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游乐设施设计计算是否可靠,核心看安全系数计算是否准确。安全系数计算正确的前提,是材料力学参数取值合规。材料参数取值必须以国家标准、《机械设计手册》、权威大学教材作为法定依据,不能直接采用钢厂出厂材质单上的实测强度数据。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11590.html
不少设计资料存在典型错误:文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11590.html
如,将 Q235B 强度取 390MPa、400MPa、420MPa;40Cr 取 980MPa、1080MPa。等等。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11590.html
这类取值方式不符合规范要求,对应的结构计算结果均判定为不正确。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11590.html
材质单仅代表单批次试样实测值,离散性大,不能作为设计基准,游乐设施承载结构选材计算,必须选用标准规定的材料强度范围的下限值,保障设备长期运行安全。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11590.html
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▲ 同一份计算书:40Cr 销轴按 980MPa 取值文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11590.html
对难以准确计算或仿真的主要受力部件、子系统,因数值分析结果可靠性不足,需在试验方案针对性增设安全性能试验,依靠试验验证其安全性能,符合仿真与试验相结合的工程验证原则。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11590.html
对于大型游乐设施,建议在型式试验或样机验证阶段开展应力测试,将实测应力结果与理论计算、有限元仿真结果进行比对校核,验证仿真模型与计算假设的合理性,提升结构强度评估的可靠性。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11590.html


点评
游乐设施是露天构筑物,风荷载、低温冷脆、地震是重大失效诱因,把场地参数纳入设计输入,和建筑荷载规范逻辑对齐。
极限工况风载荷是游乐设施在不工作时能承受的最大风力作用,以当地比较空旷平坦的地面上离地10 m高,统计所得的50年一遇10 min平均最大风速为标准计算基本风压。
按照《起重机设计规范》表18可知,我国非工作状态风压的取值,内陆的华北、华中和华南地区取q=0.5 kN/m²,内陆的西北、西南、东北和长江中下游等地区取q=0.6 kN/m²,沿海地区取q=0.6~1.0 kN/m²,以上海为界,上海地区取q=0.8 kN/m²,上海以北取小值,以南取大值。

▲ 风压取值:内陆 550N/m²、沿海 800N/m²、海岛 1500N/m²
综上可知,游乐设施在极限工况风压取q=0.8 kN/m²(对应12级台风)可以覆盖我国大部分地区。
因此,凡国内生产安装的游乐设施,极限风载荷的设计校核值应按照q=0.8 kN/m²能够覆盖绝大多数地区。凡是极限设计风压低于800Pa的设计计算,都是错误设计计算。
极限风载荷计算,GB50009《建筑结构荷载规范》荷载采用 50 年重现期,TSG71 明确要求室外游乐设施需按台风工况校核极限风载荷。
当前不少设计计算极限风载荷,按低于 800Pa 取值进行设计,此类计算均属于错误计算。风荷载校核要充分考虑台风影响,极限风压取值不足,会造成结构抗风承载力不足,存在倾覆、构件失效等重大安全隐患。

▲ 风荷载的三个分量:顺风向、横风向、扭转
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