动臂塔式起重机及其发展趋势
Present situation and the development trend of luffing jib to
wer crane
林贵瑜1，史勇2
LIN Gui-yu, SHI Yong
（1.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110004；
2.沈阳三洋建筑机械有限公司，辽宁沈阳110044）
［摘要］简述了动臂塔式起重机的发展历史与现状，着重从结构、设计方法、应用及自动控制方面叙述了动臂塔式起重机的未来发展，提出应加强设计原理方面的研究，站在设计哲学的高度，审视未来的设计。
［关键词］起重机；动臂塔式起重机；发展趋势；人性化设计
1动臂式塔机的发展与应用
动臂式塔机（即俯仰臂架塔机）是历史上最早出现的塔机型式，其经历过一段辉煌的历史。从工业建筑到民用建筑，从造船厂到港口码头，从钢结构建筑到电站建设，动臂式塔机都发挥了巨大的作用。回顾动臂式塔机的发展历程，不仅受一个国家工业水平的限制，同时又和一个国家的经济发展、文化及整体的科学技术水平相关。二次世界大战之后，战后重建带动了塔机的发展，此时的建筑物高度不高，轨行式、下回转的动臂式塔机占有统治地位。20世纪50年代，随着高层建筑的增多，出现了上回转自升式动臂塔机。20世纪60年代，大中型塔机中，动臂式塔机的市场份额占近70%左右。但是从20世纪70年代开始，小车变幅塔机取代了动臂式塔机的地位。
为了适应市场的需求，要求塔机具有更大的灵活性，澳托·凯赛尔（Otto Kaiser）在20世纪60年代提出了一种不同寻常的塔机概念—HBK系列折曲臂架式塔机，即可实现小车变幅/动臂变幅的混合体，大大提高了设备的利用率，使塔机设计向人性化设计迈出了坚实可靠的一步。其好处是：当塔机处于小车变幅臂架位置时，其工作幅度最大；当仰起臂架时，在不额外增加塔身节的情况下，其臂架在几分钟内就可以转变为增加塔身的高度，大大拓宽了设备的功能和工作范围，适用于冷却塔、电视塔及摩天大楼等建筑物的施工。折曲臂架式塔机的出现，使小车变幅式和动臂变幅式塔机的界限不再分明，但其制造成本较普通塔机要高。
随着经济的发展，建筑楼群的密集，使塔机的工作空间受限。基于高层建筑的发展，新制定的领空权许可制度及跨占邻居领地产生的纠纷等因素，迫使人们改变已有的传统观念，从小车变幅改变为臂架俯仰，为塔机作业创造有利空间，推动了各种类型动臂塔机的改造和发展，全世界塔机生产厂家在设计时都考虑了这些因素，研制出了相应的改进型塔机。对动臂塔机而言，当动臂变幅时，由此会产生附加的静载力矩，想办法平衡这一力矩会大大提高塔机的起重能力，这显然是非常重要的。在机械上解决方法是移动配重，并与动臂仰俯时所需配重相适应。所采取的方法有以下3种：①钢丝绳移动配重方法；②利用连杆的作用，
使配重移动；③采用悬挂的配重、吊臂联动装置，达到移动配重的目的。
目前，许多国家在建筑法规中明文规定，吊装作业不能超出施工的作业领域即臂架不能超出建筑围栏，加之动臂塔机可避免多台塔机作业的干涉，以及在非工作状态的平衡稳定性优于水平臂塔机，因此在国外建筑行业中动臂塔机应用较为普遍。动臂塔机在国内建筑行业中尚未得到广泛的应用，究其原因是动臂塔机比同吨位、同起重力矩的水平臂塔机的销售价格高；动臂塔机在吊运重物时变幅速度比水平臂塔机变幅速度慢，工作效率相对较低。但是超高层钢结构工程占地面积小，钢结构构件重，多数在10～40t，水平臂塔机很难起重量和起重力矩都满足要求，尤其是这种工程都是选择内爬式塔机，为提高作业效率设置多台塔机同时作业，使用动臂式塔机既可以避免塔机间的干涉又能满足大起重量的要求。从建筑行业发展趋势来看，城市愈来愈拥挤，在拥挤的城市里施工唯有动臂式塔机能满足施工要求，动臂式塔机的应用会愈来愈多。
目前国内生产动臂塔机的厂家较少，仅有沈阳三洋建机、四川建机、抚顺永茂等几家公司，其动臂塔机的起重量为4～24t，销售对象主要是出口。在这几家中沈阳三洋建机24t动臂塔机的技术水平和产品质量达到了国外同等水平。国外生产动臂塔机的厂家较多，其品种系列为4～80t动臂塔机，尤其以WOL F公司的技术性能国际领先，FAVCO公司生产的大吨位动臂塔机在性价比、内爬技术方面占优，销售的比较好。北京、上海、广州、深圳等城市建设的工程中选用FAVCO的M440D、M900D、M1280D等。
2动臂塔机的发展趋势
目前，在设计理论上，仍然基于钢结构设计原理，它的基础仍是理论力学、材料力学、结构力学，可靠性学等理论。在设计方法上，我国仍基于经验设计、仿型设计，这与我国的科学技术体系分不开。国外在设计原理方面开展了一系列工作，具备了拥有知识产权的设计体系。在设计与计算手段上，从国外的计算资料上看，手算与计算机计算相结合，并更重视手算；全部由计算机绘图。根据多年教学科研工作，纵观国内外的动臂式塔机设计现状及样机的使用情况，动臂式塔机的发展主要体现以下方面。
2.1材料
采用高强度结构钢，最大限度地减轻臂架重量而增加吊重，提高吊重与机重的比例系数而增加配重。同时选材最好选冲击韧性高的材料。臂架选用高性能材料使动臂式塔机重量变轻，可提高变幅速度和工作效率。
2.2规模
向大型化发展，特别是钢结构安装和国防需要大吨位吊重、大幅度的起重机，如德国克虏伯的3220tm动臂塔机及德国的2006年制造的1300t起重机。
2.3结构
1）模块化设计与拆装设计。
2）日趋紧凑设计。尽量减少体积，特别是减少平衡臂长度，目的是减少尾部回转半径，扩展其工作范围。
3）简捷设计。最大限度地使结构简单，尽量减短力的传递路线和改善力的传递路径，提高其结构可靠性，改善加工工艺，降低制造成本。选择好的结构和制造工艺，使力流按照捷径由载荷附加点传到支承，使传递力的杆件数量尽可能减少，并保证力流平滑，避免应力集中。
2.4人性化设计
人性化设计是一种新的设计哲学观，这一理念是为了在设计文化的范畴中，
提升人的价值，尊重人的自然属性和社会需求，改变以往以技术化的含量作为产品发展和深化的标志，是以人为未来展开设计思考。人性化设计是站在人性的高度来把握设计方向，以综合协调产品开发的所涉及的深层次问题。人性化设计开始成为时代的新潮。人性化设计主要体现在以下两方面。
1）自动化与智能化提高设备的自动化和智能化是当前主要的发展方向。由于计算机的出现，使得计算数学得到了空前的发展，为测量仪器仪表的发展提供了广阔的前景，在起重机的各个运动环节及动力设备上，实现在线监测、故障诊断，提供了提前报警，如起重机的工作状况监测；卫星定位，可实现远程监测和维护，大大提高了设备安全性和可靠性。司机室中装有液晶触摸显示器，可以显示吊重、吊钩高度、幅度、风速等数据，同时还装有载荷、力矩测量装置和臂架高度、起升高度等编码装置，通过PLC随时将实际值与允许值比较进行安全保护。
