塔式起重機的安裝
第三篇 塔式起重機的安裝
第一章 對安裝場地的要求
塔式起重機對安裝場地的要求是：
1.選擇安裝地點，應注意起重機的臂架端部活動范圍與別的建筑物及建筑物外圍施工設施之間的距離不得小于0.5m。
2.有架空輸電線的場所，起重機的任何部位與輸電線的安全距離，應符合表1-1的規定，以避免起重機結構進入輸電線的危險區。
表1-1 距離輸電線安全距離（m）
|
安全距離 電壓（kV） |
＜1 |
1~15 |
20~40 |
60~110 |
220 |
|
沿垂直方向 |
1.5 |
3.0 |
4.0 |
5.0 |
6.0 |
|
沿水平方向 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
如果受條件限制，不能保證表1-1的安全距離，應與有關部門協商，并采取安全防范措施后方可架設。
3.兩臺起重機之間的最小架設距離，應保證處于低位的起重機的臂架端部與另一臺起重機的塔身之間至少有2m的距離，處于高位起重機的最低位置的活動部位（如吊鉤或平衡重）與低位起重機中處于最高位置的部件之間的垂直距離不得小于2m。
4.安裝場地在放置起重臂全長的窄長范圍內應平整，無雜物和障礙物，以便于平衡臂、起重臂等部件在地面組裝及吊裝。
5.固定式塔機的地基不能太靠近邊坡，基礎邊緣離建筑物基礎開挖邊緣的距離宜取2m以上，以防止塔機工作時基礎塌方或發生傾斜。在有開挖邊緣的地方安裝大型起重機，除了按設計要求打基礎外，在基礎未施工前一定要在靠邊緣區打樁，以確保基礎下面邊緣區的承載能力防止基礎受載后整體傾斜。
6.安裝場地不能選在松土上或沉陷不均的地方，其承載能力要求大于15t/m2。如達不到要求，應采取打樁或地基夯實措施。
7.軌道式安裝的碎石基礎，如果敷設在地下建筑物（如暗溝、防空洞等）的上面，必須采取加固措施。碎石基礎的基面必須按設計要求壓實，碎石基礎必須平整搗實，軌枕之間應填滿碎石。路基兩側或中間應設排水溝，保證路基沒有積水。軌道基礎應由專業人員設計，非專業人員不可隨便承擔有關設計任務。
8.安裝場地電源配置應合理、方便、安全，總電源距安裝場地不宜過遠，盡量減少電路損耗。電源線應滿足裝機功率的要求，不得引起發熱或過大的壓降。
第二章 塔式起重機的整機傾翻和基礎設計計算
塔式起重機安裝使用中，最主要的要求是防止塔機的整機傾翻，整機傾翻的事故是最大的事故。塔式起重機安裝中首先要進行整機傾翻的驗算，從而找出基礎的重量或者壓重的大小。根據GB5144的規定和GB/T13752塔式起重機設計規范的要求，對塔式起重機的整機傾翻，要進行無風靜載工況、有風動載工況、突然卸載工況、安裝工況和暴風襲擊下的非工況進行計算，最后根據最危險的傾翻狀態，來確定基礎的重量或應加的壓重。關于塔機整機傾翻力矩示意圖可參見圖2-1
圖2-1 塔機整機傾翻力矩示意圖
第一節 無風靜載工況
驗算最大吊重力矩下向前傾翻可能性
1.自重力矩（含平衡重和壓重的作用）
每臺塔式起重機，當它立好后，空車狀態有一個后傾的力矩M空，這個力矩對防止前傾是有利的。所謂自重力矩，是指整臺塔機對前邊緣傾翻線的后傾保持力矩（見圖2-1）。
M自=M空+（G自重+G壓重）．b/2 （2-1）
這里的G自重是整機重和平衡重之和，b指地基總寬度，G壓重是指基礎上應加的壓重。
例如：某臺100tm塔機，整機重48t，平衡重11t，M空=-49tm，地基邊緣線總寬度5m。那么
