第三节　起重运输机金属结构的计算简图

对起重运输机金属结构进行强度、刚度和稳定性分析时，常用一理想的力学模型来代替实际结构，这种力学模型称为起重运输机金属结构的计算简图。对结构进行简化时，应使计算简图尽可能接近实际情况，并注意使计算工作尽量简单。

将实际结构简化成计算简图，包括结构本身的简化、支座的简化和作用载荷的简化。

结构本身简化时，用其轴线来代替构件，变截面构件近似地视为等截面构件，杆件之间的节点根据金属结构的类型简化为铰接点或刚接点。

支座是结构的支承，是金属结构与基础相连接或接触的部分。结构所承受的外加载荷都是通过支座传给基础或其他结构的，因此，支座是金属结构重要的传力部件。起重运输机金属结构中，经常遇到的支座有活动铰支座、固定铰支座和固定支座三种。

活动铰支座的特点是在支承部位有一个铰接结构，它可使支承的上部结构绕铰点自由转动，而包括支承在内的整个结构又可在一个方向内自由移动。有轨运行式起重机的大车走行轮沿轨道方向可简化成活动铰支座。图1-14（a）是活动铰支座的结构形式，图1-14（b）是活动铰支座的简图。活动铰支座只能承受垂直方向的支反力。

图1-14　活动铰支座的典型结构和简图

固定铰支座与活动铰支座的不同点是其包括支座在内的整个结构不能沿一个方向移动，但仍可绕铰点自由转动。固定铰支座既可承受垂直支反力，又可承受水平支反力。图1-15（a）中的A支座是固定铰支座的典型结构，图1-15（b）是它的计算简图。如果将整个台车作为该支座的组成部分，对这样的支承结构也可以简化为活动铰支座。

图1-15　固定铰支座的典型结构和简图

固定支座与活动铰支座、固定铰支座相反，它既不能转动，又不能沿一个方向移动。这种支座不仅能承受垂直支反力和水平支反力，而且还能承受弯矩。固定支座可以用焊接连接，亦可用螺栓连接。

起重运输机金属结构的支座通常是属于空间结构的支座。按平面支座进行分析时，在一个平面内属于一种支座情况，而在另一平面内又可简化成另一种支座情况。有时，在同一平面内，由于研究的对象不同或工况不同，也可以取两种支座情况。例如门式起重机在门架平面，当研究主梁强度时，常取静定支座；当研究支腿的强度时，就可能取超静定支座。

载荷简化时，固定载荷（结构或机构的自重载荷）可简化成均布载荷、集中载荷或节点载荷。移动载荷（起升载荷和小车自重载荷）以轮压的形式作用在小车轨道上时，接触长度很小，可以简化成集中载荷。

图1-16（a）是一单主梁门式起重机。根据上述原则进行简化时，在门架平面主梁和支腿用其几何轴线代替，结构自重视为均布载荷，起升载荷视为移动集中载荷。计算主梁时，支座取图1-16（b）的静定支座；计算支腿时，用图1-16（c）的一次超静定支座。

必须指出，如何把实际的金属结构合理地简化成计算简图是起重运输机金属结构分析中一个十分重要而且应该首先加以解决的问题。计算简图的选择合理与否，将直接影响到结构分析的正确性。在计算同一结构时，往往需要采用几种计算简图。初步设计时，用一个比较简单而精确度不高的计算简图（确定计算简图时，忽略较多的次要因素）；在最后技术设计阶段，改用一个在计算上较繁而精确度较高的计算简图（确定计算简图时，忽略较少的次要因素）。

图1-16　单主梁门式起重机金属结构计算简图

（a）结构图；（b）简化成静定结构计算简图；（c）简化成超静定结构计算简图。