2）产品的外观产品的外观及颜色也是人性化设计一个方面，同时也是提高产品卖点的主要原因，应该引起人们的重视，不仅重视产品的内在文化，还应提高产品的外在文化，引起人们对该产品的好感，提高产品情感和产品的品位。
2.5设计原理与方法
产品的质量首先是设计出来的，因此把握住设计质量关是至关重要的。应做好以下工作。
1）许用应力向极限应力设计发展。目前，我国的起重机设计的原则是基于许用应力设计，还没有实现极限应力设计，随着研究工作的进展，逐步向极限应力设计过渡。
2）等寿命设计。目前对于起重机，基本实现了等应力设计，但等寿命设计还有待于专业工作者继续做工作。应具备明确的载荷谱，加强这方面的工作迫在眉睫。由于目前这方面的工作开展的不好，以至于影响了等寿命设计方法的实施。
3）站在设计哲学的高度，审视未来设计，加强设计原理研究对提高拥有自己知识产权和产品竞争力尤为重要。
Luffing
載荷表 Load Chart
主要性能參數 Main Specifications kVA 380V (±5%) 50 Hz / 60 Hz 200 * ※ 與製造商聯繫 Contact with us, please . 塔身節 Mast 臂長 Jib length A (m) B (m) C (m) H (m) H205B L1-2-3 30/48 24/36 32 160 >160* L4-5 30/42 24/30 30 L6 30/42 24/30 28 L69B1 L1 41 35 42 153 >153* L2 35 29 36 L3 32 26 33 L4-5 29 23 30 L6 26 20 27 塔身節Mast 臂長 Jib length H1 (m) A (m) P (t) R (t) X (m)Y (m)H205B L1 60 18 124 ※ 3.28 2.40L2-3 54 121 ※ 3.28 2.40L4-5-6 48 116 ※ 3.28 2.40L1-2-3 42 12 112 ※ 3.28 2.40L4-5 36 107 ※ 3.28 2.40L6 30 103 ※ 3.28 2.40L69B1 L1 49.512-15 99 41.5 2.58 2.17L2-3 43.512-15 97 41.5 2.58 2.17L4-5 40.512-15 96 41.5 2.58 2.17L6 37.5 12-15 94 41.5 2.58 2.17
Luffing
載荷表 Load Chart 2.4t 10.0t 3040506019.69m 17.31m 12 18(m) (t)IV II Luffing STL330-12t 工作狀態支反力 Ho(m)
建筑塔式起重机事故分析及其预防示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
建筑塔式起重机事故分析及其预防示范 文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 近年来，随着城市建设的快速发展和高层建筑物的增 加，塔式起重机(以下简称塔机)的使用越来越普遍，重大伤 害事故的发生率也在不断提高。因此，针对起重机械使用 安全状况包括建筑工程建设工地使用的起重机械安全状 况，各有关单位联合对在用的塔机进行了全面的检验检 查，对存在的问题、隐患和已发生的事故进行全面的总结 和分析，提出相应的补救或预防措施，以供参考。 1 塔式起重机事故或隐患的分类及预防 1．1制造质量的问题 (1)结构的材质质量和焊接质量问题结构件的质量问题 包括构件的材料质量与焊接质量。
①起重机材料质量问题包括材质的正确选用及材料质量保证(材质宏观质量和化学成份微观质量)，特别是起重机金属结构的关键件用材，比如：平衡臂架、起重臂架、塔身标准件、拉杆、转台、小车架和底架等。20xx年某台QqZ25型塔式起重机在其塔身主弦杆断裂处取样检验的材料质量分析中，其角钢的厚度测量有多处未达到材料厚度标准的规定，且金相检验表明，其材料存在大量硅酸盐、氧化物夹杂。当这些缺陷遇热影响区、高应变速率及高应力集中等特定因素时，这些因素对内在缺陷的扩展直至材料破坏起到了重要的作用。20xx年某台塔机，从塔身标准件主肢角钢折断的断口分析中，发现角钢的材质存在严重问题：所用材质冶金质量太差，夹杂物多、杂质元素过多、存在夹层和明显的纵向裂纹。由于多次刷涂油漆，安装人员和检验人员在安装、检验的宏观目测过程中很难发现缺陷。
目录 摘要--------------------------------------------------------- IV ABSTRAC --------------------------------------------------------- V 1 绪论--------------------------------------------------------- 1 1.1动臂塔式起重机概论------------------------------------------------------- 1 1.1.1动臂塔式起重机发展状况----------------------------------------------- 1 1.1.2 塔式起重机的应用与发展趋势------------------------------------------ 2 1.2 课题任务---------------------------------------------------------------- 2 1. 2.1 课题背景和研究意义-------------------------------------------------- 3 1.2.2 课题论述------------------------------------------------------------ 3 2 整机方案设计-------------------------------------------------- 4 2.1起重臂的臂根铰接点后置回转中心2m ----------------------------------------- 4 2.2起重臂架截面形式及材料--------------------------------------------------- 4 2. 3 A形架及防倾覆装置------------------------------------------------------- 4 2.3.1防后倾装置----------------------------------------------------------- 5 2.4固定平衡重--------------------------------------------------------------- 5 2.5上转台与平衡臂的布置（简称回转平台）------------------------------------- 5 2.6塔身标准节的连接采用销轴连接--------------------------------------------- 6
