某48米烟囱塔架设计介绍

分类：工业设计论文发表时间：2021-05-06 14:34 关注：(1)

　　[摘要] 以实例介绍了采用SpaS CAD进行塔架设计的方法以及塔架绘图和放样开料的注意事项。

　　[关键词] SpaS CAD 塔架烟囱钢结构

　　某化工厂排空烟囱(PVC材质)，外径730mm，总高50米。需做一钢塔架来支承烟囱，塔架总高48米。钢塔架水平截面常用的形式有三角形和正方形，常用杆件有角钢和钢管。国产角钢基本是直角角钢，很少有内角60°角钢，因此角钢塔均采用正四边形截面，便于腹杆连接。钢管构件则比较灵活，钢管塔有正三角形和正四边形截面。根据现场场地条件和业主要求，本设计采用正方型。按《烟囱设计规范》GB50051-2002，塔架底部宽度与高度之比不宜小于1/8，本设计采用6米。塔架顶部宽度，根据烟囱直径和站人维修需要，采用1.5米。塔架沿高度，每隔6米设置一道横隔，同时也作为烟囱的支承点。

　　塔架建模和计算采用中国建筑科学研究院PKPM系列软件中的SpaS CAD模块。

　　在SpaS CAD中，选择菜单“快速建模”→“自立塔架”，选择塔架各段的形式，输入各段的具体参数，如分节数、每段顶标高、长、宽以及杆件截面等，再选择横隔形式、标高、截面，就可以快速生成我们所需的大致模型，然后根据需要，适当增减一些杆件，最终形成我们需要的准确模型。在SpaS CAD中，灵活运用各视图(上视、左视、前视、透视等)以及“选择显示”、“整体显示”工具，可以非常方便对模型进行修改调整。

　　在建模中常用的功能模块有杆件定义、杆件布置、杆件修改和杆件删除等。杆件定义、杆件修改和杆件删除这三个模块都比较简单，按提示操作就可以，这里说说杆件布置。在杆件布置对话框中，首先要选择截面种类，分为“型钢构件”和“自定义构件”，按需要选择即可。然后要选择杆件类型，有柱、梁、支撑和次梁四种，一般塔架构件，主要以受轴力为主，可以全部按柱输入，其中一些杆件也可以按支撑输入。我个人的做法是角柱和中间有侧向支承的杆件都按柱输入，其余的中间无侧向支承的单杆件按支撑输入。接下来就是选择构件和相对坐标系。相对坐标系定义要布置的构件的偏心信息的参照坐标系。SpaS CAD中提供了三种坐标系：WCS、UCS和LCS。WCS即世界坐标系，相当于结构的整体坐标系，所有的局部坐标系都是从WCS中计算得到的。UCS是用户自定义坐标系，用户可以按照自己的需要，定义任意位置处、任意方向的正交笛卡尔坐标系，必须符合右手螺旋法则。LCS是网格线相关的坐标系，跟AUTOCAD中的对象坐标系有点类似，只是AUTOCAD中需要用户自己选择对象来定义坐标系，而在SpaS CAD中，系统自动给每根网格线定义了一个网格线相关的坐标系。从网格线起始节点到终止节点的向量方向为LCS的局部Z’轴方向。再按右手螺旋法则，垂直网格线和其终止节点在世界坐标系XOY平面内的投影所形成的平面的方向为LCS的局部X’轴方向。在空间任意位置、任意方向的网格线上布置不对称杆件(例如不等边角钢)，对于任意空间结构建模工作来说是一个很大的挑战，LCS是解决这个问题的关键。利用LCS，再加上“端点互换”功能，可以有效地解决结构中任意不对称杆件的布置问题。在构件偏心分组框中最关键的是“转角”，决定着杆件布置的方位，至于偏心，在塔架结构中，偏心都比较小(主要由角柱截面不是从底到顶同一截面引起)，可以忽略。杆件布置的转角的正方向沿着选定坐标系的Z轴方向。所有参数选定后就可以选择网格线来布置杆件了，可以单根布置也可以按TAB键切换到批量选择模式来批量布置。杆件布置完成后，还需要指定杆件材料强度和杆端约束信息。本工程塔柱受力比较大，因此所有

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