超遠柔性附著式塔機整體穩定性分析

于慧

摘?要：隨著經濟和科技的發展，現在的建筑物正在向著更高、更復雜的方向轉變，因此在普通建筑物中使用的塔式起重機面臨著更高要求，本文將從塔式起重機安裝過程入手，重點分析超遠柔性附著式塔機的安全運行。

關鍵詞：塔式起重機;超遠柔性附著;整體穩定性

隨著建筑物高度的增加，起重機為了達到施工要求，就需要提升相同高度，但是高度增加會使得整個塔身受力不穩定，從而降低塔身穩定性。因此就會要求起重機具有超遠距離和更高距離的施工特點，這就對起重機的附著裝置有了更高要求。

1.塔式起重機簡介及安裝

塔式起重機是為了滿足高層建筑施工要求，為高層建筑施工時提供建筑材料，因為建筑材料有一定的重量，因此起重機在工作中不但要有很強的承重力還要保證運行過程足夠安全，運行的安全性就需要塔身具有高穩定性。

在安裝過程中，塔身穩定性已經在各個環節得以體現了，在安裝底座的時候，采用鋼筋反復疊加，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的穩定性，塔身的材料使用具有很高要求，都是高強度的鋼材結構，無論是底部還是塔身自身結構都保證了起重機整體穩定性，為了使得塔身穩定性更加明顯，還需要增加附著裝置。

塔式起重機根據不同建筑要求安裝過程存在著不同，對于高度不大的建筑，比如4層或者5層這樣的居民區，起重機的安裝過程就顯得比較簡單，無論是底座還是塔身鋼結構都不會有太高要求，對于這樣的樓層就不會用到附著裝置;但是對于高層建筑，比如20層以上的建筑，在強調塔身安裝過程中其他因素基礎上，還要安裝附著裝置來保證塔身的安全。

2.塔機的超遠柔性附著裝置

塔機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，從而保證起重機在承重前提下能夠穩定運行，不會因為高度而使得塔身出現傾斜或者搖擺問題，附著裝置也有不同分類，有三桿式附著裝置、四桿式單側超靜定附著裝置和雙側支撐式超靜定附著裝置，每個裝置起到的作用是不同的，接下來將詳細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在承重時向四周轉動出現彎折現象，彈力要求是當塔身出現稍微傾斜的時候能夠有個緩沖作用，從而保證塔身一直處于穩定運行狀態。

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，因此附著框的強度要比支架強度要高，兩個支架之間的連接方式為絞連接，整個裝置在塔身運行的時候，由附著框帶動支架一起承重，兩個支架承受來自因塔身轉動過程可能傾斜的拉力和壓力，經過受力分析套用強度計算公式就能得到附著裝置的各向支撐強度。

2.2四桿式單側超靜定附著裝置

四桿式單側附著裝置是建立在三桿式附著裝置基礎上的，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，兩個支架通過絞連接與附著框搭配在一起，其中附著框的強度大于支架強度。

在塔身進行運轉的時候，附著在塔身和樓體之間的四桿式單側附著裝置承受來自塔身和樓體之間的擠壓力和塔身轉動過程發生傾斜時的拉力和壓力，從而保證塔身運行過程安全穩定。同時還要求四桿式單側靜定附著裝置本身具有彈性，彈性來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?雙側支撐式超靜定附著裝置

雙側支撐靜定附著裝置顧名思義就是在單側支撐基礎上，在附著框的另一側再加裝一組支架，兩組支架成對立面，這種裝置就好比兩雙翅膀將附著框固定在塔身上，同樣附著框的強度要大于兩側支架的強度，兩側支架通過絞連接相互連接，同時本身具有一定的彈性。

在塔身進行運轉的時候，附著在塔身和樓體之間的雙側附著裝置承受來自塔身和樓體之間的擠壓力和塔身轉動過程發生傾斜時的拉力和壓力，從而保證塔身運行過程安全穩定[2]。

2.4塔機柔性附著剛度及合理間距

現在的建筑物越來越高，當塔機工作高度隨著樓體高度增加的時候，為了滿足工作需要，需要在附著裝置上進行設計，設計主要包括附著剛度和塔機與樓體之間的距離。要進行附著裝置安裝，首先要確定附著點，這個附著點要根據樓體的高度和樓體結構而確定，比如需要附著的樓體有凸出來的部位，確定附著點的時候就要考慮這一凸出部位。

原來確定樓間距都是按照附著點進行計算，但是現在樓結構在發生變化，塔機也在發生著變化，因此樓間距的確定還要考慮到附著架的剛度。一個是剛性附著，一個是柔性附著，在確定附著裝置剛強度過程中首先要計算附著裝置的剛度，按照計算結果來確定剛度強弱方向，之后按照附著裝置剛強弱方向，在剛強度弱的一方布置附著點，確定樓間距。