建筑力学作业 平面一般力系实际工程的应用——塔吊分析 1.塔吊介绍 塔吊，即塔式起重机。机身 很高，像塔，有长臂，轨道上 有小车，可在轨道上移动，工 作面很大，主要用于建筑工地 等处。塔吊一般用于建筑施工、 货物搬运、部分事故现场处理 等场合，主要作为材料、货物 等的高空运输或质量较大物体 的运送的工具。 塔吊一般由外套架、回转轴承、塔冒、平衡臂、平衡臂拉杆、起重臂（吊臂）、起重臂拉杆、电源、支架、变幅小车，起重吊钩、驾驶室等几部分组成。 塔吊一般用于建筑施工、货物搬运、部分事故现场处理等场合，主要作为材料、货物等的高空运输或质量较大物体的运送的工具。
如下图，塔吊可简化为所示主体结构模型 塔吊主体结构模型 塔吊结构图 根据塔吊的组成、用处及发展历程，我们可以对塔吊的结构有一个更加深入的了解。如下图1-2塔吊的主体结构模型图所示，塔吊的各个部分均已经标出在图上。
2.塔吊静力学分析 对塔吊整体为研究对象． 要保证机身满载是平衡而不向右倾倒，则必须 ∑M B=0, W2(a+b)-F A b-W1-W max l max=0； 限制条件F A≥0． 再考虑空载时的情形，这时W＝0. 要保证机身空载时平衡而不向左倾倒，则必须满足平衡方程： ∑M A＝0， W2 a+F B b-W1(b+e)=0； 限制条件F B≥0．
1)对塔吊的平衡臂，由平衡条件得： ∑F x =0, F 1cos θ=F x ； ∑F y =0, F 1sin θ+F y =W 2+m 1g ； ∑M=0， (F 1sin θ-W 2)l 1=m 1gl 2； 2)如左图塔吊吊臂，由平衡条件得 ∑Fx=0, F x =F 2cos α+F 3cos β； ∑F y =0, F 2sin α+F 2sin β+F `y =m 2g+W ； ∑M=0, F 2sin αl 3+F 3sin βl 4=m 2gl 5+Wl ． 3)如右图塔吊吊帽与拉杆的受力情况，则由共点力的平衡条件可得平衡方程如下： ∑Fx=0, F 1cos α= F 2cos β+ F 3cos γ ∑F y =0, F 1sin α+F 2sin β+ F 3sin γ=F L 1
浅析塔式起重机钢结构损坏原因及维修 [摘要]塔式起重机的现场安全生产管理极其重要，施工过程中发生钢结构损坏应及时修复，平时必须做好塔式起重机钢结构的维护保养工作，发现钢结构受损，必须排除事故隐患，确保安全生产顺利进行。 [关键词]塔式起重机；钢结构；损坏原因；维修 塔式起重机在建筑施工中已成为必不可少的施工机械设备，塔机在建筑施工中的现场安全生产管理工作中极其重要。长期以来，人们在维护塔机时只重视对传动及电气设备的养护，而忽视了对钢结构的检查及修复，给施工带来各种事故隐患。在此我们结合多年来的实际经验，谈谈塔机的钢结构在施工使用中的损坏原因及维修。 1 钢结构的损坏形式及原因 1．1表面锈蚀
塔机的工作环境比较恶劣，经常在含酸碱等腐蚀性气体灰尘下作业，加上运行过程中的碰撞及防锈油漆的自然老化、脱落，使表面失去保护，加上维护保养工作不及时，造成局部腐蚀氧化，不同程度地出现表面锈蚀现象，降低钢结构强度，久而久之使塔机的钢结构变形。 1．2裂纹 实践证明，虽然裂纹不一定导致断裂，发现裂纹不及时修复，塔机长期带患工作，往往是断裂的初期阶段，尤其是过渡性及危险性裂纹，具有进一步扩展的危险，及时发现并处理是很重要的。一般裂纹主要产生在焊接部位及应力集中的地方，如塔身下部、下支座、回转塔身、塔顶联接耳板等，通常在复合受力最大处。 如果机构启动和制动过猛、越级换速、反车作紧急制动，使塔机钢结构增大冲击力，过大的惯性可导致塔机钢结构的焊缝开裂，处理不及时，会引发较大的危险事故。在浙江某工地的qtz31．5塔机，由于司机操作不当，起升机构启动过猛，并且超载工作，使塔
机前后摆动很大，使塔机上支座内的筋板全部开裂，幸亏发现得早，及时处理，未发生重大事故。 1．3变形 包括局部弯曲变形和扭曲、偏心。根据金属结构检验要求，杆 件沿全长纵向轴线的直线度公差为1／750；使用中主弦杆变形量应 不大于3‰～5‰；腹杆变形量不大于2～4mm；杆件连接螺栓孔距误差不超过装配间隙的1／2；且螺孔的圆度误差不超过装配间隙的l ／2；当超过上述范围即视为变形。变形原因有：①由于碰撞、敲打 等原因，造成钢结构局部弯曲变形；②由于连接螺栓松动，使得螺 孔磨损成椭圆，造成各节臂、杆件之间偏心产生附加弯曲力矩；③ 误动作造成钢结构意外碰撞变形．如操作机构失灵使吊臂失控后仰，与塔身相撞会引起严重变形；④长期超载使用，使钢结构产生屈服 变形(永久变形)。 如顶升时不注意调整上部结构的平衡，没有将顶起部份的重心 落在顶升油缸上，使顶部结构失去平衡乃至重心偏移较大，爬升架 的导轮对标准节主弦杆的压力太大，使塔身主弦杆发生弯曲变形， 塔机钢结构产生失稳而造成事故。
动臂式塔吊 我国90年代以来，特别是近年超级摩天建筑的崛起势不可挡。深圳地王大厦位于城市金三角地段，主楼采用钢、混凝土组合结构，用钢2.5万吨。大厦于1993年4月开工，历时三年，耗资40亿港元，完成总计69层、建筑面积26.6万平方米、高384米的建筑，成为当时亚洲第一高楼。工程施工总承包商日本熊谷组引进2台起重量达50t的法福克大型自升式动臂塔机m440d，创造了9天4层楼的钢结构安装新速度，开创了大型动臂塔机在我国超高层钢结构施工的新纪元。从此，伴随着城市建设的迅猛发展，大型自升式动臂塔机已经和中国城市标志性建筑越来越紧密的联系在了一起。 特别是预计2009年封顶的东莞台商会馆，使用了湖南江麓机电科技有限公司生产的qtd480动臂塔机，该机于2007年按照国家和行业标准，参照国际标准设计并于2008年初制造投产，第一台已经于08年4月份安装在东莞第一高楼工程。该机各项技术性能先进：起升高度（独立高度）45米，固定附着安装高度达399米、最大起重量32吨。是目前国内性能突出的大型动臂塔机。 此外，湖南中联08年5月推出了tcr6055动臂塔机，起重力矩达到640t.m，抚顺永茂也将推出stl720 同类塔机。 这里说的大型动臂式塔机，已经不是传统意义上的下回转、非自升式动臂式塔机，而是代表着大起重量、大起升高度、大起升速度的当代重型建筑起重机。就上述典型工程施工来说，大型动臂式塔机是其首选，甚至是唯一选择。能够创造如此多“第一”的大型动臂塔机必然有其在性能、结构、应用技术等方面 的特殊性，必然有其在安全使用方面的特殊要求。 1性能参数 大型动臂塔机除具备外爬、内爬、行走功能外，特殊功能 （1）大起重量 现代大型建筑工程采用了钢或钢、混凝土组合结构，吊装单元的重量大大提高，异型、组合结构通常达到32吨，最大达到80余吨。