臺風對塔式起重機的影響及防范措施研究

李魁

摘 要 塔式起重機廣泛應用于建筑項目和工礦企業當中，直接關系著建筑生產水平和生產效率。塔式起重機的損壞不僅會造成嚴重的經濟損失，還會給施工人員的生命財產安全帶來嚴重威脅。本文主要結合2018年臺風山竹引起的塔式起重機倒塌的事故現象，分析了塔式起重機抗臺風能力以及受損的形式，提出塔式起重機的相關防臺風措施，希望能夠提高塔式起重機使用的安全性和可靠性，盡可能減少臺風對塔式起重機的影響，保證塔式起重機的生產效益。

關鍵詞 臺風;塔式起重機;影響;防范措施

引言

2018年九月臺風山竹在我國廣東臺山海宴鎮登陸，造成廣東、海南、廣西、湖南、貴州五省近300萬人受災，五人死亡，一人失蹤，160多萬人緊急避險轉移和安置。臺風山竹造成五省區1200余間房屋倒塌，800余間嚴重損壞，農作物受災面積高達174千公頃，絕收3000公頃，直接經濟損失52億元。臺風山竹的最高風力達十五級，風速為50米每秒，據事后統計，廣東省在此次臺風中至少有100多臺塔式起重機倒塌，造成不同嚴重的損傷和經濟損失，因此，加強臺風對塔式起重機影響和防范措施的研究是十分必要的[1]。

1塔式起重機抗臺風能力分析

塔式起重機是我國工程項目建設的常用機械，因臺風引起的起重機事故給國家財產和人身安全造成了嚴重威脅。當臺風垂直吹向起重機臂架時，作用在調重上和臂架上的風荷載會產生一個扭矩，并將這個扭矩分解到機身四邊桁架上，桁架腹桿會產生一個應力，應力的大小與風載荷中心的作用點距機身的水平距離以及風載荷的大小呈正比，也就是說，臂架所處的幅度越大，風載荷越大，腹桿中產生的應力也越大。其次，臂架吊重力、回轉慣性力以及自重力會使腹桿產生另一個應力，這個應力也與臂架幅度成正比，根據計算研究表明，控制腹桿應力值的主要因素為風載荷，當臂架處于大幅度位置時，要注意因垂直風造成的機身腹桿失衡而引起起重機的倒塌。當起重機在最小幅度時，風順著起重機臂架吹會使起重機臂架繞著臂架根部鉸鏈位置處出現后傾彎矩，當風載荷的值超過一定范圍時，后傾彎矩有可能超過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械設備的破壞。因此，塔式起重機抗臺風能力主要與塔式起重機臂架的幅度、自重、附墻桿剛性塔機高度有關，在進行塔式起重機抗臺風措施時，需要結合塔式起重機的結構特點以及使用功能，合理應用相關工藝和手段，提高塔式起重機的穩定性，避免強臺風來臨時塔式起重機的倒塌。

2塔式起重機臺風受損形式

山竹臺風事件造成的毀損的塔機數量很多，本文主要針對其中五臺塔機的受損情況進行分析調查。明確塔式起重機臺風受損的具體形式，一號和二號塔機屬于同一個商住樓，項目距離海岸線約300米，三號和四號塔機同屬于一個商住樓項目，該項目距離海岸線約200米，五號塔機屬于一個商住樓項目，該項目距離海岸線約100米。一號塔機與二號塔機的型號同為5510，高度為五十米，懸臂端高度約為二十七米，為設計的最大的懸臂高度，并設置了一道附著裝置，附著水平距離約為8.5米，嚴重超出了說明書的標準要求。而且在塔機所使用的構件并非原廠家出廠加工的，該塔基塔身倒塌方向為逆風方向，倒塌后起重臂指向與風向相反，附著裝置框架變形嚴重，撐桿完全破壞扭曲變形，塔身附著處和基礎節兩處折斷。起重臂鋼絲繩沒有回收到變幅小車中，吊鉤在幾十米外的備用標準節堆放處。三號和四號塔機的型號為6013，塔機高度約為40米，為設計的高度的25%，而且受到邊坡的影響，塔機安裝位置不能滿足其自由回轉的要求，而且與風向成一定的角度，抗風能力較弱。三號塔機和四號塔機只是發生了比較嚴重的傾斜，但并未倒塌，這是由于其自由高度比設計最大高度低的原因，增加了塔機的抗風能力。五號塔機型號為5510，高度為93米，懸臂端高度為26米左右，該塔機在最上一段附著處發生折斷，附著裝置構建部分損毀，倒塌方向與風向相同[2]。

