塔式起重机塔身高强度螺栓的应用简易版

塔式起重机塔身标准节连接方式浅谈本文主要对塔式起重机塔身标准节连接方式进行简要分析，阐述目前塔式起重机市面上标准节常规连接方式的优缺点，并对塔身标准节连接方式的设计、制造和使用提出建议。

标签：塔式起重机；塔身；标准节；连接近年来随着我国经济建设快速发展，国家基础设施建设及房地产项目随处可见，塔式起重机作为建筑施工中不可缺少的起重设备，在建筑施工中起着重要作用。

于此国内近几年涌现了一批又一批新的塔式起重机制造厂家，但由于技术水平参差不齐，同时由于工地中塔式起重机使用单位的专业技术水平有限、安全意识薄弱等原因，使得在塔式起重机的使用环节上存在较大的安全隐患，偶有出现塔式起重机倒塌的事故，且大多事故出现在塔身标准节上，以下对塔式起重机标准节的连接方式作简要分析。

塔式起重机塔身标准节连接方式主要分为高强螺栓连接和销轴连接。

从国内市场分析，螺栓连接型式在中小型塔式起重机中得到广泛应用，销轴连接则主要应用于中大型塔式起重机，两种连接方式各有其优缺点。

高强螺栓连接型式的主要优点有：1、高强螺栓与连接套孔的间隙较大，安装允许误差范围广，标准节通用性好，安装难度较低；2、高强螺栓与连接套配合间隙大，高强螺栓安装速度快、使用方便。

销轴连接型式的主要优点有：1、可有效避免高强螺栓不能有效预紧的隐患；2、采用销轴连接后可降低塔身连接的经常性检查频率，也不必像采用高强螺栓那样经常性的要对高强螺栓拧紧，降低了维护成本。

高强螺栓连接型式的主要缺点有：1、高强螺栓无法有效保证能达到规定的预紧力矩；2、同一节标准节上的高强螺栓无法有效保证达到同等的预紧力，可能造成本应同时受载的高强螺栓不能同时受载，个别螺栓和连接套受载超过设计强度；3、连接套与标准节主弦杆采用焊缝连接，焊缝焊接质量要求较高，对焊工焊接技能要求也较高；4、连接套与标准节主弦杆的焊缝由于焊接位置限制，缺乏有效的无损检测方法，无法有效保证焊缝质量；5、大多中小型塔式起重机连接套主要采用圆钢加工，标准节主弦杆与连接套焊接部位与其它部位截面产生一个较大程度的截面突变，应力集中比较严重；6、螺栓、连接套与标准节主弦杆形心偏心，产生的偏心距对连接套焊缝产生较大的偏心载荷，加剧该焊缝的应力集中；7、塔身标准节高强螺栓使用缺乏控制，容易重复使用，或采用性能等级低的螺栓代替，螺栓的疲劳极限和屈服强度满足不了塔机的使用要求，在工作过程中容易使部分螺栓提前达到强度极限，极易造成螺栓断裂。

塔式起重机塔身高强度螺栓的应用高强度螺栓是塔机塔身连接的重要组成部分，除保证其设计和制造质量外它的正确使用也至关重要，所以用户在采购、安装、使用上必须重视。

塔身上应用的高强度螺栓一般为10. 9级，20kNm的小型塔机用8. 8级的高强度螺栓即可。

塔身高强度螺栓连接受力情况一般有两种，一种是承受拉力，另一种是承受剪力。

前者目前在塔机上应用很普遍，具有制造简单、经济可靠、拆装方便等优点。

1、高强度螺栓预紧力计算预紧力是保证螺栓连接质量的重要指标，它综合体现了螺栓、螺母和垫圈组合的安装质量。

我国目前高强度螺栓的连接形式分为摩擦型和承压型，一般采用摩擦型。

设计中螺栓长度大于直径15倍时一般要考虑连接承载能力的折减问题。

在紧固连接时预紧力不足或过量都不利承载并导致螺栓早期实效，近年来有人提出考虑到塔机受力复杂，设计的模块式、通用性和批量生产,为计算简单可靠保守一些较好。

塔身高强度螺栓一般多采用扭矩法拧紧，在弹性区域内进行紧固。

预紧力矩值可用下式简易计算T=KFd式中K ---- 离散系数,一般加工表面无润滑时为0. 18〜0. 21高强度螺栓所受的预紧力（N）螺纹的公称直径（mm）2、咼强度螺栓的制造2. 1工艺对于10. 9级以上大直径（＞M22）螺栓的制作，国内目前大多采用两种工艺：①毛坯一热锻一粗车一热处理一调质一精车一滚丝成型；②毛坯一热锻一粗车一热处理一精车一滚丝成型一调质。

