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1、LOGO大连风暴潮塔吊倒塌破坏原分析集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-大连风暴潮塔吊倒塌破坏原因分析2007 年3 月4 日晚，大连遭遇罕见的风暴潮袭击。本次风暴潮共造成 市区建筑工程现场的 8台塔吊和4台物料提升机倒塌。3台塔吊起重臂折 断，直接经济损失约700余万元。特别是 3月5日凌晨，一续建工程的 近百米高的塔吊倒塌，造成工地周边建筑物的毁坏和人员伤亡，严重影 响了周边居民的生活安全。塔吊倒塌相比其他施工机械设备损失经济价 值高，危险性大，社会影响大。为吸取教训，总结经验，我们进行了塔 吊抗风破坏倒塌情况的专项调查与分析。认
2、为施工现场的塔吊在设计、 制造、安装、使用和管理过程中，均存在不同程度的缺陷，应采取必要 的预防措施和对策，以保证建筑施工安全。1 破坏原因分析11 强冷空气袭击根据大连市气象局气象资料记载，因贝加尔湖强烈冷空气影响 2007 年3月4日17时，风向为西北风，风速为 85米秒，风速等级为 5 级，其中有6个时间段的风速达到 170米秒，风向为东北风，风速 等级为7到8级，最大的一次风速达到 194米秒，风向为东北风， 风速等级为8级；3月5日0时45分，风向为北风，风速为 80米 秒，风速等级为5级，其中有 8个时间段的风速达到 190米秒，风 向为西北风，风速等级为8级，最大的一次风速达到
3、223米秒，风 向为西北风，风速等级为9级。期间极大风向为西北风，风速为 288 米秒，风速等级为 11级。由于在建的高层建筑较多，使用塔吊的数量 也较多；并且由于时值正月十五，多数工地并未开工，采取相应措施不 及时所以造成塔吊受损倒塌相应集中。12 设计制造缺陷(1) 抗风能力不足。塔吊抗风性能存在一定缺陷，本次台风倒塌的 8 例塔吊，大部分实际自由高度未超过设计允许自由高度。根据塔式起 重机设计规范(GB/T1375292)规定，塔吊非工作状态的抗倾覆稳定 性计算中，计算风压取值按照大连地区地面020米高度为800Pa，相当 于风速 361 米/秒，同时规定特殊情况下，在可能出现更大暴风地
4、区 时，可按用户与制造厂协议规定更高计算风压值。在没有实际经验的情 况下，生产厂家设计部门设计计算风压取值一般取800Pa。生产厂家未考 虑大连地区实际情况，设计计算风压取值偏小，导致塔身强度和刚度不 足，引起塔身弯折倒塌。(2) 设计使用说明书内容不全。由于未充分考虑沿海台风较为频繁及 可能超强度的因素，多数塔吊使用说明书仅标注正常工况为 6或8 级风 力，但未提出强风力情况及台风时的应对措施，也无相关文字说明和警 示，因塔吊使用说明书内容不全，导致施工现场不能正确采取相应的应 对措施。(3) 附墙杆及连接不规范。强风袭击时，附墙杆既受拉，又受压，因 附墙杆及连接不规范，造成塔吊倒塌破坏的特
5、征为，最高一道附墙杆先 失稳破坏塔身上部悬臂高度相应加大，导致在第二道附墙杆上部塔身 弯折倒塌。附墙杆及连接不规范主要表现在一是附墙杆长细比过大，抗 压强度不足，造成附墙杆扭曲，本次台风中有附墙杆倒塌塔吊中，有 3 例长细比过大(规范规定钢管允许长细比入W120,实际钢管最大长细比达到193)，抗压强度不足而扭曲变形，占 375；二是附墙杆形式多 样,有厂家直接生产的,有工地自制的,有采用小口径钢管的,有采用 大口径钢管的有采用方钢管的,有采用型钢桁架式的；三是连接不规 范,有采用钢管直接垂直与预埋钢板焊接的,有采用连接环加螺栓连接 的,有采用与预埋钢板耳板加螺栓连接的。本次台风中 8例有附墙
