臺(tái)風(fēng)對(duì)塔式起重機(jī)的影響及防范措施研究

李魁

摘 要 塔式起重機(jī)廣泛應(yīng)用于建筑項(xiàng)目和工礦企業(yè)當(dāng)中，直接關(guān)系著建筑生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率。塔式起重機(jī)的損壞不僅會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)給施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。本文主要結(jié)合2018年臺(tái)風(fēng)山竹引起的塔式起重機(jī)倒塌的事故現(xiàn)象，分析了塔式起重機(jī)抗臺(tái)風(fēng)能力以及受損的形式，提出塔式起重機(jī)的相關(guān)防臺(tái)風(fēng)措施，希望能夠提高塔式起重機(jī)使用的安全性和可靠性，盡可能減少臺(tái)風(fēng)對(duì)塔式起重機(jī)的影響，保證塔式起重機(jī)的生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞 臺(tái)風(fēng);塔式起重機(jī);影響;防范措施

引言

2018年九月臺(tái)風(fēng)山竹在我國(guó)廣東臺(tái)山海宴鎮(zhèn)登陸，造成廣東、海南、廣西、湖南、貴州五省近300萬(wàn)人受災(zāi)，五人死亡，一人失蹤，160多萬(wàn)人緊急避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移和安置。臺(tái)風(fēng)山竹造成五省區(qū)1200余間房屋倒塌，800余間嚴(yán)重?fù)p壞，農(nóng)作物受災(zāi)面積高達(dá)174千公頃，絕收3000公頃，直接經(jīng)濟(jì)損失52億元。臺(tái)風(fēng)山竹的最高風(fēng)力達(dá)十五級(jí)，風(fēng)速為50米每秒，據(jù)事后統(tǒng)計(jì)，廣東省在此次臺(tái)風(fēng)中至少有100多臺(tái)塔式起重機(jī)倒塌，造成不同嚴(yán)重的損傷和經(jīng)濟(jì)損失，因此，加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對(duì)塔式起重機(jī)影響和防范措施的研究是十分必要的[1]。

1塔式起重機(jī)抗臺(tái)風(fēng)能力分析

塔式起重機(jī)是我國(guó)工程項(xiàng)目建設(shè)的常用機(jī)械，因臺(tái)風(fēng)引起的起重機(jī)事故給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人身安全造成了嚴(yán)重威脅。當(dāng)臺(tái)風(fēng)垂直吹向起重機(jī)臂架時(shí)，作用在調(diào)重上和臂架上的風(fēng)荷載會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭矩，并將這個(gè)扭矩分解到機(jī)身四邊桁架上，桁架腹桿會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力，應(yīng)力的大小與風(fēng)載荷中心的作用點(diǎn)距機(jī)身的水平距離以及風(fēng)載荷的大小呈正比，也就是說(shuō)，臂架所處的幅度越大，風(fēng)載荷越大，腹桿中產(chǎn)生的應(yīng)力也越大。其次，臂架吊重力、回轉(zhuǎn)慣性力以及自重力會(huì)使腹桿產(chǎn)生另一個(gè)應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力也與臂架幅度成正比，根據(jù)計(jì)算研究表明，控制腹桿應(yīng)力值的主要因素為風(fēng)載荷，當(dāng)臂架處于大幅度位置時(shí)，要注意因垂直風(fēng)造成的機(jī)身腹桿失衡而引起起重機(jī)的倒塌。當(dāng)起重機(jī)在最小幅度時(shí)，風(fēng)順著起重機(jī)臂架吹會(huì)使起重機(jī)臂架繞著臂架根部鉸鏈位置處出現(xiàn)后傾彎矩，當(dāng)風(fēng)載荷的值超過(guò)一定范圍時(shí)，后傾彎矩有可能超過(guò)臂架自重力的前傾彎矩而造成臂架向后翻倒，甚至還有可能造成整體機(jī)械設(shè)備的破壞。因此，塔式起重機(jī)抗臺(tái)風(fēng)能力主要與塔式起重機(jī)臂架的幅度、自重、附墻桿剛性塔機(jī)高度有關(guān)，在進(jìn)行塔式起重機(jī)抗臺(tái)風(fēng)措施時(shí)，需要結(jié)合塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及使用功能，合理應(yīng)用相關(guān)工藝和手段，提高塔式起重機(jī)的穩(wěn)定性，避免強(qiáng)臺(tái)風(fēng)來(lái)臨時(shí)塔式起重機(jī)的倒塌。

