塔式起重机起重钢丝绳的使用及固定方式

孟祥忱，娄周见，俞宏智

浙江省建设工程质量检验站有限公司，浙江杭州310012

0 引 言

塔式起重机以下简称（塔机）是常见的建筑施工起重机械，起重钢丝绳是塔机的重要部件，直接关系到塔机的安全使用。如何有效地提升钢丝绳的使用寿命，保障钢丝绳使用过程中的安全性是非常重要的。在常见的安装使用过程中，各塔机厂家选用的钢丝绳及其附件结构有各种规格类型，且塔机使用说明又未对钢丝绳及其附件结构作出比较详细的使用说明及注意事项。用户在使用过程中对钢丝绳的安装理解不一致，也没有统一的安装标准规范，导致钢丝绳的选型安装及固定方式未适配该塔机的安装固定要求，影响钢丝绳安装质量和使用寿命。当使用一段时间后钢丝绳会出现各种问题，影响施工进程及安全性。因此，除钢丝绳选型必须正确外，钢丝绳自身的旋转性能及是否匹配塔机臂端固定方式是保证钢丝绳能否正常使用和影响使用寿命的重要因素。

1 施工现场塔机起重钢丝绳使用现状

检验中发现，施工现场塔机起重钢丝绳起重臂端部通常有两种固定方式。塔机说明书指导不明确及塔机安装维保单位没有相关起重钢丝绳安装知识，导致出现塔机起重钢丝绳臂端固定方式不当的情况，塔机起重钢丝绳臂端固定方式与钢丝绳类型不匹配，安装混乱。

1.1 常见的塔机起重钢丝绳固定方式

1）塔机起重臂臂端钢丝绳固定方式为旋转结构（图1）。起重钢丝绳臂端固定方式为旋转固定方式，起重吊装使用过程中钢丝绳产生的扭力会通过臂端钢丝绳的旋转固定进行旋转释放。

图1 臂端旋转结构示意

2）塔机起重臂臂端钢丝绳固定装置为非旋转结构（图2）。通过固定螺栓或者其他结构锁定旋转。起重钢丝绳为非旋转固定方式，使用过程中不会进行旋转。

图2 臂端非旋转结构示意

1.2 施工现场塔机起重臂端部固定可能存在的风险

1.2.1 塔机厂家指导说明书具体要求不明确

厂家说明书仅提供所用的钢丝绳型号，对生产的塔机起重钢丝绳臂端固定方式未作明确要求。当用户原厂钢丝绳损坏时，未选用具体规格要求一致的原厂钢丝绳，仅选用同等直径和拉力的钢丝绳进行更换。所选用的钢丝绳与臂端固定方式不匹配，无法满足该塔机工作要求，导致安装使用效果不佳，钢丝绳使用寿命降低，并且影响吊装性能。

1.2.2 临时固定

塔机起重臂臂端钢丝绳固定方式为旋转固定方式，但施工现场塔机实际安装时用铁丝将钢丝绳固定住（图3），造成非旋转效果。其临时固定方式属非常规操作，存在一定的安全风险，无法通过塔机安装检测及第三方检查。在使用吊装过程容易突然失效产生安全风险。

图3 臂端非常规固定方式

1.2.3 未按照说明书安装固定钢丝绳

塔机安装使用方未重视该处固定方式特殊性要求，在厂家说明书明确指导下亦未按照要求进行起重钢丝绳安装固定。检测维保单位及监管单位不清楚该钢丝绳固定要求，不了解此处固定方式与钢丝绳寿命及吊装安全的关联性。

1.2.4 钢丝绳型号规格与塔机臂端固定方式不匹配

易出现以下几类问题：

1）起重钢丝绳垂直吊装部分因扭力无法释放造成钢丝绳扭结、缠绕在一起。扭结的原因主要是钢丝绳在使用过程中受力较复杂，承受吊重等外力后钢丝绳扭力过大，未能完全释放，造成钢丝绳扭结相互缠绕。当起重吊装使用一段时间后，钢丝绳会因缠绕磨损，影响钢丝绳寿命（图4）。

