布志煌

摘 要:建筑機(jī)械是指用于各種建筑工程施工的工程機(jī)械、筑路機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械等有關(guān)的機(jī)械設(shè)備的統(tǒng)稱。塔式起重機(jī)(簡稱塔吊),在建筑施工中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,成為建筑安裝施工中不可缺少的建筑機(jī)械。

關(guān)鍵詞:建筑機(jī)械;塔吊

由于塔吊的起重臂與塔身可成相互垂直的外形,故可把起重機(jī)安裝在靠近施工的建筑物,其有效工作幅度優(yōu)越于履帶、輪胎式起重機(jī),特別是出現(xiàn)高層、超高層建筑后,塔吊的工作高度可達(dá)100～160m,更體現(xiàn)其優(yōu)越性,再加上本身操作方便、變幅簡單等特點(diǎn),綜合國內(nèi)外一些情況看,今后建筑業(yè)的起重、運(yùn)輸、吊裝作業(yè)的主導(dǎo)機(jī)械仍然是塔吊。

1 塔吊分類

1.1 固定式塔吊:塔身不移動,工作范圍靠塔臂的轉(zhuǎn)動和小車變幅完成,多用于高層建筑、構(gòu)筑物、高爐安裝工程。

1.2 運(yùn)行式塔吊:它可由一個工作地點(diǎn)移到另一工作地點(diǎn),如軌道式塔吊,可以帶負(fù)荷運(yùn)行,在建筑群中使用可以不用拆卸、通過軌道直接開進(jìn)新的工程幢號施工。

2 基本參數(shù)

起重機(jī)的基本參數(shù)有六項:即起重力矩、起重量、最大起重量、工作幅度、起升高度和軌距,其中起重力矩確定為主要參數(shù)。

起重力矩。起重力矩是衡量塔吊起重能力的主要參數(shù)。選用塔吊,不僅考慮起重量,而且還應(yīng)考慮工作幅度。

即:起重力矩=起重量×工作幅度(t·m)。

起重量。起重量是以起重吊鉤上所懸掛的索具與重物的重量之和計算(t)。

關(guān)于起重量的考慮有兩層含義:其一是最大工作幅度時的起重量;其二是最大額定起重量。在選擇機(jī)型時,應(yīng)按其說明書使用。因動臂式塔吊的工作幅度有限制范圍,所以若以力矩值除以工作幅度,反算所得值并不準(zhǔn)確。

工作幅度。工作幅度也稱回轉(zhuǎn)半徑,是起重吊鉤中心到塔吊回轉(zhuǎn)中心線之間的水平距離(m),它是以建筑物尺寸和施工工藝的要求而確定的。

起升高度。起升高度是在最大工作幅度時,吊鉤中心線至軌頂面(輪胎式、履帶式至地面)的垂直距離(m),該值的確定是以建筑物尺寸和施工工藝的要求而確定的。

軌距。軌距值的確定是從塔吊的整體穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)效果而定(m)。

3 技術(shù)性能

按照關(guān)系式:起重力矩=起重量×工作幅度。那么,當(dāng)起重力矩確定后:已知起重量即可求出工作幅度;已知工作幅度即可求出起重量。

小車運(yùn)行式變幅塔吊:

以QTZ-200型自升塔吊為例說明。此種塔吊是一種采用小車變幅、爬升套架、塔身接高的三用自升式塔吊。這種塔吊通過更換或增加一些輔助裝置,可分別用作軌道式塔吊、附著式塔吊、固定式塔吊,此種塔吊采用液壓頂升系統(tǒng),塔身可隨建筑物升高而升高,司機(jī)室設(shè)在塔最上部,視野開闊。

主要結(jié)構(gòu)。金屬結(jié)構(gòu)包括底架、塔身、頂升套架、頂?shù)准斑^渡節(jié)、轉(zhuǎn)臺、起重臂、平衡臂、塔帽、附著裝置等部件。

