SolidWorks 动画演示在塔吊拆除培训中的应用

朱朋飞 朱伟伟

（中国能源建设集团江苏省电力建设第三工程有限公司，镇江 212000）

SolidWorks 软件功能强大、组件繁多，能够为客户提供精准的设计方案，减少设计过程中的错误，保证设计质量。零件设计模块的基本特征功能有拉伸、旋转、扫描、阵列以及镜像等[1]。装配模块的运动算例功能可通过三维动画的方式，将装配体各部件按照既定的装配顺序运动组合，加以局部特写和人工讲解，从而全面详细地展示塔吊拆除的所有步骤和注 意事项。

巴基斯坦卡拉奇K-2/K-3 核电项目工程正处于收尾阶段，布置在K-3 常规岛厂房外的塔吊已完成吊装任务，需立即进行拆除，为场地清理争取时间。现阶段，由于严重缺少安拆工人，塔吊的拆除工作必须要项目现场的其他安装作业人员和起重人员择优参与。因此，借助SolidWorks 三维动画，对这些从未参与过塔吊安拆的工人进行全面的培训和交底。

1 塔吊拆除风险概述

塔吊拆除属于施工作业中的高风险项目，作业实施过程中高空落物、高空坠落、机械倾覆、机械故障、起重伤害以及意外受伤等危险因素较多。作业环境一般较为复杂，要充分考虑到拆除场地的警戒合理布置、拆除平面机械与已构筑物的防碰撞措施和吊机工作半径等[2]。

2 塔吊拆除过程

待拆除塔吊为底座压重式工况：75 m 长起重臂，17.5 m 长平衡臂，塔身高度51 m，15 节标准节。从塔吊高度和施工场地两方面考虑，塔吊拆除分为塔身降节和起重臂、平衡臂等的拆除两个阶段。

具体拆除顺序：标准节降11 节→拆除钩头及钢丝绳→解除电气系统→拆除平衡重（剩1 块3.5 t）→拆除起重臂总成→拆除剩余的平衡重→拆除平衡臂→拆除回转塔身→拆除回转支承总成（含操作室）→拆除爬升架→拆除剩余的标准节、加强节→拆除底座。

3 动画模拟展示

3.1 SolidWorks 制作塔吊零部件三维模型

通过SolidWorks 软件，1 ∶1 制作塔吊各零部件的三维模型。首先，对实物尺寸进行测量，以塔身标准节为例，先测量主框架尺寸，再测量小部件尺寸，记录各尺寸之间的关系[3]。其次，打开软件的草图绘制界面，在上视基准面上绘制主框架角钢L 形切面草图，再使用拉伸功能把草图向Z 轴拉伸到尺寸长度，使二维的面成为三维的体。连接小部件的草图可在拉伸出的三维主框架的面上进行绘制，也可根据实际情况，在右视基准面和前视基准面上进行绘制。最后，使用拉伸、旋转、切除、镜像以及阵列等功能，完成三维模型的建立与修整[3]。零部件模型制作完成后，按照塔吊的实际组装顺序对其进行装配。装配完成后的效果如图1 所示。

3.2 制作动画

塔身的降节依靠套架撑着塔身以上的部分反复爬升和下降完成。如图2 所示，套架爬升侧上有活动爬爪（挂在踏步上，可支撑塔身以上重量），下有顶升横梁（挂在踏步上，可支撑塔身以上重量）。在顶升油缸的伸缩下，活动爬爪和顶升横梁交替承载塔身以上重量，以此实现套架的爬升与下降，最终完成降节任务。塔身降节在塔吊拆除工作中风险极高，需要爬升架上、中、下3 层平台的工作人员协同配合。对于从未参与塔吊拆除工作的新人来讲，只靠文字描述几乎不能理解其中的步骤，甚至一些构件的名称都难以理解。在没有实物参照的情况下，三维立体模型的建立和运动，无疑是最有效、最生动的培训资料。因此，以塔身降节为例，介绍三维动画的制作。

在软件的装配界面中，插入标准节、套架和回转总成三维零件，利用固定、重合、平行、垂距离以及角度等功能将顶升系统装配成形，然后新建运动算例，通过在运动算例中的时间尺上修改部件之间的配合约束、设置各部件在不同时间点关键帧的不同位置和展示角度，完成整套动画的制作[4]。比如，降节时，油缸的伸缩距离变化带动套架或顶升横梁的上升下降，而上升和下降又处于不同的时间点上。

