塔式起重机的安装
第三篇 塔式起重机的安装
第一章 对安装场地的要求
塔式起重机对安装场地的要求是：
1.选择安装地点，应注意起重机的臂架端部活动范围与别的建筑物及建筑物外围施工设施之间的距离不得小于0.5m。
2.有架空输电线的场所，起重机的任何部位与输电线的安全距离，应符合表1-1的规定，以避免起重机结构进入输电线的危险区。
表1-1 距离输电线安全距离（m）
|
安全距离 电压（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 |
如果受条件限制，不能保证表1-1的安全距离，应与有关部门协商，并采取安全防范措施后方可架设。
3.两台起重机之间的最小架设距离，应保证处于低位的起重机的臂架端部与另一台起重机的塔身之间至少有2m的距离，处于高位起重机的最低位置的活动部位（如吊钩或平衡重）与低位起重机中处于最高位置的部件之间的垂直距离不得小于2m。
4.安装场地在放置起重臂全长的窄长范围内应平整，无杂物和障碍物，以便于平衡臂、起重臂等部件在地面组装及吊装。
5.固定式塔机的地基不能太靠近边坡，基础边缘离建筑物基础开挖边缘的距离宜取2m以上，以防止塔机工作时基础塌方或发生倾斜。在有开挖边缘的地方安装大型起重机，除了按设计要求打基础外，在基础未施工前一定要在靠边缘区打桩，以确保基础下面边缘区的承载能力防止基础受载后整体倾斜。
6.安装场地不能选在松土上或沉陷不均的地方，其承载能力要求大于15t/m2。如达不到要求，应采取打桩或地基夯实措施。
7.轨道式安装的碎石基础，如果敷设在地下建筑物（如暗沟、防空洞等）的上面，必须采取加固措施。碎石基础的基面必须按设计要求压实，碎石基础必须平整捣实，轨枕之间应填满碎石。路基两侧或中间应设排水沟，保证路基没有积水。轨道基础应由专业人员设计，非专业人员不可随便承担有关设计任务。
8.安装场地电源配置应合理、方便、安全，总电源距安装场地不宜过远，尽量减少电路损耗。电源线应满足装机功率的要求，不得引起发热或过大的压降。
第二章 塔式起重机的整机倾翻和基础设计计算
塔式起重机安装使用中，最主要的要求是防止塔机的整机倾翻，整机倾翻的事故是最大的事故。塔式起重机安装中首先要进行整机倾翻的验算，从而找出基础的重量或者压重的大小。根据GB5144的规定和GB/T13752塔式起重机设计规范的要求，对塔式起重机的整机倾翻，要进行无风静载工况、有风动载工况、突然卸载工况、安装工况和暴风袭击下的非工况进行计算，最后根据最危险的倾翻状态，来确定基础的重量或应加的压重。关于塔机整机倾翻力矩示意图可参见图2-1
图2-1 塔机整机倾翻力矩示意图
第一节 无风静载工况
验算最大吊重力矩下向前倾翻可能性
1.自重力矩（含平衡重和压重的作用）
每台塔式起重机，当它立好后，空车状态有一个后倾的力矩M空，这个力矩对防止前倾是有利的。所谓自重力矩，是指整台塔机对前边缘倾翻线的后倾保持力矩（见图2-1）。
M自=M空+（G自重+G压重）．b/2 （2-1）
这里的G自重是整机重和平衡重之和，b指地基总宽度，G压重是指基础上应加的压重。
例如：某台100tm塔机，整机重48t，平衡重11t，M空=-49tm，地基边缘线总宽度5m。那么
M自=49+（48+11+G压）．5/2=196.5+2.5G压
这里，M空开始取负值，是指相对于塔机中心来说，它是向后倾的，而起重力矩是向前倾的，我们把前倾力矩记为正值，后倾力矩当然取负。但是，在M空的计算式中，又把它记为正值，是因为该式中所有的力矩都是后倾的，同方向力矩当然要同号。这里只涉及大小概念。
2.静态超重吊重力矩
标准规定，塔机静态最大超载25%。
M吊=（1.25Qmax+G小车+G吊钩）．（Rmax-b/2） （2-2）
这里Qmax是塔机最大额定吊重量，以前例Qmax=8t，G小车、G吊钩分别是移动部件小车和吊钩之自重，G小车=0.33t，G吊钩=0.24t，Rmax是最大起重量下所容许的最大幅度，R=13m。那么前例的M吊=（8×1.25+0.33+0.24）×（13-5/2）=110.985tm
3.安全判别要求
0.95．M自-K．M吊≥0 （2-3）
其中K是安全储备系数，可取K=1.4~1.5
从上例我们可得到：
0.95（196.5+2.5G压）-1.4×110.985≥0
G压≥（155.379-186.836）/2.375=-13.245t
这里G压计算出来为负值，说明不要加压重，也自然满足静态不倾翻条件。
