台风对塔式起重机的影响及防范措施研究

李魁

摘 要 塔式起重机广泛应用于建筑项目和工矿企业当中，直接关系着建筑生产水平和生产效率。塔式起重机的损坏不仅会造成严重的经济损失，还会给施工人员的生命财产安全带来严重威胁。本文主要结合2018年台风山竹引起的塔式起重机倒塌的事故现象，分析了塔式起重机抗台风能力以及受损的形式，提出塔式起重机的相关防台风措施，希望能够提高塔式起重机使用的安全性和可靠性，尽可能减少台风对塔式起重机的影响，保证塔式起重机的生产效益。

关键词 台风;塔式起重机;影响;防范措施

引言

2018年九月台风山竹在我国广东台山海宴镇登陆，造成广东、海南、广西、湖南、贵州五省近300万人受灾，五人死亡，一人失踪，160多万人紧急避险转移和安置。台风山竹造成五省区1200余间房屋倒塌，800余间严重损坏，农作物受灾面积高达174千公顷，绝收3000公顷，直接经济损失52亿元。台风山竹的最高风力达十五级，风速为50米每秒，据事后统计，广东省在此次台风中至少有100多台塔式起重机倒塌，造成不同严重的损伤和经济损失，因此，加强台风对塔式起重机影响和防范措施的研究是十分必要的[1]。

1塔式起重机抗台风能力分析

塔式起重机是我国工程项目建设的常用机械，因台风引起的起重机事故给国家财产和人身安全造成了严重威胁。当台风垂直吹向起重机臂架时，作用在调重上和臂架上的风荷载会产生一個扭矩，并将这个扭矩分解到机身四边桁架上，桁架腹杆会产生一个应力，应力的大小与风载荷中心的作用点距机身的水平距离以及风载荷的大小呈正比，也就是说，臂架所处的幅度越大，风载荷越大，腹杆中产生的应力也越大。其次，臂架吊重力、回转惯性力以及自重力会使腹杆产生另一个应力，这个应力也与臂架幅度成正比，根据计算研究表明，控制腹杆应力值的主要因素为风载荷，当臂架处于大幅度位置时，要注意因垂直风造成的机身腹杆失衡而引起起重机的倒塌。当起重机在最小幅度时，风顺着起重机臂架吹会使起重机臂架绕着臂架根部铰链位置处出现后倾弯矩，当风载荷的值超过一定范围时，后倾弯矩有可能超过臂架自重力的前倾弯矩而造成臂架向后翻倒，甚至还有可能造成整体机械设备的破坏。因此，塔式起重机抗台风能力主要与塔式起重机臂架的幅度、自重、附墙杆刚性塔机高度有关，在进行塔式起重机抗台风措施时，需要结合塔式起重机的结构特点以及使用功能，合理应用相关工艺和手段，提高塔式起重机的稳定性，避免强台风来临时塔式起重机的倒塌。

2塔式起重机台风受损形式

山竹台风事件造成的毁损的塔机数量很多，本文主要针对其中五台塔机的受损情况进行分析调查。明确塔式起重机台风受损的具体形式，一号和二号塔机属于同一个商住楼，项目距离海岸线约300米，三号和四号塔机同属于一个商住楼项目，该项目距离海岸线约200米，五号塔机属于一个商住楼项目，该项目距离海岸线约100米。一号塔机与二号塔机的型号同为5510，高度为五十米，悬臂端高度约为二十七米，为设计的最大的悬臂高度，并设置了一道附着装置，附着水平距离约为8.5米，严重超出了说明书的标准要求。而且在塔机所使用的构件并非原厂家出厂加工的，该塔基塔身倒塌方向为逆风方向，倒塌后起重臂指向与风向相反，附着装置框架变形严重，撑杆完全破坏扭曲变形，塔身附着处和基础节两处折断。起重臂钢丝绳没有回收到变幅小车中，吊钩在几十米外的备用标准节堆放处。三号和四号塔机的型号为6013，塔机高度约为40米，为设计的高度的25%，而且受到边坡的影响，塔机安装位置不能满足其自由回转的要求，而且与风向成一定的角度，抗风能力较弱。三号塔机和四号塔机只是发生了比较严重的倾斜，但并未倒塌，这是由于其自由高度比设计最大高度低的原因，增加了塔机的抗风能力。五号塔机型号为5510，高度为93米，悬臂端高度为26米左右，该塔机在最上一段附着处发生折断，附着装置构建部分损毁，倒塌方向与风向相同[2]。