①塔身。它是由第一節(jié)、第二節(jié)、4個增強(qiáng)節(jié)和22個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)構(gòu)成。每節(jié)高2.5m。軌道式其臂根鉸點(diǎn)最大高度55.396m,增加附著后可達(dá)80.396m。

每臺塔吊配三套附著裝置,其安裝間隔,不同塔吊間隔也不同。QTZ-200塔吊規(guī)定間隔一般在16～20m,最下一道附著裝置,距塔身底架不大于60m(軌道式最大臂根鉸點(diǎn)高度55m)。各道附著裝置的撐桿應(yīng)交錯布置,附著框架要固定牢靠,用高標(biāo)號砂漿灌實(shí),不許有任何滑動。

附著是為減小塔身的自由高度,改善塔身的受力情況,提高塔吊的使用高度而增加的受力裝置。主要是把塔身的水平分力,通過此裝置傳遞給建筑結(jié)構(gòu)部分,附著點(diǎn)的位置和作法,要在施工組織設(shè)計中予以考慮。

②起重臂。此種塔吊不同于動臂式塔吊,起重臂為受彎構(gòu)件,其斷面呈空間三角形或四邊形,載重小車沿起重臂移動實(shí)現(xiàn)變幅(回轉(zhuǎn)半徑的變化),起重臂的下弦桿安裝有小車軌道。

③平衡臂。全長20m,平衡重由4個平衡重塊、8個懸接體組成,且有8個滾輪和牽引機(jī)構(gòu)。移動平衡重的位置,以改善塔身所受的彎矩,增加塔吊的穩(wěn)定性。

④頂升套架。頂升套架是用無縫鋼管焊成的格構(gòu)形桁架,其一側(cè)開有門洞,并有引進(jìn)軌道和擺渡小車,供引進(jìn)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用。

⑤過渡節(jié)。頂升套架以上是過渡節(jié)及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),塔身增高時,由過渡節(jié)承座架承受以上全部結(jié)構(gòu)重量,通過定位銷固定在塔身上,然后引進(jìn)接高塔身的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

工作機(jī)構(gòu)和安全裝置:

①行走機(jī)構(gòu)。大車行走機(jī)構(gòu)由底架、4個支腿和4個臺車組成。軌道端頭附近設(shè)行程限位開關(guān)。

②起升機(jī)構(gòu)。起升卷揚(yáng)機(jī)由兩臺45kW電動機(jī)驅(qū)動,起升卷揚(yáng)機(jī)上裝有吊鉤上升限位器。

③變幅機(jī)構(gòu)。起重臂根部和頭部裝有緩沖塊和限位開關(guān),以限定載重小車行程。

④回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。它由2臺5kW電動機(jī)驅(qū)動。塔帽回轉(zhuǎn)設(shè)有手動液壓制動機(jī)構(gòu),防止起重臂定位后因大風(fēng)吹動臂桿,影響就位。

⑤平衡重牽引。平衡重牽引是由3kW電動機(jī)驅(qū)動,平衡臂的兩端設(shè)有緩沖塊和限位開關(guān)。

⑥頂升液壓系統(tǒng)。

基礎(chǔ)。QTZ-200塔吊有軌道式和固定式兩種,地耐力要求20t/m2。

①軌道式基礎(chǔ)。軌距6.5m,兩端設(shè)止擋和行程極限撥桿。

②固定式基礎(chǔ)。按說明書配筋,澆混凝土。

4 塔吊基礎(chǔ)的作法

軌道式塔吊基礎(chǔ)的習(xí)慣作法為:先將地基夯實(shí)或做1層3∶7灰土墊層,再鋪碎石道渣,然后安放木軌枕,在木軌枕上鋪設(shè)鋼軌。這種作法木材消耗量大,使用壽命短,對重型塔吊極不適宜。當(dāng)今推薦的作法為:在夯實(shí)的地基上架設(shè)鋼筋混凝土底板或鋼筋混凝土軌枕梁,在底板或軌枕梁上用預(yù)埋件固定安裝工字鋼,然后再在工字鋼上安裝鋼軌。為提高鋪軌效率,節(jié)省鋪軌費(fèi)用,常把鋼筋混凝土軌枕梁、工字鋼支托和鋼軌組裝在一起,形成一條長12.5m的裝配式鋼筋混凝土鋼軌基礎(chǔ)。這種軌道基礎(chǔ)非常適合FO/23B、HK40/21B、H3/36B等重型自升塔吊使用。

