第二节 塔吊
第一小节
我公司承建的酒泉卫星发射中心生活基地二期八期幼儿园、C6#、D5#楼、二期十区13#、14#楼，建筑面积为20937.36㎡，其中幼儿园建筑面积1909.1㎡，C6#楼建筑面积2727.27㎡，地上为2293.74㎡，地下为433.52㎡。D5#楼建筑面积2632.13㎡，地上为2205.36㎡，地下为426.77㎡，13#楼建筑面积6834.43㎡，地上为6405.07㎡，地下为429.36㎡。14#楼建筑面积6834.43㎡，地上为6405.07㎡，地下为429.36㎡。本工程位于酒泉市，北临规划铁人路，南临规划肃北路，西临解放北路。
本程由酒泉华恒置业有限公司投资建设，甘肃省工业与民用建筑设计院设计，核工业武威工程勘察院勘察，酒泉市顺帆工程监理有限责任公司监理，酒泉广厦建业有限公司组织施工；由杨兴红担任项目经理，万会元担任技术负责人。
根据本工程结构特点，经过公司领导组织决定采用两台QTZ-
315、一台QTZ63型塔式起重机，其金属结构包括：臂架、塔顶、上下转台、司机室、平衡臂、塔身标准节、外套架、附着装置、底架及基础。
一、地基基础
一台QTZ315固定式塔式起重机的地基基础是保证塔机安全使用的必要条件，要求该基础地质情况严格按照规定进行，对基础的基本要求如下：
①、基础土质应坚固牢实，根据地质有关资料，现场承载能力大于20T/M2 ②、混凝土基础座的上表面应高出地面150MM； ③、砼基础座为钢筋砼，标号为C35；
④、混凝土基础表面应校水平，平面度允许差小于1/500；
二、接地装置
塔机避雷针的接地和保护接地要求必须按下图示规定，此接地材料安装和维护符合下列要求：
1、将接地保护装置的电缆与任何一根主弦杆的螺栓连接并清除螺栓及螺母的涂料；
2、置于地基锚固联接的底架决不作接地避雷；
3、接地保护避雷器的电阻，不得超过4欧姆；
三、安全装置
（一）限位器
1、吊钩高度限位器（超高限位器）
①、小车变幅的塔机，吊钩装置顶部至小车架下端的最小距离，根据塔机型号及起升钢丝绳的倍率而定：上回转塔机2倍率时为1000MM；4倍率时为700MM；下回转塔机2倍率时为800MM；4倍率时为400MM，此时应能立即停止起升运动。
2、起重力矩限制器和起重量限制器
①、当起重力矩超过其定额值并小于额定值的110%时，应停止提升方向及外方向的变幅的动作；
a、小车变幅的塔机，起重力矩限制器应设有分别按起重量和幅度调整的限位开关和触头；
b、小车变幅的最大速度0.67M/S的塔机,在小车向外运行时,当起重力矩达到额定值的80%时，应自动转换为低速运行。
②、如设有超生量和幅度的指示器，数值显示应正确，且便于观察，其数值误差均不得大于指示值的5%。
③、当吊重超过最大起重的110%时，应停止提升方向的运动，但允许机构有下沉方向的运动。
3、幅度限位器
①、动臂变幅的塔机，应装设最小幅度限位器和防止臂端反弹后倾的装置。 ②、小车变幅的塔机应装设小车行程限位开关的终端缓冲装置。
4、行走限位器：轨道式塔机应在每个运行方向装设行程限位开关，在行程端部应安装限们开关挡铁，挡铁的安装位置应充分考虑塔机的制动行程，保证塔机在驶入轨道末端时或与同一轨道上其它塔机相距在不小于0.5M范围内时能自动停机，挡铁的安装距离应小于电缆长度。
5、回转限位器：对回转部分不设集电路器的塔机，应安装回转限制器，塔机回转部分在非工作状态下必须保证可以自由旋转，对有自锁作用的回转机构，应安装安全限力矩联轴器。
（二）保险装置
1、吊钩保险装置：吊钩上应设置防脱棘爪，防止起吊重物运行过程中意外 2
脱钩。
2、卷扬机卷筒保险装置
①、起重卷扬机的卷筒应有排绳装置，使钢丝绳排列整齐，防止钢丝绳了发生堆积、挤压磨损、跳动等现象。
②、动臂变幅式塔机的变幅卷扬机，其卷筒应自行转动而导致起重臂自行下落。
3、夹轨器：轨道式塔机必须安装夹轨器应能保证在非工作状态下塔机不能在轨道上移动。
4、风速仪：臂架根部交点高度大于50M的塔机，应安装风速仪，当风速成大于工作极限风速时，应能发出停止作业的警报。
四、塔吊的安装安全技术措施：
1、按照设计方案中砼强度要求达到70%以上，即砼浇筑达10天可以进行塔吊基础安装作业，作业时统一指挥。禁止无关人员进入作业现场。
2、塔机司机、电工和指挥人员必须持证上岗，作业时应集中精力。要注意指挥信号，正确操作，不得擅自离开岗位
