塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)損壞因素及措施研究

馮友盛

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院順德檢測(cè)院，廣東 佛山 528300）

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的建筑行業(yè)在不斷的發(fā)展，各類建筑機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生，塔式起重機(jī)就是其中的一種。塔式起重機(jī)在建筑施工中能夠促進(jìn)工程有效地開(kāi)展，并且很大程度上能夠保障安全施工，是建筑工程中不可或缺的重要施工設(shè)備。塔式起重機(jī)在建筑施工中應(yīng)用頻繁，常年累積，塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)受損的情況，但是以往施工人員只注重塔式起重機(jī)的電氣以及傳動(dòng)設(shè)備的護(hù)養(yǎng)，忽視了鋼結(jié)構(gòu)的破損，隨著時(shí)間地延長(zhǎng)，為建筑施工留下了安全隱患。所以，需要對(duì)塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)破損引起足夠的重視，去分析引起鋼結(jié)構(gòu)破損的原因，然后針對(duì)這些因素，采取有效的應(yīng)對(duì)措施，加強(qiáng)對(duì)塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的維修和護(hù)養(yǎng)。

1 鋼結(jié)構(gòu)疲勞機(jī)理

鋼結(jié)構(gòu)的疲勞機(jī)理簡(jiǎn)要概括是指：在鋼結(jié)構(gòu)的一些部位出現(xiàn)了小的缺陷，然后由缺陷慢慢變成裂紋，隨著時(shí)間推移，裂紋逐漸擴(kuò)大導(dǎo)致最后的斷裂。起重機(jī)在制造過(guò)程中或多或少都會(huì)在結(jié)構(gòu)的某些部位出現(xiàn)一些缺陷，這些缺陷本身就可能發(fā)生裂紋。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)裂紋產(chǎn)生多數(shù)在結(jié)構(gòu)表面，例如在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖孔、剪邊、切割等都會(huì)給鋼結(jié)構(gòu)造成裂紋。另外，對(duì)于未焊接結(jié)構(gòu)的表面，會(huì)出現(xiàn)刻痕、軋鋼皮的凹凸以及軋鋼缺陷等，這些也是鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋的因素。鋼結(jié)構(gòu)的疲勞機(jī)理其實(shí)就是由最初的細(xì)小裂紋，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，最后造成鋼結(jié)構(gòu)斷裂。

2 疲勞屬性分析

疲勞斷裂與靜載荷斷裂是不一樣的，材料在靜載荷下是有韌性、脆性的，在疲勞載荷的作用下發(fā)生斷裂，基本上是不會(huì)出現(xiàn)很顯眼的塑性變化，并且斷裂是突然的，具體特點(diǎn)如下。

（1）疲勞破壞的過(guò)程是比較長(zhǎng)，它不是瞬間發(fā)生的，是材料在長(zhǎng)期交變應(yīng)力的作用下，慢慢產(chǎn)生裂紋，然后隨著時(shí)間的推移，裂紋開(kāi)始擴(kuò)散，最終形成疲勞破壞。（2）在材料形成疲勞破壞后，在斷口上會(huì)有裂紋源，這個(gè)裂紋源呈現(xiàn)出來(lái)的樣子很奇特，有兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)區(qū)域是非常光滑，另外一個(gè)區(qū)域是非常粗糙的。（3）疲勞斷裂都是突然發(fā)生，之前不會(huì)出現(xiàn)任何征兆，這給施工造成了極大的安全隱患。在疲勞斷裂中，材料即使塑性特別好，斷裂也會(huì)突然發(fā)生。（4）破壞時(shí)的應(yīng)力一般是比材料最大承受力度低的，甚至是比屈服應(yīng)力更低。（5）造成疲勞破壞的因素很多，不僅僅是材料自身材質(zhì)，而且還和材料的尺寸大小、橫截面積、使用情況以及外部環(huán)境有關(guān)系。

3 鋼結(jié)構(gòu)的損壞形式及原因

3.1 裂紋分析

在塔式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋時(shí)，并不一定代表會(huì)發(fā)生斷裂，但是裂紋的產(chǎn)生的確是給施工埋下了安全隱患，需要注意。在塔式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂時(shí)，之前一定是產(chǎn)生了裂紋，裂紋的出現(xiàn)就是鋼結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生斷裂的預(yù)警征兆。裂紋產(chǎn)生的部位多數(shù)是在應(yīng)力較大的地方，例如在塔式起重機(jī)的頂部連接耳板的地方、塔身回轉(zhuǎn)處以及塔式起重機(jī)的下支座，這些地方承受壓力都比較大，而且會(huì)出現(xiàn)交變應(yīng)力，形成裂紋的可能性很大。另外，在塔式起重機(jī)啟動(dòng)過(guò)猛、速度過(guò)快，施工時(shí)幅度過(guò)大都會(huì)給設(shè)備造成沖力，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。