底架固定式自升塔吊以采用分塊式鋼筋混凝土基礎(chǔ)最為合適,在地耐力較高的地基上,這種混凝土基礎(chǔ)板塊尺寸可取為200cm×200cm×50cm,板塊的頂部和底部均應(yīng)雙向配筋。如塔機(jī)必須安裝在深基坑近旁,則應(yīng)采用鉆孔灌注樁承臺基礎(chǔ),以保證塔機(jī)基礎(chǔ)的堅固和穩(wěn)定,并要采取措施,防止基坑邊坡塌方。

塔身固定式自升塔吊的基礎(chǔ)必須滿足兩項要求:一是將塔機(jī)上部荷載均勻地傳給地基并不得超過地耐力;二是要使塔機(jī)在各種不利工況下均能保持整體穩(wěn)定而不致傾翻。因此,這種塔機(jī)基礎(chǔ)體積相當(dāng)龐大,基礎(chǔ)重量要相當(dāng)于塔機(jī)壓重的重量。這種固定式塔機(jī)基礎(chǔ)重量與塔機(jī)自由高度密切相關(guān),自由高度越高基礎(chǔ)重量越大。以FO/23B塔吊為例,當(dāng)其自由高度為59.8m時,混凝土基礎(chǔ)尺寸需達(dá)6.5m×6.5m×1.7m。若塔機(jī)需在基礎(chǔ)施工階段架設(shè)在深基坑近旁,表層土質(zhì)條件又比較差,則這種基礎(chǔ)還必須由鉆孔灌注樁支承。因此,為節(jié)省基礎(chǔ)構(gòu)筑費(fèi)用,宜將這種整塊大體積混凝土基礎(chǔ)分解為若干個預(yù)制混凝土條塊,從而構(gòu)成一個裝配式鋼筋混凝土基礎(chǔ),以便做到多次反復(fù)使用,使分解到每個工程項目上的塔機(jī)基礎(chǔ)費(fèi)用降至最低。

5 注意事項

5.1 塔吊基礎(chǔ)應(yīng)經(jīng)過正規(guī)設(shè)計和嚴(yán)密計算?；A(chǔ)設(shè)計若存在不足,其隱患不可低估,重則導(dǎo)致嚴(yán)重事故,在沿海淤泥質(zhì)土層采用樁基較為可靠。

5.2 由于影響塔吊基礎(chǔ)的主要因素是塔吊附墻前的傾覆力矩,特別是沿海地區(qū),風(fēng)荷載尤為明顯。大量實(shí)例證明,塔吊提前附墻可縮小基礎(chǔ)幾何尺寸和基礎(chǔ)成本,在沿海淤泥質(zhì)土地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益更為明顯。因為塔吊第一次開始附墻后,由于彎矩、扭矩、水平力絕大部分通過錨固環(huán)河支承桿傳給施工中的建筑主體結(jié)構(gòu),除垂直荷載壓力處,其他傳遞至基礎(chǔ)的力很少。

因此基礎(chǔ)在附墻前后有很多的區(qū)別,其偏心率e由大變小,由偏心荷載作用趨向軸向荷載作用。Pmax變小,因此,塔吊基礎(chǔ)大小主要由初始架設(shè)的自由高度確定。如第一次架設(shè)節(jié)數(shù)N越多,其傾覆力矩M越大,所需基礎(chǔ)就大,反之則小。

5.3 在大城市施工高層建筑,塔吊往往受到周圍建筑物和高壓線的影響。遇到這種障礙物時,必須采取技術(shù)措施,預(yù)防重大安全事故發(fā)生。