3塔式起重机防台风措施

在本文之中将主要从做好塔式起重机的设计工作、做好起重机的安全管理工作以及对不能随风回转的塔机进行针对性的防御进行分析。

3.1 做好塔式起重机的设计工作

起重机的抗风设计包括非工作状态和工作状态两种情况，首先，需要准确的取值风压，其次，要明确起重机抗风设计的各个细节不能出现遗漏情况，在工作状态情况下计算最大的风压，并用于计算金属结构的刚度强度以及稳定性能，从而可以得到整机工作状态下的抗倾覆稳定性。工作人员在塔机工作状态计算风压时需要明确非工作状态起动机整机抗倾覆稳定性、金属结构的强度和起重机的防风抗滑安全装置。将实际上沿高度变化的风压取为定值，并按照相应的标准计算最大的风压。通常情况下，高度近100米处的风压相对于一般高度的起重机来说是比较安全的。工作状态的风速计算按照瞬时风速来进行，非工作状态时的风速按照据平均风速两分钟时的风速考虑。工作人员在进行风速值计算时，需要严格按照相关标准和规范来进行，结合不同的类型的起重机选择合理的计算方法，正确换算。根据起重机的具体工作特性以及特殊性能，明确起重机整机的受力情况，避免因受力分析不清而导致的计算错误，受力分析要准确全面，计算要细致，不能遗漏，安装适合的防风装置包括锚定装置、铁鞋、夹轨器、风速仪等，避免起重机风吹倒或者吹跑。

3.2 做好起重机的安全管理工作

行之有效的安全管理机制是避免塔式起重机受台风影响而倾覆或损坏的重要途径，工作人员需要结合起重机的具体应用形式以及应用环境，建立起一套完整科学的体系制度作为保证，明确应急预案。首先，需要健全指挥决策体系、抢险救灾体系以及信息传递系统。其次，需要做好安全管理活动的人员设备以及资金准备，要求人员到位、责任到位、设施到位，并建立起科学的奖惩制度，提高工作人员的工作积极性，避免安全问题的发生。另外，其中几个安全管理工作需要结合季节来进行，在台风多发季节需要布置当年防风工作的重点和要点，并检查整改遗留的设施隐患，保证防护工作的到位。同时，还需要加强新技术、新工艺、新设备的引入，夯实抗风抗台的安全保障体系，为塔式起重机的抗台风能力奠定坚实的制度基础。

3.3 做好塔吊抗台风预防工作

需要编制专门的塔式起重机防台风方案，在台风来临之前，根据现场实际状况以及防台风技术规程和说明书的要求，适当降低塔式起重机悬臂端的高度，或者将顶升套架平台降至与最高处一道附墙齐平，以减少迎风面，降低塔吊受到的风阻。必要时提前增加一道附着。还要与已经建成的建筑物结构主体进行多处的刚性连接，提前预设刚性连接构件，提高塔机的稳定性，避免因台风问题而导致的塔机倾倒和损坏[3]。

4结束语

综上所述，本文主要针对台风对塔式起重机的影响及防范措施进行研究，指出塔式起重机的抗台风能力以及台风受损的具体形式，并结合塔式起重机的不同类型以及不同工作形态指出了塔式起重机具体的防台风策略，希望能够提高塔式起重机工作的稳定性和安全性，减少因台风问题造成的塔式起重机损坏，为塔式起重机的安全使用和长久使用提供一定的参考。

参考文献

[1] 贾忠辉，段忠东.塔式起重机结构设计和使用中的抗风问题[J].起重运输机械，2007，（1）：1-5.

[2] 塔式起重机设计规范：GB/T13752-92[S].北京：中国标准出版社，1992.

[3] 建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程：JGJ196-2010[S].北京：中国标准出版社，2010：294.