因此，大型动臂塔机配置重型主起升系统，最大起重量通常在32至100吨。 （2）大起升高度 由于采用了特殊的爬升体系，起重机可随建筑结构整体爬高，起升高度大幅度提高。 （3）大起升速度 起升结构大功率，特别是采用了自备的内燃机拖动方案，带负荷起升速度超过100m/min。 2结构特性 （1）吊臂起伏角度大，尾部回转半径小 大型动臂式塔机吊臂起伏角度在17至83度之间，大大拓宽了设备的能力和工作范围。相对于水平臂塔机，吊臂的大仰角相当于增加了塔身的高度，有效扩展的工作范围几乎是以吊臂长度为半径的半球体空间。这对于结构主体施工以及主体结构上高耸构件吊装具有重要意义。尾部回转半径在8至11米之间，这在群塔作业、城市狭小作业空间施工提供了更多的选择，在城市中心区、超高层建筑工程施工甚至是唯一选择。但另一方面，由于吊臂起伏引起两个方面的问题。其一，吊臂自重弯距变化大。如m440d安装55米吊臂，当由最小幅度变化到最大幅度时，其自重弯距变化超过300t.m（安装82米臂的m1280d塔机自重弯距变化甚至超过1000t.m），吊臂自重弯距变化对整机平衡影响很大。因此大型动臂式塔机吊臂设计采用高强度结构钢，最大限度地减轻臂架重量而增加吊重，提高吊重与机重的比例系数。其二，吊臂迎风面积增加大。由最大幅度变化到最小幅度时，相对于臂根铰点，其吊臂迎风面积增加3.4倍。因此无论大型动臂式塔机处于工作状态或非工作状态，风载荷对塔机安全影响更大，并且这种影响是变化的、动态的，容易为操作及管理者忽视而造成重大事故。这一点在“安全预警”中进一步讨论。 （2）吊臂稳定性好，安装幅度范围大 大型动臂式塔机吊臂设计采用“杆”结构，相对于水平臂塔机“梁”结构稳定性能更好，吊臂结构占整机结构重的比例更小，而最大起重量则更大。因此，常规大型动臂式塔机起重能力都能够达到30至100吨，有效的解决了超高钢结构工程对起重机大起重能力的要求。另外，由于塔机吊臂设计采用“杆”结构，吊臂安装幅度范围更大。为使用提供更多灵活选择，可以供不同工程选择，也可以在同一工程的不同阶段
塔式起重机结构的静力学分析 摘要：强度和振动特性是设计塔式起重机的金属结构的重要指标。文章从有限元的基础理论出发,利用ANSYS软件,对塔式起重机进行静力学分析,获得了其应力应变结果,比较了三种典型的工况,指出了极限吊重情况下静态极限强度的位置,并分析了塔式起重机的振动频率和振型,为研究塔式起重机的其他动力响应提供了依据。
关键词：塔式起重机静力学分析有限元 ANSYS 引言：塔式起重机（tower crane）简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。当起重臂架绕塔式起重机的回转部分作360°回转、吊重载荷沿起重臂架运行并升降时以及由于驱动控制系统电机抖动等原因，都会使塔式起重机引起振动。在此情况下，吊重荷载等动荷载对塔式起重机结构所引起的内力和变形，要比同样大小的静荷载所引起的大，有时甚至大得多。由于塔式起重机结构及构件承受的动荷载一般都很大，而且加载次数较为频繁，更容易产生疲劳破坏。作为大型设备,塔机的工作特点是根据建筑需要将物品在很大空间内升降和搬运,属于危 险作业。目前,在建筑施工中,由塔机引起的人员伤亡和设备事故屡禁不止,重大事故发生率居高不下。 塔机的强度和振动频率是影响塔机寿命和稳定性的重要因素，因此对塔式起重机进行静力学和振动的研究是十分要必要的。本文利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对塔式起重机ＱＴＺ630进行建模，分析了三种加载在塔式起重机上的 典型的工况，得出了塔式起重机在三种工况下的静力学应力和应变云图，找出塔式起重机各个工况下的危险位置，为其塔机的改进提供参考。提取出塔机的前５阶振动模态，为其他动力学响应提供研究依据。 1.塔式起重机的结构及性能参数 1.1塔式起重机的结构 塔式起重机主要由机械部分、金属结构和电气三大部分组成。 机械部分主要是指起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构、行走机构、架设机构等等，这些机构根据工作需要或有或无，但起升机构是必不可少的。 金属结构是构成起重机械的躯体，是安装各机构和支托它们全部重量的主体部分。金属结构主要由门架、塔身、其中避、塔顶与塔顶撑架、平衡臂、转台等组成，其中门架是起重机的基础，所有物机和压重均装于其上。门架由两个侧架和一个长方形平台组成。塔身结构也成为塔架，是塔式起重机结构的主题，主要指自底架以上的垂直塔桅部分，它支撑着塔式起重机上部结构的全部重量，并将其转至底架和台车，进而分布给轨道基础。 电气是起重机械动作的能源，各机构都是单独驱动的。 在结构的力学分析中，主要分析塔身、塔臂和塔顶的杆件受力。 1.2性能参数 起重能力：Rmax =50 m ，Q =1.2 t R=2~15.44 m ，Q=5 t 起升速度： 100/80/50/40/5 m/min 回转速度： 0.6/0.4 r/min 变幅速度： 45/16 m/min 2.创建塔式起重机的有限元模型 塔机的金属结构主要包括塔顶、起重臂架、平衡臂、变幅小车、吊钩以及上下转台等组成．根据塔机设计规范的规定，建立塔机结构几何模型过程中，忽略结构阻尼，不考虑非线性关系和过渡圆角．为了有限元建模更加合理，应考虑：模型能全面准确地反映塔机结构特点；模型受力应与塔机在工作时外载荷作用
动臂塔式起重机及其发展趋势 Present situation and the development trend of luffing jib to wer crane 林贵瑜1，史勇2 LIN Gui-yu, SHI Yong （1.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110004； 2.沈阳三洋建筑机械有限公司，辽宁沈阳110044） ［摘要］简述了动臂塔式起重机的发展历史与现状，着重从结构、设计方法、应用及自动控制方面叙述了动臂塔式起重机的未来发展，提出应加强设计原理方面的研究，站在设计哲学的高度，审视未来的设计。 ［关键词］起重机；动臂塔式起重机；发展趋势；人性化设计 1动臂式塔机的发展与应用 动臂式塔机（即俯仰臂架塔机）是历史上最早出现的塔机型式，其经历过一段辉煌的历史。从工业建筑到民用建筑，从造船厂到港口码头，从钢结构建筑到电站建设，动臂式塔机都发挥了巨大的作用。回顾动臂式塔机的发展历程，不仅受一个国家工业水平的限制，同时又和一个国家的经济发展、文化及整体的科学技术水平相关。二次世界大战之后，战后重建带动了塔机的发展，此时的建筑物高度不高，轨行式、下回转的动臂式塔机占有统治地位。20世纪50年代，随着高层建筑的增多，出现了上回转自升式动臂塔机。20世纪60年代，大中型塔机中，动臂式塔机的市场份额占近70%左右。