SSD60/60轻型施工电梯导轨架的有限元分析

　　1引言

　　施工电梯是一种建筑机械，由导轨架、吊笼、平衡重、起升机构几部分组成。其导轨架是一个由型钢构成的钢结构，为主要承载结构，也是整个施工电梯中造价比重最大的部分，它的选材与结构对整个设计的成败起主要作用。从制造厂方来说，选取小型号普通型钢制造导轨架在经济上是合算的，但这必须以结构可靠为前提。因此，有必要详细分析导轨架的强度和刚度。本文用有限元法详细分析了某厂生产的SSD60/60施工电梯导轨架的受力与变形情况，简要介绍了其计算结果。

　　2结构简介与力学模型

　　图1为SSD60/60施工电梯导轨架结构示意图，图2是其标准节的几何尺寸，表1是其型钢的几何数据。导轨架最大安装高度为30米，用4根Φ13钢丝绳45.对角牵拉固定。

　　起重机设计时，一般将此类结构按析架处理。因此在有限元计算时，采用空间析架单元分析其应力与变形。若需分析其压杆稳定性，则必须采用梁单元。结构承受均布的风载荷以及提升物重力、平衡对重、偏载力矩等集中载荷。上述集中载荷均化移到塔顶截面形心处(如图1)，具体数值见下节。

　　本文未考虑启动、制动引起的惯性作用。

　　该导轨架结构共分为364个单元，132个结点。

　　3计算工况与载荷简化

　　3.1设计参数

　　SSD60/60施工电梯为双吊笼、有对重、钢丝绳提升。每个吊笼自重0.5吨，最大载重量0.6吨，对重0.8吨，顶架重约0.3吨。导轨架用A3钢制造，其弹性模量E=2.06 x 10⁵MPa。

　　3.2风载荷

　　风载荷按下式计算(1,2]:

式中C—风载体形系数，本文取为1.4;

　　Kh—风压高度变化系数，对应导轨架高度从0一30米，工作风压的Kha=1.0,非工作风压的Kkg=1-1.36;

　　q—标准风压值，工作风压9D=147Pa(按5级风确定);非工作风压。m-588Pa(按内陆地区30年一遇最大10分钟平均风压值确定);

　　F—面积，按最大受风面积计算，每一标准节的迎风面积F=1.17m²。由式(1)求得各标准节所受风载荷为:

　　工作风载荷

　　非工作风载荷

　　3.3工况

　　考虑两种典型的危险工况。工况1为一吊笼满载，一吊笼空载，作用有工作风载荷。工况2为非工作状况，结构受非工作风载荷。各工况导轨架塔顶的集中载荷以及每个标准节所受风载荷见表2。

　　4计算结果分析

　　有限元计算结果表明，主弦杆与斜腹杆是主要的承力构件，水平腹杆中的应力很小。因而，在不影响结构刚性、稳定性的前提下，可以采用较小截面的型钢作水平腹杆，以达到节约原材料、减轻结构总重的目的。