塔機附著高度超出使用范圍存在問題初探

王玉琴

摘要：塔機（即塔式起重機）的使用高度分為獨立高度和附著高度：獨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現。塔機的型號和廠家不同，獨立高度也不同，OTz63塔機的獨立高度為30—40m。超過獨立高度后就需要搭設附墻，附墻搭設間距在產品使用說明書中有明確規定，附著式塔機的塔身可通過附墻安裝在建筑物附近的混凝土基礎上，以此減少塔身計算長度來保持其設計起重能力，保證最大附著起升高度。

關鍵詞：塔機;獨立高度;附著高度;附著裝置

中圖分類號：TH212文獻標志碼：A

通常我們使用的塔機都需要加設附墻，使用說明書上明確規定了附著高度最大值，出現塔機附著高度超出使用范圍時，要對存在的問題進行分析，根據分析結果做相應的復核計算，需要從以下幾個方面進行分析。

1基礎的承載力增加

3附墻點的載荷增加

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

4附墻撐桿的內力增加

由上述內容不難看出當附著點的載荷增加時，附墻撐桿的內力也隨之增加，此時驗算附墻撐桿的內力是否還滿足要求就必不可少，假設附墻裝置由四根撐桿組成，可以將其簡化為如圖2（附墻裝置受力）所示，Mk為塔機工作時產生的扭矩，一般使用說明書里有明確說明，也可以根據回轉參數計算出回轉扭矩，或者是采用扭矩測試儀測出該值，Rx與Rv由論點四計算得出，L1、L2、L3、T4分別為各撐桿的長度，標準塔機附墻的L1=T4，L2=L3，m為L1到回轉中心的距離，n為L2到回轉中心的距離，S為附墻與建筑物連接的預埋板距離塔機回轉中心的距離，h為塔機標準節外沿距離建筑物的垂直距離，F1、F2、F3、F4分別為附墻各撐桿的內力。不難看出該結構為一次超靜定結構，各內力可通過力法方程解出。

計算附墻撐桿內力的同時，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度計算，如果撐桿結構是花架式結構，還應計算花架上綴條與撐桿主弦焊接焊縫的強度。

5塔身載荷增加

根據本論述第3項分析可看出：塔身最上面一道附著的受力最大，故在相應的四道附著節點之間產生最大彎矩，靠近基礎部分塔身所受彎矩很小。因此，當塔機使用高度超出范圍時，需要驗算的塔身部位有：

（1）第一道附墻至塔機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定的問題，假如受力過大塔身失穩，增加很小的壓力就會引起很明顯的彎曲變形，從而使塔身喪失承載能力，因此，第一道附墻至塔機根部塔身的穩定性計算就尤為重要。

M——最上面一道附墻下面的一道附墻點處塔身所受的彎矩;

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，其桿件的計算長度也最大，同樣存在失穩的情況，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適當的增加附著數量，該危險截面主弦桿的驗證計算可根據b的方法加以簡單分析。

6起重臂及其它懸臂端部件載荷發生改變

由于風載荷增加的影響，塔機其它各部件受力情況均發生變化，盡管塔機高度在使用時超過塔機附著高度一半以后，塔機的使用倍率降低一半（即起重量要降低一半），但是考慮風載的影響較大，尤其當風載垂直與起重臂和平衡臂時，所引起的附加彎矩會增加很多，因此各部件的受力狀況需要重新驗證。這些部件的計算這里不做詳細說明，涉及到的內容較繁冗，可參考GB3811-2005鋼結構計算部分。

7其他注意的問題

高度增加以后，必須驗算起重鋼絲繩的長度是否滿足要求;起升機構的容繩量是否足夠;起升機構是否能夠持續供電等一系列問題均要考慮在內。

8成功案例

甘肅省蘭州市勝利賓館項目采用的QTZ63（TC5013）塔機高度超出附著高度20m，達到160m，經計算基礎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，懸臂端不得超過17.5m，由于標準節的受力增加，對所有的標準節主材、焊縫質量進行全面檢查，不能有任何缺陷，標準節連接螺栓的預緊力矩必須滿足標準要求，該機2倍率最大起吊為3t，建議最大吊重不超過2.5t。