M自=49+（48+11+G壓）．5/2=196.5+2.5G壓
這里，M空開始取負值，是指相對于塔機中心來說，它是向后傾的，而起重力矩是向前傾的，我們把前傾力矩記為正值，后傾力矩當然取負。但是，在M空的計算式中，又把它記為正值，是因為該式中所有的力矩都是后傾的，同方向力矩當然要同號。這里只涉及大小概念。
2.靜態超重吊重力矩
標準規定，塔機靜態最大超載25%。
M吊=（1.25Qmax+G小車+G吊鉤）．（Rmax-b/2） （2-2）
這里Qmax是塔機最大額定吊重量，以前例Qmax=8t，G小車、G吊鉤分別是移動部件小車和吊鉤之自重，G小車=0.33t，G吊鉤=0.24t，Rmax是最大起重量下所容許的最大幅度，R=13m。那么前例的M吊=（8×1.25+0.33+0.24）×（13-5/2）=110.985tm
3.安全判別要求
0.95．M自-K．M吊≥0 （2-3）
其中K是安全儲備系數，可取K=1.4~1.5
從上例我們可得到：
0.95（196.5+2.5G壓）-1.4×110.985≥0
G壓≥（155.379-186.836）/2.375=-13.245t
這里G壓計算出來為負值，說明不要加壓重，也自然滿足靜態不傾翻條件。
第二節 有風動載工況
仍然校驗前傾翻工況，應把風載荷當做前傾因素來計算，所以風由后向前吹。
1.自重穩定力矩
計算同前（2-1）式
M自=M空+（G自+G壓）．b/2
2.吊重力矩
這里應取動態系數下的最大力矩，動態系數取1.15。
M吊=[（Qmax+G鉤）．1.15+G小車]．（Rmax-b/2） （2-4）
3.風載荷
應取風從后向前吹的工作風荷。至于風荷計算在外載荷計算中已做過，比較復雜，不在這里介紹。假定工作風荷為Myw。續前例，Myw=50tm
4.水平慣性力和吊重風力
以吊索傾斜3°為限，水平力：
Pnx=（Qmax+G）．tg3° （2-5）
Mnx=Pnx．hmax
Hmax是獨立式最大起吊高度，續前例hmax=51m 則：
Mnx=（8+0.24）．tg3°×51=22.184m
5.坡度載荷
指塔機不可能是絕對鉛直方向，因而有附加傾斜載荷。在塔機各部件重心計算時，已計算出∑GiYi，這里只應用其計算結果。
M=0.01（∑GiYi+Qmax．hmax） （2-6）
續前例：Mx坡=0.01（2449+8×51）=28.574tm
6.安全判別要求
0.95M自-Mw-Mnx-Mx坡-1.15M吊≥0 （2-7）
續前例，把各種數字代入，我們會求得：
G壓=21.02t
有風動載是非常重要的一個工況，它往往起決定性作用。
第三節 突然卸載工況
吊具脫落的顫動引起向后傾翻，要以后傾翻線為準，這時，M空起不利作用，與保持力矩反向，所以必須取負號。
1.M自=（G自+G壓）．b/2-M空 （2-8）
2.風載荷，工作風荷，向后吹，仍記Mw。
3.滿負荷突然掉下，向后彈0.2倍力矩
M吊=[（Gmax+G鉤）．1.15+G小車]．（Rmax+b/2） （2-9）
4.Mx坡同前，沒有多少變化。
5.安全判別要求：
0.95M自-Mw-Mnx-0.2M吊-Mx坡≥0 （2-10）
經驗證明：對小車式臂架塔機，此工況不危險，也可不計算。
如前例，計算出G壓=7.73t，沒什么可怕的。但對動臂式塔機，則有危險。
第四節 暴風襲擊下的非工況（風向后吹）
