塔架计算分析

第十二章第三节

塔桅结构的分析计算方法3）K形腹杆体系塔架，如图12-17c所示。在自由扭转时，因各节间构造相同，节间弦杆受力相同，并由顶部节点可知各弦杆内力均为零。任取节点D，各斜腹杆内力在z轴方向上的平衡方程式为：

塔桅结构的分析计算方法

扭矩Tn与斜腹杆内力所形成的力矩平衡方程式为：

塔桅结构的分析计算方法

由以上两式得：

塔桅结构的分析计算方法

这种腹杆体系的水平横杆也受力，即：扭矩分配到各片平面桁架上的力仍为（Tn/2）/a和（Tn/2）/b。

塔桅结构的分析计算方法

K形腹杆体系塔架的自由扭转惯性矩为：式中Asa﹑Asb——分别为A平面和B平面桁架中一根水平横腹杆的截面积。其余符号意义同前。对正方形截面塔架，通常，a=b,α=β，Aa=Ab=Ad

Asa=Asb=AS则上式为：

塔桅结构的分析计算方法

式中Ad——塔架中一根斜腹杆的截面积；As——塔架中一根水平腹杆的截面积。其余符号意义同前。塔架因用途不同，可能设计成其它的腹杆体系，甚至在相邻平面中采用不同的腹杆体系。例如自升式塔式起重机的塔身需要支撑顶升机构，在两片平行的桁架中采用K形腹杆，而在另外两片桁架中则用三角形腹杆。

塔桅结构的分析计算方法

图12-24是除了相邻平面中采用不同腹杆体系的由各杆轴线构成的塔架。

塔桅结构的分析计算方法

对于图12-24a，有：In5=In4=2In1对于图12-24b，有：

塔桅结构的分析计算方法

对于图12-24c，有：

塔桅结构的分析计算方法

对图12-24d，有：

塔桅结构的分析计算方法

对于图12-24e，有：

塔桅结构的分析计算方法

对于图12-24f，有：

塔桅结构的分析计算方法

由上述分析可以看出，不论塔架采用何种腹杆体系和高度，其扭矩分配到塔架各片平面桁架上的力偶力均为（Tn/2）/a和（Tn/2）/b，

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并且不论相邻两片平面桁架的腹杆体系是否相同，也不论腹杆截面积的大小，扭矩分配到各片平面桁架上的力都是不变的（而扭矩在两对互相平行的桁架之间的分配则相同，都是Tn/2，可称为扭矩均分法）。

塔桅结构的分析计算方法

只是当腹杆体系不同时，其杆件的内力不同，弦杆受力与否不同以及塔架的扭转变形不同，也就是空间塔架的扭转刚度不同。图12-17a所示的塔架比图12-17b的扭转刚度大。

塔桅结构的分析计算方法

通常塔架的节间数n＞10，且多为正方形截面，按自由扭转计算基本上是符合实际的。塔架的约束扭转角小于自由扭转角，但对较高的塔架（n＞10），两种扭转角相差甚微，亦可按自由扭转计算。

塔桅结构的分析计算方法

将各种外力按一定规则分配到各片平面桁架以后，就可按照分配来的力分别计算各片平面桁架的杆件内力，并将属于相邻桁架的同一弦杆的内力叠加起来，最后用求得的塔架各杆的内力来计算各杆的强度和稳定性。

塔桅结构的分析计算方法

2.对空间塔架危险截面的内力分析若只需对塔架受力最大的危险截面计算时，则不必将塔架分解为平面桁架，而先根据外力作用求出该截面上的轴向力，弯矩，剪切力和扭矩，再计算塔架的弦杆和腹杆内力，扭矩主要由腹杆承担，计算方法与前述相同。

塔桅结构的分析计算方法

3.把空间桁架作为一个整体结构计算对轻型空间桁架，多