塔架計(jì)算分析

第十二章第三節(jié)

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法3）K形腹桿體系塔架，如圖12-17c所示。在自由扭轉(zhuǎn)時(shí)，因各節(jié)間構(gòu)造相同，節(jié)間弦桿受力相同，并由頂部節(jié)點(diǎn)可知各弦桿內(nèi)力均為零。任取節(jié)點(diǎn)D，各斜腹桿內(nèi)力在z軸方向上的平衡方程式為：

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

扭矩Tn與斜腹桿內(nèi)力所形成的力矩平衡方程式為：

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

由以上兩式得：

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

這種腹桿體系的水平橫桿也受力，即：扭矩分配到各片平面桁架上的力仍為（Tn/2）/a和（Tn/2）/b。

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

K形腹桿體系塔架的自由扭轉(zhuǎn)慣性矩為：式中Asa﹑Asb——分別為A平面和B平面桁架中一根水平橫腹桿的截面積。其余符號(hào)意義同前。對(duì)正方形截面塔架，通常，a=b,α=β，Aa=Ab=Ad

Asa=Asb=AS則上式為：

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

式中Ad——塔架中一根斜腹桿的截面積；As——塔架中一根水平腹桿的截面積。其余符號(hào)意義同前。塔架因用途不同，可能設(shè)計(jì)成其它的腹桿體系，甚至在相鄰平面中采用不同的腹桿體系。例如自升式塔式起重機(jī)的塔身需要支撐頂升機(jī)構(gòu)，在兩片平行的桁架中采用K形腹桿，而在另外兩片桁架中則用三角形腹桿。

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

圖12-24是除了相鄰平面中采用不同腹桿體系的由各桿軸線構(gòu)成的塔架。

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

對(duì)于圖12-24a，有：In5=In4=2In1對(duì)于圖12-24b，有：

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

對(duì)于圖12-24c，有：

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

對(duì)圖12-24d，有：

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

對(duì)于圖12-24e，有：

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

對(duì)于圖12-24f，有：

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

由上述分析可以看出，不論塔架采用何種腹桿體系和高度，其扭矩分配到塔架各片平面桁架上的力偶力均為（Tn/2）/a和（Tn/2）/b，

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

并且不論相鄰兩片平面桁架的腹桿體系是否相同，也不論腹桿截面積的大小，扭矩分配到各片平面桁架上的力都是不變的（而扭矩在兩對(duì)互相平行的桁架之間的分配則相同，都是Tn/2，可稱為扭矩均分法）。

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

只是當(dāng)腹桿體系不同時(shí)，其桿件的內(nèi)力不同，弦桿受力與否不同以及塔架的扭轉(zhuǎn)變形不同，也就是空間塔架的扭轉(zhuǎn)剛度不同。圖12-17a所示的塔架比圖12-17b的扭轉(zhuǎn)剛度大。

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

通常塔架的節(jié)間數(shù)n＞10，且多為正方形截面，按自由扭轉(zhuǎn)計(jì)算基本上是符合實(shí)際的。塔架的約束扭轉(zhuǎn)角小于自由扭轉(zhuǎn)角，但對(duì)較高的塔架（n＞10），兩種扭轉(zhuǎn)角相差甚微，亦可按自由扭轉(zhuǎn)計(jì)算。

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

將各種外力按一定規(guī)則分配到各片平面桁架以后，就可按照分配來的力分別計(jì)算各片平面桁架的桿件內(nèi)力，并將屬于相鄰桁架的同一弦桿的內(nèi)力疊加起來，最后用求得的塔架各桿的內(nèi)力來計(jì)算各桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

2.對(duì)空間塔架危險(xiǎn)截面的內(nèi)力分析若只需對(duì)塔架受力最大的危險(xiǎn)截面計(jì)算時(shí)，則不必將塔架分解為平面桁架，而先根據(jù)外力作用求出該截面上的軸向力，彎矩，剪切力和扭矩，再計(jì)算塔架的弦桿和腹桿內(nèi)力，扭矩主要由腹桿承擔(dān)，計(jì)算方法與前述相同。

塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法

3.把空間桁架作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)計(jì)算對(duì)輕型空間桁架，多