超遠(yuǎn)柔性附著式塔機(jī)整體穩(wěn)定性分析

于慧

摘?要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，現(xiàn)在的建筑物正在向著更高、更復(fù)雜的方向轉(zhuǎn)變，因此在普通建筑物中使用的塔式起重機(jī)面臨著更高要求，本文將從塔式起重機(jī)安裝過(guò)程入手，重點(diǎn)分析超遠(yuǎn)柔性附著式塔機(jī)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī);超遠(yuǎn)柔性附著;整體穩(wěn)定性

隨著建筑物高度的增加，起重機(jī)為了達(dá)到施工要求，就需要提升相同高度，但是高度增加會(huì)使得整個(gè)塔身受力不穩(wěn)定，從而降低塔身穩(wěn)定性。因此就會(huì)要求起重機(jī)具有超遠(yuǎn)距離和更高距離的施工特點(diǎn)，這就對(duì)起重機(jī)的附著裝置有了更高要求。

1.塔式起重機(jī)簡(jiǎn)介及安裝

塔式起重機(jī)是為了滿足高層建筑施工要求，為高層建筑施工時(shí)提供建筑材料，因?yàn)榻ㄖ牧嫌幸欢ǖ闹亓浚虼似鹬貦C(jī)在工作中不但要有很強(qiáng)的承重力還要保證運(yùn)行過(guò)程足夠安全，運(yùn)行的安全性就需要塔身具有高穩(wěn)定性。

在安裝過(guò)程中，塔身穩(wěn)定性已經(jīng)在各個(gè)環(huán)節(jié)得以體現(xiàn)了，在安裝底座的時(shí)候，采用鋼筋反復(fù)疊加，層層包圍，最后將留有的空隙用混凝土填充，從而保證底座具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，塔身的材料使用具有很高要求，都是高強(qiáng)度的鋼材結(jié)構(gòu)，無(wú)論是底部還是塔身自身結(jié)構(gòu)都保證了起重機(jī)整體穩(wěn)定性，為了使得塔身穩(wěn)定性更加明顯，還需要增加附著裝置。

塔式起重機(jī)根據(jù)不同建筑要求安裝過(guò)程存在著不同，對(duì)于高度不大的建筑，比如4層或者5層這樣的居民區(qū)，起重機(jī)的安裝過(guò)程就顯得比較簡(jiǎn)單，無(wú)論是底座還是塔身鋼結(jié)構(gòu)都不會(huì)有太高要求，對(duì)于這樣的樓層就不會(huì)用到附著裝置;但是對(duì)于高層建筑，比如20層以上的建筑，在強(qiáng)調(diào)塔身安裝過(guò)程中其他因素基礎(chǔ)上，還要安裝附著裝置來(lái)保證塔身的安全。

2.塔機(jī)的超遠(yuǎn)柔性附著裝置

塔機(jī)的附著裝置連接著塔身和建筑物，像一只手一樣牢固的抓住樓體，從而保證起重機(jī)在承重前提下能夠穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)因?yàn)楦叨榷沟盟沓霈F(xiàn)傾斜或者搖擺問(wèn)題，附著裝置也有不同分類，有三桿式附著裝置、四桿式單側(cè)超靜定附著裝置和雙側(cè)支撐式超靜定附著裝置，每個(gè)裝置起到的作用是不同的，接下來(lái)將詳細(xì)分析不同塔身附著裝置[1]。

2.1三桿式附著裝置

附著裝置是為了保證塔身的穩(wěn)定性，因此附著裝置要具有剛度要求還有具有彈性要求，剛度要求是為了避免塔機(jī)在承重時(shí)向四周轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)彎折現(xiàn)象，彈力要求是當(dāng)塔身出現(xiàn)稍微傾斜的時(shí)候能夠有個(gè)緩沖作用，從而保證塔身一直處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

三桿式附著裝置有附著框和支架組成，附著框是安裝在塔身上的，因此附著框的強(qiáng)度要比支架強(qiáng)度要高，兩個(gè)支架之間的連接方式為絞連接，整個(gè)裝置在塔身運(yùn)行的時(shí)候，由附著框帶動(dòng)支架一起承重，兩個(gè)支架承受來(lái)自因塔身轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程可能傾斜的拉力和壓力，經(jīng)過(guò)受力分析套用強(qiáng)度計(jì)算公式就能得到附著裝置的各向支撐強(qiáng)度。

2.2四桿式單側(cè)超靜定附著裝置

四桿式單側(cè)附著裝置是建立在三桿式附著裝置基礎(chǔ)上的，由附著框和支架組成，附著框是安裝在塔身上的，支架與附著框連接，兩個(gè)支架通過(guò)絞連接與附著框搭配在一起，其中附著框的強(qiáng)度大于支架強(qiáng)度。