3.2.1 塔身降节具体步骤

以下内容的展示均由三维动画辅助人工解说，三维动画无法展示之处均由人工讲解。

第一，解除起升和变幅限位，连接泵站-油缸的油管，泵站接电源。第二，指挥塔吊吊起2 只1 t 水泥丁字块，配平起重臂和平衡臂，使套架四面的16个导向轮与塔身标准节间隙在2 ～3 mm，便于套架顺利升降。第三，套架初始状态是油缸完全收缩，油缸底座挂在从上往下数第5 个踏步上。掀开活动爬爪，操作泵站使顶升油缸伸出，套架上升至套架顶部销孔与回转塔身销孔对齐并打入4 只连接销轴，插上保险销。第四，打出待拆除标准节与回转支撑总成底部的8 个连接销轴和保险销。第五，油缸继续伸出，直到回转支撑总成刚刚离开塔身，将待拆除标准节挂在引进小车上。第六，继续伸出油缸，直到待拆除标准节与下一标准节脱离2 ～3 cm，将待拆除标准节从套架出口侧荡出。此时，油缸的一个行程还没有结束。第七，收缩油缸，将活动爬爪挂在油缸底座上的一组踏步上，继续收缩油缸，扳开油缸底座使其和踏步分离，然后伸出油缸将油缸底座下移1 个踏步。活动爬爪和油缸底座的交替承载塔身以上重量，每降1 节标准节高度，下移2 个踏步。第八，下移2 个踏步后，打入回转支撑总成与下一标准节的4 个替代销后，指挥塔吊操作工将配平用的丁字块放下，并将挂在引进梁上的标准节吊离，如图3 所示。至此，完成一节标准节的降节。

重复第四步至第八步，完成标准节降节后，将套架与回转支撑平台分离，在油缸收完后拆除泵站电机电源。

3.2.2 塔身降节主要危险点

第一，油泵电机接线。确认油泵电机风扇叶片旋向和电机外壳箭头保持一致，避免烧坏油泵。如有错误，重新接线。第二，检查油泵电机到电柜的电路是否完好，防止触电事故的发生。第三，检查油泵液位是否在液位柱一半以上，防止液压油不够，顶力不足。第四，锤打销轴时，注意锤点前后不要站人，防止误伤。销轴即将被打出时，使用绳子系住销轴，防止销轴掉落，拎锤人员小力锤打销轴。被打出的销轴和保险销用铁丝串好送至地面。第五，所使用的铁锤、扳手等工器具使用时带好防脱绳。小工器具使用完立即放进工具包，防止高处落物的发生。第六，降节时，做好相关区域隔离警戒。此外，地下工作人员不得靠近塔身正下方区域。

3.2.3 降节后塔吊拆除

降节完成之后，按照以下的拆除步骤，分别对起重臂、平衡臂和套架进行拆除。起重臂拆除时，需将变幅小车固定在起重臂根部（如图4 所示），解除起重臂电路。起重臂上弦和塔头之间的连接销轴拆除后，再将起重臂下弦和塔头之间连接销轴的保护罩壳上移，然后将起重臂和两个销轴整体抽出，完成起重臂的拆除。

起重臂拆除要确保起重臂上无浮置物，人员全部从起重臂撤离。起重臂首尾两端要系好足够长的溜绳，确保起重臂拆除过程中不发生碰撞。

平衡臂共有前后两节，先拆除平衡臂后节，再拆除平衡臂前节。平衡臂前节的拆除首先要将平衡臂前节与塔头之间的长短连接拉杆的销轴拆除，而后拆除前后节臂之间的两只连接销轴；平衡臂后节的拆除要先将其和塔头之间的连接拉杆销轴拆除，然后用拆除起重臂的方式，把平衡臂前节与塔头连接销轴的保护罩壳上移，将平衡臂前节及其销轴整体抽离。

套架吊起的过程中，拆除人员在标准节平台和爬梯上时刻观察套架导向轮的间隙，如间隙过大或过小，及时指挥汽车吊进行调整，保证套架顺利从标准节抽离。拆除顶升撑脚操作平台、顶升撑脚及其底座后，竖直放在地面，薄木板支撑。

4 塔吊拆除主要安全要求

第一，待拆除部件不得有浮置物，所有零散部件用铁丝固定牢固。第二，所使用的工器具要有防脱绳，防止高处落物。第三，捶打销轴时，锤点前后上下不得有人，防止造成人员伤害。第四，销轴即将打出时，销轴尾部用安全绳捆绑，防止销轴掉落。第五，使用五项劳保用品，安全带高挂低用，不得双钩脱离，不得挂在无效固件上。第六，严格遵守“四不伤害”原则和起重吊装“十不吊”。第七，合理采用吊机和吊索具。第八，禁止违规指挥，强令冒险作业。第九，四级及其以上大风等恶劣天气不得降节，五级及其以上大风禁止拆除作业[5]。

5 结语

通过SolidWorks 对塔吊拆除进行三维动画演示，新进工作人员对塔吊结构有了更深的了解，快速进入对塔吊拆除的技术和安全学习，学习内容生动形象不枯燥。此次使用三维动画辅助交底培训的效果非常显著，实际生产中，新人快速上手拆除工作，安全工作把控到位，受到业主、监理的一致好评，也证实了利用SolidWorks 三维动画辅助交底培训的方式对培养新人具有可行性。