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1、塔式起重机 四川省建筑科学研究院 林华 13808000235 QQ：449652119,1.概述 2.塔式起重机的结构构成 3.安全性能要求,1.概述,塔式起重机（简称为塔机、塔吊）属于臂架型起重机，臂架长度较大、结构轻巧，且可回转，安装拆卸运输方便，适用于露天作业，是建筑施工中广泛使用的一种起重设备，也较多地用于造船、电站设备安装、水工建筑、港口和货场物料搬运等。,1.1 塔式起重机的分类 1.1.1按架设方式,按架设方式，塔式起重机分为快装式（图1）塔式起重机和非快装式塔式起重机。 图1 快装式塔式起重机 目前广泛使用的自升式塔式起重机为非快装式塔式起重机。,1.1.2按变幅方式 按变幅
2、方式，塔式起重机分为小车变幅塔式起重机（图2）和动臂变幅塔式起重机（图3）。小车变幅塔式起重机按臂架小车轨道与水平面的夹角大小可分为水平臂小车变幅塔式起重机和倾斜臂小车变幅塔式起重机。 图2 小车变幅塔式起重机,图3 动臂变幅塔式起重机,1.1.3 按臂架结构型式,小车变幅塔式起重机按臂架结构型式分为定长臂小车变幅塔式起重机（图 2）、伸缩臂小车变幅塔式起重机和折臂小车变幅塔式起重机（图4）。 动臂变幅塔式起重机按臂架结构型式分为定长臂动臂变幅塔式起重机与铰 接臂动臂变幅塔式起重机。 图4 折臂小车变幅塔式起重机图 图5 平头式塔式起重机,1.1.4按臂架支承型式 按臂架支承型式小车变幅塔式起
3、重机可分为平头式塔式起重机（图5）和非平头式塔式起重机（图2）。 1.1.5按回转方式 按回转方式，塔式起重机主要分为上回转和下回转两种。 上回转塔式起重机将回转支承，平衡重，主要机构均设置在上端。下回转塔式起重机将回转支承、平衡重，主要机构等均设置在下端（图6）。 图6 下回转塔式起重机,1.1.6按有无行走机构,分为移动式塔式起重机和固定式起重机。 移动式塔式起重机塔身固定于行走底架上，在专设的轨道上运行。 固定式塔式起重机根据装设位置的不同，又分为附着自升式和内爬式两种，附着自升塔式起重机能随建筑物升高而升高，适用于高层建筑，建筑结构仅承受由起重机传来的水平载荷，附着方便，但占用结构用钢
4、多；内爬式起重机在建筑物内部（电梯井、楼梯间），借助一套托架和提升系统进行爬升，顶升较繁琐，但占用标准节少，不需要装设基础，全部自重及载荷均由建筑物承受。 根据以上的分类，我国目前广泛使用的塔式起重机为自升式、固定基础、水平臂小车变幅、非平头（有塔顶）、上回转、独立或附着式塔式起重机。 1.2 基本技术参数 1.2.1起重力矩 幅度与额定起重量的乘积，计量单位是tm 或kNm。 1.2.2最大起重力矩 最大额定起重量重力与其在设计确定的各种组合臂长中所能达到的最大工作幅度的乘积，计量单位是tm 或kNm。 1.2.3额定起重量,塔式起重机在各种工作幅度下允许吊起的最大起重量，包括取物装置（如料
5、斗、砖笼等）的重量，但不包括吊钩的重量。 1.2.4最大起重量 塔式起重机在正常工作条件下，允许吊起的最大重量。 1.2.5幅度 起重机置于水平场地时，从其回转平台的回转中心线至吊钩（空载时）中心垂线的水平距离。最大工作幅度则是指吊钩位于距离塔身最远工作位置时的水平距离。 1.2.6起升高度 空载时，塔身处于最大高度，吊钩处于最小幅度处，吊塔式起重机基准面至吊钩支承面之间的垂直距离。 1.2.7起升速度 起吊各稳定运行速度挡位对应的最大额定起重量，吊钩上升（下降）过程中稳定运动状态下的上升速度，单位是m/min。 1.2.8回转速度,塔式起重机在最大额定起重力矩载荷状态、风速小于3m/s、吊钩
