塔吊起重机臂桁架的拓扑优化设计

2014-03-28磨季云

武汉科技大学学报 2014年3期

熊湛，磨季云

(武汉科技大学理学院，湖北武汉,430065)

目前，塔吊在我国高层建筑施工中使用频繁，加强塔吊起重机起重臂桁架的拓扑优化设计研究对其安全施工具有重要的意义[1]。起重机起重臂桁架是塔吊的重要组成部分，一般都是进行分段式拼接桁架设计。塔吊起重机臂结构是桁架结构，主要受力构件是主弦杆，但如果腹杆分布合理，则其结构受力就均匀合理。有关塔吊起重机臂结构整体受力分析设计和移动载荷下的优化设计的研究相对较少，而使用拓扑优化方法对其进行优化设计则更少。基于均匀化的有限元拓扑优化方法可以完成多工况下起重机臂桁架结构的概念设计[2-5]，它通过模拟起重机在移动载荷下的应力状态，以拓扑优化方法计算出其最优腹杆分布方式。但由于起重机种类繁多、起重工况运载各异，故起重机臂桁架拓扑优化就成为其结构优化领域的难点问题[6]。为此，本文以塔吊起重机TC7350为研究对象，采用有限元分析软件建立其部分臂桁架模型，通过加载适当的边界条件和移动载荷后对其进行受力性能分析和拓扑优化设计，以期为塔吊起重机起重臂桁架在移动荷载下的拓扑优化概念设计提供依据。