第二节 有风动载工况
仍然校验前倾翻工况，应把风载荷当做前倾因素来计算，所以风由后向前吹。
1.自重稳定力矩
计算同前（2-1）式
M自=M空+（G自+G压）．b/2
2.吊重力矩
这里应取动态系数下的最大力矩，动态系数取1.15。
M吊=[（Qmax+G钩）．1.15+G小车]．（Rmax-b/2） （2-4）
3.风载荷
应取风从后向前吹的工作风荷。至于风荷计算在外载荷计算中已做过，比较复杂，不在这里介绍。假定工作风荷为Myw。续前例，Myw=50tm
4.水平惯性力和吊重风力
以吊索倾斜3°为限，水平力：
Pnx=（Qmax+G）．tg3° （2-5）
Mnx=Pnx．hmax
Hmax是独立式最大起吊高度，续前例hmax=51m 则：
Mnx=（8+0.24）．tg3°×51=22.184m
5.坡度载荷
指塔机不可能是绝对铅直方向，因而有附加倾斜载荷。在塔机各部件重心计算时，已计算出∑GiYi，这里只应用其计算结果。
M=0.01（∑GiYi+Qmax．hmax） （2-6）
续前例：Mx坡=0.01（2449+8×51）=28.574tm
6.安全判别要求
0.95M自-Mw-Mnx-Mx坡-1.15M吊≥0 （2-7）
续前例，把各种数字代入，我们会求得：
G压=21.02t
有风动载是非常重要的一个工况，它往往起决定性作用。
第三节 突然卸载工况
吊具脱落的颤动引起向后倾翻，要以后倾翻线为准，这时，M空起不利作用，与保持力矩反向，所以必须取负号。
1.M自=（G自+G压）．b/2-M空 （2-8）
2.风载荷，工作风荷，向后吹，仍记Mw。
3.满负荷突然掉下，向后弹0.2倍力矩
M吊=[（Gmax+G钩）．1.15+G小车]．（Rmax+b/2） （2-9）
4.Mx坡同前，没有多少变化。
5.安全判别要求：
0.95M自-Mw-Mnx-0.2M吊-Mx坡≥0 （2-10）
经验证明：对小车式臂架塔机，此工况不危险，也可不计算。
如前例，计算出G压=7.73t，没什么可怕的。但对动臂式塔机，则有危险。
第四节 暴风袭击下的非工况（风向后吹）
这种工况，M空起不利影响。
1.M自=（G自+G压）．b/2-M空
2.风载荷，要以非工况风荷为准，记作MwF。续前例，MwF=175.8tm
3.坡度载荷，仍如前Mx坡=28.574tm
4.安全判别要求：0.95M自-0.8Mwx-Mx坡≥0 （2-11）
这里，Mwf前乘系数0.8，是因为风从前面向后吹，吊臂会自动转向，这是不稳定的非工况，出现几率很小，故要降低其影响。而且计算出的结果，也只有参考意义。
第五节 暴风袭击下的非工况（风向前吹）
这种工况，M空起保持不倾翻作用，而且这是一种臂架会自然转过来的稳定的非工况。
1.M自=（G自+G压）．b/2 （2-11）
2.Mwf的计算同前。
3.Mx坡同前。
4.安全判别要求：0.95M自-1.1Mwf-Mx坡≥0 （2-12）
这里，Mwf前乘系数1.1，正是强调该种风力的危险作用。这种非工况计算结果有重要意义。如前例，将各数值代入，会计算出：G压≥14.79t，尚未超过有风动载。
第六节 安装工况
安装工况分好几个阶段：一是先装了平衡臂，向后倾；二是装上吊臂，但尚未装平衡重，向前倾；三是装上平衡重，即空车状态，又向后倾。照理对每个工况都要计算一次，但以上三个阶段，以只安装了平衡臂和吊臂，尚未安装平衡重时，M自的值为最小，稳定力矩最小，而此时不平衡力矩却较大。故应取作危险的安装工况。
M自=-M安+（G安+G压）．b/2 （2-13）
M安、G安分别为该工况下的前倾力矩和整机重量（不含G平）。
MW相当于空车风力减去平衡重的风力，但此时高度很低。
MX坡也不大，因为是矮塔，∑GiXi很小。
安全判别要求：
0.95M自-1.1Mw-Mx坡≥0 （2-14）
对此种工况，M自较小，但MW和MX坡由于是矮塔，数值都不太大，所以还不太危险。但随着臂架的加长，此种工况越来越重要，可能上升为主要工况，这就是为什么有的塔机安装了平衡臂以后要先加一两块平衡重，然后再安装吊重臂的原因。
综合以上各工况，把G压进行比较，选取最大的G压值，作为基础的重量。对于行走式塔机，暴风袭击的危险比固定式大，所以计算G压，宜把向后吹的非工况也考虑进去。至于计算时MWF前要不要乘以系数0.8，可以自己考虑。因为这是一个与几率有关的推荐值。说不准，沿海地带，暴风袭击危险大，可以不乘0.8，但是这样计算出的压重可能较大，付出的代价也大。