2塔式起重機(jī)臺(tái)風(fēng)受損形式

山竹臺(tái)風(fēng)事件造成的毀損的塔機(jī)數(shù)量很多，本文主要針對(duì)其中五臺(tái)塔機(jī)的受損情況進(jìn)行分析調(diào)查。明確塔式起重機(jī)臺(tái)風(fēng)受損的具體形式，一號(hào)和二號(hào)塔機(jī)屬于同一個(gè)商住樓，項(xiàng)目距離海岸線約300米，三號(hào)和四號(hào)塔機(jī)同屬于一個(gè)商住樓項(xiàng)目，該項(xiàng)目距離海岸線約200米，五號(hào)塔機(jī)屬于一個(gè)商住樓項(xiàng)目，該項(xiàng)目距離海岸線約100米。一號(hào)塔機(jī)與二號(hào)塔機(jī)的型號(hào)同為5510，高度為五十米，懸臂端高度約為二十七米，為設(shè)計(jì)的最大的懸臂高度，并設(shè)置了一道附著裝置，附著水平距離約為8.5米，嚴(yán)重超出了說(shuō)明書的標(biāo)準(zhǔn)要求。而且在塔機(jī)所使用的構(gòu)件并非原廠家出廠加工的，該塔基塔身倒塌方向?yàn)槟骘L(fēng)方向，倒塌后起重臂指向與風(fēng)向相反，附著裝置框架變形嚴(yán)重，撐桿完全破壞扭曲變形，塔身附著處和基礎(chǔ)節(jié)兩處折斷。起重臂鋼絲繩沒(méi)有回收到變幅小車中，吊鉤在幾十米外的備用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)堆放處。三號(hào)和四號(hào)塔機(jī)的型號(hào)為6013，塔機(jī)高度約為40米，為設(shè)計(jì)的高度的25%，而且受到邊坡的影響，塔機(jī)安裝位置不能滿足其自由回轉(zhuǎn)的要求，而且與風(fēng)向成一定的角度，抗風(fēng)能力較弱。三號(hào)塔機(jī)和四號(hào)塔機(jī)只是發(fā)生了比較嚴(yán)重的傾斜，但并未倒塌，這是由于其自由高度比設(shè)計(jì)最大高度低的原因，增加了塔機(jī)的抗風(fēng)能力。五號(hào)塔機(jī)型號(hào)為5510，高度為93米，懸臂端高度為26米左右，該塔機(jī)在最上一段附著處發(fā)生折斷，附著裝置構(gòu)建部分損毀，倒塌方向與風(fēng)向相同[2]。

3塔式起重機(jī)防臺(tái)風(fēng)措施

在本文之中將主要從做好塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)工作、做好起重機(jī)的安全管理工作以及對(duì)不能隨風(fēng)回轉(zhuǎn)的塔機(jī)進(jìn)行針對(duì)性的防御進(jìn)行分析。

3.1 做好塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)工作

起重機(jī)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)包括非工作狀態(tài)和工作狀態(tài)兩種情況，首先，需要準(zhǔn)確的取值風(fēng)壓，其次，要明確起重機(jī)抗風(fēng)設(shè)計(jì)的各個(gè)細(xì)節(jié)不能出現(xiàn)遺漏情況，在工作狀態(tài)情況下計(jì)算最大的風(fēng)壓，并用于計(jì)算金屬結(jié)構(gòu)的剛度強(qiáng)度以及穩(wěn)定性能，從而可以得到整機(jī)工作狀態(tài)下的抗傾覆穩(wěn)定性。工作人員在塔機(jī)工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓時(shí)需要明確非工作狀態(tài)起動(dòng)機(jī)整機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性、金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和起重機(jī)的防風(fēng)抗滑安全裝置。將實(shí)際上沿高度變化的風(fēng)壓取為定值，并按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算最大的風(fēng)壓。通常情況下，高度近100米處的風(fēng)壓相對(duì)于一般高度的起重機(jī)來(lái)說(shuō)是比較安全的。工作狀態(tài)的風(fēng)速計(jì)算按照瞬時(shí)風(fēng)速來(lái)進(jìn)行，非工作狀態(tài)時(shí)的風(fēng)速按照據(jù)平均風(fēng)速兩分鐘時(shí)的風(fēng)速考慮。工作人員在進(jìn)行風(fēng)速值計(jì)算時(shí)，需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)進(jìn)行，結(jié)合不同的類型的起重機(jī)選擇合理的計(jì)算方法，正確換算。根據(jù)起重機(jī)的具體工作特性以及特殊性能，明確起重機(jī)整機(jī)的受力情況，避免因受力分析不清而導(dǎo)致的計(jì)算錯(cuò)誤，受力分析要準(zhǔn)確全面，計(jì)算要細(xì)致，不能遺漏，安裝適合的防風(fēng)裝置包括錨定裝置、鐵鞋、夾軌器、風(fēng)速儀等，避免起重機(jī)風(fēng)吹倒或者吹跑。

