不同类型的塔式起重机安装与使用要求

摘 要：塔式起重机在建筑行业中起到重要的作用，塔身由多个标准节组装而成。当前的主流塔式起重机的标准节安装结构主要有高强度螺栓和销轴连接，不同形式的结构在安装时有不同的要求，塔式起重机选型需根据多个因素综合考虑，在日常使用和维保要按照相应要求进行。

关键词：塔式起重机；安装与使用；工程选型

中图分类号：TH2 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）09-0054-03

收稿日期：2024-03-21

作者简介：唐朝辉（1989—），男，湖南永州人，硕士，工程师，从事施工管理工作。

0 引言

随着建筑行业的发展和高层建筑的兴起，塔式起重机的应用也越来越广泛，型号和结构也越来越丰富，在建筑工地的应用可以提高材料和设备的卸载和安装效率。塔式起重机组成按照功能来分有基础、塔身、顶升系统、回转系统、起升系统、平衡臂、起重臂、起重小车、塔顶、司机室、变幅系统等。塔式起重机标准节是塔身的重要组成部分，标准节一般由主弦杆、腹杆、斜拉杆、上人通道和连接件等部件组成。塔式起重机标准节连接结构有3种，分别为瓦套连接、螺栓连接和销轴连接。

1 不同标准节连接类型的特点

当前以中联重科、三一重工、徐工机械等主流塔式起重机制造商生产的标准节安装结构为主，其中高强度螺栓连接方式如图1所示，套管销轴连接如图2所示，鱼尾板销轴连接的方式如图3所示。

瓦套连接也称瓦套法兰盘连接，采用2个半圆的法兰盘，用4个普通螺栓加以紧固的结构方式。它具有连接结构牢固、稳定性高的特点，适用于大型和超大型起重机械的连接。瓦套连接方式通常需要经过精确的加工和校正，以确保连接的准确性和稳定性。这种连接方式广泛应用在一些大型起重设备构件上，能够满足大型起重机械对于连接牢固性和稳定性的要求。在设计和制造中，选择合适的法兰连接结构可以有效保障起重机设备的安全性和可靠性，确保其在各种工程场景中能够稳定运行和承载重大负荷。

高强度螺栓连接标准节是较为传统的机械连接方式，根据受力和失效条件不同又可分为高强度螺栓摩擦性连接和高强度螺栓承压型两种。两者的极限状态不一样，其设计与校核计算的方法和边界条件不一样。图1中摩擦型高强度螺栓连接使用时，需采用较大的预紧力，能保证标准节端面接触较为紧密，在塔身的整体刚性上有较大优势。在失效边界条件上，认为高强度螺栓不能滑动。在高强度螺栓摩擦性连接进行核算时，即抗剪验算时，外剪力达到板件接触面间由螺栓预紧力（拧紧力）所提供的最大摩擦力作为极限状态[1]。承压型高强度螺栓通过螺杆剪切面来传递外力，螺杆与孔间隙较小，其采用精制孔配合，螺栓的尺寸制造工艺要求高、位置精度要求也高[2]，继而标准节的连接头制造工艺复杂，成本较高。在失效边界条件上，将以螺栓杆剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态进行验算。

销轴连接是通过承压和剪切来传递标准节主弦杆内力。如图2的套管销轴连接，标准节之间的上下对接部位有导槽结构，导槽对接好后，在销轴孔插入销轴固定，再插入开口销防脱即可。这种连接方式，套管端在结构上因内掏凹槽认为是对标准节母材强度的削弱，继而在结构设计中，套管开孔处有凸台补强。图3为双销轴链接，在标准节之间的上下由角钢、鱼尾板组成导向结构，将上下标准节对接安装后，分别在两个方向X与Y方向插入销轴，并用一根小销轴将两个销轴从Z方向穿孔固定，并在小销轴末端插入开口销防脱。无论双销轴是同向还是交叉连接，均认为销轴与所连部件之间可以发生转动，相互间是通过销轴与部件之间的接触面来传递标准节内力。

2 塔式起重机安装要求

塔式起重机安装需要严格按照操作手册进行，并且要注意相应的事项，整体安装过程如图4所示。

在选择螺栓连接标准节时，需考虑螺栓的材质、规格和紧固力，确保连接牢固可靠，以满足塔式起重机在工作中承受的负荷要求。选择螺栓时需要考虑其紧固力，其直接关系到连接件的可靠性和安全性，在安装过程中则需根据设计要求施加预紧力，以确保连接件在承受负荷时不会出现松动或变形，保障起重设备的安全运行。

虽然在塔身的整体刚度上采用高强度螺栓连接有一定的优势。能减少或消除因标准节制造工艺导致的误差影响，安装便捷，具有可靠的工作性能和制造成本优势，但是其缺点也较为明显，比如在使用M30以上的高强度螺栓时，需要采用专业工具拧紧，高空作业具有一定局限性。因此高强度螺栓连接标准节的方式，大多使用在小中型塔式起重机上。此类型的塔式起重机标准节安装过程如图5所示。需要注意安装时螺母在上螺栓头在下，须按要求放置垫片，螺栓由下往上穿过连接孔连接，并用专业工具拧至稍大于设计的预紧力矩值，确保螺栓连接副连接可靠。采用高强度摩擦型螺栓时，还需注意螺栓副不可重复使用。