图4 钢丝绳缠绕扭结

2）起重钢丝绳使用一段时间后，当吊装作业需要载重小车行驶至塔机起重臂端部或吊钩上升至最高位置时，钢丝绳会产生扭力使钢丝绳位于起重臂端部处扭力过大造成钢丝绳局部结构性损坏，如局部松股（图5）、单股扭结（图6）等。

图5 松股

图6 单股扭结

2 钢丝绳选型和塔机起重臂端部固定方式探讨

2.1 常见的钢丝绳类型

根据《钢丝绳术语、标记和分类（GB/T 8706—2017）》常见钢丝绳按结构分类［1］主要如下：

2.1.1 单层股钢丝绳

单层股钢丝绳又称非阻旋钢丝绳、旋转钢丝绳，以下称旋转钢丝绳（图7），由单层股围绕一个芯制作成的多股钢丝绳。其中又以6×29Fi+IWR（单层6 股、每股29 钢丝数（填充式、钢芯）为塔机常见用钢丝绳类型（图8），此类钢丝绳在使用时，一端受力后会产生由于股和绳形成不同的旋转力矩不能平衡造成钢丝绳的旋转现象，随着提升高度上升和吊物重量增加，旋转现象加剧，严重时会造成互相缠绕现象，影响使用，危及人身安全。当塔机采用此类钢丝绳作为起重钢丝绳使用时，因其使用时存在旋转特性，通常在塔机起重臂臂端固定时需要设置旋转结构（也称防扭装置）以释放其旋转扭力。

图7 单层股钢丝绳断面（旋转钢丝绳）

图8 钢丝绳6×29Fi+IWR

2.1.2 阻旋转钢丝绳

阻旋转钢丝绳又称多层股钢丝绳、不旋转钢丝绳，以下称不旋转钢丝绳（图9），为当承受载荷时能产生减小扭矩或旋转程度的多股钢丝绳，如塔机用比较典型的不旋转钢丝绳35W×7（图10）。多层股钢丝绳是由内外两层股在钢丝绳中以相反方向捻制而成，在承受拉力时具有较好的低旋转性［2］。此类钢丝绳在载荷作用下产生的旋转，将远远小于单层股钢丝绳。塔机采用此类钢丝绳作为起重钢丝绳，因其使用时旋转特性小，通常在塔机起重臂臂端固定时无须设置旋转结构释放旋转扭力，如设置旋转结构会对钢丝绳产生不利影响。

图9 阻旋转钢丝绳断面

图10 钢丝绳35W×7

2.2 与钢丝绳类型匹配的固定方式

根据钢丝绳的类型，对塔机起重钢丝绳臂端固定形式要求如下：

1）旋转钢丝绳臂端固定需要旋转以释放起重吊装过程产生的扭力，即旋转钢丝绳配以旋转固定方式。

2）不旋转钢丝绳因自身有抗旋转性，臂端固定不需要旋转，即不旋转钢丝绳配以非旋转固定方式。

另外，《塔式起重安全规程（GB 5144—2006）》第5.2.4条也给出了建议要求：“塔机起升钢丝绳宜使用不旋转钢丝绳。未采用不旋转钢丝绳时，其绳端应设有防扭装置。”［3］

常见类型钢丝绳臂端固定方式要求汇总见表1。

表1 常见类型钢丝绳臂端固定方式

3 结 语

塔机用起重钢丝绳的选型及其在起重臂端部的固定方式直接影响到塔机的吊装性能及钢丝绳使用寿命，用户在使用塔机进行施工吊装时需要正视该问题。选择合适的钢丝绳型号和固定方式能更加安全可靠地进行施工吊装。

在进行塔机起重钢丝绳安装及更换时，除了钢丝绳选型正确外，还需要根据钢丝绳类型确认其在塔机起重臂端部的固定方式，即旋转钢丝绳配以旋转固定方式，不旋转钢丝绳配以非旋转固定方式。

安装维保单位需要根据相关要求进行安装，检测单位检查时也需要关注此点。本文为常规的塔机用起重钢丝绳及固定方式探讨，施工现场塔机需要以厂家说明为依据操作，说明书未明确规格的，可咨询厂家。