从塔吊的结构强度、稳定性分析强台风对其影响

　　塔吊是广泛应用于工矿企业、建筑工地的一种特殊机械。近年来，塔吊事故频繁，部分事故是因受强台风影响而造成的，因此塔吊能有效抵御风害，是促进安全生产和保证作业顺利开展的一项重要工作。从塔吊的结构强度、稳定性分析强台风对其影响，并从风载等方面具体分析设计和使用过程存在的抗风问题。

（一）风对塔吊结构强度的影响

　　当风垂直吹向塔吊臂架时，作用在臂架上和吊重上的风载荷使塔吊机身产生一个扭矩M，把这个扭矩分解到机身的四边平面桁架上，四片平面桁架的腹杆将产生一个应力σ1与风载荷的大小、风心的作用点距机身的水平距离成正比，很显然，风载越大，臂架所处的幅度越大，腹杆中的σ1就越大。另外，臂架自重力、吊重力及回转惯性力也将使塔身腹杆产生一个应力σ1，σ2也与幅度大小成正比。在实际设计计算时可以发现，在某一风载时，σ1已经远远大于σ2.这就说明此时控制腹杆应力值的主要因素为风载。因此，在臂架处于大幅度位置时，要特别注意垂直风造成的机身腹杆的失稳而导致塔吊破坏。

　　当风顺塔吊臂架迎面吹时，塔吊在最小幅度时，风载将使塔吊臂架绕臂架根铰产生后倾弯距。如果风载超过一定值，并且塔吊正好是空钩，这个后倾弯矩将克服臂架自重力的前倾弯矩，使臂架向后倾翻。对于没有设置臂架防后倾装置的塔吊，臂架的后倾将导致整机破坏。故应设有臂架防后倾装置。

（二）风对塔吊稳定性的影响

　　若作用在塔吊上的各项载荷对倾覆边的力矩之和大于零时，则塔吊是稳定的。对于起吊额定起重量的塔吊而言，塔吊自重力对倾覆边的力矩Ml为稳定力矩，起升载荷以及从臂架后方吹的风载荷对倾覆边的力矩之和M2为倾覆力矩。对于某一风载F1w有Ml + M2= 0，则塔吊的稳定处于临界状态，如F1w > Fw，塔吊将倾翻[1].（计算公式详见塔吊设计规范GB38Ⅱ和GB/T13752）

　　对空载状态的塔吊，塔吊的自重力对倾覆边的力矩为稳定力矩，迎面风载产生的力矩为倾覆力矩。在设计塔吊时为了满足最大限度起吊额定起重量时对整机稳定性的要求，常常将塔吊自重力的合力中心偏后布置，这样必然带来空载时塔吊有后倾趋势的结果，假若迎面风载加大到一定程度，重心后置的塔吊自重力产生的稳定力矩不足以克服风载产生的倾覆力矩，从而会发生整机倾覆。

（三）风载对吊臂后倾与整机后倾的影响

　　对仰俯变幅塔吊，当风顺塔吊臂架迎面吹来时，塔吊在较小幅度时，风载将使塔吊臂架绕臂架根部铰点产生后倾力矩。架防后倾装置的塔吊或防后倾装置失效，会使臂架向后倾覆、臂架的后倾将导致整机破坏，对于固定撑臂的塔吊或水平小车变幅塔吊，受迎面风时，会有整机后倾的危险。在设计塔吊时，为了满足最大额定起重量时整机不至于前倾倒塌，常常将自重力的合力重心偏后布置，这将导致空钩时塔吊有后倾的趋势。

（四）强台风对非工作状态塔吊的影响

　　非工作状态下风荷载对塔吊的钢结构设计、抗倾覆稳定性和防风抗滑安全装置起决定作用。塔吊安全规程中规定：在轨道上露天作业的塔吊，当遇强台风停止工作时，应将塔吊锚定住。此时，风对塔吊的作用，就同一般的建筑结构相似了。但仍有不同，不同之处在于，一般建筑物与基础的连接是永久的，而塔吊与地面（或称基础）为临时连接，田需考虑连接装置场地的限制与操作的方便性。

（五）建筑物风场对塔吊的影响

　　由于周围建筑环境的影响，塔机周围的风场会出现某些危险的空气动力学现象，增加塔吊倾覆或倒塌的危险[2].塔吊安全规程中规定，为了抗御强台风，非工作状态的塔吊应松开回转机构制动器，以使塔吊臂架在强台风来临时能自动转至与风向平行的平面，降低风载荷。在没有任何环境影响的湍流风中，这是具有代表性的。然而，由于周围建筑的影响，这种情况很少见。还有由于狭管效应，高耸的建筑之间的风速可明显增加，而使塔吊所处环境的风力加大。