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摘要：塔式起重机因其利用率高、回转半径大、方便安装拆卸等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用。本文主要论述探讨了组合式塔式起重机设计和安装要点等。
关键词：塔式起重机；组合式；设计
1组合式塔式起重机设计
1.1设计准则
塔式起重机的设计必须要符合基本参数系统标准(JJB—80)，其计据以起重机设计规范(GB3811-2008)和塔式起重机设计规范(GB／T13752—92)为准。设计选择型材时，为了加工制造经济方便，尽可能选择常见型材。
1.2性能设计要求
1.2.1 最大额定起重量
最大额定起重量是指当基本臂处于最小幅度时，起重机所能吊起重物的最大质量。
1.2.2起重力矩
起重力矩是指起重机某工作幅度与在该幅度下的吊重载荷的乘积，单位为 t?m。由于这一指标综合考虑了吊重重量和幅度两方面因素的影响，因而起重力矩能较好地反映起重机的起重能力。对于塔式起重机来说，是以基本臂最大幅度和相应的吊重载荷的乘积作为起重力矩的标定值。
1.2.3起升高度
对于塔式起重机来说，起升高度是指空载时最大幅度处吊钩上升到最高极限位置时从吊钩中心到支撑面的距离。
1.2.4工作级别
塔式起重机械工作级别包括各个工作机构的工作级别和整台塔式起重机的工作级别。因为塔式起重机械是不连续的工作机器，不同塔式起重机的工作繁忙程度不一样，所以其利用等级、载荷状态、工作级别要加以区分，可以查阅规范了确定塔式起重机的工作级别。
1.2.5起升特性曲线
塔式起重机的起升特性曲线是指吊重重量与幅度的关系曲线，这一曲线规定在某一幅度下起重机能够安全起吊的最大起重量。起升特性曲线是对起重机的起吊性能进行评价的一个指标，它是由强度、刚度和稳定性条件共同确定的，起升特性曲线也是对吊臂进行设计的主要依据，而吊臂是起重机最重要的结构部件，因此起升特性曲线是否优良反映了将要设计的起重机的起重性能。
2结构设计
组合式塔式起重机的塔机结构部分是主要受力载体，是塔机的主要构成部分。其设计是否合理、科学以及制造工艺好坏会大大影响到起重机使用过程中的性能。所以在设计的过程中要充分考虑到对塔身、平衡臂、吊臂等主要部位的设计。
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2．1塔身结构的设计
金属是组合式塔式起重机塔身的构成主体．在设计的时候需要充分考虑到金属结构件的强度、刚度和稳定性，并依照使用性能要求进行计算。首先．需要确定出塔身的许用应力、剪切许用应力以及端面承压的许用应力，以确定金属构件的强度；其次，分析塔式起重机的稳定性，由于塔式起重机的塔身是由金属材料通过焊接各个杆件的格构式结构，对杆件的计算工作十分复杂。
2.2组合式塔式起重机吊臂设计
2.2.1确定吊臂的形式和尺寸
塔式起重机的吊臂由于使用需要，往往设计的都比较长。其自身重量也非常的重。所以说吊臂结构形式的设计对塔式起重机的工作性能有着重大的影响。如果吊臂自身重量过轻了会影响刚度，过重了既浪费材料又增加安全隐患。所以一般采用的是正三角形截面，上主弦采用圆形管，下主弦采用角钢焊接而成的方钢。
2.2.2确定吊臂吊点形式及位置
组合式塔式起重机的吊臂一般由多节手臂组成的。为了能使到变幅小车能够进行大幅度工作，过去一般采用的是单吊点方式。但单吊点在承载能力一定的前提下，对吊臂起重机所能吊起的最大重强度、刚度和稳定性的要求比较高。因此，现在基本都采用增加一个支工作幅度与在该幅度下的吊重载荷承吊点的方式来解决这个问题。
2.2.3吊臂材料与主弦腹杆设计
由于吊臂设计成正三角形结构，对材料的选用上主弦用 Q235圆管，下主弦用方管，用两个角钢拼接而成，吊臂根部弯矩要比端部大的多。鉴于对材料进行充分利用的考虑，可以将吊臂分为根部、中部和端部。假如按照吊臂总长为 8米来计算，根部和中部可以设计为 3米，端部设计为 2米，吊臂宽度和高度均为 300米，将吊臂的斜腹杆设计在吊臂两侧面，底腹杆设计在吊臂横截面底边。
2.3平衡臂的设计
平衡臂的设计跟配重有着重要的联系，塔式起重机的配重主要是用于平衡其工作和非工作状态时塔机上部各力产生的力矩，所以在设计平衡臂的时候要充分考虑到和配重的比例关系，才能保持整个起重机的平衡度。平衡臂结构中主弦一般采用方钢、腹杆采用圆钢管，上表面则铺设一层钢板。整体上来讲平衡臂的设计方法有点类似于吊臂的设计，因此可以参照吊臂的设计方式。
