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| 塔式起重机大臂非常规使用的分析和计算 |
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在高层建筑施工中，特别是在繁华地段施工时，由于施工现场场地狭小，而周围又有多栋成品高层建筑物，且与待建工程距离很近时，起重臂与已有建筑物发生干涉，往往给施工单位选用塔机带来困难。
我公司在广东珠海市吉大农行信联大厦项目施工时就遇到了这种情况。经分析，在塔机选型上，我们决定选用张家港产QTZ60内爬式塔机。该机臂长最大为 45m，根据厂家使用说明书的介绍，也可以缩短为40m或35m使用。但根据现场情况，即使缩短为35m仍然不能使用，塔机臂长必须在25～30m范围内才能保证起重臂360°全回转，能满足施工面的要求，且不与已有建筑物发生碰撞干涉，保证施工安全和已有建筑物的安全。为此，我们考虑再减去一节起重臂（长为6.5m）使臂长为28.5m，但必须分析计算到底需减少多少平衡重，并保证在不降低原机起重性能的前提下塔机不失稳。因验算塔机整体稳定性较复杂，我们采用了类比法简化了验算过程。
1 塔机起重性能
表1为塔机使用说明书上介绍的起重性能表
根据表1可知机最大起重力矩发生在臂长为13.43m，最大起重量（在α=4）为6t情况下，最大起重力矩Mmax=13.45×6 = 80.58（t·m）
2 载荷分析及计算
按《塔式起重设计规范》，作用在塔机起升平面和回转平面的载荷主要有自重载荷，吊重载荷，工作状态风载荷、动载荷及其它水平方向力。因此方案仅是减短起重臂长度使用，其它方面与原厂的设计没有任何变化，风载荷的影响在此方案中不做考虑。另外安装方式为内爬式，无行走惯性力，离心力可忽略不计，其它动载荷与原厂设计不变，故动载荷也不在此方案的考虑之中，所以在此方案中只须考虑自重载荷和吊重载荷的变化的影响，在起重载荷不变的前提下用类比法验算其由自重及起重荷载引起的力矩平衡问题，保证其平衡、保证其使用安全。下面分别分析计算超重臂长为45m、40m、35m、28.5m时自重载荷、吊重载荷所产生的力矩，以及各种臂长情况下塔机倾翻力矩的比较。假定28.5m臂长使用时在35m臂的基础上再减去一块2.5t平衡重，即平衡重只有7.5t。
2.1 45m臂长工况
45m臂长时自重为3.8t，则自重分布率：
v = G / L = 3.8 / 45 = 0.084 （t/m）
起重臂自重产生的力矩：
M起 = 3.8×(45/2+1) = 89.3（t·m）
平衡臂、卷扬机、平衡重等产生的力矩：
M平=13.3×8.5+2.3×7.5+1.7×5.35=139.4（t·m）
空载时，塔机倾翻力矩：
M倾=M平-M起=139.4-89.3=50.1（t·m）
满载时，塔机倾翻力矩：
M′倾 = M平 - M起 - Mmax=139.4-89.3-80.58 = -30.48（t·m）
2.2 40m臂长工况
G起=40×0.084=3.36（t）
M起=3.36×(40/2+1)=70.56（t·m）
M平=11.65×8.5+2.3×7.5+1.7×5.35=125.37（t·m）
M倾=125.37-70.56=54（t·m）
M′倾 = 125.37-70.56 - 80.58 = -26.58（t·m）
2.3 35m臂长工况
G起=35×0.084=2.94（t）
M起=2.94×(35/2+1)=54.39（t·m）
M平=10×8.5+2.3×7.5+1.7×5.35=111.35（t·m）
M倾=111.35-54.39=56.96（t·m）
M′倾 = 111.35-54.39-80.58=-23.62（t·m）
2.4 28.5m臂长工况
G起=28.5×0.084=2.39（t）
M起=2.39×(28.5/2+1)=36.45（t·m）
M平=7.5×8.5+2.3×7.5+1.7×5.35=86.35（t·m）
M倾=86.35-36.45=49.9（t·m）
M′倾 = 86.35-36.45-80.58=-30.68（t·m）
3 结论
不同臂长工况下载荷分析对照表如表2：
由上表所列数据分析，可知：厂方规定的臂长情况下与这种起重臂长为28.5m时的情况下比较，空载工况下与满载工况下的倾翻力矩都在原厂设计的范围内。因此，在保证塔机整体稳定和原有起重性能的前提下，配重减少5.8t即采用7.5t，起重臂安装28.5m的方案是完全可行的。
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信息来源：中国机械与配件网 |
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