塔式起重机钢结构损坏因素及措施研究

冯友盛

（广东省特种设备检测研究院顺德检测院，广东 佛山 528300）

自改革开放以来，我国的建筑行业在不断的发展，各类建筑机械设备产生，塔式起重机就是其中的一种。塔式起重机在建筑施工中能够促进工程有效地开展，并且很大程度上能够保障安全施工，是建筑工程中不可或缺的重要施工设备。塔式起重机在建筑施工中应用频繁，常年累积，塔式起重机钢结构会出现受损的情况，但是以往施工人员只注重塔式起重机的电气以及传动设备的护养，忽视了钢结构的破损，随着时间地延长，为建筑施工留下了安全隐患。所以，需要对塔式起重机钢结构破损引起足够的重视，去分析引起钢结构破损的原因，然后针对这些因素，采取有效的应对措施，加强对塔式起重机钢结构的维修和护养。

1 钢结构疲劳机理

钢结构的疲劳机理简要概括是指：在钢结构的一些部位出现了小的缺陷，然后由缺陷慢慢变成裂纹，随着时间推移，裂纹逐渐扩大导致最后的断裂。起重机在制造过程中或多或少都会在结构的某些部位出现一些缺陷，这些缺陷本身就可能发生裂纹。对于钢结构裂纹产生多数在结构表面，例如在对钢结构进行冲孔、剪边、切割等都会给钢结构造成裂纹。另外，对于未焊接结构的表面，会出现刻痕、轧钢皮的凹凸以及轧钢缺陷等，这些也是钢结构产生裂纹的因素。钢结构的疲劳机理其实就是由最初的细小裂纹，经过长时间的使用，最后造成钢结构断裂。

2 疲劳属性分析

疲劳断裂与静载荷断裂是不一样的，材料在静载荷下是有韧性、脆性的，在疲劳载荷的作用下发生断裂，基本上是不会出现很显眼的塑性变化，并且断裂是突然的，具体特点如下。

（1）疲劳破坏的过程是比较长，它不是瞬间发生的，是材料在长期交变应力的作用下，慢慢产生裂纹，然后随着时间的推移，裂纹开始扩散，最终形成疲劳破坏。（2）在材料形成疲劳破坏后，在断口上会有裂纹源，这个裂纹源呈现出来的样子很奇特，有两个区域，一个区域是非常光滑，另外一个区域是非常粗糙的。（3）疲劳断裂都是突然发生，之前不会出现任何征兆，这给施工造成了极大的安全隐患。在疲劳断裂中，材料即使塑性特别好，断裂也会突然发生。（4）破坏时的应力一般是比材料最大承受力度低的，甚至是比屈服应力更低。（5）造成疲劳破坏的因素很多，不仅仅是材料自身材质，而且还和材料的尺寸大小、横截面积、使用情况以及外部环境有关系。

3 钢结构的损坏形式及原因

3.1 裂纹分析

在塔式起重机的钢结构出现裂纹时，并不一定代表会发生断裂，但是裂纹的产生的确是给施工埋下了安全隐患，需要注意。在塔式起重机的钢结构发生断裂时，之前一定是产生了裂纹，裂纹的出现就是钢结构可能会发生断裂的预警征兆。裂纹产生的部位多数是在应力较大的地方，例如在塔式起重机的顶部连接耳板的地方、塔身回转处以及塔式起重机的下支座，这些地方承受压力都比较大，而且会出现交变应力，形成裂纹的可能性很大。另外，在塔式起重机启动过猛、速度过快，施工时幅度过大都会给设备造成冲力，导致钢结构的开裂。

3.2 变形分析

在长期使用塔式起重机过程中，会受到许多因素的影响造成钢结构的形变，主要包括局部的偏心、扭曲以及变形。在施工过程中塔式起重机会受到各种各样的因素作用，导致发生形变。由于敲打以及碰撞会给塔式起重机的局部造成形变；由于螺栓的松动，导致螺孔的磨损，使杆件与节臂间发生偏心，从而形成附加的弯曲力矩；人工的失误操作导致碰撞，形成变形；长期地超负荷承载，导致塔式起重机的永久性变形。

3.3 断裂分析

塔式起重机钢结构断裂会导致施工造成很严重的安全事故，尤其是钢结构的突发断裂，后果更是不堪设想。在施工过程中造成钢结构断裂的主要因素有超载、基础不牢固以及疲劳作业。超载是工地上人们为了加快施工进度，经常出现的情况，为了让塔式起重机可以承载更重的东西，人为地去拆解机身的安全装置，使设备超负荷工作，长期以往会造成钢结构的断裂。在塔式起重机进行强负荷的起重操作时，强大的倾翻力矩会使不牢固的基础下沉，导致塔式起重机出现折臂或者整体倾倒。人们为了加快施工进度，增加塔式起重机的作业次数，使设备频繁、长时间地进行疲劳操作，机身在长期的斜拉、斜吊过程中，给钢结构造成了严重的损害，最终形成断裂。

