塔機(jī)附著高度超出使用范圍存在問題初探

王玉琴

摘要：塔機(jī)（即塔式起重機(jī)）的使用高度分為獨(dú)立高度和附著高度：獨(dú)立高度是在不安裝附墻的情況下能夠使用的最大高度，附著高度就是可以附著固定在建筑上的高度，一般通過安裝附墻來實(shí)現(xiàn)。塔機(jī)的型號(hào)和廠家不同，獨(dú)立高度也不同，OTz63塔機(jī)的獨(dú)立高度為30—40m。超過獨(dú)立高度后就需要搭設(shè)附墻，附墻搭設(shè)間距在產(chǎn)品使用說明書中有明確規(guī)定，附著式塔機(jī)的塔身可通過附墻安裝在建筑物附近的混凝土基礎(chǔ)上，以此減少塔身計(jì)算長度來保持其設(shè)計(jì)起重能力，保證最大附著起升高度。

關(guān)鍵詞：塔機(jī);獨(dú)立高度;附著高度;附著裝置

中圖分類號(hào)：TH212文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

通常我們使用的塔機(jī)都需要加設(shè)附墻，使用說明書上明確規(guī)定了附著高度最大值，出現(xiàn)塔機(jī)附著高度超出使用范圍時(shí)，要對(duì)存在的問題進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果做相應(yīng)的復(fù)核計(jì)算，需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

1基礎(chǔ)的承載力增加

3附墻點(diǎn)的載荷增加

在實(shí)際使用中，塔機(jī)最上面一道附著的受力是最大的，該道附著節(jié)點(diǎn)的載荷除了受到以上彎矩引起的力外，還受到該節(jié)點(diǎn)下部塔身的水平風(fēng)載荷及風(fēng)載到懸臂根部的水平力，假設(shè)某塔機(jī)共有六道附墻，每道附墻的間距為L時(shí)，根據(jù)力矩分配法，繪制塔機(jī)各附墻點(diǎn)的剪力圖和彎矩圖，如圖1所示。

4附墻撐桿的內(nèi)力增加

由上述內(nèi)容不難看出當(dāng)附著點(diǎn)的載荷增加時(shí)，附墻撐桿的內(nèi)力也隨之增加，此時(shí)驗(yàn)算附墻撐桿的內(nèi)力是否還滿足要求就必不可少，假設(shè)附墻裝置由四根撐桿組成，可以將其簡(jiǎn)化為如圖2（附墻裝置受力）所示，Mk為塔機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的扭矩，一般使用說明書里有明確說明，也可以根據(jù)回轉(zhuǎn)參數(shù)計(jì)算出回轉(zhuǎn)扭矩，或者是采用扭矩測(cè)試儀測(cè)出該值，Rx與Rv由論點(diǎn)四計(jì)算得出，L1、L2、L3、T4分別為各撐桿的長度，標(biāo)準(zhǔn)塔機(jī)附墻的L1=T4，L2=L3，m為L1到回轉(zhuǎn)中心的距離，n為L2到回轉(zhuǎn)中心的距離，S為附墻與建筑物連接的預(yù)埋板距離塔機(jī)回轉(zhuǎn)中心的距離，h為塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)外沿距離建筑物的垂直距離，F(xiàn)1、F2、F3、F4分別為附墻各撐桿的內(nèi)力。不難看出該結(jié)構(gòu)為一次超靜定結(jié)構(gòu)，各內(nèi)力可通過力法方程解出。

計(jì)算附墻撐桿內(nèi)力的同時(shí)，還包括附墻撐桿與框架（抱箍在塔身上）的連接銷軸、連接耳板及其焊縫的強(qiáng)度計(jì)算，如果撐桿結(jié)構(gòu)是花架式結(jié)構(gòu)，還應(yīng)計(jì)算花架上綴條與撐桿主弦焊接焊縫的強(qiáng)度。

5塔身載荷增加

根據(jù)本論述第3項(xiàng)分析可看出：塔身最上面一道附著的受力最大，故在相應(yīng)的四道附著節(jié)點(diǎn)之間產(chǎn)生最大彎矩，靠近基礎(chǔ)部分塔身所受彎矩很小。因此，當(dāng)塔機(jī)使用高度超出范圍時(shí)，需要驗(yàn)算的塔身部位有：

（1）第一道附墻至塔機(jī)根部的塔身承受了大部分的垂直載荷，這里主要解決壓桿穩(wěn)定的問題，假如受力過大塔身失穩(wěn)，增加很小的壓力就會(huì)引起很明顯的彎曲變形，從而使塔身喪失承載能力，因此，第一道附墻至塔機(jī)根部塔身的穩(wěn)定性計(jì)算就尤為重要。

M——最上面一道附墻下面的一道附墻點(diǎn)處塔身所受的彎矩;

a——塔身截面的邊長;

A——該處塔身四根主弦桿的毛截面面積。

（3）塔身懸臂部分由于承受較大的彎矩，其桿件的計(jì)算長度也最大，同樣存在失穩(wěn)的情況，因此盡量縮短懸臂端塔身的自由高度，因此在降低成本的同時(shí)適當(dāng)?shù)脑黾痈街鴶?shù)量，該危險(xiǎn)截面主弦桿的驗(yàn)證計(jì)算可根據(jù)b的方法加以簡(jiǎn)單分析。

6起重臂及其它懸臂端部件載荷發(fā)生改變

由于風(fēng)載荷增加的影響，塔機(jī)其它各部件受力情況均發(fā)生變化，盡管塔機(jī)高度在使用時(shí)超過塔機(jī)附著高度一半以后，塔機(jī)的使用倍率降低一半（即起重量要降低一半），但是考慮風(fēng)載的影響較大，尤其當(dāng)風(fēng)載垂直與起重臂和平衡臂時(shí)，所引起的附加彎矩會(huì)增加很多，因此各部件的受力狀況需要重新驗(yàn)證。這些部件的計(jì)算這里不做詳細(xì)說明，涉及到的內(nèi)容較繁冗，可參考GB3811-2005鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算部分。

7其他注意的問題

高度增加以后，必須驗(yàn)算起重鋼絲繩的長度是否滿足要求;起升機(jī)構(gòu)的容繩量是否足夠;起升機(jī)構(gòu)是否能夠持續(xù)供電等一系列問題均要考慮在內(nèi)。

8成功案例

甘肅省蘭州市勝利賓館項(xiàng)目采用的QTZ63（TC5013）塔機(jī)高度超出附著高度20m，達(dá)到160m，經(jīng)計(jì)算基礎(chǔ)的承載力滿足施工要求，后增加附著撐桿主弦L50x5的角鋼需改為L63x6的角鋼，按9m一道增設(shè)，懸臂端不得超過17.5m，由于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的受力增加，對(duì)所有的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主材、焊縫質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，不能有任何缺陷，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接螺栓的預(yù)緊力矩必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，該機(jī)2倍率最大起吊為3t，建議最大吊重不超過2.5t。