但是从20世纪70年代开始，小车变幅塔机取代了动臂式塔机的地位。 为了适应市场的需求，要求塔机具有更大的灵活性，澳托·凯赛尔（Otto Kaiser）在20世纪60年代提出了一种不同寻常的塔机概念—HBK系列折曲臂架式塔机，即可实现小车变幅/动臂变幅的混合体，大大提高了设备的利用率，使塔机设计向人性化设计迈出了坚实可靠的一步。其好处是：当塔机处于小车变幅臂架位置时，其工作幅度最大；当仰起臂架时，在不额外增加塔身节的情况下，其臂架在几分钟内就可以转变为增加塔身的高度，大大拓宽了设备的功能和工作范围，适用于冷却塔、电视塔及摩天大楼等建筑物的施工。折曲臂架式塔机的出现，使小车变幅式和动臂变幅式塔机的界限不再分明，但其制造成本较普通塔机要高。 随着经济的发展，建筑楼群的密集，使塔机的工作空间受限。基于高层建筑的发展，新制定的领空权许可制度及跨占邻居领地产生的纠纷等因素，迫使人们改变已有的传统观念，从小车变幅改变为臂架俯仰，为塔机作业创造有利空间，推动了各种类型动臂塔机的改造和发展，全世界塔机生产厂家在设计时都考虑了这些因素，研制出了相应的改进型塔机。对动臂塔机而言，当动臂变幅时，由此会产生附加的静载力矩，想办法平衡这一力矩会大大提高塔机的起重能力，这显然是非常重要的。在机械上解决方法是移动配重，并与动臂仰俯时所需配重相适应。所采取的方法有以下3种：①钢丝绳移动配重方法；②利用连杆的作用，
浅谈动臂塔式起重机的应用和前景 摘要：简述动臂塔式起重机的发展过程及目前应用状况，探讨动臂塔式起重机未来的发展前景。 关键词：动臂塔式起重机；发展；应用；前景 Abstract: This paper describes the development process of luffing jib tower crane and the present application situation; explore the development prospects of the future of the jib tower crane. Key words: luffing jib tower crane; development; application; Prospect 中图分类号：TH21文献标识码：A文章编号： 塔式起重机简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。据记载，第一项有关建筑用塔机专利颁发于1900年，1905年出现了塔身固定的装有臂架的起重机，1923年制成了近代塔机的原型样机，同年出现第一台比较完整的近代塔机。1930年德国开始批量生产塔机，并用于建筑施工。 1、动臂塔式起重机的发展及其应用 动臂塔式起重机（即俯仰臂架塔机）是历史上最早出现
的塔机型式，从第二次世界大战结束后到20世纪60年代，由于动臂式塔机的施工效益显著，从工业建筑到民用建筑，从造船厂到港口码头，从钢结构建筑到电站建设，动臂式塔机无处不在，动臂式塔机占有塔机市场的大部分份额。我国的塔机行业是在20世纪50年代起步，当时引进的样机也是德国出产的动臂式塔机。但是从20世纪70年代开始，由于技术的局限性，动臂式塔机很少能带载变幅，大部分塔机都要靠在轨道上行走来改变吊装物的水平位置，这一致命缺点使其逐渐被挤出建筑市场，小车变幅塔机取代了动臂式塔机的地位。 小车变幅塔机优点在于可以轻而易举地带载变幅，变幅时吊重能水平移动，这样不仅变幅功率很小，而且吊重安装就位准确，操作容易，臂架长度远超动臂式塔机。小车变幅塔机形式多样，有上回转、下回转、附着、内爬、行走等多种形式，适应范围广。 从20世纪80年初至步入21世纪，随着我国经济的高速发展，城市规模的不断扩大，建筑物的增多，对塔机的需求量剧增，塔机市场空前的繁荣，塔机产品的技术性能也得到显著的提高。而在这期间，小车变幅的塔机是我国塔机市场的主角，动臂式塔机只在一小部分高层建筑施工中得到应用。但近年随着城市建筑物密度的增加，高层摩天建筑的涌现，市区的工地凸显了拥挤的状态，加上新制定的相邻空间
目录 1、工程概况、塔机说明及编制依据 (2) 2、工程管理目标 (2) 3、施工项目组织机构及职责 (3) 4、安装前的准备工作 (4) 5、塔机基础的制作 (5) 6、塔机的安装工艺流程 (6) 8、安全措施及注意事项 (29) 9、塔吊安装的施工安全措施 (30) 10、多塔作业的防范措施 (30) 11、STL720拆除的总体思路 (30) 12、STL720塔吊拆除前的准备工作 (31) 13、塔吊应急预案 (31)
1、工程概况、塔机说明及编制依据 1.1、工程概况 1.1.1、本工程位于大连市***路、**街和**街交汇处的大连***中心。安装的塔机型号为STL720型动臂塔吊两台（252m/台），采用现场一台D800-42型（最大起重量42T）塔吊作为安装吊车。为了区分现场塔机将靠近**街的D800-42塔机定位1#，靠近**路方向的STL720动臂吊为2#，靠近**街方向的STL720塔吊为3#。 1.1.2、STL720安装时间 1.1. 2.1、2#塔机定于2010年5月19日安装。 1.1. 2.2、3#塔机定于2010年6月28日安装。 1.2、STL720型塔机性能 本塔机为抚顺永茂建筑机械有限公司生产的STL720型支腿固定独立式动臂塔吊：最大工作幅度60m，独立高度42.4m，最大起重量32T。 1.3、编制依据 1．3.1、现场施工平面布置图和施工组织设计 1.3.2、《STL720塔式起重机使用说明书》 1.3.3、《特种设备安全监察条例》 1.3.4、《塔式起重机安全规程》 1.3.5、《建筑施工高处作业安全技术规范》 1.3.6、《建筑施工用电安全技术规范》 1.3.7、《建筑工程安全生产条例》 1.3.8、《起重机用钢丝绳检验和报废实用规范》 1.3.9、《建筑机械实用安全技术规程》 1.3.10、《建筑起重机械安全监督管理规定》 1.3.11、《生产安全事故报告和调查处理条例》 1.3.12、大连**建筑设备租赁有限公司《塔式起重机安全操作规程》以及相关规定。 2、工程管理目标 2.1、质量目标 2.1.1、施工工艺执行率100% 2.1.2、工程竣工一次验收合格率100% 2.1.3确保设备安全无故障运行，现场满意度100% 2.2、工期目标 在保证安全、质量前提下，每台塔机应在7个工作日内安装和在30工作日内拆卸完毕。 2.3、安全管理目标 2.3.1、特种作业人员持证上岗率100% 2.3.2、安全防护用品正确配备率100%
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 目录 1、工程概况、塔机说明及编制依据 (2) 2、工程管理目标 (2) 3、施工项目组织机构及职责 (3) 4、安装前的准备工作 (4) 5、塔机基础的制作 (5) 6、塔机的安装工艺流程 (6) 8、安全措施及注意事项 (23) 9、塔吊安装的施工安全措施 (23) 10、多塔作业的防范措施 (24) 11、STL720拆除的总体思路 (24) 12、STL720塔吊拆除前的准备工作 (24) 13、塔吊应急预案 (24)
