为了满足日益增加的城市住房的需求量,我国住房建设作业量逐年增加。塔式起重机在高层建筑施工中扮演着重要的角色,对起升重量的需求也越来越大,其设计要求逐步增加。我国沿海城市经常遭受台风等恶劣天气影响,用于沿海工地的塔机在台风的作用下经常发生倒塌事故。非工作状态时,塔机通过释放回转机构,使其上部结构能够自由回转,从而产生风标效应,以提高其抗风能力。能否形成风标效应以及所需时间的长短直接影响塔机的抗风性能。因此深入研究回转机构对风载的响应特性,可以为塔机的抗风设计提供理论指导。本文的主要研究内容为模拟风荷载时程序列,建立风荷载作用塔机系统动力学分析模型,通过动力学仿真研究回转过程中的动态特性,为塔式起重机的抗风设计提供理论依据。本文使用谐波叠加法基于风谱模拟了顺风向和横风向脉动风荷载的时程序列,通过模拟谱和目标谱的谱偏差可以确定模拟时程序列的准确性,该方法易于通过既定风场参数进行数值模拟,为后续塔机系统广义外力矩阵的建立提供依据。塔机整体建模过程基于多柔体系统动力学理论,采用浮动坐标法对其进行建模,依据长度不变的等效原则,将空间桁架结构简化等效,分析其运动形式将空间运动分解为多个平面运动。依据浮动坐标法利用有限元法离散用于描述柔性构件的变形的广义坐标,由此得到广义坐标可以十分直观地描述具有大柔度的臂架结构的大变形、大转角运动,便于推导塔机系统动力学方程,由各构件的动能、弹性力虚功、受载情况以及结构的组成关系得到各构件质量阵、刚度阵、广义外力阵以及约束方程和其雅可比矩阵,通过第一类Lagrange方程集成可得塔机动力学方程,使用广义-α法对系统方程进行求解,得到塔机系统多个平面关键点在不同风载作用下的位移、速度时间响应曲线,通过ADAMS软件仿真解的对比验证了模型的准确性,并为系统应力响应和动态稳定性分析提供理论基础,采用ANSYS软件对系统的应力响应进行验证,其结果准确。虽然桁架结构的建模和计算可以通过现有的商用有限元软件实现,但其实现从建模到位移响应到动态应力、稳定性分析数据和流程需要从ANSYS传输到ADAMS再返回到ANSYS,且其数据处理交换复杂,而本文为建立统一的建模过程,即位移响应、动态应力响应以及动态稳定性求解的流程,采用MATLAB编程实现完整统一的计算过程,通过风载作用下回转过程中一系列位移响应、应力响应和动态稳定的计算为实际工程设计提出指导。