塔式起重機鋼結構損壞因素及措施研究

馮友盛

（廣東省特種設備檢測研究院順德檢測院，廣東 佛山 528300）

自改革開放以來，我國的建筑行業在不斷的發展，各類建筑機械設備產生，塔式起重機就是其中的一種。塔式起重機在建筑施工中能夠促進工程有效地開展，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備。塔式起重機在建筑施工中應用頻繁，常年累積，塔式起重機鋼結構會出現受損的情況，但是以往施工人員只注重塔式起重機的電氣以及傳動設備的護養，忽視了鋼結構的破損，隨著時間地延長，為建筑施工留下了安全隱患。所以，需要對塔式起重機鋼結構破損引起足夠的重視，去分析引起鋼結構破損的原因，然后針對這些因素，采取有效的應對措施，加強對塔式起重機鋼結構的維修和護養。

1 鋼結構疲勞機理

鋼結構的疲勞機理簡要概括是指：在鋼結構的一些部位出現了小的缺陷，然后由缺陷慢慢變成裂紋，隨著時間推移，裂紋逐漸擴大導致最后的斷裂。起重機在制造過程中或多或少都會在結構的某些部位出現一些缺陷，這些缺陷本身就可能發生裂紋。對于鋼結構裂紋產生多數在結構表面，例如在對鋼結構進行沖孔、剪邊、切割等都會給鋼結構造成裂紋。另外，對于未焊接結構的表面，會出現刻痕、軋鋼皮的凹凸以及軋鋼缺陷等，這些也是鋼結構產生裂紋的因素。鋼結構的疲勞機理其實就是由最初的細小裂紋，經過長時間的使用，最后造成鋼結構斷裂。

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生斷裂，基本上是不會出現很顯眼的塑性變化，并且斷裂是突然的，具體特點如下。

（1）疲勞破壞的過程是比較長，它不是瞬間發生的，是材料在長期交變應力的作用下，慢慢產生裂紋，然后隨著時間的推移，裂紋開始擴散，最終形成疲勞破壞。（2）在材料形成疲勞破壞后，在斷口上會有裂紋源，這個裂紋源呈現出來的樣子很奇特，有兩個區域，一個區域是非常光滑，另外一個區域是非常粗糙的。（3）疲勞斷裂都是突然發生，之前不會出現任何征兆，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，斷裂也會突然發生。（4）破壞時的應力一般是比材料最大承受力度低的，甚至是比屈服應力更低。（5）造成疲勞破壞的因素很多，不僅僅是材料自身材質，而且還和材料的尺寸大小、橫截面積、使用情況以及外部環境有關系。

3 鋼結構的損壞形式及原因

3.1 裂紋分析

在塔式起重機的鋼結構出現裂紋時，并不一定代表會發生斷裂，但是裂紋的產生的確是給施工埋下了安全隱患，需要注意。在塔式起重機的鋼結構發生斷裂時，之前一定是產生了裂紋，裂紋的出現就是鋼結構可能會發生斷裂的預警征兆。裂紋產生的部位多數是在應力較大的地方，例如在塔式起重機的頂部連接耳板的地方、塔身回轉處以及塔式起重機的下支座，這些地方承受壓力都比較大，而且會出現交變應力，形成裂紋的可能性很大。另外，在塔式起重機啟動過猛、速度過快，施工時幅度過大都會給設備造成沖力，導致鋼結構的開裂。

3.2 變形分析

在長期使用塔式起重機過程中，會受到許多因素的影響造成鋼結構的形變，主要包括局部的偏心、扭曲以及變形。在施工過程中塔式起重機會受到各種各樣的因素作用，導致發生形變。由于敲打以及碰撞會給塔式起重機的局部造成形變；由于螺栓的松動，導致螺孔的磨損，使桿件與節臂間發生偏心，從而形成附加的彎曲力矩；人工的失誤操作導致碰撞，形成變形；長期地超負荷承載，導致塔式起重機的永久性變形。

3.3 斷裂分析

塔式起重機鋼結構斷裂會導致施工造成很嚴重的安全事故，尤其是鋼結構的突發斷裂，后果更是不堪設想。在施工過程中造成鋼結構斷裂的主要因素有超載、基礎不牢固以及疲勞作業。超載是工地上人們為了加快施工進度，經常出現的情況，為了讓塔式起重機可以承載更重的東西，人為地去拆解機身的安全裝置，使設備超負荷工作，長期以往會造成鋼結構的斷裂。在塔式起重機進行強負荷的起重操作時，強大的傾翻力矩會使不牢固的基礎下沉，導致塔式起重機出現折臂或者整體傾倒。人們為了加快施工進度，增加塔式起重機的作業次數，使設備頻繁、長時間地進行疲勞操作，機身在長期的斜拉、斜吊過程中，給鋼結構造成了嚴重的損害，最終形成斷裂。

