塔机附墙支座反力简明计算和分析

高 斌

（中核华兴达丰机械工程有限公司，江苏 仪征 211900）

塔机附墙支座反力简明计算和分析

高 斌

（中核华兴达丰机械工程有限公司，江苏 仪征 211900）

附墙支座反力是设计附墙杆系的基础数据。本文介绍一种塔机在不同工况下的附墙支座反力简单且实用的计算方法，并以实例计算，对计算结果加以适当分析说明。

塔式起重机；附墙支座反力；计算

塔式起重机（以下简称“塔机”）安装高度超过其允许的独立高度就必须附着。附着是为了防止塔身失稳而增加的约束，附墙支座反力就是约束反力。对附着支座反力的计算，GB/T 13752—1992《塔式起重机设计规范》有相应规定：“附着于建筑物的塔身应按弹性支座的多跨连续梁计算支座反力，该力即为附着装置的载荷。”附墙支座反力是设计附墙杆系的基础数据。本文介绍一种塔机在不同工作状态和附墙次数下附墙支座反力的简明计算方法。

1 力学模型和外力说明

用外力叠加的方法，以简化和寻求最不利工况为原则，建立塔机有一道附墙的非工作状态和工作状态、有两道附墙的非工作状态的力学模型。

如图1所示，图中各外力说明如下。

图1 塔式起重机附墙支反力计算力学模型图

q—— 非工作状态回转支承以下塔身（高度在60m以内）所受风载均值，kN/m；

q′—— 工作状态回转支承以下塔身（高度在60m以内）所受风载均值，kN/m；

q2—— 非工作状态回转支承以下塔身（高度在60m～100m）所受风载均值，kN/m；

q、q′、q2均以计算

式中 ψ—— 风压参数[ψ＝1.2CWPW(1+η)]，工作状态时取为226Pa；非工作状态时，塔身高度在0～60m之间取为995Pa，塔身高度在60～100m之间取为1100Pa，塔身高度超过100m时取为1300Pa；风向：沿塔身对角线，从平衡臂尾部吹向起重臂方向；

w——正方形塔身的宽度，m；

M顶—— 非工作状态力学模型顶部弯矩（压向平衡臂方向），是回转支承以上各部件重力对塔机回转中心产生的弯矩之和；回转支承以上，作用在受风部件形心的风载对力学模型最高点产生的弯矩也计入其中，kNm；

M′顶—— 工作状态力学模型顶部弯矩（压向起重臂方向），是回转支承以上各部件重力、起重吊载（按最大起重量计）、起制动时产生的动载荷等对塔机回转中心产生的弯矩之和；回转支承以上，作用在受风部件形心的风载、回转离心力对力学模型最高点产生的弯矩也计入其中，kNm；

P—— 非工作状态回转支承以上风载平移至力学模型最高点所产生的等效力，kN；

P′—— 工作状态回转支承以上风载和回转离心力的合力平移至力学模型最高点所产生的等效力，kN。

各项载荷计算请参见GB/T 13752—1992《塔式起重机设计规范》第4.2节。

2 公式推导

2.1 一道附墙的非工作状态

力学模型如图1a，这是一次超静定问题，按超静定力法原理建立方程为

再根据力和力矩平衡原理，可以进一步推导

2.2 一道附墙的工作状态

力学模型如图1b，这也是一次超静定问题，按超静定力法原理建立方程为

2.3 两道附墙的非工作状态

力学模型如图1c，这是底部有一个固定支座，中间有两个约束支座（附墙支座）的连续梁，属二次超静定。先求MA和MB，立三弯矩方程式如下

2.4 公式应用说明

以上所有公式在计算时，所有外力不管在力学模型图上方向如何，均以正值代入。计算结果为负值时，表示该力的方向与力学模型图中对应力的图示方向相反。

3 计算实例和分析说明

3.1 计算实例

例：某厂生产的起重力矩为260tm某型塔机，a=39m，b=37m，b2=27m，c=36m；非工作状态时，×2=3111N/m)，M顶=1988kNm，P=34kN；工作状态时，×226×2=639N/m)，M′顶=514.4kNm，P′= 21.3kN。

本例用以上公式分别计算出该型塔机不附墙（塔身最高处50m），一道附墙非工作状态和工作状态，两道附墙非工作状态的各支座反力、各附墙支座处弯矩、塔身底部所受弯矩和水平力（同时也是基础受力）如表1所示。

表1 不同状态受力计算表

3.2 受力分析

1）附着是为了防止塔身失稳而增加的约束，附墙支座反力就是约束反力。按照作用力和反作用力原理分析，它是塔身施加在附墙杆系上的载荷，附墙杆系反过来对塔身产生约束反力。

在非工作状态，风是可能从任何方向吹过来的，而塔机的臂杆会随风转动，这样风向就会从平衡臂吹向起重臂；在工作状态，塔机臂杆会360°旋转，风也是可能从任何方向吹过来的。所以，本文中的塔机3种工况的力学模型图中的风力和其它力是沿一个方向叠加的（最不利工况），而由于支座反力与风力相向平行，所以支座反力是可以围绕塔身360°上的任一方向施加约束的。

所以，在计算附墙杆系的受力时，要计算附墙支座反力围绕塔身360°对附墙杆系（附墙杆系相对于塔身在某一确定的方向）各杆的作用力（在360°上确定一定数量的等分点计算）。

2）参考表1数据可得：①塔身上部第一附着点（塔身悬臂支承端）的支承反力最大，而非工作状态的支座反力要大于工作状态的支座反力。应取该反力作为附着装置及建筑物支承装置的计算载荷，计算工作状态的支座反力对附墙杆系各杆的作用力，还要考虑塔机回转扭矩的影响；②由于附着，使最大弯矩从基础转向了塔身顶部，基础所受水平力也有所减小；③附墙支座处及各部弯矩由塔身承受（塔身的强度满足）。

（编辑 贾泽辉）

Tower crane attachment wall support reaction simple calculation and analysis

GAO Bin

TH212;TH213.3

B

1001-1366(2015)11-0061-03

2015-08-06