3.2 變形分析

在長(zhǎng)期使用塔式起重機(jī)過(guò)程中，會(huì)受到許多因素的影響造成鋼結(jié)構(gòu)的形變，主要包括局部的偏心、扭曲以及變形。在施工過(guò)程中塔式起重機(jī)會(huì)受到各種各樣的因素作用，導(dǎo)致發(fā)生形變。由于敲打以及碰撞會(huì)給塔式起重機(jī)的局部造成形變；由于螺栓的松動(dòng)，導(dǎo)致螺孔的磨損，使桿件與節(jié)臂間發(fā)生偏心，從而形成附加的彎曲力矩；人工的失誤操作導(dǎo)致碰撞，形成變形；長(zhǎng)期地超負(fù)荷承載，導(dǎo)致塔式起重機(jī)的永久性變形。

3.3 斷裂分析

塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)斷裂會(huì)導(dǎo)致施工造成很嚴(yán)重的安全事故，尤其是鋼結(jié)構(gòu)的突發(fā)斷裂，后果更是不堪設(shè)想。在施工過(guò)程中造成鋼結(jié)構(gòu)斷裂的主要因素有超載、基礎(chǔ)不牢固以及疲勞作業(yè)。超載是工地上人們?yōu)榱思涌焓┕みM(jìn)度，經(jīng)常出現(xiàn)的情況，為了讓塔式起重機(jī)可以承載更重的東西，人為地去拆解機(jī)身的安全裝置，使設(shè)備超負(fù)荷工作，長(zhǎng)期以往會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)的斷裂。在塔式起重機(jī)進(jìn)行強(qiáng)負(fù)荷的起重操作時(shí)，強(qiáng)大的傾翻力矩會(huì)使不牢固的基礎(chǔ)下沉，導(dǎo)致塔式起重機(jī)出現(xiàn)折臂或者整體傾倒。人們?yōu)榱思涌焓┕みM(jìn)度，增加塔式起重機(jī)的作業(yè)次數(shù)，使設(shè)備頻繁、長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行疲勞操作，機(jī)身在長(zhǎng)期的斜拉、斜吊過(guò)程中，給鋼結(jié)構(gòu)造成了嚴(yán)重的損害，最終形成斷裂。

3.4 銹蝕分析

在實(shí)際的施工過(guò)程中，塔式起重機(jī)的施工環(huán)境都是比較惡劣的，周圍會(huì)存在許多腐蝕性的灰塵以及氣體，并且在實(shí)際操作中，設(shè)備不可避免地會(huì)出現(xiàn)摩擦，導(dǎo)致機(jī)器自身的防銹漆掉落，不能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)進(jìn)行防銹保護(hù)，提高了被銹蝕的幾率。同時(shí)如果工人不加強(qiáng)對(duì)塔式起重機(jī)的修護(hù)，會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)氧化腐蝕，長(zhǎng)時(shí)間下，鋼結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)現(xiàn)形變。

3.5 鋼絲繩斷裂分析

在塔式起重機(jī)作業(yè)時(shí)，由于工作人員的疏忽大意，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)塔式起重機(jī)里面的鋼絲繩已經(jīng)斷裂，繼續(xù)讓起重設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，從而在塔式起重機(jī)進(jìn)行起吊操作時(shí)，由于鋼絲繩的斷裂，導(dǎo)致被吊的物件和吊具一起下落，如果物件不重，擺動(dòng)幅度不大，只會(huì)給鋼結(jié)構(gòu)局部造成破壞，但是如果物件很重，擺動(dòng)幅度大，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)塔式起重機(jī)進(jìn)行傾翻。

4 鋼結(jié)構(gòu)損壞的修復(fù)措施

4.1 鋼結(jié)構(gòu)的修復(fù)措施分析

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂紋，為了防止其進(jìn)行擴(kuò)張，需要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)的主要手段就是進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊所選用的材料最好是與鋼結(jié)構(gòu)原材料接近，并且在補(bǔ)焊之前，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的裂紋處進(jìn)行打磨和清除，然后再進(jìn)行補(bǔ)焊操作。塔式起重機(jī)的構(gòu)件發(fā)生扭曲或形變后，可以利用冷壓或者局部熱頂壓力法進(jìn)行校正處理。當(dāng)塔式起重機(jī)中的部分受力桿件在受到嚴(yán)重的銹蝕、變形時(shí)，進(jìn)行修護(hù)已經(jīng)沒(méi)有辦法達(dá)到使用的效果時(shí)，需要進(jìn)行更換桿件。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)的維修保養(yǎng)措施分析

