塔式起重机塔身高强度螺栓预紧的现状浅析

王浩

摘要：高层建筑的建设，离不开塔式起重机的应用。塔式起重机的作业属于高空作业，因此其塔身的固定质量直接关系到司机和工作区域内人员的生命安全。为保证塔式起重机的司机、工作范围内人员的安全，本文详细深入地研究了塔身连接的质量问题，并对塔身利用高强度螺栓连接的现状进行了深入的分析。

关键词塔式起重机；高强度螺栓；预紧；现状

1.引言

严格地讲，塔式起重机属于臂架型起重机，由于其臂架铰接在较高的塔身上，且可回转，臂架的长度一般都较大，其结构比较轻巧，拆装运输非常方便，特种适合露天作业[1]，因此塔机起重机广泛地应用于工业与民用建筑施工。另外，在造船业、电站设备安装、水工建筑、港口和货场物料搬运方面也得到了广泛的使用。

2.塔式起重机塔身的连接

塔式起重机的塔身通常都是空间桁架结构，不过也有利用圆筒形和多边形的箱型结构作为塔身的情况，尤其是多边形的箱型结构在欧洲的快速安装式塔式起重机中得到了广泛的应用。

塔式起重机的塔身按照回转机构的位置可分为固定式塔身和与臂架同时回转的旋转式塔身。其主要区别就是固定式塔身主肢在一个回转周期内承受交变载荷。但是是固定式还是回转式，塔身均要承受很魇压、弯、扭转、剪切载荷作用，强度、刚度稳定性及抗疲劳的能力都是非常重要的。

塔式起重机塔身的连接，主要是对其塔身节的连接和固定，其主要连接方式有高强度螺栓连接、抗剪螺栓连接、横向销轴连接、瓦套连接等。

高强度螺栓作为塔式起重机标准节连接的一种方式，它克服了螺栓连接的许多缺点，又保留了螺栓连接的优点，而且其静强度与疲劳强度比同尺寸的铆接还要高，因此广泛应用于各个领域。高強度螺栓不是靠本身传力，而是靠很高的预紧力在连接间产生的摩擦力来传递力。因此高强度螺栓的预紧力关系到塔式起重机标准节连接的可靠性与安全性。

3.塔式起重机高强度螺栓预紧力的现状研究

高强度螺栓连接方式由于其对于被连接件制作精度要求低、连接方便、成本低廉而广泛应用于中小型塔式起重机的塔身标准节的连接上。但由于施工安装人员缺乏对该种连接方式的认识，往往不按规定控制预紧力，而只将高强度螺栓如普通螺栓一般多次重复使用，使高强度螺栓并未起到高强度螺栓的真正作用[2]。除此之外，安装人员通常都把高强度螺栓当作普通螺栓使用，在安装时使用弹簧垫片，这是不正确的，而且这种情况是普通存在的，所以应对此多加注意。

高强度螺栓联接是由单个或多个联接两个或更多零件的一个可分开的被联接体，螺栓及其所受的载荷必须能够确定，以便产生的连接能够充分满足预定的功能并承受工作载荷。高强度螺栓在安装时都必须拧紧，并且施加预紧力。预紧的目的在于增加联接的可靠性和紧密性。在轴承盖的联接中，若承受往复活塞发动机的振动，这种螺栓的预紧力必须调整得更高，以保证在其内力作用下不会出现结合面单侧分离或打滑，这两种都会由于螺栓联接的自动卸开或疲劳失效而引起破坏。所以预紧力施加的范围会直接影响到螺栓联接的强度和寿命[3]。高强度螺栓预紧力及预紧力矩的要求如表1所示：

常用的螺栓预紧方式有扭矩法和延伸法。扭矩法通常采用力矩扳手将螺帽拧紧，是预紧螺栓最通用的方法，该方法简单方便、易于应用，因此得到了广泛的应用。但由于扭矩法的摩擦系数不稳定，预紧力准确性较差，并且使联接螺栓受到额外的扭矩和弯矩作用，所以逐渐被延伸法所替代[4]。

4.高强度螺栓使用时的注意事项

高强螺栓连接必须施加一定的预紧力，而合理的预紧力不仅可提高螺栓的防松能力，还可以增加螺栓的疲劳寿命和被联接件的可靠性。

由于高强度螺栓与普通螺栓有着本质的不同，所以在使用时应多加注意。首先，在第一次安装完成后应立即重新检查坚固。使用100小时后应均匀地检查拧紧情况，再以后至少约300小时坚固一次。如果发现螺母、螺栓松动或存在螺纹部分损伤，应立即拧紧或更换螺母或螺栓。

高强度螺栓、螺母通常不能多次重复使用，一般最多重复使用一次，且拆下的螺栓、螺母必须无任何损伤、变形、滑牙、缺牙、锈蚀、螺纹粗糙度变化较大等现象。

5.总结

本文对当前塔式起重机使用高强度螺栓连接的现状进行了深入的研究，分析了高强度螺栓预紧力的力矩以及不同型号的高强度螺栓所需要的预紧力，从而为规范高强度螺栓的使用贡献一份力量。

参考文献：

[1]王福绵.起重机械技术检验[M].北京：学苑出版社，2000.12

[2]王保卫，邓伟，谢智全.塔式起重机记强度螺栓的预紧力与重复使用[J].成都：建筑安全，2010.11.05

[3]朱若燕，李厚民.高强度螺栓的预紧力及疲劳寿命[J].武汉：湖北工学院学报，2004.06.28.4

[4]黄坤平.高强度螺栓延伸法预紧的实际预紧力研究[J].北京：冶金设备，2006.02.28