塔式起重機的防強臺風(fēng)措施

　　從塔式起重機的結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性分析強臺風(fēng)對其影響，并從風(fēng)載等方面具體分析設(shè)計和使用過程存在的抗風(fēng)問題。最后，提出塔式起重機防強臺風(fēng)對策和措施。
　　塔式起重機是廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、建筑工地的一種特殊機械。近年來，起重機的事故頻繁，給國家財產(chǎn)和人身安全造成了很大的損失，也延誤了生產(chǎn)和施工的如期完成。從事故的調(diào)查結(jié)果來看，部分事故是因受強臺風(fēng)影響而造成的，因此塔式起重機能有效抵御風(fēng)害，是促進(jìn)安全生產(chǎn)和保證作業(yè)順利開展的一項重要工作。
　　一、風(fēng)對塔式起重機的影響
　　（一）風(fēng)對塔式起重機結(jié)構(gòu)強度的影響
　　當(dāng)風(fēng)垂直吹向起重機臂架時，作用在臂架上和吊重上的風(fēng)載荷使起重機機身產(chǎn)生一個扭矩M，把這個扭矩分解到機身的四邊平面桁架上，四片平面桁架的腹桿將產(chǎn)生一個應(yīng)力σ1與風(fēng)載荷的大小、風(fēng)心的作用點距機身的水平距離成正比，很顯然，風(fēng)載越大，臂架所處的幅度越大，腹桿中的σ1就越大。另外，臂架自重力、吊重力及回轉(zhuǎn)慣性力也將使塔身腹桿產(chǎn)生一個應(yīng)力σ1，σ2也與幅度大小成正比。在實際設(shè)計計算時可以發(fā)現(xiàn)，在某一風(fēng)載時，σ1已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于σ2.這就說明此時控制腹桿應(yīng)力值的主要因素為風(fēng)載。因此，在臂架處于大幅度位置時，要特別注意垂直風(fēng)造成的機身腹桿的失穩(wěn)而導(dǎo)致起重機破壞。
　　當(dāng)風(fēng)順起重機臂架迎面吹時，起重機在最小幅度時，風(fēng)載將使起重機臂架繞臂架根鉸產(chǎn)生后傾彎距。如果風(fēng)載超過一定值，并且起重機正好是空鉤，這個后傾彎矩將克服臂架自重力的前傾彎矩，使臂架向后傾翻。對于沒有設(shè)置臂架防后傾裝置的起重機，臂架的后傾將導(dǎo)致整機破壞。故應(yīng)設(shè)有臂架防后傾裝置。
　　（二）風(fēng)對塔式起重機穩(wěn)定性的影響
　　若作用在起重機上的各項載荷對傾覆邊的力矩之和大于零時，則起重機是穩(wěn)定的。對于起吊額定起重量的起重機而言，起重機自重力對傾覆邊的力矩Ml為穩(wěn)定力矩，起升載荷以及從臂架后方吹的風(fēng)載荷對傾覆邊的力矩之和M2為傾覆力矩。對于某一風(fēng)載F1w有Ml+M2=0，則起重機的穩(wěn)定處于臨界狀態(tài)，如F1w>Fw，起重機將傾翻[1].（計算公式詳見起重機設(shè)計規(guī)范GB38Ⅱ和GB/T13752）
　　對空載狀態(tài)的起重機，起重機的自重力對傾覆邊的力矩為穩(wěn)定力矩，迎面風(fēng)載產(chǎn)生的力矩為傾覆力矩。在設(shè)計起重機時為了滿足最大限度起吊額定起重量時對整機穩(wěn)定性的要求，常常將起重機自重力的合力中心偏后布置，這樣必然帶來空載時起重機有后傾趨勢的結(jié)果，假若迎面風(fēng)載加大到一定程度，重心后置的起重機自重力產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩不足以克服風(fēng)載產(chǎn)生的傾覆力矩，從而會發(fā)生整機傾覆。
　　（三）風(fēng)載對吊臂后傾與整機后傾的影響
　　對仰俯變幅起重機，當(dāng)風(fēng)順起重機臂架迎面吹來時，起重機在較小幅度時，風(fēng)載將使起重機臂架繞臂架根部鉸點產(chǎn)生后傾力矩。架防后傾裝置的起重機或防后傾裝置失效，會使臂架向后傾覆、臂架的后傾將導(dǎo)致整機破壞，對于固定撐臂的起重機或水平小車變幅起重機，受迎面風(fēng)時，會有整機后傾的危險。在設(shè)計起重機時，為了滿足最大額定起重量時整機不至于前傾倒塌，常常將自重力的合力重心偏后布置，這將導(dǎo)致空鉤時起重機有后傾的趨勢。
　　（四）強臺風(fēng)對非工作狀態(tài)起重機的影響
　　非工作狀態(tài)下風(fēng)荷載對起重機的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗傾覆穩(wěn)定性和防風(fēng)抗滑安全裝置起決定作用。起重機安全規(guī)程中規(guī)定：在軌道上露天作業(yè)的起重機，當(dāng)遇強臺風(fēng)停止工作時，應(yīng)將起重機錨定住。此時，風(fēng)對起重機的作用，就同一般的建筑結(jié)構(gòu)相似了。但仍有不同，不同之處在于，一般建筑物與基礎(chǔ)的連接是永久的，而起重機與地面（或稱基礎(chǔ)）為臨時連接，田需考慮連接裝置場地的限制與操作的方便性。
　　（五）建筑物風(fēng)場對起重機的影響