3组合式塔吊及其基础的安装施工
3.1 塔吊基础布置原则
组合式塔吊基础由以下几部分组成：基桩、构造承台、钢格构柱、水平连杆及斜撑、钢结构平台或钢筋混凝土承台、塔身。
（1）组合式塔吊基础定位尽可能地施工区域内全覆盖，减少二次搬运。根据基坑面积及覆盖率确定塔吊数量。（2）塔机独立高度应考虑格构柱高度，初始安装高度应控制在75%以内，即75%（塔机厂家允许独立高度+格构柱自由高度）以内。（3）组合式塔吊基础的位置宜避开：坑中坑边、后浇带、集水井、承台、地梁等。避免钢筋碰撞、钢格构柱插入长度不够等问题。（4）尽量降低钢平台或混凝土承台的标高，以减小钢格构柱的自由高度。
3.2施工技术要点
3.2.1 钢格构施工要点
钢平台与格构式钢柱的焊接的工艺流程：先将厚钢板水平放置地面→居中放置“格构式钢柱模具”→四周放置加筋板→水平施焊加筋板。然后将焊有加筋板的厚钢板插入格构式钢柱，对加筋板施立焊。对钢平台与格构柱连接部位焊缝应进行磁粉探伤。
格构式钢柱、钢平台等钢格构构件应由具有钢结构施工资质的单位制作，并尽可能工厂化生产，现场安装。焊接时应由两名专业电焊工同时对称施焊，以减少因焊接引起的次应力及变形。
3.2.2钢柱安装要点
格构式钢柱与钢筋笼焊接完成后，应使用汽车吊或其他起重设备将其插入桩孔内。为准确定位 4 根格构式钢柱，应做到以下几点：(1)桩机就位准确，钻进过程中，严格控制垂直度；(2)沿钢柱轴线方向每隔 1．5—2．0m焊一道与桩钢筋笼直径相同的定位箍筋，在定位箍筋上绑混凝土穿心块，用来控制钢柱在桩孔中的位置；(3)钢柱顶应高出自然地面 (如低于地面，应在格构柱顶焊定位角钢，等土方开挖后将定位角钢割除 )，在桩孔四周搭设固定支架将钢筋笼及钢柱悬挂在桩孔内，不得直接搁置在桩孔底的岩土上；(4)在浇注混凝土前应校正好钢柱的平面位置、四个面与建筑轴线的夹角、四根钢柱的相对位置，在混凝土初凝前还应再校正一次。
3.2.3 塔吊周边土方开挖
要求塔吊基础及周边的土应采用人工开挖，以格构柱为分界线的高差不得超过 1 nl。塔吊周围的土方开挖，必须按分层、均衡的挖土要求进行，严禁单侧挖土，分层厚度应与格构柱水平连杆及斜撑的设置相适应，做到每开挖一层土，紧跟着做一道水平连杆及斜撑。在开挖塔吊基础周边的土方及水平连杆和斜撑施工过程中，塔吊不得使用，并且禁止在塔吊基础附近设置土方运输道路或在塔吊基础周边大量堆载。
3.2.4 钢平台施工要点
钢平台与格构式钢柱的焊接工艺流程：用水平连杆及斜撑将 4根格构柱的上部连成整体→4根格构柱找平，将高出的部分截去→将现场实测的格构柱位置画在平台钢板上→将肋板临时点焊到平台钢板上→复核肋板位置→将肋板焊到钢平台上 (平焊)→将焊有肋板的钢平台反面倒扣在格构柱上→将钢平台水平偏差调整在 1／1000以内，点焊固定一将肋板与格构柱的柱肢焊在一起 (立焊)。
为减少加工对平台钢板材质的影响，平台与塔吊连接的孔应在工厂内采用电磁吸力台钻打孔，严禁气割成孔。孔径达不到公差配合要求时，应在平台孔上、下方设置垫片或螺栓套，且焊接固定。焊接前，需合理安排每道焊缝的施焊顺序，尽量对称施焊，减少焊接变形。
3.2.5钢筋混凝土承台施工要点
钢筋混凝土承台施工尽量采用垫层承重，少用支模架。由于承台内有钢柱、钢筋、塔吊预埋件 (或基础节 )，需合理安排施工顺序，减少冲突。当遇到钢柱与预埋件或钢筋的位置发生冲突时，应与相关单位协商解决，不得任意切割。钢筋混凝土承台混凝土应振捣密实，表面平整度控制在 1／1000以内，预埋件或预埋基础节应固定牢固，在混凝土初凝前应进行复核。
4结束语
不管采用何种设计思路，都要依据起重机设计规范和塔式起重机设计规范，在塔式起重机安装的时候，注意各个步骤的严谨性，保证塔式起重机的使用安全，才能保证工程建设安全。
参考文献
[1]牟小林,方子帆,杜道佳.塔式起重机的金属结构设计与分析[J].机械研究与应用,2009,3:31-32.
[2]李欣．塔式起重机产品组合设计方法研究[J]．建筑机械，2012(32)：24.
论文作者:陈功
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/29
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