在塔身進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，附著在塔身和樓體之間的四桿式單側(cè)附著裝置承受來(lái)自塔身和樓體之間的擠壓力和塔身轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程發(fā)生傾斜時(shí)的拉力和壓力，從而保證塔身運(yùn)行過(guò)程安全穩(wěn)定。同時(shí)還要求四桿式單側(cè)靜定附著裝置本身具有彈性，彈性來(lái)自于支架與附著框的連接方式，一般采用絞連接可以使得裝置有一定的緩沖作用。

2.3?雙側(cè)支撐式超靜定附著裝置

雙側(cè)支撐靜定附著裝置顧名思義就是在單側(cè)支撐基礎(chǔ)上，在附著框的另一側(cè)再加裝一組支架，兩組支架成對(duì)立面，這種裝置就好比兩雙翅膀?qū)⒏街蚬潭ㄔ谒砩希瑯痈街虻膹?qiáng)度要大于兩側(cè)支架的強(qiáng)度，兩側(cè)支架通過(guò)絞連接相互連接，同時(shí)本身具有一定的彈性。

在塔身進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，附著在塔身和樓體之間的雙側(cè)附著裝置承受來(lái)自塔身和樓體之間的擠壓力和塔身轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程發(fā)生傾斜時(shí)的拉力和壓力，從而保證塔身運(yùn)行過(guò)程安全穩(wěn)定[2]。

2.4塔機(jī)柔性附著剛度及合理間距

現(xiàn)在的建筑物越來(lái)越高，當(dāng)塔機(jī)工作高度隨著樓體高度增加的時(shí)候，為了滿足工作需要，需要在附著裝置上進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主要包括附著剛度和塔機(jī)與樓體之間的距離。要進(jìn)行附著裝置安裝，首先要確定附著點(diǎn)，這個(gè)附著點(diǎn)要根據(jù)樓體的高度和樓體結(jié)構(gòu)而確定，比如需要附著的樓體有凸出來(lái)的部位，確定附著點(diǎn)的時(shí)候就要考慮這一凸出部位。

原來(lái)確定樓間距都是按照附著點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，但是現(xiàn)在樓結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，塔機(jī)也在發(fā)生著變化，因此樓間距的確定還要考慮到附著架的剛度。一個(gè)是剛性附著，一個(gè)是柔性附著，在確定附著裝置剛強(qiáng)度過(guò)程中首先要計(jì)算附著裝置的剛度，按照計(jì)算結(jié)果來(lái)確定剛度強(qiáng)弱方向，之后按照附著裝置剛強(qiáng)弱方向，在剛強(qiáng)度弱的一方布置附著點(diǎn)，確定樓間距。

3.整體穩(wěn)定性分析

3.1加強(qiáng)附著裝置剛強(qiáng)度

塔機(jī)的穩(wěn)定性主要針對(duì)塔身而言，只要塔身的穩(wěn)定性得到了保證，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)是安全可靠的，上文提到塔身穩(wěn)定性與塔身鋼結(jié)構(gòu)和附著裝置有著密切關(guān)系，一般鋼結(jié)構(gòu)方面不會(huì)出現(xiàn)很大問(wèn)題，往往是附著裝置容易出現(xiàn)問(wèn)題從而影響塔機(jī)整體穩(wěn)定性。

3.2?解決單臂失穩(wěn)問(wèn)題

由于樓體高度太大或者樓體的結(jié)構(gòu)要求塔身遠(yuǎn)距離運(yùn)作，這個(gè)時(shí)候安裝的附著裝置就容易出現(xiàn)單臂失穩(wěn)問(wèn)題，進(jìn)而影響塔機(jī)的穩(wěn)定性。失穩(wěn)現(xiàn)象就是由于整個(gè)塔機(jī)的受重超過(guò)了附著裝置的承載范圍，導(dǎo)致附著裝置被壓變形或者不能工作，因此結(jié)合塔身與附著裝置進(jìn)行受力分析，計(jì)算出附著裝置的受力臨界值，在施工期間一定要控制在這個(gè)臨界值之內(nèi)，否則就會(huì)因?yàn)槌休d力過(guò)大而影響整體施工的安全。

塔機(jī)發(fā)生單臂失穩(wěn)，附著裝置可能會(huì)發(fā)生變形這樣的問(wèn)題，變形之后如果還能夠繼續(xù)滿足工程的要求只要進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)就可以了，沒(méi)有必要進(jìn)行更換。因此我們得知因?yàn)楦街嚯x遠(yuǎn)而導(dǎo)致裝置強(qiáng)度下降并不直接影響整個(gè)塔體穩(wěn)定性影響塔體穩(wěn)定性最主要因素是附著裝置的結(jié)構(gòu)[3]。