1、工程概况、塔机说明及编制依据 1.1、工程概况 1.1.1、本工程位于大连市***路、**街和**街交汇处的大连***中心。安装的塔机型号为STL720型动臂塔吊两台（252m/台），采用现场一台D800-42型（最大起重量42T）塔吊作为安装吊车。为了区分现场塔机将靠近**街的D800-42塔机定位1#，靠近**路方向的STL720动臂吊为2#，靠近**街方向的STL720塔吊为3#。 1.1.2、STL720安装时间 1.1. 2.1、2#塔机定于2010年5月19日安装。 1.1. 2.2、3#塔机定于2010年6月28日安装。 1.2、STL720型塔机性能 本塔机为抚顺永茂建筑机械有限公司生产的STL720型支腿固定独立式动臂塔吊：最大工作幅度60m，独立高度42.4m，最大起重量32T。 1.3、编制依据 1．3.1、现场施工平面布置图和施工组织设计 1.3.2、《STL720塔式起重机使用说明书》 1.3.3、《特种设备安全监察条例》 1.3.4、《塔式起重机安全规程》 1.3.5、《建筑施工高处作业安全技术规范》 1.3.6、《建筑施工用电安全技术规范》 1.3.7、《建筑工程安全生产条例》 1.3.8、《起重机用钢丝绳检验和报废实用规范》 1.3.9、《建筑机械实用安全技术规程》 1.3.10、《建筑起重机械安全监督管理规定》 1.3.11、《生产安全事故报告和调查处理条例》 1.3.12、大连**建筑设备租赁有限公司《塔式起重机安全操作规程》以及相关规定。 2、工程管理目标 2.1、质量目标 2.1.1、施工工艺执行率100% 2.1.2、工程竣工一次验收合格率100% 2.1.3确保设备安全无故障运行，现场满意度100% 2.2、工期目标 在保证安全、质量前提下，每台塔机应在7个工作日内安装和在30工作日内拆卸完毕。 2.3、安全管理目标 2.3.1、特种作业人员持证上岗率100% 2.3.2、安全防护用品正确配备率100% 2.3.3、无高空坠落事故、触电事故、起重设备坍塌事故及重伤事故的发生。 3、施工项目组织机构及职责 3.1、施工项目部组织机构 根据施工合同或协议的要求、对塔机安装、运输、拆卸全过程进行管理和监控，确保质量目标、工期目标的实现，确定如下组织机构，并明确分工职责。
建筑塔式起重机的故障分析和结构改进方法 摘要：经济的不断发展，加速了城市化的进程，建筑工程的需求量也逐年攀升。高层建筑日益增多，塔式起重机由于可以显著提高工程质量、缩短工期，已成为 建筑活动过程中不可缺少的重要物质条件。近年来，由于塔式起重机租赁市场发 展迅速，出现了以租赁代替维修、维修与保养，忽视了服务质量；使用方管理制 度不健全，维修与保养不及时、不到位，也是引发事故的主要原因；同时，塔式 起重机自身体积大、重量大、技术要求高、危险性大，从业人员业务素质偏低， 从而导致了不少机毁人亡重大安全事故的发生，严重威胁了人民生命安全，给国 家财产造成了重大损失。本文就建筑塔式起重机的故障分析和结构改进方法展开 探讨。 关键词：塔式起重机；故障诊断；改进方法 引言 起重机电气故障不但会延误工期，影响整个工程的生产效率，甚至会危及工 作人员的人身安全。因此，了解常见的起重机电气故障原因，掌握一些解决起重 机电气故障的方法就显得非常有必要。 1桥式起重机电气故障分析 1.1起重机电气故障的分析 （1）转子电阻被破坏。转子电阻是起重机中的重要部分，一旦被烧坏，那么就会使得转子回路之间的断性开路闭合运行，引发严重的后果。一般情况下，电 阻运行的温度过高，也会造成电阻烧坏。在起重机运行的过程中，必须不停的打 开电气设备，又关闭电气设备，每次打开和关闭都会造成温度升高，同时使得转 子的回路发生问题，转子电阻被烧坏。（2）凸轮控制器出现问题。需要注意的是，在起重机运行的过程当中，两台电动机不能在同一时间运行，因为两台电动 机都是由同一台凸轮控制器来进行控制的，控制器通过两个触点可以使电机开始 运转，但是却会出现凸轮触点被烧坏的情况，一旦被烧坏，档位就会出现不准确 的现象。两个触点没有在同一个时间段内闭合，也就不能在进行正常的调整。在 这样的情况下，凸轮控制器会不断的磨损，甚至会烧坏电机。（3）转子线的搭 配错误。工作人员在操作的过程当中，时常将转子线的顺序搭错，一旦顺序错误，那么在起重机运行的时候，电动机的转子中的电流就会发生变化，这样就降低了 电机的使用寿命。因此，不能将转子线的顺序搞错。 1.2非电气故障分析 非电气故障引起电机烧坏的原因主要有操作不当和机械磨损。操作人员不按 规定，长时间使起重机处于工作状态，电动机超负载运行时间过长，使得电动机 被烧坏；另外由于起重机本身的机械磨损也可能使电机超负载运转，进而烧坏电机。 2塔式起重机故障诊断的方法 从出现诊断塔式起重机的故障开始到现在约有40年的历史了，这期间产生了不少的理论，但总的来说，主要的诊断方法一共有三类：（1）通过解析模型的 故障诊断法。这类方法又包含了状态估计法、等价空间法和参数估计法。这类诊 断方法的关键之处就是建立从征兆域至故障域映射的精确数学模型，但塔式起重 机由于结构复杂，并不十分适用于此类故障诊断方法。（2）通过识别模式的故 障诊断法。不同的故障类型具有不同的故障特征，也具有不同的故障状态和故障 特征样本，通过匹配就能够识别出正确的故障类型。通过识别模式判断故障类型
动臂塔机在国外的发展及应用 蔺建国 动臂式塔机(又称俯仰臂架塔机)作为塔式起重机最原始的型式曾有过一段辉煌的历史,从工业建筑到民用建筑,从修造船厂到港口码头,从钢结构建筑到电站建设,动臂式塔机都发挥了巨大的作用。回顾国外发达国家动臂式塔机的发展历程,不难看出,动臂式塔机的发展不仅受一个国家及地区整体技术水平的限制,同时又和经济发展、文明程度等密切相关。 1 早期的动臂式塔机 二次世界大战前,塔机的发展仍处于初级阶段。在二次世界大战之后,由于战争带来的创伤,各国都面临着战后重建,有力地刺激了建筑机械的发展,动臂式塔机也得到了飞速的发展。作为塔机发源地的欧洲,当时的塔机发展水平代表着世界最高技术。在这一时期,经济刚刚恢复,建设规模还较小,建筑物的高度不大,轨行式、下回转的动臂塔机一直占有统治地位,其中最为流行的是德国利勃海尔(Liebherr)和派纳(Peiner)公司制造的动臂塔机。20世纪60年代末期,法国波坦(P otain)制造的一种上回转、小车变幅式塔机开始取代了传统动臂塔机的地位。在20世纪60年代,大中型塔机中,动臂式塔机的市场份额占近70%,而70年代已降到了10%。就塔机的型式而言,早期的动臂塔机以下回转为主流。 