　　由于周圍建筑環(huán)境的影響，塔機周圍的風(fēng)場會出現(xiàn)某些危險的空氣動力學(xué)現(xiàn)象，增加起重機傾覆或倒塌的危險[2].起重機安全規(guī)程中規(guī)定，為了抗御強臺風(fēng)，非工作狀態(tài)的起重機應(yīng)松開回轉(zhuǎn)機構(gòu)制動器，以使起重機臂架在強臺風(fēng)來臨時能自動轉(zhuǎn)至與風(fēng)向平行的平面，降低風(fēng)載荷。在沒有任何環(huán)境影響的湍流風(fēng)中，這是具有代表性的。然而，由于周圍建筑的影響，這種情況很少見。還有由于狹管效應(yīng)，高聳的建筑之間的風(fēng)速可明顯增加，而使起重機所處環(huán)境的風(fēng)力加大。
　　二、對策與措施
　　（一）設(shè)計方面
　　起重機的抗風(fēng)設(shè)計包括工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)二種情況。第一不能遺漏，第二風(fēng)壓取值要準(zhǔn)確。工作狀態(tài)最大計算風(fēng)壓，用于計算金屬結(jié)構(gòu)的強度、剛度及穩(wěn)定性，驗算整機工作狀態(tài)下的抗傾覆穩(wěn)定性；非工作狀態(tài)計算風(fēng)壓，用于驗算此時起重機金屬結(jié)構(gòu)的強度、整機抗傾覆穩(wěn)定性和起重機的防風(fēng)抗滑安全裝置的設(shè)計計算。注意計算風(fēng)壓的取值《起重機設(shè)計規(guī)范》將實際上沿高度變化的風(fēng)壓取為定值，規(guī)范規(guī)定的最大計算風(fēng)壓，相當(dāng)于當(dāng)10m高處為5級風(fēng)的上限和6級風(fēng)的上限風(fēng)壓時，高度近100m處的風(fēng)壓，這對于一般高度的起重機是偏于安全的。《起重機設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：工作狀態(tài)的計算風(fēng)速按陣風(fēng)風(fēng)速（即瞬時風(fēng)速）考慮，非工作狀態(tài)的計算風(fēng)速按2min時距平均風(fēng)速考慮。參考其他規(guī)范給出的風(fēng)速值時，要注意不同時距風(fēng)速的正確換算。對于非固定撐臂的起重機，應(yīng)設(shè)置有效的吊臂防后傾裝置。選擇風(fēng)阻力小的結(jié)構(gòu)形式和截面形式，以降低所受風(fēng)力。要根據(jù)起重機的特殊性和起重機的具體工作特性明確起重機整機受力情況和鋼結(jié)構(gòu)中各桿的受力情況，使得受力合理，避免因受力分析不清而導(dǎo)致設(shè)計錯誤。尤其是改裝起重機時，受力分析一定要全面、準(zhǔn)確，計算工況不能遺漏。同時要設(shè)置完善、有效、合理的防風(fēng)裝置，包括風(fēng)速儀、夾軌器、鐵鞋、錨定裝置、端擋等，防止起重機被風(fēng)吹跑或吹倒。夾軌器及錨定裝置或鐵鞋應(yīng)能各自獨立承受非工作狀態(tài)下的最大風(fēng)力[4].最好采用自動作用的防風(fēng)抗滑裝置，風(fēng)速風(fēng)級報警器應(yīng)與防風(fēng)抗滑裝置聯(lián)鎖。
　　（二）使用方面
　　由于《規(guī)范》中對不同地區(qū)的計算風(fēng)壓規(guī)定不同，因此，購買起重機時一定要確保該起重機設(shè)計風(fēng)壓取值適合當(dāng)?shù)亍�為防止起重機整機后傾或吊臂后傾，應(yīng)避免小幅度、輕載、迎風(fēng)操作，應(yīng)保證停止工作的起重機所受風(fēng)力從起重機背后吹來，要正確使用和維護防風(fēng)抗滑安全裝置，風(fēng)速風(fēng)級報警器應(yīng)安裝在起重機上部不擋風(fēng)處。起重機停止工作后，要確保防風(fēng)抗滑安全裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，不能存在僥幸心理。同時要注意天氣變化，對有預(yù)報的大風(fēng)做好充分的防風(fēng)準(zhǔn)備，風(fēng)力達(dá)到一定等級時，應(yīng)停止工作。停止工作的風(fēng)力，內(nèi)陸地區(qū)定為大于6級，沿海地區(qū)定為大于7級[5].
　　停止工作后，應(yīng)將起重機錨定住，停止工作的起重機，應(yīng)使風(fēng)從起重機的背后吹來，臂架可回轉(zhuǎn)的起重機在非工作狀態(tài)下，必須松開制動，保證起重機臂架可以隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動。
　　（三）安全管理
　　務(wù)必建立起一套完整的體系、制度和規(guī)程作保證，完備應(yīng)急預(yù)案，落實三方面工作：⑴健全和理順指揮決策系統(tǒng)、信息傳遞系統(tǒng)、搶險救災(zāi)及災(zāi)后恢復(fù)系統(tǒng)；⑵設(shè)施到位、人員到位、責(zé)任到位、獎懲到位；⑶在每年4月份，布置當(dāng)年防風(fēng)工作的要點、總結(jié)過去一年工作得失、保養(yǎng)檢修防風(fēng)防臺裝置、添置備足易損易耗用品、檢查整改遺留的設(shè)施隱患，打有準(zhǔn)備之仗；⑷依靠科技進(jìn)步，不斷應(yīng)用新技術(shù)、新裝備，夯實抗風(fēng)抗臺安全保障體系。