Excel在塔機附著撐桿設計中的應用

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1、Excel在塔機附著撐桿設計中的應用 設計開發(fā) Excel在塔機附著撐桿設計中的應用 ApplicationofExcelindesignofattachmentstrutoftowercrane 嚴尊湘,陳生濤,劉松林 YANZun—xiang,CHENSheng—tao,LIUSong—lin (鎮(zhèn)江第二建筑工程有限公司,江蘇鎮(zhèn)江212005) 【摘要】本文介紹了用Excel軟件的使用技巧,并用實例介紹編制一個塔式起重機附著撐桿設計程序的 方法. 【關鍵詞】塔式起重機;Excel;附著;撐桿;設計程序 在文獻[1]中,介紹了塔機附著撐桿的設計計 算方法,其計算過程

2、比較繁瑣,而且很難求出每 根撐桿的最大內(nèi)力值.我們用Excel編制設計程 序,每次只要輸入少量的數(shù)據(jù),計算工作由計算 機完成.程序可多次重復使用,而且可以直接打 印出設計計算書. 1Excel的使用技巧 1.1工作表 我們把整個程序分成若干”塊”,每”塊”存 放在一個工作表中.前一工作表的計算結果可以 自動映射到后一工作表的單元格中.具體操作時, 在后一工作表的單元格中輸入”=“號,再點擊前 一 工作表中相應的單元格,映射自動完成.使用 這一功能,可以減少數(shù)據(jù)輸入量,避免發(fā)生錯誤. 1.2單元格地址和公式 工作表中每個單元格有一個地址,用列號+ 行號表示,如A1

3、,B2等等.編寫公式時,單元 格中輸入的是相關單元格地址,而不是具體的數(shù) 據(jù).例如,在Cl單元格中輸入”5”,在C2單元 格中輸入”8”,在C3單元格中輸入公式”=Cl +C2”,C3單元格中顯示的是計算結果”13”.如 果把Cl單元格中的數(shù)據(jù)修改為”7”,C3單元格 中的計算結果就自動變成了”15”.正是Excel的 這一功能,使我們把計算工作交給了計算機去完 成,并且可以多次重復使用. 如果相同行,不同列單元格中的數(shù)據(jù)相同 (例如塔身截面寬度,在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)都 是1.40m),在C13單元格中輸入”1.40”,在D13 單元格中輸入”=C13”,D13單元格

4、中顯示的也 是”1.40”.修改了C13單元格中的數(shù)據(jù),D13單 元格中的數(shù)據(jù)也隨之變化. 如果把圓管材料的截面面積,截面慣性矩, 截面模量以公式的形式寫入單元格,只要修改圓 管外徑,壁厚兩個數(shù)據(jù),這些相關數(shù)據(jù)也隨之改 變,減少了發(fā)生錯誤的可能性. 1.3每行完成一個計算步驟 工作表包含若干行.編程時,每行寫入一個 計算步驟.當發(fā)現(xiàn)遺漏了某些內(nèi)容沒有寫進程序, 這時可在某行前插入幾行,公式中的單元格地址 也隨之自動修改.例如,我們在前例第1行的前 面插入了一行,此時C4(原來的C3)單元格中 的公式就自動變成了”=C2+C3”.如果在C1單 元格中輸入”2”,再把C

5、4單元格修改為”=Cl (C2+C3)”,結果就顯示”30”. 1.4每列完成一項計算任務 工作表包含若干列,編程時可用一列完成一 項計算任務.例如,計算3根撐桿的強度時,可 安排C,D,E列分別完成桿1,桿2,桿3的計算 任務. 為了方便他人閱讀設計計算書,編程時在A 列寫入數(shù)據(jù)名稱或需要顯示的計算公式,在B列 寫入計量單位,在C,D,E……列寫入?yún)⑴c計算 的數(shù)值或要求計算機執(zhí)行的計算公式.這里需要 說明的是:A列寫入的公式僅可顯示和打印,供 閱讀設計計算書用,而不能進行計算;C列的計算 建筑機械化2009(o8)39 設計開發(fā) 公式是要求計算機執(zhí)行的,也是隱藏