因工艺原因，10. 9级高强度螺栓材料一般选用中碳合金结构钢，经过实践和研究低碳合金结构钢也可以应用于10. 9级高强度螺栓并具有广阔的发展前景。

2. 2制作高强度螺栓属同批制造，每一连接附包括1个螺栓、1个螺母和2个垫圈，必须按保证扭矩系数供货，同时制造商应以批量为单位提供产品质量检验报告书。

3塔身高强度螺栓的安装使用1）安装塔身前先对高强度螺栓进行全面检查，核对其规格、等级标志、检查螺栓螺母及垫圈是否损坏，确认无误后在螺母支承面及螺纹部分涂上少量润滑油以降低摩擦系数，保证预紧力和扭矩值。

632020.增刊建设机械技术与管理目前塔式起重机行业大量使用螺栓标准节，节与节之间都是使用10.9级高强度螺栓。

工程上因螺栓松动或断裂导致发生事故的情况时有发生。

本文以100t.m 机型为例，对其标准节的M36-10.9高强螺栓寿命进行相关探讨。

从理论分析和试验结果对标准节高强螺栓使用进行相关探讨，根据大量试验结果介绍目前预紧工具的情况，为行业塔式起重机标准节高强度螺栓的实际使用提供更具体的资料，希望能推动行业向更规范的方向发展。

1 理论分析对于M36-10.9级发黑处理的高强螺栓，按标准施加2400N.m 预紧力时，连接处载荷分析见下图：8 3.8210L EAC L≈=×E ：弹性模量；A ：螺杆面积，因是半螺纹，直接取外径估算刚度；L ：螺栓长度；C F ：被连接件刚度；被连接件刚度估算：9 2.2810F EAC L≈=×0.143LL FC C C ≈+即螺栓受力增加仅为外力的14.3%。

按比例画出受力变形图，如图2。

摘　要：本文分析了塔式起重机标准节高强螺栓在按理论预紧力矩和实际预计力矩预紧时螺栓的受力情况，结合试验室数据，讨论了预紧力矩对标准节高强螺栓疲劳寿命的影响以及在行业推广预紧工具的必要性。

关键词：塔式起重机；标准节高强螺栓；疲劳寿命；预紧工具中图分类号：TH213.3 文献标识码：B塔式起重机标准节高强螺栓使用探讨Discussion of High Strength Bolts Use In Tower Crane Standard Section俞立虎/YU Lihu 谢江平/XIE Jiangping 刘毅/LIU Yi 孙旭国/SUN Xuguo（中联重科股份有限公司,湖南 长沙 410013）图1 螺栓受力原理图其中； F '：预紧力；F ：螺栓连接所受外力；F 0：受外加载荷F 时，螺栓实际受力；C L ：螺栓刚度。

标准节螺栓刚度估算：图2 标准节M36螺栓受力图由上图看出，在按标准预紧力预紧时，当塔式起重机正常工作时，高强螺栓承受拉压力，假设都是35t ，则螺栓受力在460kN ～560kN 之间变化，螺栓受642020.增刊CMTM力变化幅度100kN ，应力幅122MPa 。

塔式起重机塔身高强度螺栓的应用
塔式起重机是建筑工地上常见的一种起重设备，其塔身是支撑
整个设备的关键部分，高强度螺栓的应用对于提升安全性、确保设
备稳定性至关重要。