3.4 銹蝕分析

在實際的施工過程中，塔式起重機的施工環境都是比較惡劣的，周圍會存在許多腐蝕性的灰塵以及氣體，并且在實際操作中，設備不可避免地會出現摩擦，導致機器自身的防銹漆掉落，不能夠對鋼結構進行防銹保護，提高了被銹蝕的幾率。同時如果工人不加強對塔式起重機的修護，會導致鋼結構氧化腐蝕，長時間下，鋼結構會發現形變。

3.5 鋼絲繩斷裂分析

在塔式起重機作業時，由于工作人員的疏忽大意，沒有發現塔式起重機里面的鋼絲繩已經斷裂，繼續讓起重設備進行作業，從而在塔式起重機進行起吊操作時，由于鋼絲繩的斷裂，導致被吊的物件和吊具一起下落，如果物件不重，擺動幅度不大，只會給鋼結構局部造成破壞，但是如果物件很重，擺動幅度大，會導致整個塔式起重機進行傾翻。

4 鋼結構損壞的修復措施

4.1 鋼結構的修復措施分析

對于鋼結構產生的裂紋，為了防止其進行擴張，需要對其進行修復。修復的主要手段就是進行補焊，補焊所選用的材料最好是與鋼結構原材料接近，并且在補焊之前，需要對鋼結構的裂紋處進行打磨和清除，然后再進行補焊操作。塔式起重機的構件發生扭曲或形變后，可以利用冷壓或者局部熱頂壓力法進行校正處理。當塔式起重機中的部分受力桿件在受到嚴重的銹蝕、變形時，進行修護已經沒有辦法達到使用的效果時，需要進行更換桿件。

4.2 鋼結構的維修保養措施分析

在實際的施工過程中需要做好鋼結構的維修護養工作。鋼結構如果長期暴露在空氣或者潮濕的環境中，沒有任何防護措施，會形成銹蝕，會導致鋼結構發現形變、應力變差，使鋼結構過早地進行破壞。因此加強對鋼結構的維修護養措施，是十分有必要的。施工單位需要定期地對塔式起重機進行防腐防銹的保護，涂上防銹漆，對周邊環境進行清潔打掃；需要定期對塔式起重機進行變形監測維護，當在鋼結構初期出現變形時，就需要及時處理，防止后期鋼結構出現嚴重形變時，修護無效的情況發生；定期對塔式起重機進行其他病害檢查，防止出現其他病害引起鋼結構破損。對于塔式起重機的維修護養是十分重要的，需要引起人們的重視，讓塔式起重機能夠在施工中進行高效而又安全的作業，保證施工的有效進行。

4.3 加強維修保養檢驗制度分析

在建筑工程中，施工單位需要加強對機器設備的維修保養檢查，進行完整的檢驗制度，在安全檢查中，需要根據檢驗制度條例進行嚴格的檢查。對于修復后的塔式起重機，需要仔細檢查修復的部位，一般性的修護，可以直接通過外觀進行檢查，但是對于補焊的修護，需要利用超聲探傷和磁粉探傷進行檢驗，只能在檢驗通過后，才能夠將塔式起重機投入使用。另外對于塔式起重機的一些細小位置的破損以及補漆等修護，在日常的檢查中就可以進行檢查修護，不要等到大修補時再進行。

4.4 嚴格操作規程分析

在對于塔式起重機的使用過程中，一定要嚴格按照使用規范來進行操作，無論的起重司機、指揮人員還是安全管理人員都需要按照相關的規程進行作業和操作，對于塔式起重機的承載重量要進行合理設置，不能因為趕工期，而使起重機械超負荷工作，并且在作業頻率上也要進行控制，需要讓機器進行修整和休息，不能頻繁、長時間使用，同時需要把起重力矩作為塔式起重機安全施工的標志，不能拆除。

5 結語

塔式起重機是建筑工程中重要的施工機器，它能夠促進施工順利進行以及施工安全性，因此施工單位需要加強對塔式起重機的保護，對于其鋼結構破損因素，需要進行仔細地分析和調查，找出破損源，然后針對這些破損的因素，采取有效地應對措施，加強塔式起重機的鋼結構維修和保護措施，避免發生塔式起重機鋼結構斷裂，若出現鋼結構斷裂，會給施工造成嚴重的安全事故，所以對于塔式起重機的鋼結構的修護需要得到重視。

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