3塔式起重機防臺風措施

在本文之中將主要從做好塔式起重機的設計工作、做好起重機的安全管理工作以及對不能隨風回轉的塔機進行針對性的防御進行分析。

3.1 做好塔式起重機的設計工作

起重機的抗風設計包括非工作狀態和工作狀態兩種情況，首先，需要準確的取值風壓，其次，要明確起重機抗風設計的各個細節不能出現遺漏情況，在工作狀態情況下計算最大的風壓，并用于計算金屬結構的剛度強度以及穩定性能，從而可以得到整機工作狀態下的抗傾覆穩定性。工作人員在塔機工作狀態計算風壓時需要明確非工作狀態起動機整機抗傾覆穩定性、金屬結構的強度和起重機的防風抗滑安全裝置。將實際上沿高度變化的風壓取為定值，并按照相應的標準計算最大的風壓。通常情況下，高度近100米處的風壓相對于一般高度的起重機來說是比較安全的。工作狀態的風速計算按照瞬時風速來進行，非工作狀態時的風速按照據平均風速兩分鐘時的風速考慮。工作人員在進行風速值計算時，需要嚴格按照相關標準和規范來進行，結合不同的類型的起重機選擇合理的計算方法，正確換算。根據起重機的具體工作特性以及特殊性能，明確起重機整機的受力情況，避免因受力分析不清而導致的計算錯誤，受力分析要準確全面，計算要細致，不能遺漏，安裝適合的防風裝置包括錨定裝置、鐵鞋、夾軌器、風速儀等，避免起重機風吹倒或者吹跑。

3.2 做好起重機的安全管理工作

行之有效的安全管理機制是避免塔式起重機受臺風影響而傾覆或損壞的重要途徑，工作人員需要結合起重機的具體應用形式以及應用環境，建立起一套完整科學的體系制度作為保證，明確應急預案。首先，需要健全指揮決策體系、搶險救災體系以及信息傳遞系統。其次，需要做好安全管理活動的人員設備以及資金準備，要求人員到位、責任到位、設施到位，并建立起科學的獎懲制度，提高工作人員的工作積極性，避免安全問題的發生。另外，其中幾個安全管理工作需要結合季節來進行，在臺風多發季節需要布置當年防風工作的重點和要點，并檢查整改遺留的設施隱患，保證防護工作的到位。同時，還需要加強新技術、新工藝、新設備的引入，夯實抗風抗臺的安全保障體系，為塔式起重機的抗臺風能力奠定堅實的制度基礎。

3.3 做好塔吊抗臺風預防工作

需要編制專門的塔式起重機防臺風方案，在臺風來臨之前，根據現場實際狀況以及防臺風技術規程和說明書的要求，適當降低塔式起重機懸臂端的高度，或者將頂升套架平臺降至與最高處一道附墻齊平，以減少迎風面，降低塔吊受到的風阻。必要時提前增加一道附著。還要與已經建成的建筑物結構主體進行多處的剛性連接，提前預設剛性連接構件，提高塔機的穩定性，避免因臺風問題而導致的塔機傾倒和損壞[3]。

4結束語

綜上所述，本文主要針對臺風對塔式起重機的影響及防范措施進行研究，指出塔式起重機的抗臺風能力以及臺風受損的具體形式，并結合塔式起重機的不同類型以及不同工作形態指出了塔式起重機具體的防臺風策略，希望能夠提高塔式起重機工作的穩定性和安全性，減少因臺風問題造成的塔式起重機損壞，為塔式起重機的安全使用和長久使用提供一定的參考。

參考文獻

[1] 賈忠輝，段忠東.塔式起重機結構設計和使用中的抗風問題[J].起重運輸機械，2007，（1）：1-5.

[2] 塔式起重機設計規范：GB/T13752-92[S].北京：中國標準出版社，1992.

[3] 建筑施工塔式起重機安裝、使用、拆卸安全技術規程：JGJ196-2010[S].北京：中國標準出版社，2010：294.