立了臂架控制截面应力分布最均衡和臂架最轻的结构优化数学模型,编制了臂架结构应力计算过程,选取不同的校核段进行了详细计算,并将校核段的不同选择对计算结果的影响进行了对比分析. 计算表明合理优化设计后典型工况下臂架各危险截面的应力分布和臂架重量均能够使设计的塔式起重机吊臂结构优、材料省、可靠性高。

关键词 起重臂 优化设计 截面 校核

Abstract

Based GB/T13752-92 "tower crane design", with multi-span continuous beam structure extended approach to single-tower suspension points and the boom for the study, analyzed the various loads in lifting plane within the force, according to arm work characteristics and performance requirements, right lifting positions and optimal design of steel and reasonable to establish the stress distribution in the control section boom and jib the most balanced lightest structural optimization model is developed arm structural stress calculation, select a different section of a detailed calculation of check, and check the different options section of the calculation results were compared. calculations show that the optimal design of a reasonable condition after the boom of the dangerous section of typical stress Boom weight distribution and are able to make the design of the tower crane boom structure of good, materials provinces, and high reliability.

Key words ： boom optimal design section Checking

目录

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摘 要 II

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2平头起重机的发展现状及发展前景 3

1.2.1国外平头起重机的发展状况 3

1.2.2国内塔机的发展状况 4

1.3起重机的分类及结构 6

1.4此次设计内容概述 7

第二章 平头塔式起重机臂架的设计 9

2.1臂架设计概述 9

2.1.1臂架结构类型 9

塔式起重机的臂架，按主要受力特点，可以分为受压臂架和受弯臂架两类。 9

2.1.2臂架结构形式及材料 9

2.1.3臂架所受的主要载荷及分类 10

2.1.4臂架运输单元划分 12

2.1.5截面型式确定 13

2.1.6腹杆布置 13

2.2 臂架根部主弦杆截面积和臂架高度的计算 14

2.3根部截面宽带的计算 20

2.4 根部腹杆截面积的计算 27

2.5 根部水平支杆截面积的计算 31

2.6 变截面的确定 34

2.6.1设计变截面的必要性 34

2.6.2 变截面尺寸的确定 36

2.7平头塔式起重机设计 39

3.平衡臂设计 46

3.1主要参数和载荷 48

3.2几何特性计算 49

3.3内力计算 50

3.4强度计算 51

3.4.1整体强度计算 51

3.4.2整体稳定性计算 52

参考文献 54

致谢 57

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

塔式起重机简称塔机，也称塔吊，具有工作效率高、使用范围广、回转半径大、起重高度高、操作方便以及安装与拆卸简便等特点，因而在建筑工程等行业中得到广泛应用。塔式起重机是现代工业在实现生产过程机械化，自动化，改善物料搬运条件，减轻劳动强度，提高劳动生产率必不可少的中套机械设备。随着经济建设的迅速发展，机械化和自动化不断提高，与此相适应的起重机技术也高速发展，产品种类不断增加，适用范围越来越广。

塔式起重机属于一种非连续性的搬运机械。在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型的起重机高，使工业与民用建筑中完成预制构件和其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。由于塔式起重机能靠近建筑物，起幅度利用率可达其幅度的80%，普通履带式、轮胎式起重机幅度利用率不超过50%，而且随着建筑物高度的增加还会急剧的减少。塔机在高层工业和民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短周期、降低工程造价起着重要作用。

但是随着近年来国内建筑业的不断发展，不少建筑群都需要多个塔机同时作业，这样传统的塔式起重机就存在了弊端，塔帽的高度直接影响着相邻的塔机交叉作业，并且传统的塔式起重机在一些特殊场合失去了效用： 比如机场旁的施工， 隧道内，厂房内的施工，高压线下的施工，传统塔式起重机就很难胜任。当需要拆除臂节时，传统塔式起重机受拉杆的限制，只能拆掉吊点以外的臂节，要拆掉吊臂拉杆难度很大，这样采用平头起重机可以在空中很方便的任意拆掉臂节。而且，传统塔机臂架受交变应力的影响，对臂架的使用寿命产生不利的影响。

在这些情况下有必要对平头塔机进行设计与优化。

平头起重机属于平臂小车变幅式结构体系，而图 1-1(a)中的起重机属于动臂式，动臂式变幅机构是通过吊臂俯仰摆动实现变幅的。 可用钢丝绳滑轮组和变幅液压缸使吊臂作俯仰运动。 图 1-1(b)和图 1-1(c)所示为平臂小车变幅式结构， 是通过移动牵引起重小车实现变幅的。工作时吊臂安装在水平位置，小车由变幅牵引机构驱动，沿着吊臂的轨道（弦杆）移动。

(a) 动臂式起重机 (b) 平臂塔式起重机

(c)平头起重机

1.2平头起重机的发展现状及发展前景

1.2.1国外平头起重机的发展状况

平头塔机起源于欧洲，叫法源于 flat-top tower crane 的译名,也有叫无

塔头式塔机(topless tower crane)。平头塔机的设计思想及雏形最早可追溯到

20 世纪 60 年代，当时法国 Richier 公司研制的塔机外形已接近于现在的平头塔机，例如其 X1290 和 GT 系列塔机塔头较矮，通常不超过 4m，只稍稍高于吊臂和平衡臂。但严格来讲，这些塔机又不同于现在的平头塔机，尽管塔头较矮，但还是能区分出塔头、平衡臂、拉杆等。真正的平头塔机诞生于 1975 年，瑞典

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