3.4 锈蚀分析

在实际的施工过程中，塔式起重机的施工环境都是比较恶劣的，周围会存在许多腐蚀性的灰尘以及气体，并且在实际操作中，设备不可避免地会出现摩擦，导致机器自身的防锈漆掉落，不能够对钢结构进行防锈保护，提高了被锈蚀的几率。同时如果工人不加强对塔式起重机的修护，会导致钢结构氧化腐蚀，长时间下，钢结构会发现形变。

3.5 钢丝绳断裂分析

在塔式起重机作业时，由于工作人员的疏忽大意，没有发现塔式起重机里面的钢丝绳已经断裂，继续让起重设备进行作业，从而在塔式起重机进行起吊操作时，由于钢丝绳的断裂，导致被吊的物件和吊具一起下落，如果物件不重，摆动幅度不大，只会给钢结构局部造成破坏，但是如果物件很重，摆动幅度大，会导致整个塔式起重机进行倾翻。

4 钢结构损坏的修复措施

4.1 钢结构的修复措施分析

对于钢结构产生的裂纹，为了防止其进行扩张，需要对其进行修复。修复的主要手段就是进行补焊，补焊所选用的材料最好是与钢结构原材料接近，并且在补焊之前，需要对钢结构的裂纹处进行打磨和清除，然后再进行补焊操作。塔式起重机的构件发生扭曲或形变后，可以利用冷压或者局部热顶压力法进行校正处理。当塔式起重机中的部分受力杆件在受到严重的锈蚀、变形时，进行修护已经没有办法达到使用的效果时，需要进行更换杆件。

4.2 钢结构的维修保养措施分析

在实际的施工过程中需要做好钢结构的维修护养工作。钢结构如果长期暴露在空气或者潮湿的环境中，没有任何防护措施，会形成锈蚀，会导致钢结构发现形变、应力变差，使钢结构过早地进行破坏。因此加强对钢结构的维修护养措施，是十分有必要的。施工单位需要定期地对塔式起重机进行防腐防锈的保护，涂上防锈漆，对周边环境进行清洁打扫；需要定期对塔式起重机进行变形监测维护，当在钢结构初期出现变形时，就需要及时处理，防止后期钢结构出现严重形变时，修护无效的情况发生；定期对塔式起重机进行其他病害检查，防止出现其他病害引起钢结构破损。对于塔式起重机的维修护养是十分重要的，需要引起人们的重视，让塔式起重机能够在施工中进行高效而又安全的作业，保证施工的有效进行。

4.3 加强维修保养检验制度分析

在建筑工程中，施工单位需要加强对机器设备的维修保养检查，进行完整的检验制度，在安全检查中，需要根据检验制度条例进行严格的检查。对于修复后的塔式起重机，需要仔细检查修复的部位，一般性的修护，可以直接通过外观进行检查，但是对于补焊的修护，需要利用超声探伤和磁粉探伤进行检验，只能在检验通过后，才能够将塔式起重机投入使用。另外对于塔式起重机的一些细小位置的破损以及补漆等修护，在日常的检查中就可以进行检查修护，不要等到大修补时再进行。

4.4 严格操作规程分析

在对于塔式起重机的使用过程中，一定要严格按照使用规范来进行操作，无论的起重司机、指挥人员还是安全管理人员都需要按照相关的规程进行作业和操作，对于塔式起重机的承载重量要进行合理设置，不能因为赶工期，而使起重机械超负荷工作，并且在作业频率上也要进行控制，需要让机器进行修整和休息，不能频繁、长时间使用，同时需要把起重力矩作为塔式起重机安全施工的标志，不能拆除。

5 结语

塔式起重机是建筑工程中重要的施工机器，它能够促进施工顺利进行以及施工安全性，因此施工单位需要加强对塔式起重机的保护，对于其钢结构破损因素，需要进行仔细地分析和调查，找出破损源，然后针对这些破损的因素，采取有效地应对措施，加强塔式起重机的钢结构维修和保护措施，避免发生塔式起重机钢结构断裂，若出现钢结构断裂，会给施工造成严重的安全事故，所以对于塔式起重机的钢结构的修护需要得到重视。

[1]文朝辉,王永新,贾泽辉.超高层建筑施工动臂塔机回转平台尾部半径分析[J].建筑机械化.2016，(03).

[2]王晓斌.关于PLC在煤场塔式起重机控制过程中的研究[J].电子世界.2012，(04).

[3]薛飞飞,冯长胜,黄绩,周鹏.外附式平臂塔吊在超高层钢结构施工中的计算分析及应用[J].钢结构.2013，(05).

[4]梅琨,王连,李涛.塔式起重机抗御地震灾害问题的探讨[J].建筑机械化.2012，(02).