首先，塔式起重机塔身高强度螺栓的应用可以提高起重机的安
全性。

由于塔身是支撑起重机的关键部分，因此需要有足够的承重
能力以保证起重机的安全运行。

高强度螺栓有着更高的抗剪切和承
载能力，可以保证塔身在承受重量时不会发生损坏、断裂等危险情况。

并且，高强度螺栓的固定性能使得塔身连接紧密，不会发生松
动现象，在遇到风雨等天气恶劣情况时也能够抵御一定的风荷载压力。

其次，塔式起重机塔身高强度螺栓的应用可以确保设备的稳定性。

在工程建设中，建筑物的高度和重量都是很大的，如果在建设
中发生设备倾斜或倒塌等现象，将会对人员和物资造成严重的影响。

高强度螺栓的应用能够有效地保证塔身的稳定性和可靠性，因此在
困难的工程环境中使用起重设备时会使人感到更加安全和舒适。

最后，塔式起重机塔身高强度螺栓的应用可以增加塔身的使用
寿命。

高强度螺栓可以抵御强大的外在力量，减少受力点的缺陷和
损坏，有利于减缓起重机塔身的损耗，延长其使用寿命，降低了设
备的维护和更换成本。

总而言之，塔式起重机塔身高强度螺栓的应用能够提高塔身的
安全性，确保设备的稳定性和使用寿命，为建筑工地的施工工作提
供了更加安全和有效的手段。

1。

关于高强度螺栓在塔机及施工升降机上的使用随着城市的发展，高层建筑俱增，塔式起重机的应用越来越广泛。

然而，由于对高强度螺栓的不正确使用，使高强度螺栓疲劳断裂和连接失效成为起重机械较为隐蔽的事故形式，甚至在正常操作情况下发生倾覆事件，造成群死群伤的突发性事故。

我们有必要对高强度螺栓进行深入的了解。

1、高强螺栓的基本知识1.1塔机上有大量的高强螺栓, 它们是用来连接结构件并传递载荷的。

1.2所有用于连接塔机各部件的高强螺栓对于塔机都是至关重要的，全部螺栓连接都应认真地安装、维护和检查。

1.3每隔固定一段时间检查高强螺栓以保证连接的牢固可靠。

螺栓的松动可能导致损坏，甚至单个部件的连接失效。

1.4如果用户自己选择螺母，请确保螺母的强度级别与螺栓配套。

例如： 8.8 级螺栓 -> 8级螺母 10.9 级螺栓 -> 10级螺母 12.9 级螺栓-> 12 级螺母2、安装前螺栓及螺栓连接副的检查2.1安装前所有螺栓连接组件都必须清洁干净和仔细检查。

检查内容包含螺栓和螺母的螺纹、螺栓头至螺杆的过渡部分等。

2.2严禁使用损坏的螺栓和螺母！不要使用螺杆锈蚀的螺栓和螺纹锈蚀的螺栓和螺母！3、高强螺栓组件的润滑3.1每次安装前，所有螺栓组件必须使用二硫化钼进行润滑。

螺栓预紧时良好的润滑能提供均匀的摩擦力以及达到规定的预紧力。

3.2润滑螺栓和螺母的螺纹以及螺母的接触表面。

如果预紧力矩施加在螺栓头上，那么螺栓头的接触表面也需润滑。

4、高强度螺栓使用中的一些误区4.1、高强度螺栓的防松采用弹簧垫圈。

《建设机械与设备高强度紧固件技术条件》JG/T5057.40-1995的规定，“当使用8.8级或9.8级螺栓时，一般不允许采用弹簧垫圈防松。

使用其他性能等级的螺栓，绝不允许采用弹簧垫圈防松。

建议采取下述防松方法：采用双螺母防松，二个螺母应相同”。

大六角高强度螺栓的连接副是由一个螺栓、一个螺母、二个垫圈组成，安装时，安装方向由下到上，螺栓头和螺母每侧配备一个垫圈，垫圈有倒角一侧必须朝向螺栓头或螺母。

浅谈起重机械高强螺栓使用应注意的问题摘要：通过对高强螺栓的特点，安装及使用过程中应注意的问题进行了分析总结，对起重机械的安全及正常使用具有很大的促进作用。

关键词：起重机械高强螺栓安装使用1引言高强螺栓是自20世纪50年代发展起来的一种新的连接形式，它具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳以及在动力载荷作用下不致松动等优点，在起重机械中使用非常广泛。