3、作业人员要戴安全帽，高空作业时要按规定使用安全带。
4、安装作业应在白天进行，必须在夜间进行时要保证充足照明。遇天气恶劣时应停止作业，并妥善处理已安装部件。
5、螺栓连接件、轴销等不得随意代用。应按规定的扭矩紧固螺栓。
6、吊装时要找好平衡，要正确使用吊索，卸扣等。
7、不得高处抛掷物件。
8、配合作业的汽车吊停放位置合理，支腿要在坚实的地面上。
五、塔吊使用安全技术措施：
1、作业前检查塔基、轨道、金属构件、主要部位的连接螺栓和轴销、工作机构、钢丝绳、制动器、安全装置、电气线路等，如有异常必须先排除后使用。
2、实行多班作业时，应执行交接班制度，交接人认真填写交接班记录。接班人对机械检查确认无误并签字后，方可进行工作。
3、操作人员必须持证上岗,禁止将塔机交给无证人员操作，操作室禁止无关人员进入. 3
4、严禁塔机斜拉斜吊和起吊重量不明的物件，严禁重物长时间悬挂空中，提升重物水平作业移动时，应高出其跨越的障碍物0.5M以上。
5、必须按规定的技术性能合理使用，不得违章指挥和违章操作。
6、塔机任何部位与架空输电线路的安全距离符合规定。
7、严禁随意调整塔机的安全装置。维修塔机使用零部件要有合格证明。
8、如遇恶劣天气，塔机停止作业。
9、作业完毕将重臂转到顺风方向，松开回转制动器，将吊钩升到离起重臂2-3M处，切断电源，锁好开关箱。
六、塔机拆卸安全技术措施：
1、作塔机拆卸报告报公司安全生产科审批，待批复后进行拆卸作业准备。
2、拆卸作业时要戴安全帽，高处作业要使用安全带。
3、拆卸作业时精力集中，注意指挥信号，正确操作。
4、作业区域严禁无关人员进入。
5、配合作业的汽车吊停放位置合理，支腿要在坚实的地面上。
6、妥善保管拆卸零件，不得高处抛掷物件。
七、塔吊外围环境：
塔吊的回转半径为38米，周围均为新建的同一批住宅楼，没有高层建筑物，塔吊运行不受周围环境影响。
八、塔吊安全检查：
塔吊安装完毕后即日报请项目部安全领导小组负责人向安全技术检验局、总公司安全科申请塔吊安装报验，经安全技术检验局、总公司安全科现场检验并确认合格后方可使用。
附着计算书
根据本工程结构特点，决定采用两台台QTZ-
315、一台QTZ63型塔式起重机，QTZ-315塔吊计划安装高度19.8米，QTZ63计划安装高度27.9米，塔机安装位置至附墙或建筑物距离超过使用说明规定时，需要增设附着杆，附着杆与附墙连接或者附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时，必须进行附着计算。主要包括附着支座计算、附着杆计算、锚固环计算。根据QTZ315塔吊性能参数及本工程塔吊安装高度，
一、支座力计算
塔机按照说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁，其内力及支座反力计算如下: 风荷载标准值应按照以下公式计算：
Wk=W0×μz×μs×βz = 0.550×1.170×1.880×0.700 =0.847 kN/m2； 其中 W0──基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：W0 = 0.550 kN2；
μz──风压高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：μz = 1.880 ；
μs──风荷载体型系数：μs = 1.170； βz──高度Z处的风振系数，βz = 0.700； 风荷载的水平作用力：
q = Wk×B×Ks = 0.847×1.600×0.200 = 0.271 kN/m； 其中 Wk──风荷载水平压力，Wk= 0.847 kN/m2； B──塔吊作用宽度，B= 1.600 m； Ks──迎风面积折减系数，Ks= 0.200； 实际取风荷载的水平作用力 q = 0.271 kN/m； 塔吊的最大倾覆力矩：M = 500.000 kN.m；
弯矩图
变形图
剪力图
计算结果: Nw = 50.0937kN ；
二、附着杆内力计算
计算简图:
计算单元的平衡方程:
其中:
2.1 第一种工况的计算: 塔机满载工作，风向垂直于起重臂，考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合风荷载扭矩。