2 上回转、自升式动臂塔机 20世纪50年代,随着经济的发展和高层建筑比重的增加,出现了自升式动臂塔机。例如,1958年利勃海尔推出了一种上回转、液压控制动臂变幅的H B系列“通用起重机”,起重力矩从30t?m到90t?m,该型动臂塔机都有较短的平衡臂,在高层建筑工程中多台塔机可以联合作业。与此同时,日本的石川岛(IHI)为满足本国市场的需求,开发了一种管柱塔身的动臂塔机,1958年东京第一座35层的大厦就使用了这种200t?m塔机。出于抗震的考虑,日本的塔机一向刚度较强,至少在200 t?m以上塔机,他们的设计确有独到之处。例如,塔身为圆筒型而不是方型截面桁架,吊臂根部较宽,塔身节是在转台中心向上加高以便塔机爬升。1964年,澳大利亚的法夫可(Favco)公司推出了一种类似的动臂塔机,该机型具有100t?m以上的起重能力,不同的是它由柴油机驱动并由钢丝绳控制配重的移动。1966年,法夫可又突破性地开发出了一种起重量可达45t的大型自升式动臂塔机ST D2700,该塔机可称得上是后来所有大型自升式动臂塔机的鼻祖,美国纽约世界贸易中心施工中曾用了8台这样的动臂塔机。从某种意义上说,上回转、自升式动臂塔机的出现,标志着动臂塔机进入了一个新时代。 3 小车变幅/动臂变幅的混合体———折曲臂架塔机 澳托?凯塞尔(Otto K aiser)在20世纪60年代提出了一种不同寻常的塔机概念—H BK系列折曲臂架式塔机。该系列塔机在当时非常成功,这种上回转自升式塔机融汇了小车变幅和动臂变幅塔机的设计优点,臂架可以折曲,既可用作动臂变幅,又可用作小车变幅,而且平衡臂非常短,50～100t?m 级别塔机,平衡臂尾部的回转半径只有518～8m。当塔机处于小车变幅臂架位置时,其工作幅度最大。当仰起臂架时,在不安装额外塔身节的情况下,其内侧臂架在几分钟内就可转变为增加的塔身高度。这种设计特点尤其适用于冷却塔、电视塔及摩天大楼等建筑物的施工。与普通动臂塔机相比,其优点是以小车变幅臂架工作时重物可平移和能耗低,其主要缺点是在臂架仰起、最小幅度时的起重能力相对较低。冷却塔基座部分直径大,需要塔机 13 专题综述 建筑机械 2001(11)
动臂式塔式起重机在超高层建筑中的应用 发表时间：2018-11-03T12:25:33.770Z 来源：《建筑模拟》2018年第22期作者：张野1 杨用增2 齐英杰3 [导读] 随着建筑行业的不断发展，对于起重机的要求也越来越高。其中动臂式塔式起重机在建筑行业中的应用比较广泛。因此，探讨动臂式塔式起重机在超高层建筑中的应用具有重要的意义。 张野1 杨用增2 齐英杰3 1.新乡学院河南新乡 453000 2.河南工学院河南新乡 453000 3.新乡市起重机厂有限公司河南新乡 453000 摘要：随着建筑行业的不断发展，对于起重机的要求也越来越高。其中动臂式塔式起重机在建筑行业中的应用比较广泛。因此，探讨动臂式塔式起重机在超高层建筑中的应用具有重要的意义。本文首先对动臂塔式起重机的发展及其应用进行了概述，详细探讨了动臂式塔式起重机在超高层建筑中的应用，旨在促进建筑行业的发展。 关键词：动臂式塔式起重机；超高层；应用 超高层的建筑施工中，都会使用到动臂式塔式起重机，作为建筑施工现场中的垂直和水平运输主要工具，由于其升起高度很高，覆盖的面积很广，多以在安装和拆除的过程中需要注意的事项有很多，既要保证其使用的实用性、经济型、安全性，也要保证拆除的过程不会影响建筑本身结构，不会对施工人员造成威胁。 1 动臂塔式起重机的发展及其应用 动臂塔式起重机（即俯仰臂架塔机）是历史上最早出现的塔机型式，从第二次世界大战结束后到20世纪60年代，由于动臂式塔机的施工效益显著，从工业建筑到民用建筑，从造船厂到港口码头，从钢结构建筑到电站建设，动臂式塔机无处不在，动臂式塔机占有塔机市场的大部分份额。我国的塔机行业是在20世纪50年代起步，当时引进的样机也是德国出产的动臂式塔机。但是从20世纪70年代开始，由于技术的局限性，动臂式塔机很少能带载变幅，大部分塔机都要靠在轨道上行走来改变吊装物的水平位置，这一致命缺点使其逐渐被挤出建筑市场，小车变幅塔机取代了动臂式塔机的地位。 小车变幅塔机优点在于可以轻而易举地带载变幅，变幅时吊重能水平移动，这样不仅变幅功率很小，而且吊重安装就位准确，操作容易，臂架长度远超动臂式塔机。小车变幅塔机形式多样，有上回转、下回转、附着、内爬、行走等多种形式，适应范围广。 从20世纪80年初至步入21世纪，随着我国经济的高速发展，城市规模的不断扩大，建筑物的增多，对塔机的需求量剧增，塔机市场空前的繁荣，塔机产品的技术性能也得到显著的提高。而在这期间，小车变幅的塔机是我国塔机市场的主角，动臂式塔机只在一小部分高层建筑施工中得到应用。但近年随着城市建筑物密度的增加，高层摩天建筑的涌现，市区的工地凸显了拥挤的状态，加上新制定的相邻空间权利的法规及跨占邻居领地产生的纠纷，逐渐迫使人们改变使用塔式起重机已有的传统观念，视线从小车变幅的塔式起重机转向臂架俯仰变幅的动臂塔式起重机。 现代化的城市高楼密布，大型的建筑工地塔机林立，塔机臂架互相干扰问题明显，这使有固定臂长的小车变幅塔机受到了很大的限制。另外，由于小车变幅塔机的臂架较长，转动时必须掠过其他建筑物或道路，覆盖面积大，当塔机出现意外事故时伤及无辜的概率就会大，容易扩大伤害范围，这些都是小车变幅塔机的致命缺点。随着近十年我国塔机产品技术性能的显著提高，动臂式塔机的变幅能力也得到很大的提高，克服了原有的致命缺点，加上动臂式塔机在施工作业时吊臂可不超出建筑工地围栏，也可避免多台塔机作业的干涉，目前在典型的市区工地或高层建筑工地上，人们又趋向使用动臂式塔式起重机了。 2 动臂式塔式起重机在超高层建筑中的应用 由于建筑施工环境的自身特点，工程量施工的环境比较复杂，特别是在拆卸和安装的过程中，对其技术的要求都比较高，大型动臂式起吊设备需要在这样的环境下进行施工操作，所以技术人员必须要按照实际的操作标准进行，对设备的各种零部件进行及时的检查，因为其是在复杂的环境下完成精准度较高的技术，所以必须要细心，防止安全事故的发生。 2.1安装技术 （1）安装形式 在塔吊的安装过程中，通常有两种形式，一种是固定的形式，随着我国建筑中钢筋混凝土的结构模式逐渐增多，对固定式结构的应用越来越多，这种结构就需要以混凝土为承台，然后在台上进行脚架的固定；内爬式的则是属于支撑系统的范围，但是无论哪种形式，都需要事先把预埋件做好，然后再进行其他零部件的安装，根据实际的施工需要，选择起重设备的类型，再根据规定的操作顺序进行安装。 （2）爬升系统安装技术内爬式系统在起吊设备中是比较常见的，在起吊设备中由三套支撑的系统以及爬升梯等组成，在支撑系统中又分为三种不同的形式，有抬轿式、斜拉式、斜撑式等，这三种不同的形式都有其各自适用的范围，在选择时要按照实际的施工需要进行选择，以更好地发挥其作用。 （3）采用合理的安装形式由于高层建筑一般为对称结构，因此，在大型动臂式塔吊安装也应该是对称的，而且应该尽量使用悬挂式支撑方式，而不要采用简单支撑方式。为了提高稳固性，还应该相应地对建筑墙体进行加固处理，以满足塔吊附着的要求。 （4）防塔吊后倾技术大型动臂式塔吊是通过吊臂摆动来实现建筑材料的转运的，目前市场上的大型动臂式塔吊采用杆式结构，上部采用钢丝绳承拉，再加上新型材料的运用，使得塔吊重量减轻、结构较为合理，但是大型动臂式塔吊也存在缺点，即后倾风险较大，在实际施工当中就出现过后倾的事故。导致后倾的原因是多方面的，一般后倾事故容易发生在吊臂处于最小幅度突然空载时。此时平衡拉索无法发挥作用，塔吊重心后移，当其位移至一定位置时就会使塔身倾翻。为了防止塔吊后倾，在安装过程中需要采取必要措施。例如在动臂后根部设置强力弹簧，从而增大前倾力矩，从而起到防止动臂后倾。 2.2拆卸技术