3.3?責(zé)權(quán)明晰保障塔機(jī)穩(wěn)定

塔機(jī)產(chǎn)權(quán)歸屬不同對(duì)應(yīng)的所負(fù)責(zé)任也不同，塔機(jī)的產(chǎn)權(quán)屬于使用單位，也就是現(xiàn)在的土建施工企業(yè)的，由于這些企業(yè)缺乏設(shè)計(jì)的專業(yè)人員，不能夠保障塔機(jī)安全運(yùn)行，也不能保障整體穩(wěn)定性，因此要委托給有資質(zhì)的安裝方或者有經(jīng)驗(yàn)的第三方進(jìn)行設(shè)計(jì)，制造附著裝置;如果產(chǎn)權(quán)屬于租賃企業(yè)的，這種情況一般都是由自己設(shè)計(jì)，不管這兩種情況的哪一種，為了確保設(shè)計(jì)完好無(wú)缺，設(shè)計(jì)之前要簽訂責(zé)任合同，如果發(fā)生事故，事故造成的后果由設(shè)計(jì)者承擔(dān)，如果是塔機(jī)質(zhì)量問(wèn)題，這個(gè)責(zé)任是由制造商承擔(dān)，如果是由于超載使用造成事故，則由使用方承擔(dān)責(zé)任。只有將責(zé)任分清，才能保證塔機(jī)工作的整體安全。

4.案例分析

2009年，一建筑工地一臺(tái)自升式塔式起重機(jī)在吊運(yùn)鋼管時(shí)，塔身發(fā)生嚴(yán)重歪斜，最后傾倒在建筑樓體上，將在該樓體上一名施工人員當(dāng)場(chǎng)砸死。

經(jīng)分析，事故的原因是該塔體附著裝置的支架與附著框連接處發(fā)生變形，承載力下降導(dǎo)致事故發(fā)生。詳細(xì)了解此臺(tái)起重機(jī)，一共有6處附著裝置，發(fā)生變形的是最上層附著裝置，上文提到受力最大的就是處在上層的附著裝置，因此一定要做好最上層裝置的結(jié)構(gòu)和連接[4]。

另一個(gè)原因就是施工單位私自對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改造，附著裝置中的調(diào)節(jié)桿存在熱處理缺陷，各個(gè)焊接點(diǎn)也存在不足，使得整個(gè)塔體的承載力大幅度降低，當(dāng)超過(guò)承載力的時(shí)候，塔身就會(huì)因變形逐漸傾倒。

這個(gè)事故警示我們，在進(jìn)行建筑作業(yè)時(shí)，一定要按照施工要求仔細(xì)認(rèn)真的完成，各部門之間要做好統(tǒng)計(jì)和監(jiān)督工作，提高施工人員整體素質(zhì)，定期檢查塔體承重情況和后期維修工作，保證塔體的安裝質(zhì)量和維護(hù)質(zhì)量，不要再發(fā)生類似的傷人事件。

綜合分析，塔機(jī)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)定位是影響塔機(jī)整體穩(wěn)定性的重要因素，正是由于這兩種原因?qū)е滤C(jī)事故頻發(fā)，往往這些事故都有共性就是塔機(jī)設(shè)計(jì)不合理，最終導(dǎo)致塔身傾斜，塔身受力超出了應(yīng)有的范圍，附著裝置不規(guī)范必然會(huì)引起基礎(chǔ)受力超標(biāo)，這兩者之間互相影響，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。

因此，為了避免這種事故，也是為了加強(qiáng)塔機(jī)整體穩(wěn)定性，一定要把好設(shè)計(jì)的關(guān)口，再設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)相關(guān)部門比如施工企業(yè)、監(jiān)理部門、生產(chǎn)廠家等這些部門也要加強(qiáng)自身管理，預(yù)防這些事故的發(fā)生。同時(shí)要將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到塔機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將塔機(jī)設(shè)計(jì)與安裝過(guò)程公開化，實(shí)現(xiàn)社會(huì)化監(jiān)督、網(wǎng)上監(jiān)督，從而保證塔機(jī)質(zhì)量和運(yùn)行效率。

5.結(jié)束語(yǔ)

塔機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)針對(duì)不同建筑物具有不同特點(diǎn)，未來(lái)塔機(jī)的發(fā)展方向就是超遠(yuǎn)性、高彈力性。在施工過(guò)程中不斷查找附著裝置存在的不足，及時(shí)邀請(qǐng)相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行受力分析，保證附著裝置的使用能夠提高塔身穩(wěn)定性，從而保證操作人員生命安全。

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