在實(shí)際的施工過(guò)程中需要做好鋼結(jié)構(gòu)的維修護(hù)養(yǎng)工作。鋼結(jié)構(gòu)如果長(zhǎng)期暴露在空氣或者潮濕的環(huán)境中，沒(méi)有任何防護(hù)措施，會(huì)形成銹蝕，會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)形變、應(yīng)力變差，使鋼結(jié)構(gòu)過(guò)早地進(jìn)行破壞。因此加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的維修護(hù)養(yǎng)措施，是十分有必要的。施工單位需要定期地對(duì)塔式起重機(jī)進(jìn)行防腐防銹的保護(hù)，涂上防銹漆，對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行清潔打掃；需要定期對(duì)塔式起重機(jī)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)維護(hù)，當(dāng)在鋼結(jié)構(gòu)初期出現(xiàn)變形時(shí)，就需要及時(shí)處理，防止后期鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重形變時(shí)，修護(hù)無(wú)效的情況發(fā)生；定期對(duì)塔式起重機(jī)進(jìn)行其他病害檢查，防止出現(xiàn)其他病害引起鋼結(jié)構(gòu)破損。對(duì)于塔式起重機(jī)的維修護(hù)養(yǎng)是十分重要的，需要引起人們的重視，讓塔式起重機(jī)能夠在施工中進(jìn)行高效而又安全的作業(yè)，保證施工的有效進(jìn)行。

4.3 加強(qiáng)維修保養(yǎng)檢驗(yàn)制度分析

在建筑工程中，施工單位需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)器設(shè)備的維修保養(yǎng)檢查，進(jìn)行完整的檢驗(yàn)制度，在安全檢查中，需要根據(jù)檢驗(yàn)制度條例進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。對(duì)于修復(fù)后的塔式起重機(jī)，需要仔細(xì)檢查修復(fù)的部位，一般性的修護(hù)，可以直接通過(guò)外觀進(jìn)行檢查，但是對(duì)于補(bǔ)焊的修護(hù)，需要利用超聲探傷和磁粉探傷進(jìn)行檢驗(yàn)，只能在檢驗(yàn)通過(guò)后，才能夠?qū)⑺狡鹬貦C(jī)投入使用。另外對(duì)于塔式起重機(jī)的一些細(xì)小位置的破損以及補(bǔ)漆等修護(hù)，在日常的檢查中就可以進(jìn)行檢查修護(hù)，不要等到大修補(bǔ)時(shí)再進(jìn)行。

4.4 嚴(yán)格操作規(guī)程分析

在對(duì)于塔式起重機(jī)的使用過(guò)程中，一定要嚴(yán)格按照使用規(guī)范來(lái)進(jìn)行操作，無(wú)論的起重司機(jī)、指揮人員還是安全管理人員都需要按照相關(guān)的規(guī)程進(jìn)行作業(yè)和操作，對(duì)于塔式起重機(jī)的承載重量要進(jìn)行合理設(shè)置，不能因?yàn)橼s工期，而使起重機(jī)械超負(fù)荷工作，并且在作業(yè)頻率上也要進(jìn)行控制，需要讓機(jī)器進(jìn)行修整和休息，不能頻繁、長(zhǎng)時(shí)間使用，同時(shí)需要把起重力矩作為塔式起重機(jī)安全施工的標(biāo)志，不能拆除。

5 結(jié)語(yǔ)

塔式起重機(jī)是建筑工程中重要的施工機(jī)器，它能夠促進(jìn)施工順利進(jìn)行以及施工安全性，因此施工單位需要加強(qiáng)對(duì)塔式起重機(jī)的保護(hù)，對(duì)于其鋼結(jié)構(gòu)破損因素，需要進(jìn)行仔細(xì)地分析和調(diào)查，找出破損源，然后針對(duì)這些破損的因素，采取有效地應(yīng)對(duì)措施，加強(qiáng)塔式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)維修和保護(hù)措施，避免發(fā)生塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)斷裂，若出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)斷裂，會(huì)給施工造成嚴(yán)重的安全事故，所以對(duì)于塔式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)的修護(hù)需要得到重視。

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