6、的,顯示的 是計算結果.如果我們需要編輯隱藏的公式時, 選中這個單元格,隱藏的公式將在編輯欄中顯示, 即可對其進行編輯. 1.5相同的計算可復制完成 用不同的數(shù)據(jù)相同的公式進行計算時(例 如計算桿l,桿2,桿3的強度),僅需要把C列 復制到D,E列,然后修改其中的某些數(shù)據(jù)(如撐 桿長度和內(nèi)力),D,E列的編程工作就完成了.這 一 功能大大減輕了編程工作量. 1.6Excel的函數(shù)功能 Excel有很強的函數(shù)功能,可以進行一些邏 輯運算和判斷.現(xiàn)選常用的幾個說明. 1)輸入兀如果輸入”3.14”,其精確度是小 數(shù)點后2位;但是如果輸入”=PI()”,精確度是 小數(shù)

7、點后l5位.這樣可以提高計算的精確度. 2)平方根如要求計算機執(zhí)行c:√+b 的公式,則在相應的單元格中輸入”=SQRT(C42 +C82)”,式中C4,C8分別是數(shù)據(jù)a,b的地址. 3)選擇一組數(shù)據(jù)中的最大值在C30單元格 中輸入”:MAX(C28:R28,C29:R29)”,就 可以把C28～R28,C29～R29,32個單元格中的 最大值選擇出來,放置在C30單元格中. 4)根據(jù)判斷條件選擇相應數(shù)值在C55單元 格中輸入”=IF(C52<=0.2l5,C53,C54)”, 這表示:如果C52中的數(shù)據(jù)小于等于0.215,則 C55:C53;如果C52中的數(shù)據(jù)大于

8、0.2l5,則 C55=C54.這在計算”穩(wěn)定系數(shù)”時特別適用. 5)判斷計算結果在Cl2單元格中輸入材料 抗壓強度設計值”215”,C43單元格中是撐桿強 度計算結果,C44單元格中輸入公式”=IF(C43 <=C12,”滿足”,”不滿足”)”.當強度值小于等 于215時,C44單元格中就顯示”滿足”;當強度 值大于2l5時,C44單元格中就顯示”不滿足”. 當所有計算結果都是顯示”滿足”時,說明撐桿 強度是滿足設計要求的;出現(xiàn)”不滿足”時,則 需要修改某些數(shù)據(jù),重新計算.這一功能符合計 算書的格式,也便于我們對計算結果進行檢查. 1.7程序的重復使用 每次使

9、用時,使用”另存為”功能,把已編 4020o9(08)c0NsTRucTIoNMEcHANlzATIoN 制好的程序復制成一個新的文件,修改新文件中 某些單元格中數(shù)據(jù),計算機自動完成計算. 2實例 附著撐桿設計程序由7個工作表組成. 1)第1個工作表是本程序的使用說明,指導 使用者正確使用這個程序; 2)第2個工作表是概述和插圖,用于介紹工 程概況,塔機型號,附著裝置位置,受力示意圖, 撐桿的結構形式和主要尺寸等,作為一份完整的 設計計算書,這是必需的; 3)第3個工作表用于計算作用于附著裝置的 扭矩和水平力; 4)第4個工作表用于計算每根撐桿的長度和 最大內(nèi)力;

10、 5)第5個工作表用于計算圓管實腹式撐桿強 度; 6)第6個工作表用于計算雙肢槽鋼格構式撐 桿強度; 7)第7個工作表用于計算四肢角鋼格構式撐 桿強度. 計算圓管實腹式撐桿時,選用第2,3,4,5 個工作表;計算雙肢槽鋼格構式撐桿時,選用第 2,3,4,6個工作表;計算四肢角鋼格構式撐桿 時,選用第2,3,4,7個工作表. 在塔機附著撐桿的設計計算方法一文中, 要分別計算出3根撐桿處于工作狀態(tài)或暴風侵襲 非工作狀態(tài)時的最大內(nèi)力.人工計算就得先對Ⅳ 的函數(shù)式求導,然后才能求出最大值,計算過程 非常復雜.但是Excel就簡單多了,現(xiàn)在把第3個 工作表(見表1)展示給

11、讀者參考.其它工作表的 編程,讀者可根據(jù)前面敘述的方法自行編制. 表1中,自變量f2)按等差數(shù)列排列,等差值 d=rc/4(45.),各列顯示數(shù)值分別是=0,re/4, re/2……7rc/4的計算結果.限于篇幅的關系,本 例中的等差值d=兀/4,實際編程時,我們可以把 等差值選擇得更小一些,如d:7c/8,d=兀/16, 計算的結果將更為精確.計算撐桿內(nèi)力～,Ⅳ2,Ⅳ, 的行分為上,下兩行,上一行顯示的是塔機處于 工作狀態(tài)的計算結果,下一行顯示的是塔機處于 表1計算撐桿的長度和最大內(nèi)力 設計開發(fā) 計算項目及公式單位值等差數(shù)列(等差值d=/4) 水平力與塔身軸線之間的