6、位于最大高度时的稳定回转角速度，单位是r/min。 1.2.9变幅速度 风速小于3m/s，工作载荷水平位移的平均速度，单位是m/min。 1.2.10塔式起重机重量 塔式起重机重量包括塔式起重机的自重、平衡重和压重的重量。 1.2.11尾部回转半径 塔式起重机回转中心线至平衡臂端部的最大距离。 1.3 塔式起重机型号表示方法 我国塔式起重机型号的表示方法，按JG/T5093建筑机械与设备产品分类及型号执行。以QTZ40C为例： Q类的代号，表示“起重机械”； T组的代号，表示“塔式”； Z型式、特性代号，表示“上回转自升式”； 40主参数代号，额定起重力矩40tm； C改进型序列号。,2.塔式
7、起重机的结构构成 塔式起重机的结构部分包括基础、钢结构件、运行机构、电气系统、安全装置等几部分。,2.1 基础,固定式塔式起重机安装在专门制作的钢筋混凝土基础上。基础的尺寸应满足塔式起重机工作状态和非工作状态稳定性以及地基承载能力的要求。基础应由专业工程师设计。其种类分为一次性使用的现浇混凝土基础，多次重复使用的拼装式基础和特殊基础。（案例照片1） 2.1.1现浇混凝土基础 常见的现浇混凝土基础型式有方形整板基础和十字梁基础。 方形整板基础与地基接触面积大，稳定性好，在GB/T13752-1992塔式起重机设计规范中规定了设计计算方法。缺点是钢筋和混凝土的用量较大。 十字梁基础的钢筋和混凝土用
8、量少，节省材料，但由于与地基的接触面积小，塔式起重机基础对地基的压力值较大。在现行规范中，没有对这种塔式起重机基础的设计计算方法做出规定。 结合方形整板基础和十字梁基础的优点，一种梁板式塔式起重机基础也已得到应用。 梁板式基础的结构型式是，基础的下部做一个厚度相对较薄的方形整板，上部做成十字梁，梁的钢筋伸入到下部的板中，梁和板的混凝土同时浇筑形成整体。在板上、梁间回填土并夯实处理，用回填土的重力代替一部分钢筋混凝土的重力，减少了建筑材料用量。,拼装式基础由若干块混凝土预制构件组成，可以多次重复使用。塔式起重机安装前，用吊车把拼装基础的各构件吊装到位后，构件之间用钢绞索经张拉连接成整体。由于预制
9、构件是工厂化制作生产，基础的安装速度快、周期短，在我省的一些城市已得到应用。 2.1.3特殊基础 钢结构平台是一种特殊基础，应由专业工程师设计。 在高层建筑的施工中，一些塔式起重机基础的位置处于地下室内。如果把塔式起重机基础埋置在地下室底板以下，这样就出现了两个问题：一是塔式起重机基础的开挖深度深，难以施工；二是塔式起重机底座和基础节埋置于地下室底板中，塔式起重机拆卸时，埋置于混凝土中的这些构件无法取出，必须破坏性拆除。 一种钢结构的格构式塔式起重机基础较好地解决这一问题。 这种基础的制作方法是，在现场基坑开挖前，在基础位置打入4 根混凝土灌注桩，桩顶略低于地下室底板，每根桩中插入一根钢柱，钢
10、柱材料选用钢管或H 型钢。钢柱顶部制作一个混凝土结构的或钢结构的平台，塔式起重机安装于这个平台上。随着施工现场建筑物基坑的开挖，在钢柱之间逐步焊接钢缀条，开挖一层地基焊接一次钢缀条，基坑开挖结束，整个格构式钢平台的焊接工作完成，使其成为一个完整的格构式钢架。塔式起重机拆除后，将这钢架破坏性地拆除。,2.2钢结构件 塔式起重机的钢结构件主要由底座、塔身基础节、塔身标准节、回转平台、塔顶、起重臂、平衡臂、拉杆、司机室、附着装置等部分组成，见图7所示。 图7 自升式塔式起重机各结构名称位置示意图,2.2.1底座 底座安装于塔式起重机基础表面，是塔式起重机中承受全部载荷的最底部结构件。常见的底座型式有
11、十字梁形、独立形、井字形等。 对下回转的塔式起重机，底座上安装有回转支撑；对于上回转的，底架上部与塔身连接。 2.2.2塔身基础节 塔身基础节与底座连接，位于塔身下部，是塔身的一部分。有些塔式起重机没有基础节，标准节直接安装在底座上。 2.2.3塔身标准节 标准节是塔身的主体部分，节间用高强螺栓连接。螺栓级别通常是10.9 级。 标准节有两种型式，一种是焊接成整体的型式；另一种是将标准节焊接成4 片，在安装时用高强螺栓将其连接成整体。整体式标准节安装、拆卸方便快速，在搬运、堆放过程中不易产生变形，但运输、存放时要占用较多的空间；片式标准节方便运输和存放，但安装、拆卸速度慢，搬运过程中易产生变形
