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【摘 要】文中介绍了带式输送机大型钢结构转运站设计难点，并就设计难点对传统设计方法和现代化先进设计方法进行详细的阐述。
【关键词】大型钢结构转运站；设计方法；有限元
阿曼二期项目CT3113.02皮带机转运站转运站长9.5米，宽8.2米，高47.3米，总共分成10层。在海拔标高38.600米平面（八层）布置有TR.3123.03、TR.3113.03两条胶带机。在海拔标高41.675米平面（九层）布置有TR.3123.02、TR.3113.02两条胶带机，同时海拔标高47.300米平面布置两台维修用10吨电动葫芦。该转运站用于完成物料由上层皮带机到下层皮带机的卸料工作。
由于该转运站垂直高度高，水平张力大，最大水平张力120吨，此种规格转运站是设计中很少遇到的，因此设计中存在许多技术难题。对于垂直高度大于20米的钢机构转运站，自振周期大，对动载荷响应明显，尤其是对地震载荷的响应尤为显著，因此在以前静力分析的基础上，应着重进行动态分析，以达到设计要求。
传统的钢结构设计一般采用的是重复设计的方法，是设计者根据自己的理论知识和工程设计经验经过不断地选择、试算、分析、校核，直至达到设计要求为止。这种设计方法安全可靠，但设计时由于考虑计算误差安全系数通常选择过大，设计过于保守，材料浪费，设计出的产品过于保守。另一方面，对于尺寸过大，结构过于复杂的钢结构体系，计算量相当大，设计者往往要耗费大量的时间用于复杂的计算和分析中，无形中降低了设计效率，使设计成本增加。
随着高速计算机的发展，为研究和发展结构分析设计方法提供了现实条件和理论基础，使我们设计者对钢结构分析理论和设计方法的理解也更加深入。这其中有限元技术的发展尤为突出，现在有限元法已经被工程师和科学家们公认是一种完美和方便的分析工具。40多年来，有限元法的应用已由弹性力学平面问题扩展到空间问题、板壳问题，由静力平衡问题扩展到稳定问题、动力问题。其分析结果安全可靠，计算方便快捷，对于本次项目CT3113.02皮带机转运站的设计也十分有效。
所谓的有限元法是将一个连续域离散化为有限个单元并通过有限个节点相连接的等效集合体。由于单元能按照不同的联结方式进行组合，且单元本身又可以有不同形状，因此可以模型化几何形状复杂的求解域。单元内的近似函数由未知场函数在单元的各个节点的数值和其插值函数来表达。一个问题的有限元分析中，未知场函数在各个节点上的数值就成为新的未知量，从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。一经求解出这些未知量，就可以通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值，从而得到整个求解域上的近似解。
所有的通用有限元软件都包括：前处理、求解器、后处理三个有逻辑顺序的模块。在进行实际工程分析时，也该按照以上三个模块来进行。
依照上面的步骤，对CT3113.02皮带机转运站进行有限元分析，这里我们采用ANSYS有限元分析软件，计算模型及分析结果如下图所示。同时，按照《建筑抗震设计规范》分别按地震工况及阵风工况对该转运站进行了模态分析，使结构设计在动载状态下能满足强度要求。
钢结构转运站设计的基本原则是要做到技术先进、经济合理、安全适用和确保质量。因此，结构设计要解决的根本问题是在结构的可靠和经济之间选择一种最佳的平衡，使由最经济的途径建成的结构能以适当的可靠度满足各种预定的功能要求。
本次项目采用的有限元分析法对大型钢结构转运站进行优化设计，即满足了结构设计的可靠性，又节省了设计时间，降低了设计成本，实现企业创效的目标。
【关键词】大型钢结构转运站；设计方法；有限元
阿曼二期项目CT3113.02皮带机转运站转运站长9.5米，宽8.2米，高47.3米，总共分成10层。在海拔标高38.600米平面（八层）布置有TR.3123.03、TR.3113.03两条胶带机。在海拔标高41.675米平面（九层）布置有TR.3123.02、TR.3113.02两条胶带机，同时海拔标高47.300米平面布置两台维修用10吨电动葫芦。该转运站用于完成物料由上层皮带机到下层皮带机的卸料工作。
由于该转运站垂直高度高，水平张力大，最大水平张力120吨，此种规格转运站是设计中很少遇到的，因此设计中存在许多技术难题。对于垂直高度大于20米的钢机构转运站，自振周期大，对动载荷响应明显，尤其是对地震载荷的响应尤为显著，因此在以前静力分析的基础上，应着重进行动态分析，以达到设计要求。
传统的钢结构设计一般采用的是重复设计的方法，是设计者根据自己的理论知识和工程设计经验经过不断地选择、试算、分析、校核，直至达到设计要求为止。这种设计方法安全可靠，但设计时由于考虑计算误差安全系数通常选择过大，设计过于保守，材料浪费，设计出的产品过于保守。另一方面，对于尺寸过大，结构过于复杂的钢结构体系，计算量相当大，设计者往往要耗费大量的时间用于复杂的计算和分析中，无形中降低了设计效率，使设计成本增加。
随着高速计算机的发展，为研究和发展结构分析设计方法提供了现实条件和理论基础，使我们设计者对钢结构分析理论和设计方法的理解也更加深入。这其中有限元技术的发展尤为突出，现在有限元法已经被工程师和科学家们公认是一种完美和方便的分析工具。40多年来，有限元法的应用已由弹性力学平面问题扩展到空间问题、板壳问题，由静力平衡问题扩展到稳定问题、动力问题。其分析结果安全可靠，计算方便快捷，对于本次项目CT3113.02皮带机转运站的设计也十分有效。
所谓的有限元法是将一个连续域离散化为有限个单元并通过有限个节点相连接的等效集合体。由于单元能按照不同的联结方式进行组合，且单元本身又可以有不同形状，因此可以模型化几何形状复杂的求解域。单元内的近似函数由未知场函数在单元的各个节点的数值和其插值函数来表达。一个问题的有限元分析中，未知场函数在各个节点上的数值就成为新的未知量，从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。一经求解出这些未知量，就可以通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值，从而得到整个求解域上的近似解。
所有的通用有限元软件都包括：前处理、求解器、后处理三个有逻辑顺序的模块。在进行实际工程分析时，也该按照以上三个模块来进行。
依照上面的步骤，对CT3113.02皮带机转运站进行有限元分析，这里我们采用ANSYS有限元分析软件，计算模型及分析结果如下图所示。同时，按照《建筑抗震设计规范》分别按地震工况及阵风工况对该转运站进行了模态分析，使结构设计在动载状态下能满足强度要求。
钢结构转运站设计的基本原则是要做到技术先进、经济合理、安全适用和确保质量。因此，结构设计要解决的根本问题是在结构的可靠和经济之间选择一种最佳的平衡，使由最经济的途径建成的结构能以适当的可靠度满足各种预定的功能要求。
本次项目采用的有限元分析法对大型钢结构转运站进行优化设计，即满足了结构设计的可靠性，又节省了设计时间，降低了设计成本，实现企业创效的目标。