随着城市化的发展,高层建筑逐年增多,施工高度的增加使得对塔机性能的要求也越来越高。塔机处于独立状态起升高度逐渐增加时,结构的非线性越来越明显。为分析非线性因素对塔机结构性能的影响,本文以某塔式起重机为研究对象,利用ANSYS建立了塔机有限元模型,分别研究了非线性对塔机强度、静刚度、地震反应以及塔身稳定性的影响。利用ANSYS软件对塔机强度及静刚度进行了校核,结果表明,该塔机静强度及静刚度均满足设计要求。在此基础上,采用非线性有限元求解技术,考虑了材料非线性以及几何非线性因素,分别计算了不同参数下塔机强度以及静位移。分析表明,非线性因素对塔机的强度计算影响不大,其计算结果与线性解相差不大,几何非线性对塔机的静刚度计算影响较大；随着塔机自由高度的逐渐增加,几何非线性对塔机静位移的影响逐渐增大。塔机处于最大独立高度时,线性解与非线性解的相对偏差接近20%,此时几何非线性对塔机静位移的影响难以忽略,因此在工程实际中,计算塔机静刚性时,需要考虑塔机结构的几何非线性因素。利用ANSYS软件计算了塔机最大独立状态下的固有频率,并得到其前八阶振型和基本周期。选用El-Centro波作为地震动输入,采用时程分析法,计算抗震设防等级为7度时地震作用下塔机的动态响应。结果显示,塔机起重臂端部节点竖向位移最大,塔机结构的最大应力出现在地震反应的初始时刻,塔身最大应力在整个地震反应过程中具有较大波动。对比线性和非线性分析计算结果,得出几何非线性对塔机结构动态响应影响很大。计算塔机起重臂与地震载荷处于不同角度时非线性地震反应,结果表明,起重臂与地震载荷间的夹角对塔机结构的动态响应具有一定影响,起重臂与水平地震载荷平行时,有利于塔机结构的安全。不同抗震设防烈度下的分析表明,抗震设防烈度对塔机竖向位移以及应力均有影响,随着抗震设防烈度的增大,塔身最大应力和结构最大应力的增量均呈成倍增长趋势。最后对塔身进行了屈曲分析,对特征值解与非线性解进行对比得出,特征值解为塔机额定起升载荷产生总轮压的10.46倍,是非保守解,非线性解为总轮压的2.16倍,与实际情况较为相符。通过对不同塔身高度以及不同起重臂位置下的屈曲分析得出,塔身高度对塔身极限承载力具有较大的影响,随塔身高度增加,塔身极限承载力逐渐减小,且极限承载力作用下塔身顶部竖向位移逐渐增大；起重臂位置对塔身极限承载力亦具有一定影响。