还应该指出：现有的固定式塔机，有两种流行的混凝土基础。一种是方块式，一种是十字交叉式（见图2-2）。从图上很容易看出，方块式的倾翻线边缘离中心近，在计算M自时，b值小（见式2-1）.这样计算出的G压值比较大，要多费混凝土，但它的施工简单。十字交叉式倾翻线边缘离中心远，计算M自时，b值大，计算出的G压值较小，能节约材料，但它只能配十字底梁式的底架。
塔式起重机的混凝土基础，一般在使用说明书里已经设计好了的，用户应当按照使用说明书的要求施工，不可随意改动。而且混凝土基础施工好后，应有18天以上的养护期，不可刚搞好基础就去安装塔机，这样混凝土没有固化好，强度值达不到要求，一旦受力就有产生局部破坏的危险，这是要特别注意的。还有在某些情况下，原基础图可能受场地的限制而实现不了，要改变设计。这时建议最好找有经验的技术人员计算一次。如不好找，让自己的技术人员修改设计，宜保守一点。大体上，如果改了基础的宽度尺寸b，则要保持：
[（G自+G压）．b]原值=[（G自+G压）．b]新值
也即b值越小，G压会越大。切不可保持原G压值去减小b值，这是很危险的做法。
行走式塔机的轨道和路基设计，涉及到的专业知识内容更多，一般应请有关专业的人员去设计和施工，用户不宜自己去铺设路轨。这里不准备做详细介绍。
第三章 对安装人员的基本要求和注意事项
塔式起重机的安装，人员要上高空，而且上面、下面均有人，要配合好，否则容易出安全事故。对安装人员，必须提出一些基本要求：
1.安装队伍一定要有一个懂得塔式起重机的专业技术人员作指导，不是任意的工作小组可以承担。安装队伍应接受技术培训。
2.起重机的安装与拆卸应严格按照说明书所规定的顺序和要求进行。尤其是涉及不平衡力矩出现时，更是严格。如果是上回转塔机，一定是先装平衡臂，再装起重臂，最后装平衡重；拆卸时一定是先拆平衡重，再拆起重臂，最后拆平衡臂。否则就有倒塔的危险。因为违反安装和拆卸的顺序而发生倒塔的事故，在全国已发生多次。例如有一次，某工地安装一台80tm塔机，在安装吊臂时，发现丢了一根销轴，于是临时车一根补上，也没做热处理。安装好以后，丢了的销轴又找到了，于是又想换回来。这就要拆吊臂。本来拆吊臂前一定要先拆平衡重，才能拆除吊臂销轴，否则后倾力矩太大。可是该工地负责人怕麻烦，强令拆除吊臂销轴，结果刚一拆除销轴，就发生了倒塔，造成人员伤亡和重大财产损失。此事故的发生充分说明严格按顺序装拆是多么重要。
3.作业人员在安装和拆卸时，应戴安全帽、配安全带、穿工作鞋。这一要求，常常得不到认真的执行，原因是认为无关紧要。实际上这是防止由于偶然机会的碰撞、小件掉落、手未抓牢、滑倒等失误而引发大的伤亡事故的措施，平常看不出有很大的必要性，但一旦发生了事故就来不及补救。比如安全帽，下边的人带了安全帽，上面掉下的螺栓、螺母之类的东西，打在头上不至于出大事，反之，若直接打在头上就很危险。在上面的工作人员，不小心碰上一根杆件，若有安全帽不至于受伤，若是头部直接碰，很有可能受伤或掉下来，变成大事故。所以不可轻视。
4.高空作业人员，摆放小件物品和工具要注意，不可随手乱放，一般应放在工具袋里，或摆放在平台上，不可随意放在容易掉落的地方，以免伤害他人。高空工作人员，不可向下随意抛物品，要对自己有约束，养成对安全负责的习惯。一定要抛物品时，要先打招呼，并向没有人的地方丢，要形成很强的意识。
5.上高空应走塔身内的爬梯，不要从标准节外面去爬。一定要到标准节外工作时，必须扣上安全带。
6.塔机各部件之间的连接销轴、螺栓、轴端卡板和开口销等，必须使用塔机生产厂家提供的专用件，不得随意代用。特别是高强螺栓和销轴，因受力大，应力高，随意代用危险性大，因用普通螺栓代替高强螺栓而发生倒塔的事已经有多起，深刻的教训，应当引起严重的关注。
7.安装塔机时，各销轴必须涂抹润滑脂。装好后，开口销必须张开到规定的程度，轴端卡板必须紧固，连接螺栓必须拧紧。凡装销轴和螺栓的人员，每一件事做好后才能去做另一件事，不可临时改作别的事，这样容易忘记，造成事故隐患，因小失大。曾经发誓过，因臂架连接销忘记装开口销或轴端卡板螺栓没拧紧，而导致销轴脱落，最后导致臂架折断的重大事故。安装负责人，一定要注意检查臂架销轴的开口销是否上好，是否张开，或轴端卡板的螺栓是否拧好。
8.牵引小车的吊篮，设计时对载人量是有限制的，小吊车限载一人，大吊车限载2人。这些在说明书都有规定，请严格按说明书的要求做，切不可随意挤进去过多的人员。以免出现超载下坠的危险。