将上面的方程组求解，其中θ从 0 - 360 循环, 分别取正负两种情况，求得各附着最大的。
塔机满载工作，风向垂直于起重臂，考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合。
杆1的最大轴向压力为: 60.57 kN；
杆2的最大轴向压力为: 6.26 kN； 杆3的最大轴向压力为: 52.99 kN； 杆1的最大轴向拉力为: 18.64 kN； 杆2的最大轴向拉力为: 43.57 kN； 杆3的最大轴向拉力为: 61.82 kN； 2.2 第二种工况的计算: 塔机非工作状态，风向顺着着起重臂, 不考虑扭矩的影响。
将上面的方程组求解，其中θ= 45， 135， 225， 315，Mw = 0，分别求得各附着最大的轴压和轴拉力。
杆1的最大轴向压力为: 39.60 kN； 杆2的最大轴向压力为: 17.62 kN； 杆3的最大轴向压力为: 55.24 kN； 杆1的最大轴向拉力为: 39.60 kN； 杆2的最大轴向拉力为: 17.62 kN； 杆3的最大轴向拉力为: 55.24 kN；
三、附着杆强度验算 1．杆件轴心受拉强度验算 验算公式: σ= N / An≤f 其中σ --- 为杆件的受拉应力；
N --- 为杆件的最大轴向拉力,取 N =61.818 kN； An --- 为杆件的截面面积，本工程选取的是钢管Φ168×6mm； An=π/4×[1682－（168－2×6）2]＝3053.628 mm2。 经计算，杆件的最大受拉应力σ=61817.670/3053.63 =20.244N/mm，最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力 215N/mm2, 满足要求。
2．杆件轴心受压强度验算 验算公式: σ= N / φAn≤f
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其中σ --- 为杆件的受压应力；
N --- 为杆件的轴向压力，杆1: 取N =60.566kN； 杆2: 取N =17.619kN； 杆3: 取N =55.235kN；
An --- 为杆件的截面面积, 本工程选取的是钢管Φ168×6mm； An=π/4×[1682－（168-2×6）2] = 3053.628 mm2。 I --- 钢管的惯性矩，I = π/64×[1684- (168-2×6)4] = 10031168.175 i --- 钢管的回旋半径，i = (10031168.175/ 3053.628)1/2 = 57.315 λ --- 杆件长细比，杆1:取λ=117，杆2:取λ=132，杆3:取λ=117 φ --- 为杆件的受压稳定系数，是根据λ查表计算得： 杆1: 取φ=0.453，杆2: 取φ=0.378，杆3: 取φ=0.453；
经计算，杆件的最大受压应力σ=43.784 N/mm2，最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力 215N/mm2，满足要求。
四、附着支座连接的计算
附着支座与建筑物的连接多采用与预埋件在建筑物构件上的螺栓连接。预埋螺栓的规格和施工要求如果说明书没有规定，应该按照下面要求确定：
1．预埋螺栓必须用Q235钢制作；
2．附着的建筑物构件混凝土强度等级不应低于C20； 3．预埋螺栓的直径大于24mm；
4．预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求：
其中n为预埋螺栓数量；d为预埋螺栓直径；l为预埋螺栓埋入长度；f为预埋螺栓与混凝土粘接强度（C20为1.5N/mm^2，C30为3.0N/mm^2）；N为附着杆的轴向力。
5．预埋螺栓数量，单耳支座不少于4只，双耳支座不少于8只；预埋螺栓埋入长度不少于15d；螺栓埋入端应作弯钩并加横向锚固钢筋。
五、附着设计与施工的注意事项
锚固装置附着杆在建筑结构上的固定点要满足以下原则: 1．附着固定点应设置在丁字墙（承重隔墙和外墙交汇点）和外墙转角处，切不可设置在轻质隔墙与外墙汇交的节点处；
2．对于框架结构，附着点宜布置在靠近柱根部；
3．在无外墙转角或承重隔墙可利用的情况下，可以通过窗洞使附着杆固定在承重内墙上；
4．附着固定点应布设在靠近楼板处，以利于传力和便于安装。