6、杆倒 塌塔吊中,附墙杆端部脱焊3例占375；中部对接或连接处脱焊 2 例占25；连接环断裂1例,占125；调节螺栓剪断2例,占 25；调节螺栓拉断 2 例,占 25。(4) 塔吊用材问题。破坏倒塌塔吊采用角钢的占 8889,说明采用 角钢的塔吊抗风能力较差。但从风暴潮后完好塔吊调查结果对比分析, 采用角钢的塔吊占 7666。标准节采用角钢的塔吊安然无恙,虽然角 钢抗扭性能较差,但如果角钢的材质及长细比合理,安装和使用合理, 也能保证安全。13 安装使用问题(1) 自由高度过高。本次台风倒塌的塔吊中,有 1 例实际自由高度超 过设计允许自由高度,占 1 1 1 1；有7例实际自由高度达到或接近设
7、 计允许自由高度,占 7778。因塔吊本身不具抵抗强台风能力,设计 允许自由高度已不符合实际情况,自由高度大意味着塔吊受风面积大, 受约束少易产生较大挠度,易引起塔身弯折倾斜甚至倾覆。部分施工 企业对强风中塔吊自由高度过高危险性认识不足,个别管理人员甚至对 其概念认识模糊。在安装或顶升过程中,施工企业为节省成本和工期, 塔吊自由高度一般都达到或略低于允许高度限值，个别塔吊由于场地客 观原因，例如附着于较低楼层而作用于较高楼层，自由高度达到允许限 值。而塔吊使用说明书中所提到的允许自由高度限值都相对于一定的设 计风力条件，一般说明书仅标注出 6或8级为可吊物的正常工作状态设 计风力条件，而没有提
8、及非工作状态设计风力条件。本次瞬间风力达 12 级以上，强度大，速度快，工地缺乏应对经验及防范意识，未采取或来 不及采取降低高度措施。如 3 月5日凌晨，一续建工程现场，塔吊安装 高度 1125 米，根据气象资料记载以及专家现场实测数据进行比较，可 以推算出事发时的即时风速估计为 4572米秒，相当于14级，加之 高层楼群之间的风动力学效应，使局部风力进一步加强。因此该塔机在 强风不停的吹刮下，相当于塔机受到强大的长时间的交变载荷作用，使 其金属结构在第二道附着架处产生疲劳破坏，造成自塔身第 11-12标准 节处折断。(2) 旧塔吊使用问题。8例倒塌塔吊，有 2例是已周转多年的旧塔 吊，其构件
9、相应老化，在本次台风中未按旧塔吊技术条件而降格使用， 出现了塔身在最高附墙杆上部弯折倒塌情况。(3) 吊臂回转装置失灵。由于建筑机械使用安全技术规程 (JGJ33-2001)规范中有明确规定，建设行政主管部门一再强调，施工单 位配合重视，强风到来之前施工工地贯彻落实放松塔吊回转限位措施情 况较好。8 例倒塌塔吊中有一例自由高度虽未超高，但由于吊臂回转装置 失灵，台风袭击时，吊臂未能回转至与风向平行，使得高空中塔吊受风 投影面积相对增大，承受较大风压，导致所有附墙杆全部拉断。另有工地目击者反映，塔吊是在台风风向由东北风突然转变为东南风的时候塔 身折断，且统计8例塔吊倒塌时间有 4例时间相近，依此
10、判断在阵风风向突然转变的瞬间，可能发生塔吊吊臂不能及时回转至与风向平行情 况，导致受风投影面积增大造成塔身弯折。事实证明，保证吊臂与风向 平行是一项有效的基本抗台措施，吊臂不能灵活回转具有极大的危险 性。有些塔吊回转装置发生故障甚至平时运行中表现出回转困难，放松 回转限位后吊臂不能随风灵活转动，就不能保证吊臂与风向立刻平行。(4) 基础抗倾覆能力不足。8例倒塌塔吊中，有 1例工业厂房工程因厂房低塔吊高，同时塔吊达到最大独立高度，基础承受较大倾覆力矩， 由于基础没有经过设计，桩基础承载力不足，导致基础承台和上部塔吊 整体倾翻。该工程项目部技术力量弱，对桩基础未履行方案设计及审批 程序，凭经验随意配筋，造成基础承台背风一侧桩基下沉，迎风一侧桩 基拔断。