這種工況，M空起不利影響。
1.M自=（G自+G壓）．b/2-M空
2.風載荷，要以非工況風荷為準，記作MwF。續前例，MwF=175.8tm
3.坡度載荷，仍如前Mx坡=28.574tm
4.安全判別要求：0.95M自-0.8Mwx-Mx坡≥0 （2-11）
這里，Mwf前乘系數0.8，是因為風從前面向后吹，吊臂會自動轉向，這是不穩定的非工況，出現幾率很小，故要降低其影響。而且計算出的結果，也只有參考意義。
第五節 暴風襲擊下的非工況（風向前吹）
這種工況，M空起保持不傾翻作用，而且這是一種臂架會自然轉過來的穩定的非工況。
1.M自=（G自+G壓）．b/2 （2-11）
2.Mwf的計算同前。
3.Mx坡同前。
4.安全判別要求：0.95M自-1.1Mwf-Mx坡≥0 （2-12）
這里，Mwf前乘系數1.1，正是強調該種風力的危險作用。這種非工況計算結果有重要意義。如前例，將各數值代入，會計算出：G壓≥14.79t，尚未超過有風動載。
第六節 安裝工況
安裝工況分好幾個階段：一是先裝了平衡臂，向后傾；二是裝上吊臂，但尚未裝平衡重，向前傾；三是裝上平衡重，即空車狀態，又向后傾。照理對每個工況都要計算一次，但以上三個階段，以只安裝了平衡臂和吊臂，尚未安裝平衡重時，M自的值為最小，穩定力矩最小，而此時不平衡力矩卻較大。故應取作危險的安裝工況。
M自=-M安+（G安+G壓）．b/2 （2-13）
M安、G安分別為該工況下的前傾力矩和整機重量（不含G平）。
MW相當于空車風力減去平衡重的風力，但此時高度很低。
MX坡也不大，因為是矮塔，∑GiXi很小。
安全判別要求：
0.95M自-1.1Mw-Mx坡≥0 （2-14）
對此種工況，M自較小，但MW和MX坡由于是矮塔，數值都不太大，所以還不太危險。但隨著臂架的加長，此種工況越來越重要，可能上升為主要工況，這就是為什么有的塔機安裝了平衡臂以后要先加一兩塊平衡重，然后再安裝吊重臂的原因。
綜合以上各工況，把G壓進行比較，選取最大的G壓值，作為基礎的重量。對于行走式塔機，暴風襲擊的危險比固定式大，所以計算G壓，宜把向后吹的非工況也考慮進去。至于計算時MWF前要不要乘以系數0.8，可以自己考慮。因為這是一個與幾率有關的推薦值。說不準，沿海地帶，暴風襲擊危險大，可以不乘0.8，但是這樣計算出的壓重可能較大，付出的代價也大。
還應該指出：現有的固定式塔機，有兩種流行的混凝土基礎。一種是方塊式，一種是十字交叉式（見圖2-2）。從圖上很容易看出，方塊式的傾翻線邊緣離中心近，在計算M自時，b值小（見式2-1）.這樣計算出的G壓值比較大，要多費混凝土，但它的施工簡單。十字交叉式傾翻線邊緣離中心遠，計算M自時，b值大，計算出的G壓值較小，能節約材料，但它只能配十字底梁式的底架。
塔式起重機的混凝土基礎，一般在使用說明書里已經設計好了的，用戶應當按照使用說明書的要求施工，不可隨意改動。而且混凝土基礎施工好后，應有18天以上的養護期，不可剛搞好基礎就去安裝塔機，這樣混凝土沒有固化好，強度值達不到要求，一旦受力就有產生局部破壞的危險，這是要特別注意的。還有在某些情況下，原基礎圖可能受場地的限制而實現不了，要改變設計。這時建議最好找有經驗的技術人員計算一次。如不好找，讓自己的技術人員修改設計，宜保守一點。大體上，如果改了基礎的寬度尺寸b，則要保持：
[（G自+G壓）．b]原值=[（G自+G壓）．b]新值
