基于 ANSYS 的施工升降机附着架受力分析 　　

　　（1 山西省工程机械有限公司；2 太原重工轨道交通设备有限公司，山西 太原 030003）

         摘 要：通过对施工升降机附着架进行 ANSYS 受力分析，得出了不同高度的附着架在两种典型工况下的分析数据，找出附着架的危险截面，并得出了施工升降机附着架体最不利工况下的优化方法，对施工升降机附着架的设计及应用具有较大的意义。

　　关键词：施工升降机附着架；ANSYS；受力分析；危险截面引言近年来，随着超高层和装配式建筑的快速发展，对施工升降机附着装置的安全性能要求也越来越高，尤其是升降机与形式各异的建筑物之间的附着架连接刚度问题不断涌现。施工升降机附着架装置的主要是将升降机导轨架与建筑物相连接，并起到减少整机相对独立高度，校正导轨架垂直度，增加整机稳定性的作用。附着架的刚度往往随着施工现场的条件发生变化，影响附着架整体刚度的主要因素包括电梯中心距离建筑物之间的距离、附着架的结构形式以及附着架的材料特性。对于多道施工升降机附着架来说，除了受外载荷外，主要都是通过附着装置作用于建筑物上使整机随时保持着动态平衡状态。因此，附着架体的受力分析是施工升降机设计人员、使用单位等都非常关注的问题。

　　本文选取 SC200/200（930）型，架设高度为 100m 的施工升降机，通过ANSYS有限元分析软件施工升降机对第一道及最后一道附着架进行受力分析，得出不同工况下两道附着架体的应力分布云图，找出附着架的危险截面，对施工升降机附着架的优化设计和保证整机安全生产具有一定的理论指导意义和工程实际应用价值。

　　1 附着装置简介

　　本文研究的附着架主要是由矩形管、圆管等型材组焊成的框架结构，包括连接方管、附着架、连接圆管、调节丝杠、连接座等主要部件如图 1 所示。

　　1-标准节；2-附着架；3-连接方管；4-连接圆管；5-连接座图 1 施工升降机附着架示图2 工况和载荷的选择2.1 工况选择本文选取两种典型的施工升降机计算工况，分别为施工升降机工作状态和非工作状态两种工况，见表 1。一是施工升降机处于工作状态工况下，两个吊笼满载，并位于导轨架的最大悬臂端，外载荷有 8 级风载荷；二是施工升降机处于非工作状态工况下，双吊笼处于最底端，外载荷为 12 级风载荷。

　　表 1 施工升降机模拟计算工况

　　工况  工作状态  风速（m/s）

　　工况一  是  20

　　工况二  否  40

　　2.2 载荷分布

　　由附着架的受力可知，作用在施工升降机附着架上的载荷主要有导轨架载荷，吊笼及重物载荷，除此之外，因为施工高度较高，还要考虑风载荷的作用。

　　3 计算结果分析

　　根据施工升降机附着架的结构特性，附着架分析计算的时候采用BEAM188 梁单元，杆件之间作简化处理，附着架与标准节、建筑物之间通过节点耦合命令进行分析模拟计算，得到了施工升降机第一道及最后一道附着架在两种不同工况下的计算数据，如表 2 所示。

　　表 2 附着架在两种工况下计算结果

　　附着位置

　　X 向位

　　移（mm）

　　Y 向位移

　　（mm）

　　Z 向位移

　　（mm）

　　最大Mises应

　　力（N/mm?）

　　工况一  第一道附着  -1.12  -1.01  1.5  65.72最后一道附着  -1.73  -1.42  2.1  74.58工况二  第一道附着  -0.91  0.67  0.8  30.49最后一道附着  -1.18  -0.99  1.6  44.85经过 ANSYS 加载求解后，通过通用后处理模块可以看到附着架体局部最大应力分布云图如图 2、图 3 所示。

　　图 2 附着架杆件对接处局部应力分布云图

　　图 3 附着架连接处局部应力分布云图

　　计算结果显示，两种工况下，附着架的最大受力均发生在最上面一道附着处，且工况一的受力最大，附着架主要的应力集中部位位于杆件的焊接对接部位，其中，最大等效应力位置位于附着架与建筑物的连接处，即危险截面，应力值为σmax=74.58MPa，附着架的所有连接杆件的材料材质均为 Q235-B，许用应力[σ]=170MPa＞σmax，可知最大应力能够满足安全使用要求。

　　根据附着架的 ANSYS 受力分析结果可以得出，在附着架的结构设计和材料选用上，可以采取一定的加强措施，来提高整机的安全系数。

　　例如，可以在杆件受力薄弱处增加加强筋板，达到强化加固的效果。

　　附着架与建筑物连接处的钢材可以选用高强度钢板，或者是增加该连接处钢板的厚度等措施。此外，还可以通过采用先进的焊接工艺或者优质焊材，提高焊缝的高抗拉强度，减少应力集中。

　　4 结语

　　本文利用ANSYS软件对施工升降机附着架在不同工况以及不同架设高度进行了受力分析计算，并得到了以下结论：

　　（1）施工升降机附着架在工作状态和非工作状态下的最大应力和最大位移均发生在最上面一道附着处，且在工况一的时候最大，表明工况一是施工升降机的最不利工况。

　　（2）利用 ANSYS 软件较好的获得附着架受载荷力作用下的应力分布云图，并找出结构的薄弱及危险截面，为附着架的理论分析和实际应用提供了参考依据。

　　（3）从结果分析可知，附着架的最大等效应力位于与建筑物连接处，为了保证附着架的安全可靠性，该位置处可以采用高强度的钢板材料，同时采用先进的焊接工艺，减少焊接缺陷。

　　参考文献

　　[1]莫维尼.有限元分析—ANSYS 理论与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.

　　[2]王云良，宋树忠.施工升降机附墙装置[J].建筑机械.2005，(1)84-85.

　　[3]GB/T10055-2007，施工升降机安全规程[S].