3.整體穩定性分析

3.1加強附著裝置剛強度

塔機的穩定性主要針對塔身而言，只要塔身的穩定性得到了保證，整個系統的運轉就會是安全可靠的，上文提到塔身穩定性與塔身鋼結構和附著裝置有著密切關系，一般鋼結構方面不會出現很大問題，往往是附著裝置容易出現問題從而影響塔機整體穩定性。

3.2?解決單臂失穩問題

由于樓體高度太大或者樓體的結構要求塔身遠距離運作，這個時候安裝的附著裝置就容易出現單臂失穩問題，進而影響塔機的穩定性。失穩現象就是由于整個塔機的受重超過了附著裝置的承載范圍，導致附著裝置被壓變形或者不能工作，因此結合塔身與附著裝置進行受力分析，計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臨界值之內，否則就會因為承載力過大而影響整體施工的安全。

塔機發生單臂失穩，附著裝置可能會發生變形這樣的問題，變形之后如果還能夠繼續滿足工程的要求只要進行適當的維護就可以了，沒有必要進行更換。因此我們得知因為附著距離遠而導致裝置強度下降并不直接影響整個塔體穩定性影響塔體穩定性最主要因素是附著裝置的結構[3]。

3.3?責權明晰保障塔機穩定

塔機產權歸屬不同對應的所負責任也不同，塔機的產權屬于使用單位，也就是現在的土建施工企業的，由于這些企業缺乏設計的專業人員，不能夠保障塔機安全運行，也不能保障整體穩定性，因此要委托給有資質的安裝方或者有經驗的第三方進行設計，制造附著裝置;如果產權屬于租賃企業的，這種情況一般都是由自己設計，不管這兩種情況的哪一種，為了確保設計完好無缺，設計之前要簽訂責任合同，如果發生事故，事故造成的后果由設計者承擔，如果是塔機質量問題，這個責任是由制造商承擔，如果是由于超載使用造成事故，則由使用方承擔責任。只有將責任分清，才能保證塔機工作的整體安全。

4.案例分析

2009年，一建筑工地一臺自升式塔式起重機在吊運鋼管時，塔身發生嚴重歪斜，最后傾倒在建筑樓體上，將在該樓體上一名施工人員當場砸死。

經分析，事故的原因是該塔體附著裝置的支架與附著框連接處發生變形，承載力下降導致事故發生。詳細了解此臺起重機，一共有6處附著裝置，發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構和連接[4]。

另一個原因就是施工單位私自對起重機進行改造，附著裝置中的調節桿存在熱處理缺陷，各個焊接點也存在不足，使得整個塔體的承載力大幅度降低，當超過承載力的時候，塔身就會因變形逐漸傾倒。

這個事故警示我們，在進行建筑作業時，一定要按照施工要求仔細認真的完成，各部門之間要做好統計和監督工作，提高施工人員整體素質，定期檢查塔體承重情況和后期維修工作，保證塔體的安裝質量和維護質量，不要再發生類似的傷人事件。

綜合分析，塔機設計和基礎定位是影響塔機整體穩定性的重要因素，正是由于這兩種原因導致塔機事故頻發，往往這些事故都有共性就是塔機設計不合理，最終導致塔身傾斜，塔身受力超出了應有的范圍，附著裝置不規范必然會引起基礎受力超標，這兩者之間互相影響，最終導致事故發生。

因此，為了避免這種事故，也是為了加強塔機整體穩定性，一定要把好設計的關口，再設計過程中一定要嚴格遵守標準，同時相關部門比如施工企業、監理部門、生產廠家等這些部門也要加強自身管理，預防這些事故的發生。同時要將計算機技術應用到塔機設計過程中，運用互聯網技術將塔機設計與安裝過程公開化，實現社會化監督、網上監督，從而保證塔機質量和運行效率。

5.結束語

塔機結構的設計針對不同建筑物具有不同特點，未來塔機的發展方向就是超遠性、高彈力性。在施工過程中不斷查找附著裝置存在的不足，及時邀請相關技術人員進行受力分析，保證附著裝置的使用能夠提高塔身穩定性，從而保證操作人員生命安全。

參考文獻：

[1]陳肖妹.多款式性支撐高聳施工機械結構分析方法研究[D].哈爾濱工業大學，2011，21（10）：56-60

[2]陳念力，劉思明.塔式起重機塔身穩定性計算[J].起重運輸機械，2012，10（07）：77-79

[3]羅冰，路念力.塔式起重機合理附著間距與塔身最大外伸高度的確定[J].工程機械，2011，21（11）：77-80

[4]蘭朋.二階應力作用下梁桿精確有限元方程及其在非線性分析與穩定性計算中的應用[D].哈爾濱建筑大學，2011，20（10）：55-60