12、。 2.2.4回转平台 回转平台由回转下支座、回转支承、回转上支座组成。回转下支座与回转支承的,外圈连接，回转上支座与回转支承的内圈连接，连接螺栓均为高强螺栓。回转上支座上安装有回转机构，驱动回转上支座及以上结构部分随着回转支承的内圈转动。 2.2.5回转过渡节 回转过渡节安装在回转上支座的上面，与回转上支座用高强螺栓连接，回转过渡节是能够转动的。塔顶、起重臂、平衡臂均安装在回转过渡节上。有些厂家的塔式起重机没有独立的回转过渡节，将其与回转上支座做成一体。 回转过渡节有两种型式：一种是在安装平衡臂的一侧有两个铰座，平衡臂与其刚性连接，适用于塔顶是桅杆式的塔式起重机；另一种是在安装平衡臂的一侧只
13、有一个铰座，平衡臂与其铰接，适用于塔顶式塔帽式的塔式起重机。 2.2.6塔顶 塔顶有两种结构型式：一种是塔帽式的，安装于回转过渡节的上部，通常用轴销与回转过渡节刚性连接，也被称为直塔帽；另一种是桅杆式的，安装在起重臂的根部，与起重臂铰接，也被称为斜塔帽。塔顶是悬挂平衡臂拉杆和起重臂拉杆的结构件。 2.2.7.起重臂,起重臂安装于回转过渡节的前面，用两根轴销与回转过渡节铰接。起重臂通常为三角形截面，两根下弦杆是起重小车运行的轨道。起重臂上安装有变幅机构，实现小车在臂架上的运行。 2.2.8平衡臂 平衡臂安装于回转过渡节的后面。平衡臂有两种型式：塔顶是塔帽式的，用两根轴销将平衡臂与回转过渡节铰接；
14、塔顶是桅杆式的，用四根轴销将平衡臂与回转过渡节刚性连接。塔式起重机的起升机构、平衡重均安装在平衡臂上。平衡臂上设置有专用走道，平衡臂两侧安装有栏杆。 2.2.9拉杆 拉杆的作用是把起重臂、平衡臂的一端斜拉在塔顶上，分为起重臂拉杆和平衡臂拉杆。起重臂拉杆与起重臂的上弦杆用轴销连接，通常设置有前、后两根。两根平衡臂拉杆并列排列，分别拉在平衡臂两侧的弦杆上。拉杆通常用圆钢或条状钢板制成，为了方便安装和运输，把拉杆分成若干段，段间用轴销连接。 2.2.10司机室 司机室是塔式起重机司机操作塔式起重机的工作场所，通常安装在回转过渡节右侧上支座的操作平台上。 2.2.11附着装置 塔式起重机处于独立式工作
15、状态时，不安装附着装置；当塔式起重机处于附着式工作状态时，才安装附着装置。,附着装置的作用是将作用于塔身的弯矩、水平力和扭矩传递到建筑物上，减小塔身的计算长度，增强塔身的抗弯、抗扭能力。 附着装置由附着框、附着杆和附墙铰座组成。附着框的作用是将附着装置对塔身的作用力均匀地传递到塔身的4根主肢上。附着杆系有三杆式和四杆式两种型式，当塔身距离附着墙面较远，需要加长附着杆时，必须对附着杆的强度进行计算。附墙座的作用是把附着杆可靠地固定在建筑结构上。 2.3 运行机构 2.3.1起升机构 起升机构主要由起升卷扬机、滑轮组、吊钩等组成，用于实现重物垂直运动。 塔式起重机的起升高度大，可达百米以上。为了提
16、高工作效率，充分发挥起升电机功率的利用率，实现重载低速、轻载高速，塔式起重机的起升机构均具有调速性能；同时，为了符合重物安装就位的要求，起升机构应具有慢就位的性能。 2.3.2变幅机构 变幅机构用于改变吊物至塔身的距离，即塔式起重机的工作幅度。小车变幅牵引机构由变幅卷扬机、牵引钢丝绳、导向滑轮和变幅小车等组成。 牵引变幅小车向前、向后运动的钢丝绳彼此独立，卷筒上有绳槽。 卷扬机卷筒顺时针方向旋转时，卷筒收绕前绳放出后绳，拖动小车向前运行。卷筒逆时针方向旋转时，卷筒收绕后绳放出前绳，拖动小车向后运行。,变幅小车上必须设置小车断绳保护装置和小车防坠落装置。这两个装置的作用将在安全装置中介绍。 2.3.3回转机构 回转机构是实现起重臂绕塔式起重机中心线回转的工作装置，使吊物能够以塔式起重机中心线作水平圆周运动，从而把塔式起重机的作业范围扩大为一个空间。 2.3.4液压顶升机构 液压顶升机构用于塔式起重机的安装、拆卸，加标准节及降标准节。液压顶升机构由液压站、高压油管、顶升油缸、顶升横梁等组成。 2.4 安全保护装置 2.4.1起重力矩限制器 起重
