吳 偉

（江蘇天宙檢測有限公司，江蘇 南京 211899 ）

隨著高層建筑的增多，塔式起重機(jī)（以下簡稱塔機(jī)）和施工升降機(jī)已成“兩工地”建筑施工領(lǐng)域不可或缺的人員及貨物垂直運(yùn)輸設(shè)備。在工作過程中，塔機(jī)的塔身主要受自身重力、壓力和彎矩的組合力；施工升降機(jī)的導(dǎo)軌架主要受自身重力及偏心壓力，因此，塔身及導(dǎo)軌架的穩(wěn)定性是很重要的指標(biāo)。建筑起重機(jī)械安裝后的垂直度反映出設(shè)計(jì)、制造和安裝后的綜合誤差，從很大程度上直接影響其作業(yè)過程中的穩(wěn)定性。

1 安裝垂直度的要求

依據(jù)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部第60號公告，及JGJ 305-2013《建筑施工升降設(shè)備設(shè)施檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》第8.2.3第6條規(guī)定：塔式起重機(jī)安裝后，在空載、風(fēng)速不大于3m/s狀態(tài)下，獨(dú)立狀態(tài)塔身（或附著狀態(tài)以下最高附著點(diǎn)以上塔身）軸心線的側(cè)向垂直度允許偏差不應(yīng)大于4/1 000，最高附著點(diǎn)以下塔身軸心線的垂直度允許偏差不應(yīng)大于2/1 000；第7.2.6第1條規(guī)定：對垂直安裝的齒輪齒條式施工升降機(jī)，導(dǎo)軌架軸心線對底座水平基準(zhǔn)面的安裝垂直度偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定；對傾斜式或曲線式導(dǎo)軌架的對垂直安裝的齒輪齒條式施工升降機(jī)，其導(dǎo)軌架正面的垂直度偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定；對鋼絲繩式施工升降機(jī)，導(dǎo)軌架軸心線對底座水平基準(zhǔn)面的安裝垂直度偏差不應(yīng)大于導(dǎo)軌架高度的1.5/1 000。

表1 齒輪齒條式施工升降機(jī)安裝垂直度偏差

2 垂直度偏差的測量

塔機(jī)塔身側(cè)向垂直度的測量應(yīng)在空載狀態(tài)、臂架相對于塔身0°（x向）和90°（y向）時分別沿臂架方向測量（圖1）。

圖1 塔機(jī)塔身側(cè)向垂直度的測量

施工升降機(jī)導(dǎo)軌架垂直度的測量應(yīng)在吊籠空籠降至最低點(diǎn)，從垂直于吊籠長度方向（x向）與平行于吊籠方向（y向）分別測量（圖2）。

圖2 施工升降機(jī)導(dǎo)軌架垂直度的測量

測量時，標(biāo)尺貼靠在塔身或?qū)к壖芙Y(jié)構(gòu)中心的最低處和最高處，用經(jīng)緯儀讀出兩處的值。側(cè)向垂直度誤差按下式計(jì)算

式中：L1為上部測量點(diǎn)標(biāo)尺讀數(shù)，L2為下部測量點(diǎn)標(biāo)尺讀數(shù)，ΔH為2個測量點(diǎn)件的高度差。

實(shí)際測量記錄數(shù)據(jù)時可建立如圖1、圖2所示的x-y笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)，正負(fù)號可表示垂直度偏差方向，垂直度偏向正x方向記錄為+x，垂直度偏向負(fù)x方向記錄為-x，y方向垂直度亦是如此。由此可記錄為（x，y）、（-x，y）、（-x，-y）、（x，-y）4種記錄情況之一。

但在用此方法測量時，只讀取了兩個方向測量結(jié)果的最大值，這樣測得的結(jié)果，并不能真實(shí)地反映出塔身或?qū)к壖艿拇怪倍?。同時，為了在測量后數(shù)據(jù)處理的方便，一般在兩次架設(shè)經(jīng)緯儀時成90°夾角放置，但往往由于測量現(xiàn)場環(huán)境條件的限制，經(jīng)緯儀的兩次架設(shè)很難成90°，這樣就要進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。

3 垂直度偏差的計(jì)算

如圖3所示，A、B分別為經(jīng)緯儀兩次架設(shè)測量觀測點(diǎn)，塔身或?qū)к壖艿膶?shí)際垂直度偏差應(yīng)該是兩次測量位移結(jié)果的矢量和（圖4）。其中：為在A點(diǎn)測量的位移；為在B點(diǎn)測量的位移；為塔身或?qū)к壖軐?shí)際位移（垂直度偏差值）。

經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，圖3中兩次經(jīng)緯儀架設(shè)夾角∠AOB與圖4中兩次測量位移向量夾角相等。因此可求得:

圖3 垂直度測量示意圖

圖4 測量值及計(jì)算

才能反應(yīng)出垂直度的真實(shí)偏差，并且，綜合計(jì)算出的可能比單獨(dú)的要大，這樣就有會發(fā)生分別在x、y方向上測量出的垂直度偏差是合格但實(shí)際軸心線對水平面的垂直度不合格的情況。因此，我們可采取極坐標(biāo)系統(tǒng)來記錄垂直度偏差。

4 極坐標(biāo)系統(tǒng)下的垂直度偏差表示方法

先按實(shí)際情況選定的參照x軸方向，測量出兩個方向偏差分別為a和b，并考慮兩個測量方向夾角α不為90°時，如圖5所示。

圖5 極坐標(biāo)系統(tǒng)下的垂直度偏差

那么在笛卡爾坐標(biāo)系下表示為M(x,y)：

轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系表示為M(ρ,θ):

在 計(jì) 算θ時， 由 于 有（x，y）、（-x，y）、（-x，-y）、（x，-y）4種記錄情況，分別對應(yīng)笛卡爾坐標(biāo)系Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限，那么θ的實(shí)際值應(yīng)該按表1進(jìn)行修正。

垂直度綜合誤差按下式計(jì)算

表1 θ的修正值

5 結(jié)束語

在測量塔機(jī)塔身及施工升降機(jī)導(dǎo)軌架垂直度偏差時，除按規(guī)定的2個不同方向分別測量出偏差值a和b外，還應(yīng)測量出2個測量方向相對于塔身或?qū)к壖苤行木€的角度差α。先計(jì)算出綜合偏差值ρ再計(jì)算垂直度綜合誤差ΔL，來判斷垂直度誤差是否符合要求。極坐標(biāo)系統(tǒng)M(ρ,θ)表示垂直度偏差時，綜合偏差值ρ更能精確的反映出實(shí)際情況，θ則反映出最大偏差方向。