塔式起重机(简称“塔机”)在现代施工中扮演着重要角色,随着城市化进程推进速度的加快,建筑施工中塔机的投入量也随之增多,并不断地提高塔机的架设高度、起重臂长度等结构参数。大量的塔机应用使其事故发生数量逐年上升。众多事故中,因特殊天气导致的非工作状况倒塌、倾翻一直备受关注,塔机风载荷的作用不容忽视。目前,国内外对塔机风载荷的研究主要应用有限元计算,部分研究还会采用风洞试验的方法,但在塔机的实际设计计算中多以国家标准以及行业标准进行计算。现阶段国内塔机设计主要是参照GB/T 13752《塔式起重机设计规范》、GB/T 3811《起重机设计规范》、GB/T5009-_-2016《建筑结构载荷规范》等多个标准完成。而现行标准给出的计算结果却存在着差别,塔机在风载荷计算上的研究处于相对滞后的状态。本课题主要针对市场上使用最多的上回转式塔式起重机为研究对象,通过分析现行塔机设计计算所参照标准之间的差异,分析各参数取值方式的不同对计算结果的影响,基于计算流体力学(CFD)以及统计分析的方法,利用ANSYS Workbench以及Fluent软件,研究塔机结构在非工作状态下的风场特性,以及_-不同结构对风场特性的影响,计算不同机构形式的风载荷以及该结构下的风载荷系数。具体工作包括以下几方面:(1)本文针对现行塔机设计规范和标准,,对各标准中的塔机非工作状态风载荷的计算时,各计算参数的选取方法进行研究,采用误差分析理论,引入相对最大值偏差的概念,对各标准在相同条件下非工作状态下风载荷计算结果进行对比,结合计算结果分析各标准的计算差异。(2)建立塔机结构风场特性模拟的流场模型。模拟风场需要建立正确的流场模型,根据模型特点,选用Solid Works搭建塔机结构模型,利用Design Model,根据阻塞率的大小,建立合适的塔式起重机塔身与起重臂的风场流域模型,通过设定边界条件以及调整流体模型参数,使模拟接近真实情况。(3)塔机结构风场特性的模拟。基于计算流体力学(CFD)理论,利用Fluent流体力学分析软件对风场进行模拟,选用k-ε模型,对塔机的不同结构以及不同风向角的风场进行模拟,得到不同风向角下塔机塔身与起重臂的表面风压与截面流速、速度矢量的分布云图及风场特性变化规律,分析各结构的风场特性并,给出恶劣天气时,可以提高塔机抗风性的建议。(4)研究桁架结构对塔机风载荷特性的影响。在建立的塔机模型上,调整结构的型钢形状、腹杆的布置方式,得到不同的风压与截面流速、速度矢量的分布云图,对比分析,型钢形状与布置方式对风载荷的影响。计算不同结构的风载荷系数,最终与现行标准进行对比,并根据不同结构的风场特性的对比,以及相关参数的计算分析,提出了塔机在设计计算时,关于提高抗风性能的建议。