12、夾角0=弧度0.O00.791.572.363.143.9314.715.50 ～ ,由概述》映射來的數(shù)據(jù) 塔身中心線至左附墻面的距離nl片=mm10760107601076010760l076010760l0760l0760 塔身中心線至右附墻面的距離日§=mm10760107601076010760】07601076010760l0760 塔身中心線至附著框鉸點之間距離al=mm922922922922922922922922 附墻面至附墻座鉸點之間距離a2=111111112ll2l12112ll2ll2I121l2 塔身中心線至左附墻座鉸點的距離bl=mm55005500

13、550055005500550055005500 塔身中心線至右附墻座鉸點的距離b2:mm55005500550055005500550055005500 附著框上兩鉸點之間的距離C=mm138013801380138013801380l3801380 二,《扭矩和水平力工作表的計算結果 工作狀態(tài):據(jù)矩=kNm33.3933.39133.3933.3933.3933.3933-393339 暴風侵襲非工作狀態(tài):據(jù)矩Md=kNm0.000.000.000.O00.O0O.000.OO0.00 工作狀態(tài):水平力H=kN22.1222.12f22.1222.1222.1222.1222.

14、1222.12 暴風侵襲非工作狀態(tài):水平力日=kN77.9277.92l77.9277.9277.9277.9277.9277.92 三,計算相關尺寸 兩附墻座鉸點之間距離b=6?+b2mml1000l1000l100011000l100011000ll000ll000 桿1夾角=arctg((a—al—a2)/(b,一c/2))弧度1.111.111.111.111.111.I11.111.11 桿2夾角口=arctg((a一al—a2)/(bl+c/2))弧度1.OO1.O0f1.001.001.001.O01.0O1.00 桿3夾角7:arctg((a—al—a2)/(b2一

15、c/2))弧度1.1l1.I11.1l1.111.111.111.1l1.1l — L2siI3c~sin(fl+1112l1ll21ll121l1l2llll2ll1l2111121 sin(a十 bcon~sin(fl+ mm55005500550055005500550055005500 sin(a十 yly十42一a左nUn473473473473473473473473 桿1長度Ll:√(a一al一Ⅱ2)+(bl—c/2)n1nl1085010850l0850108501085010850l0850l0850—— 桿2長度L2=√(a一ni—a2)2+(bl+c/2

16、)jmm1152911529l1529115291152911529ll529ll529 桿3長度L3=口一al—a2)2+(b2一C/2)2mml0850l085010850l085010850108501085010850 四,計算三桿內(nèi)力 , Md+Ha~con@+H(c/2)sin@… - 43.48—47.38-39_33-24.O6一10.50-6.6J一14.65-29.93 ¨一 (Ⅱ左～以l一Ⅱ2)cosa一(l+c/2)sinaK一58. 08—71.8O-43.461O.3358.O871.8043.46—10.33 Ⅳ]的最大值kN71.80271.

17、80271.80271.80271.80271.80271.80271.802 l7.2219.5225.O830.6432.9430.6425.O819.52批～Hylcon@十H(x—b1)sinO kN—— ycosfi——xsinfl-27.7O一19.590.0019.5927.7019.590.00一l9.59 的最大值kN32.94532.94532.94532.94532.94532.94532.94532.945 一 Md+H(a一Ⅱ2)con@一HblsinO27.2711.55—8.95-22.23-20.50-4.78l5.7329.O0 lV3——kN

18、 (a一a~)cos7一bsin7841528.77-43.46-90.24～84.15-28.7743.4690.24 M的最大值kN90.23590.23590.23590.23590.23590.2359023590.235 暴風侵襲非工作狀態(tài)的結果,我們選擇這兩行數(shù) 據(jù)中的最大值,就求出了各撐桿在某一工況時的 最大內(nèi)力值.圓 I參考文獻l [1]嚴尊湘,陳生濤,劉松林.塔機附著撐桿的設計計算 方法【J】.建筑機械化,2009,(05):37—40. (編輯金治勇) [中圖分類號]TH212;TH213.3 [文獻標識碼]c [文章編號]1001—1366(2009)08—0039—03 [收稿日期]2OO9—02—22 建筑機械化2o09(08)41