塔式起重机动态结构分析和研究 发表时间：2018-03-23T11:31:21.503Z 来源：《基层建设》2017年第34期作者：朱政委谭静 [导读] 摘要：塔式起重机作为一种间歇式工作机械，研究其动态特性方法，可以更好的对其进行动态设计，提高塔机的耐用程度，改善其工作性能。 中国建筑第七工程局有限公司 450004 摘要：塔式起重机作为一种间歇式工作机械，研究其动态特性方法，可以更好的对其进行动态设计，提高塔机的耐用程度，改善其工作性能。文章阐述了动载系数法、有限元法、模态分析法、动态子结构的模态综合法、建立少自由度模型法和子空间迭代法6种塔机动态特性分析的主要方法，概述了其国内外应用研究进展，分析了各种研究方法的优势及存在的问题，展望了塔式起重机动态特性的研究方向。 关键词：动态特性；模态分析法；动态子结构的模态分析法；有限元法；动载系数法 塔式起重机（以下简称塔机）是一种经常启动、制动和具有复杂的耦合运动的机械。在启动、制动和进行耦合运动时，机构和结构将承受强烈的冲击振动。准确描述和精确计算塔机结构体系在外激励下的动态过程，从而为塔机的设计、生产提供理论上和实践上的指导，对于塔机的经济性和安全性都具有非常重要的意义。然而，长期以来，在塔机设计中，一般仅用动载系数来考虑这种动态效应。实践证明，应用动载系数虽然简单，但在某些较复杂的情况下，用它计算的构件应力与实际应力相差较大。为了精确计算塔式起重机的动载荷，近年来很多研究人员在这方面做了许多工作，本文在总结这些研究成果的同时，指出存在的问题与不足，并探讨进一步的研究方向。 1.塔机动态特性的研究方法 1.1动载系数法 在塔机结构设计时常采用动载荷系数法来计算塔机结构在工作时所受到的动载荷，即用动载荷系数与静载荷的乘积作为等效动载荷。可见动载系数法是建立在静力计算的基础上研究动载荷的方法，因而其实质上仍是静态设计方法。 1．2有限元法 有限单元方法是在变分原理的基础上发展起来的一种数值近似解法，也是借助计算机技术迅速发展起来的求解大型结构的有效方法。其研究思想是将研究对象原本连续的求解区域离散为一组数量有限且按一定方式相互联结在一起的单元。由于单元能按照不同的联结方式组合，且单元本身又有不同形状，因而可以模拟成不同几何形状的求解小区域；然后借助于力的平衡条件，通过比较简单的数学函数来呈现单元两端节点与单元位移参数之间的关系，解出函数便可得到各个单元及节点的位移及应力，同时也可以对单元的弹性和惯性等进行分析，进而逼近整体的求解问题。这种先化整为零，进而集零为整的过程就是有限单元法的基本思路。 1.3动态子结构的模态分析法 动态子结构法是按工程观点或结构的几何轮廓，并遵循某些原则要求，把完整结构人为地划分为若干部件。在此基础上先对自由度少得多的个别子结构进行动态特性分析，后经由各种方案（如固定界面法），将从这些子结构中得到的重要模态信息（主要是低阶的模态信息）保存下来，以综合成里兹基，最后求出完整结构的主要模态特性。动态子结构的模态分析法通过计算小尺寸特征值问题来替代直接解大型特征值问题，并能保证完整系统主要模态的精度。 2.塔机动态特性研究现状 （1）从研究对象来讲，对动臂变幅塔机研究较多，而对小车变幅塔机研究较少。动臂变幅塔机与小车变幅塔机两者的结构型式不同，操作规程不同，计算工况不同，动载荷表现自然也不同，不能用动臂变幅塔机的研究结果来描述小车变幅塔机的动载特点；（2）从研究方法来讲，有三方面不足：第一，在建立模型、确定计算工况和施加激振载荷方面，多简化在二维平面进行，没有按实际情况建立三维计算模型，没有考虑变幅和回转动载荷的影响；第二，多应用单一方法进行动态分析，正如前面所分析的，每种方法都存在一定的缺陷，若多种方法结合使用，则能相互弥补不足，提高计算的可靠性；第三，多应用传统方法进行分析，柔性多体系统动力学等前沿学科应用较少；（3）从研究过程来讲，多为单向研究，缺少从认识到实践的反复过程。某些研究虽取材于工程实际，但没有返回去为工程实际服务，失去了研究的真正价值。 3.起升工况的动态响应分析 利用ALGOR软件对塔机的起升工况进行动态响应分析。起升是塔式起重机主要工况之一，塔机正常起升工作状态包括上升启动，稳定上升，上升制动，下降启动，稳定下降和下降制动六个阶段。其中上升启、制动及下降启、制动为非稳定运动状态。由于塔机系统具有质量和弹性，因此在非稳定运动阶段，吊重会产生动载荷。这就使起重臂结构上的载荷成为变动载荷，在此动态载荷激励下，起重臂结构产生振动，结构中应力为交变动应力。在求得塔机系统的固有频率、固有振型后就可以用直接积分法中的Wilson-Q法求解，因为Wilson-Q法无条件稳定，具有二阶精度，在高阶模态具有可控的算法阻尼。当图1为吊重作加速离地上升运动时起重臂分别在x、y和z方向的位移响应，在每个图中给出了起重臂在0.15s～1.5s的时间范围内10个时刻的响应。其中图1c中所示的起重臂在垂直方向的位移，最大值达到了620mm；根据现场测试的记录，吊重作加速离地上升运动时的起重臂的最大位移量在600mm～700mm范围；计算值在测试值的范围之内，这说明所建立的模型是合理的，用有限元方法所计算出的结果是令人可信的。而且在各位移量中，z方向位移起主要作用，说明弯矩的影响是主要的，应重点考虑。x方向位移是由起重臂上各结构偏心产生的扭矩引起的，y方向位移是由塔身倾斜、z方向位移、起重臂轴向压力引起的，z方向位移是由起重臂上各结构产生的弯矩引起的，由图1可看到x方向位移在距起重臂根部22.3米、38.66米处，y方向位移在距起重臂根部18.9米处，z方向位移在距起重臂根部30.35米处，出现了正负值的变化，在计算及生产中应加以重视。 图1吊重作离地上升运动时起重臂的响应 4.塔机动态特性方法的改进和发展 有限元模型建立是应用有限元方法的关键步骤之一，模型建立的速度和准确性直接关系到有限元分析的效率和可靠性。模态力等利用有限单元法分别建立了完整的塔机杆系有限元模型和等效有限元模型，并通过两种模型对塔机的结构进行了动态特性分析，指出使用合理