3.2 做好起重機(jī)的安全管理工作

行之有效的安全管理機(jī)制是避免塔式起重機(jī)受臺(tái)風(fēng)影響而傾覆或損壞的重要途徑，工作人員需要結(jié)合起重機(jī)的具體應(yīng)用形式以及應(yīng)用環(huán)境，建立起一套完整科學(xué)的體系制度作為保證，明確應(yīng)急預(yù)案。首先，需要健全指揮決策體系、搶險(xiǎn)救災(zāi)體系以及信息傳遞系統(tǒng)。其次，需要做好安全管理活動(dòng)的人員設(shè)備以及資金準(zhǔn)備，要求人員到位、責(zé)任到位、設(shè)施到位，并建立起科學(xué)的獎(jiǎng)懲制度，提高工作人員的工作積極性，避免安全問(wèn)題的發(fā)生。另外，其中幾個(gè)安全管理工作需要結(jié)合季節(jié)來(lái)進(jìn)行，在臺(tái)風(fēng)多發(fā)季節(jié)需要布置當(dāng)年防風(fēng)工作的重點(diǎn)和要點(diǎn)，并檢查整改遺留的設(shè)施隱患，保證防護(hù)工作的到位。同時(shí)，還需要加強(qiáng)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的引入，夯實(shí)抗風(fēng)抗臺(tái)的安全保障體系，為塔式起重機(jī)的抗臺(tái)風(fēng)能力奠定堅(jiān)實(shí)的制度基礎(chǔ)。

3.3 做好塔吊抗臺(tái)風(fēng)預(yù)防工作

需要編制專門的塔式起重機(jī)防臺(tái)風(fēng)方案，在臺(tái)風(fēng)來(lái)臨之前，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況以及防臺(tái)風(fēng)技術(shù)規(guī)程和說(shuō)明書的要求，適當(dāng)降低塔式起重機(jī)懸臂端的高度，或者將頂升套架平臺(tái)降至與最高處一道附墻齊平，以減少迎風(fēng)面，降低塔吊受到的風(fēng)阻。必要時(shí)提前增加一道附著。還要與已經(jīng)建成的建筑物結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行多處的剛性連接，提前預(yù)設(shè)剛性連接構(gòu)件，提高塔機(jī)的穩(wěn)定性，避免因臺(tái)風(fēng)問(wèn)題而導(dǎo)致的塔機(jī)傾倒和損壞[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文主要針對(duì)臺(tái)風(fēng)對(duì)塔式起重機(jī)的影響及防范措施進(jìn)行研究，指出塔式起重機(jī)的抗臺(tái)風(fēng)能力以及臺(tái)風(fēng)受損的具體形式，并結(jié)合塔式起重機(jī)的不同類型以及不同工作形態(tài)指出了塔式起重機(jī)具體的防臺(tái)風(fēng)策略，希望能夠提高塔式起重機(jī)工作的穩(wěn)定性和安全性，減少因臺(tái)風(fēng)問(wèn)題造成的塔式起重機(jī)損壞，為塔式起重機(jī)的安全使用和長(zhǎng)久使用提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 賈忠輝，段忠東.塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用中的抗風(fēng)問(wèn)題[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2007，（1）：1-5.

[2] 塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB/T13752-92[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1992.

[3] 建筑施工塔式起重機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程：JGJ196-2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010：294.