也即b值越小，G壓會越大。切不可保持原G壓值去減小b值，這是很危險的做法。
行走式塔機的軌道和路基設計，涉及到的專業知識內容更多，一般應請有關專業的人員去設計和施工，用戶不宜自己去鋪設路軌。這里不準備做詳細介紹。
第三章 對安裝人員的基本要求和注意事項
塔式起重機的安裝，人員要上高空，而且上面、下面均有人，要配合好，否則容易出安全事故。對安裝人員，必須提出一些基本要求：
1.安裝隊伍一定要有一個懂得塔式起重機的專業技術人員作指導，不是任意的工作小組可以承擔。安裝隊伍應接受技術培訓。
2.起重機的安裝與拆卸應嚴格按照說明書所規定的順序和要求進行。尤其是涉及不平衡力矩出現時，更是嚴格。如果是上回轉塔機，一定是先裝平衡臂，再裝起重臂，最后裝平衡重；拆卸時一定是先拆平衡重，再拆起重臂，最后拆平衡臂。否則就有倒塔的危險。因為違反安裝和拆卸的順序而發生倒塔的事故，在全國已發生多次。例如有一次，某工地安裝一臺80tm塔機，在安裝吊臂時，發現丟了一根銷軸，于是臨時車一根補上，也沒做熱處理。安裝好以后，丟了的銷軸又找到了，于是又想換回來。這就要拆吊臂。本來拆吊臂前一定要先拆平衡重，才能拆除吊臂銷軸，否則后傾力矩太大。可是該工地負責人怕麻煩，強令拆除吊臂銷軸，結果剛一拆除銷軸，就發生了倒塔，造成人員傷亡和重大財產損失。此事故的發生充分說明嚴格按順序裝拆是多么重要。
3.作業人員在安裝和拆卸時，應戴安全帽、配安全帶、穿工作鞋。這一要求，常常得不到認真的執行，原因是認為無關緊要。實際上這是防止由于偶然機會的碰撞、小件掉落、手未抓牢、滑倒等失誤而引發大的傷亡事故的措施，平常看不出有很大的必要性，但一旦發生了事故就來不及補救。比如安全帽，下邊的人帶了安全帽，上面掉下的螺栓、螺母之類的東西，打在頭上不至于出大事，反之，若直接打在頭上就很危險。在上面的工作人員，不小心碰上一根桿件，若有安全帽不至于受傷，若是頭部直接碰，很有可能受傷或掉下來，變成大事故。所以不可輕視。
4.高空作業人員，擺放小件物品和工具要注意，不可隨手亂放，一般應放在工具袋里，或擺放在平臺上，不可隨意放在容易掉落的地方，以免傷害他人。高空工作人員，不可向下隨意拋物品，要對自己有約束，養成對安全負責的習慣。一定要拋物品時，要先打招呼，并向沒有人的地方丟，要形成很強的意識。
5.上高空應走塔身內的爬梯，不要從標準節外面去爬。一定要到標準節外工作時，必須扣上安全帶。
6.塔機各部件之間的連接銷軸、螺栓、軸端卡板和開口銷等，必須使用塔機生產廠家提供的專用件，不得隨意代用。特別是高強螺栓和銷軸，因受力大，應力高，隨意代用危險性大，因用普通螺栓代替高強螺栓而發生倒塔的事已經有多起，深刻的教訓，應當引起嚴重的關注。
7.安裝塔機時，各銷軸必須涂抹潤滑脂。裝好后，開口銷必須張開到規定的程度，軸端卡板必須緊固，連接螺栓必須擰緊。凡裝銷軸和螺栓的人員，每一件事做好后才能去做另一件事，不可臨時改作別的事，這樣容易忘記，造成事故隱患，因小失大。曾經發誓過，因臂架連接銷忘記裝開口銷或軸端卡板螺栓沒擰緊，而導致銷軸脫落，最后導致臂架折斷的重大事故。安裝負責人，一定要注意檢查臂架銷軸的開口銷是否上好，是否張開，或軸端卡板的螺栓是否擰好。
8.牽引小車的吊籃，設計時對載人量是有限制的，小吊車限載一人，大吊車限載2人。這些在說明書都有規定，請嚴格按說明書的要求做，切不可隨意擠進去過多的人員。以免出現超載下墜的危險。
