Excel在塔機附著撐桿設(shè)計中的應(yīng)用

1、Excel 在塔機附著撐桿設(shè)計中的應(yīng)用Application of Excel in design of attachment strut of tower crane嚴尊湘，陳生濤，劉松林YAN Zun-xiang, CHEN Sheng-tao, LIU Song-lin(鎮(zhèn)江第二建筑工程有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212005)在文獻1中，介紹了塔機附著撐桿的設(shè)計計算方法，其計算過程比較繁瑣，而且很難求出每 根撐桿的最大內(nèi)力值。我們用 Excel 編制設(shè)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(fù)使用，而且可以直接打 印出設(shè)計計算書。是 1.40m），在 C13 單

2、元格中輸入“1.40”，在 D13單元格中輸入“ C13”，D13 單元格中顯示的也 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(guān)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(dāng)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“

3、=C2+C3”。如果在 C1 單 元格中輸入“2”，再把 C4 單元格修改為“ C1*（C2 C3）”，結(jié)果就顯示“30”。1.4每列完成一項計算任務(wù) 工作表包含若干列，編程時可用一列完成一項計算任務(wù)。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(wù)。為了方便他人閱讀設(shè)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1 Excel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(jié)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

4、點擊前 一工作表中相應(yīng)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、B2 等等。編寫公式時，單元 格中輸入的是相關(guān)單元格地址，而不是具體的數(shù) 據(jù)。例如，在 C1 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“ C1 C2”，C3 單元格中顯示的是計算結(jié)果“13”。如 果把 C1 單元格中的數(shù)據(jù)修改為“7”，C3 單元格 中的計算結(jié)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(fù)使用。如果相同

5、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(shè)計計算書用，而不能進行計算;C 列的計算39建筑機械化2009(08)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(shè)計程序的方法。關(guān)鍵詞塔式起重機；Excel；附著；撐桿；設(shè)計程序 Design & Exploitation 設(shè)計開發(fā)公式是要求計算機執(zhí)行的，也是隱藏的，顯示的是計算結(jié)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

6、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(fù)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 1、桿 2、桿 3 的強度），僅需要把 C 列 復(fù)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。1.6 Excel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?，F(xiàn)選常用的幾個說明。1）輸入 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)點后 15 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 a2 b2制好的程序復(fù)

7、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(shè)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(dǎo)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(jié)構(gòu)形式和主要尺寸等，作為一份完整的 設(shè)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；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(gòu)式撐 桿強度；7）第 7個工作表用于計算四肢角鋼格構(gòu)式撐 桿強

8、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(gòu)式撐桿時，選用第2、3、4、6 個工作表；計算四肢角鋼格構(gòu)式撐桿 時，選用第 2、3、4、7 個工作表。在塔機附著撐桿的設(shè)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(fēng)侵襲 非工作狀態(tài)時的最大內(nèi)力。人工計算就得先對 N 的函數(shù)式求導(dǎo)，然后才能求出最大值，計算過程 非常復(fù)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 按等差數(shù)列排列，等差值d /4(45°)，各列顯示數(shù)值分別是 0、 /4、

9、的公式，則在相應(yīng)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 （C28R28 ，C29R29 ）”，就 可以把 C28R28，C29R29，32 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(yīng)數(shù)值 在C55單元 格中輸入“ IF（C52<=0.215，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 0.215，則 C55 C54。這在計算“穩(wěn)定系數(shù) ”時特別適用。5）判斷計算

10、結(jié)果 在C12單元格中輸入材料 抗壓強度設(shè)計值“215”，C43 單元格中是撐桿強 度計算結(jié)果，C44 單元格中輸入公式“ IF(C43<=C12,“滿足”，“不滿足”)”。當(dāng)強度值小于等 于 215 時，C44 單元格中就顯示“滿足”；當(dāng)強度 值大于 215 時，C44 單元格中就顯示“不滿足”。 當(dāng)所有計算結(jié)果都是顯示“滿足”時，說明撐桿 強度是滿足設(shè)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(jié)果進行檢查。1.7程序的重復(fù)使用 每次使用時，使用“另存為”功能，把已編 /27 /4 的計算結(jié)果。限于篇幅的關(guān)系，本例中的等差值