如何加强高强螺栓正确、可靠、有效使用，确保机械安全，本文对高强螺栓的特点，使用中应注意的问题进行了分析总结。

2高强螺栓的特点及与普通螺栓的区别2.1从制作材料上看：高强度螺栓采用高强度材料制造。

高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35矾硼钢等材料。

普通螺栓常用Q235钢制造。

2.2从强度等级上看：高强螺栓常用8.8s、10.9s、12.9S三个强度等级，其中10.9级居多。

普通螺栓强度等级要低，一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。

2.3从受力特点来看，高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。

普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。

2.4高强螺栓根据受力特点分为摩擦型连接、张拉型连接和承压性连接三种类型。

高强螺栓最小规格为M12，常用M16~M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中一般不使用。

3高强螺栓进货验收及存放3.1高强螺栓、螺母、垫圈均应附有质量证明书，并应符合设计要求和国家标准的规定。

3.2高强螺栓入库应按规格分类存放，并防雨、防潮。

遇有螺栓、螺母不配套，螺纹损伤时，包括任何的缺陷如气孔、夹渣、螺杆头与螺杆结合部的R角等，都不得使用。

螺栓、螺母、垫圈有锈蚀，应抽样检查紧固轴力，满足要求后方可使用。

0 引 言目前塔式起重机上标准节之间的连接都是使用高强度螺栓，通过施加规范预紧力，从而达到固定标准节的目的[1]。

但是由于施工安装人员缺乏对高强度螺栓连接方式的认识，往往未按规范计算预紧力以及所设计的螺栓强度误差较大，导致塔身的刚度减弱，重则引起螺栓失效，造成事故。

当前一些研究学者对于塔机标准节螺栓的计算大多按照承压型高强度螺栓来进行受力分析，缺乏对塔机标准节中摩擦型高强度螺栓的计算与校核，而承压型高强度螺栓存在刚度差、动力性能差等问题，其实际强度储备小，只能用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中[2]，不能用在需要考虑疲劳或直接承受较大动力荷载的塔机钢结构中，这就导致设计的标准节螺栓强度与实际工况不符合，从而造成标准节之间的螺栓产生较大滑移而发生断裂现象。

因此为了保证螺栓的受力情况更加接近塔机实际运行工况，以摩擦型高强度螺栓为切入点，综合考虑多载荷组合下的塔机实际工况，建立塔身标准节力学模型；其次针对塔机标准节螺栓的排布方式，提出了弯矩、扭矩、剪力共同作用下的标准节螺栓的承载力计算公式与校核计算方法；并以大汉塔机为例，对标准节螺栓进行受力分析与强度校核，验证该方法在塔机标准节中的适用性。

1 塔机标准节高强度螺栓力学计算1.1 塔机标准节力学模型简化考虑塔机采用水平吊臂、小车变幅、上部回转的结构型式，因此根据塔机的实际运行工况，分析塔机标准节所承受载荷主要包括各种不平衡重、风载荷产生的弯矩M，塔机运行时产生的扭矩M k，水平推力W以及塔机满载时的自重G，如图1所示，为塔身标准节的受力简化模型。

1.2 摩擦型高强度螺栓的性能分析从受力特点来看，摩擦型高强度螺栓施加预紧力和靠摩擦力传递外力，在被连接件之间的接触面上产生摩擦阻力来承受外荷载。

在抗剪设计时，摩擦型高强度螺栓是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力为极限状态，保证连接在整个使用期间内，外剪力不超过最大摩擦力，板件不会发生相对滑移变形[3]。

工作行为规范系列塔式起重机连接螺栓安装及紧固注意事项（标准、完整、实用、可修改）编号：FS-QG-15119塔式起重机连接螺栓安装及紧固注意事项Installation and tightening precautions for tower crane connectionbolts说明：为规范化、制度化和统一化作业行为，使人员管理工作有章可循，提高工作效率和责任感、归属感，特此编写。

连接螺栓一般采用35钢或40Cr之类高强钢材制作。

回转支承大齿圈固定螺栓及上、下座圈连接螺栓，必须用40Cr 或更优质高强钢材制作。

拆卸塔机时，必须注意检查连接螺栓并保存完好。

遇有遗失和损坏时，禁止用材质不明或不合要求的连接螺栓代替。

紧固螺栓时，应在螺栓表面涂轻机油或二硫化钼润滑脂。

螺栓连接应采用扭矩扳手（或称力矩扳手）紧固到规定扭矩。

此扭矩亦称搬手扭矩或紧固力矩，等于作用在搬手柄上的旋紧力P与力臂α（由作用力至螺栓中心线的垂直距离）的乘积，以式表之，即M=P.a，单位是N.m。

安装时，先用扭矩扳手将螺栓初步旋紧。

随后，必须用同一扭矩扳手复核其紧固程度是否已达到规定要求。

最后，在投产之前，还应进行一遍外观检查。

凡采用扭矩扳手旋紧的螺栓连接，在经过50h作业后，应使用同一扭矩扳手校核其紧固扭矩值是否仍然符合原定要求。

如塔机长期在工地施工，每年至少需用同一扭矩扳手复查一遍。

对于回转支承的螺栓连接，这种复查尤为重要。

如发现旋紧程度已不符合要求，或者螺杆头、螺母呈现接触不良及局部传力等情况，应立即予以换新。

使用扭矩扳手时应注意：正转是旋紧螺母，反转则是旋松螺母。

扭矩扳手可直接使用，也可配以倍加器使用，倍加器有放大紧固扭矩的作用。

扭矩扳手在使用前，应先调整到所要求的扭矩值：将把手端部伸缩式调整旋柄拔出并转动之，直至扳手中部显示窗口出现红色指标并逐渐指向所要求的扭矩值，然后退回旋转手至原处。