采用销轴连接标准节安装过程与图5类似，整个安装过程注意事项较多。为了减少轴孔间隙对塔身的影响，对标准节的配合精度要求较高，连接结构工艺要求高[3]，对销轴及轴孔的管理与维护也有较高的要求，比如为避免销轴生锈，销轴应放置在防水箱内，涂抹防锈润滑脂，不可直接置于地面和潮湿环境。在标准节安装前，要求把销轴孔和销轴表面清理干净，不能有泥土、铁锈、混凝土、油漆等杂物。清理销轴要求使用抛光设备，不能使用砂轮打磨避免扩大轴孔，清理完毕后，销轴孔应有金属光泽。安装前还需在销轴孔内表面和销轴表面均匀涂抹指定的防锈润滑脂。安装后需要注意检查开口销的双腿要往外张开15°～30°的角度，确保销轴防脱可靠。

3 工程应用中的选型依据

在应用上，应根据工程实际情况进行选择合适的塔式起重机，根据具体的作业需求来确定起重机的荷载能力、工作半径和升降速度等参数。需要考虑作业环境，包括空间限制、作业高度和周围障碍物等因素，以确定起重机的尺寸和施工方式。综合考虑这些因素可以帮助确定合适的塔式起重机，从而满足日常管理需求，确保设备在不间断作业中运行稳定可靠，提高施工效率并保障安全。

单从结构形式上来讲，在未附着塔身最大自由高度情况下，采用高强度螺栓即标准节之间为刚性连接，从而塔身刚性较好，相同风力情况下摇摆幅度小，吊装作业更安全。采用销轴连接，因设计公差和制造误差及使用的磨损，销轴与销孔之间间隙配合的间隙会有所增加，导致同等风力下，塔身摇摆幅度比高强度螺栓连接方式的大。

以沿海地区深圳为例，在所建建筑不高的情况下，如医院、体育馆等低层建筑，一般塔式起重机的最大独立高度满足使用要求，无需附着顶升加节。在满足吊装质量的情况下，采用高强度螺栓连接结构的塔身具有更好的稳定性。在超高层的建筑工地上，因需要多道附墙，反而采用销轴连接的标准节更有利于安装。因塔身垂直度偏差可调空间有优势，能更好地控制塔身附墙点以下不大于2/1000的垂直度偏差，附墙点之上的自由端不大于4/1000的垂直度偏差[4]。在工程应用中应结合建筑特征、作业环境与载荷大小进行塔式起重机型号选择，以实现最佳的经济效益。

4 日常使用与维护

塔式起重机日常规范操作使用与定期维护保养是正常使用的重要保障。作为建筑大型特种设备，建筑起重机械司机、建筑起重司索信号工必须通过建筑行业主管部门考核后持特种作业证方可上岗作业。特种作业人员在进入工地前需按要求进行入场报审，同时做好三级安全教育与安全技术交底。在吊装作业时，建筑起重机械司机和建筑起重司索信号工须遵守安全作业制度，协同配合完成作业任务。

需要按照要求，对塔式起重机主要部件和安全装置进行定期检查，并留存好相应记录.在检查过程中发现隐患问题需及时进行整改。定期维护保养机械部件、润滑部件和电气连接部分，可以减少设备故障和损坏的风险。维护保养包括清洁、润滑、紧固部件、更换磨损部件和电气系统的检查，确保设备在工作时能够保持良好的状态。维保时，对耐磨件要仔细检查，确保润滑状态良好，根据构件的损伤程度进行相应处理。尤其重要构件如吊钩出现裂纹，挂绳处磨损量超过原高度1/10，或是开口度比原尺寸增加15%等问题，应进行报废更换处理。对钢丝绳出现磨损超过直径7%，散股断丝或是严重扭结、压扁和弯折等问题应予及时更换[5]。

定期维护也有助于提高设备的运行效率和性能，确保塔式起重机在工作时能够达到预期的起重和移动能力。通过定期检查和维护，可以及时发现并解决设备的问题，减少意外停机和生产中断的风险，保障生产效率和安全。同时，定期维护可以预防设备故障和损坏，避免因意外故障而产生的高额维修费用，从而降低企业的维修成本。维护保养还有助于规避潜在的安全事故，保障作业人员的安全。因此，维护保养工作在塔式起重机的日常管理中具有重要的地位，不仅可以确保设备的正常运行，提高生产效率，还可以减少安全风险，对企业的生产具有积极的影响。

5 结束语

作为建筑工地重要的运输工具之一，塔式起重机承载着不可替代的作用，作为大型机械设备，需要从作业环境、载荷、地面空间等各个因素进行选型，从而实现最佳经济效应。作为特种设备，塔式起重机在设计、制造、安装、使用与维护保养均应遵守国家规范和行业标准，确保设备全生命周期中的安全可靠性。同时对操作人员和指挥人员要依规管理，持证上岗，定期对人员进行技术培训与安全教育，确保人员依章操作和作业，从而降低作业风险，保障生产效率和安全。

参考文献

[1] 刘荣阳，张威，曲慧，等.不同螺栓孔型下高强度螺栓连接抗剪试验及有限元分析[J/OL].工业建筑：1-10[2024-03-22].

[2] 毛瑞年，杨贵法，何芹，等.塔机标准节高强度螺栓群的力学分析与应用[J].建设机械技术与管理，2023，36（4）：79-83.

[3] 宋世军，臧泓源，杨蕊，等.塔式起重机塔身钢结构不同损伤部位特征研究[J].噪声与振动控制，2023，43（5）：109-114.

[4] GB/T13752-2017，塔式起重机设计规范[S].

[5] JGJ196-2010，建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程[S].