11、 d /4，實際編程時，我們可以把等差值選擇得更小一些，如 d /8、d /16， 計算的結(jié)果將更為精確。計算撐桿內(nèi)力N1、N2、N3 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(jié)果，下一行顯示的是塔機處于40 2009(08) CONSTRUCTION MECHANIZATION設(shè)計開發(fā) Design & Exploitation表 1計算撐桿的長度和最大內(nèi)力一、由概述映射來的數(shù)據(jù)二、扭矩和水平力工作表的計算結(jié)果三、計算相關(guān)尺寸sin(ay)sin(ay)四、計算三桿內(nèi)力暴風(fēng)侵襲非工作狀態(tài)的結(jié)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。

12、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2009-02-22參考文獻1嚴尊湘,陳生濤，劉松林. 塔機附著撐桿的設(shè)計計算41建筑機械化2009(08)Md Ha1con H(c/2)sin N1 (a 左a1a2)cosa(b1c/2)sinakN -43.48-47.38-39.33-24.06-10.50-6.61-14.65-29.93-58.08-71.80-43.4610.3358.0871.8043.46-10.33N1 的最大值kN 71.802

13、71.80271.80271.80271.80271.80271.80271.802Md Hy1con H(x b1)sin N2 ycosþxsinþkN 17.2219.5225.0830.6432.9430.6425.0819.52-27.70-19.590.0019.5927.7019.590.00-19.59N2 的最大值kN 32.94532.94532.94532.94532.94532.94532.94532.945Md H(a 左a2)con Hb1sin N3 (a左a右)cosybsinykN 27.2711.55-8.95-22.23-20.50-4

14、.7815.7329.0084.1528.77-43.46-90.24-84.15-28.7743.4690.24N3 的最大值kN 90.23590.23590.23590.23590.23590.23590.23590.235兩附墻座鉸點之間距離 b b1 b2m m1100011000110001100011000110001100011000桿 1 夾角 a arctg(a 左 -a1-a2)/(b1-c/2)弧度1.111.111.111.111.111.111.111.11桿 2 夾角 þ arctg(a 左 -a1-a2)/(b1+c/2)弧度1.001.001.001

15、.001.001.001.001.00桿 3 夾角 y arctg(a 右 -a1-a2)/(b2-c/2)弧度1.111.111.111.111.111.111.111.11L2sina sin(þy)y m m1112111121111211112111121111211112111121bcona sin(þy)x m m55005500550055005500550055005500y1 y a2 a 左m m473473473473473473473473桿 1 長度 L1 (a 左 a1 a2)2 (b1 c/2)2m m10850108501085010850

16、10850108501085010850桿 2 長度 L2 (a 左 a1 a2)2 (b1 c/2)2m m1152911529115291152911529115291152911529桿 3 長度 L3 (a 右 a1 a2)2 (b2 c/2)2m m1085010850108501085010850108501085010850工作狀態(tài)：據(jù)矩 Md kNm 33.3933.3933.3933.3933.3933.3933.3933.39暴風(fēng)侵襲非工作狀態(tài)：據(jù)矩 Md kNm 0.000.000.000.000.000.000.000.00工作狀態(tài)：水平力 H kN 22.1222.1222.1222.1222.1222.1222.1222.12暴風(fēng)侵襲非工作狀態(tài)：水平力 H kN 77.9277.9277.9277.9277.9277.9277.9277.92塔身中心線至左附墻面的距離 a 左m m1076010760107601076010760107601076010760塔身中心線至右附墻面的距離 a 右m m1076010760107601076010760107601076010760塔身中心線至附著框鉸點之間距離 a1 m m922922922922922922922922附墻面至附墻座鉸點之