紧固时，只可正转，不可反转，操作应平稳而有节奏。

塔式起重机高强度螺栓松动的危害、原因及预防标准节是依靠高强度螺栓来连接固定的。

安装标准节过程中最重要的，就是螺栓必须拧紧。

这是因为：标准节之间的水平力要靠螺栓预紧力使结合面产生的摩擦力来承受。

从理论上讲，螺栓只有拉力，而不能抵抗剪力。

如果螺栓未拧紧，则容易松动。

此时，螺栓既受拉又受剪，交替冲击，受力恶化，很容易产生断裂，这是高强度螺栓最常见的破坏形式，也是塔机常见的事故形式之一。

因此，安装标准节时，必须按使用说明书的要求予以拧紧。

为防止松动，使用过程中还要定期进行加固塔身起着支承上部工作部件的作用，主要承受顶部工作部件传来的轴向压力、水平力、弯矩和扭矩，是由一节一节的标准节在工地现场靠塔机自身的顶升装置加节安装达到所需工作高度。

塔身标准节连接螺栓是不允许出现松动的，螺栓松动的危害极其严重。

《塔式起重机安全规程》(GB5144-2006)第4.2.2.4条明文规定：“采用高强螺栓连接时，其连接表面应清除灰尘、油漆、油迹和锈蚀。

应使用力矩扳手或专用扳手，按使用说明书要求拧紧。

”螺栓松动后，当弯矩在该螺栓方位的标准节主肢中产生拉力时，将使两标准节接触面产生间隙。

对独立高度为30米的塔机，在下部第二、三节标准节连接处产生0.1mm的间隙，在吊臂根部处的水平位移将增大2mm，如果多个接触面产生间隙，则塔身变形急剧增加，对塔身受力更为不利，甚至酿成倒塔事故。

螺栓松动后，在塔机上部荷载的作用下，本应固接在一起的两个标准节的接触面必将产生轴向往复移动。

原本无冲击载荷的的螺栓连接结构间产生冲击载荷，螺栓及连接结构中的荷载效应大幅度升高，极易导致螺栓及连接结构的破损，甚至塔身折断。

由此可见，对标准节连接螺栓松动未及时发现或置之不管，是多么地危险！究竟是什么原因导致塔机标准节螺栓松动呢？我们先来分析塔身的受力特点，塔身受力可简化为：垂直于水平面的弯矩M、在水平面的扭矩T、轴向压力N、水平力F，其中M、T对螺栓松动影响较大。

塔式起重机高强度螺栓的预紧力与重复使用王保卫谢智全贺习福深圳市特种设备安全检验研究院深圳518029摘要：通过对塔式起重机（以下简称塔吊）塔身连接的高强度螺栓连接副的受力分析，得出预紧力的重要性，然后又介绍两种控制高强度螺栓预紧力的方法，得出高强度螺栓重复使用次数不得超过2次的原由。

关键词：高强度螺栓；预紧力；扭矩法；转角法Abstract: Through the stress analysis of the tower crane high strength bolt connection, obtained that the importance of preload, and then describes two control methods of high strength bolt preload, obtained the reason of re-use high strength bolts no more than 2 times.Keywords：high strength bolt; preload; torque method; corner method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，高强度螺栓并未起高强度螺栓的真正作用。

本文从分析预紧力对高强度螺栓连接的重要性入手，结合工程实际，得出预紧力的重要性，然后又介绍两种控制高强度螺栓预紧力的方法，得出高强度螺栓重复使用次数不得超过2次的原因。

高强度螺栓的连接方式及受力分析高强度螺栓连接按其受力状况，可分为两种类型，一种是只受预紧力作用的螺栓连接，这种螺栓连接靠螺栓预紧力在被连接件结合面产生的磨擦力传递工作载荷；另一种是承受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接，工作时受力情况比较复杂，应从分析螺栓连接的受力和变形关系入手，求出螺栓总拉力的大小。