塔式起重机特殊情况下的拆卸方法
塔式起重机特殊情况下的拆卸方法
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一、前言
珠海某公寓工地的塔吊在楼房封顶完工后需要拆除，但由于建筑物设计建造的时候顶部有建筑特色的突出部分，其突出的建筑体进入到了塔吊顶升套架投影里面约0.18m，阻挡了塔吊利用自身的顶升降节的作业（见图一），且建筑物达30多层，塔吊的安装高度超过100m（塔吊降到离建筑物较近的位置），实在难以找到那么大吨位和提升高度的流动式起重机能完成高空拆卸，使得按照平常的先降到接近地面高度，再用流动式起重机吊拆塔臂的拆卸方法起不到作用。企业首先考虑了用空中解体，将塔吊套架以上部分先拆卸下来，然后分散拆卸的方案。但是空中解体方案首先就是一个技术难点，而且存在风险大。
图一
第一，由于高层建筑物是一般住宅，其楼板和水泥混凝土结构梁为一般的机构，总体强度不太适合架设较大型的辅助拆卸吊具。主要需要一次性吊起的构件及其重量见下表，从表中可以看出，要一次性吊起的最大重量达到6.5t，在这种情况下楼面要架设这么大起重量的工具实在不容易。而且起升高度还要达到十米以上，更增加了拆卸难度。
第二，存在风险大。由于是超高空作业，四周很难做到安全防护，加上设备虽然不是在海边，但离海边也不过一公里，且周围没有遮挡，相对来说阵风速度可能较大，这些都增大了作业的不稳定性和意外发生的几率。
第三，拆卸成本高。安全往往与成本是正比关系，当难度很高，要实现作业，确保安全，那要付出的成本相对正常拆卸成本将高出许多倍。不管是人员配备还是设备配备，都需要很高的成本。
有鉴于此，并针对施工现场考虑，本人认为采用以下方案将会更加安全可靠，且所需要花费的施工成本增加不大。
二、方案可行性分析
拆卸时应选择晴朗无大风的天气，以便于工作的开展和减小不确定因素。因为建筑物突出部分与塔身套架重合部分不多，只有0.16m，考虑到套架往下降的过程中避免与建筑物发生碰撞，算上安全距离，将其设为0.3m。在这种情况下，考虑到塔吊自身设计的工况，采用使塔身顶部向往倾斜的方法，可使套架离建筑物能达到安全距离降塔。只要套架降过了最顶部的建筑物，就可以实现正常
的降塔拆卸方法。按照标准程序拆卸的好处是：第一，拆卸工人平时的拆卸防范，工作熟练，不容易发生意外；第二，由厂家综合设计的程序，安全系数高；第三，标准方法，没有其他大的改动，不需要额外的投入，施工成本低。
（1）降塔时的负荷计算
塔吊在拆卸过程中是非工作状态，需要考虑的受力状况主要是风力对其影响。风力载荷由下公式计算。
Fw=Cw·Kn·Pw·A
Fw—作用在塔式起重机上和物品上的风载荷；
Cw—风力系数；
Kn—风力高度变化系数；
Pw—计算风压；
A—垂直于风向的迎风面积；
Pw=0.613Vw2，Vw—风速；
（Cw取1.0，Kn取1.56）
迎风面积查说明书计算如下
A=ω(1+η) A1
A1—结构外形轮廓面积
ω—结构充实率
η—两片相邻桁架前片对后片的挡风折减系数（按GB/T13752-92查表取0。7）
A起重臂=(1.4+1)50÷2×ω(1+η)=60×0.3×1.7=30.6（m2）
（ω，管桁架按GB/T13752-92查表取0.3）
A平衡臂=1×14×1.0=14（m2）（ω按实体算，取1.0）
A上塔身=9×1.8×1.0=16.2（m2）（ω按实体算，取1.0）
A=A起重臂+A平衡臂+A上塔身 =60.8
把起重臂、平衡臂、上塔身（包括塔帽、司机室、回转部分、套架和最上面的3个标准接）的重心和风心高考虑为同一高度。拆卸使应选择晴朗无大风的天气，经过检测，平时一般风速阵风为3～6m/s，考虑到比较进海，即使无大风，可能出现的阵风也会达到六级，再考虑安全系数，取七级风的最大风力计算，风速为17.1m/s，则Pw为180N/m2
F风=1×1.56×180×60.8≈17.1（KN）
该塔吊30m开始做第一道附墙，最上面的几道附墙间距为14m，附着后的自由高度为28m，当回转部分降落到接近楼面时，其到附墙的距离约20m，最上面第二道附墙和起重臂的距离分别为34m，此时下附墙以上的塔吊重量约46t。根据塔吊相关规范，工作状态下的塔身垂直度可以达到4‰，那么调整上附墙杆，使其向外伸，则在工作状态下起重臂就能偏外0.168m，此时的额外力矩为7.7吨米。同时，通常的塔吊工作风力可达六级，取六级风的低风速10.8m/s（Pw为71.5N/m2），则F风=1×1.56×71.5×60.8≈6.8（KN）,那么实际由风力引起超出工作范围的力F风=17.1-6.8=10.3（KN）。风力产生的弯矩主要由最上端的附墙承受，但考虑到安全系数，弯矩距离从下附墙算起，
M=F×L
M—力矩，L—距离
则M风=F风×34=10.3×34=35(t·m)。 （式一）
（2）附墙能承受的安全力矩
该80塔吊的工作状态下最大力矩如下（不考虑风力，但是试验载荷要用
1.25倍额定起重量计算，同时考虑1.1的工况系数）
M工况=1.1[(M起重臂组+1.25M起重物)-(M平衡臂组+M平衡重)] （式二）
≈1.1[（6.477×22+1.25×6×16）-（5.94×7+11.4×13）]
≈80(t·m)
（起重臂组的重心离塔身22m，在16m的幅度可以起吊的最大起重量为6t；平衡臂组的重心离塔身7m，平衡重的重心离塔身13m）
按照设计工况的六级风的最大风速13.8m/s（Pw为116.8N/m2），在上面的工况时的迎风面积按实体计算，A≈1.78*28≈50（m2）（标准节宽度1.78m，装附墙后自由端最大高度28m），此时风力为F风=1×1.56×116.8×50≈9.1（KN）, M
风=F风×28=9.1×28=25.8(t·m)。
此时上面的附墙能承受的可能出现的安全力矩为
M安全= M工况+ M风+ M自重=80+25.8+7.7=113.5(t·m)（式三）
（3）可调节的安全距离
由（式二），该80塔吊，此时可以通过调节上附墙杆把塔臂顶出的距离达到L=M/F=M额-M风=(80-35)/46+0.168≈0.978+0.168≈1.14(m)
但是在塔身上部向外倾斜的过程中，上塔身的重心同时外偏，至使外力矩加大。当顶出的距离真的达到了1.14m时，此时上面两道附墙要承受的力矩大到
M= M自重+ M风=46×1.14+1.56×180×60.8×34≈110.5＜113.5
由上式计算，这时还没有超出附墙的承受能力。又由于建筑物与塔吊重合的距离并不大，只需要将倾斜外偏的距离调节0.3m～0.5m已经足够能让塔吊顺利降下来，并能保证有很好的安全系数
经过论证，可以采用调节附墙杆使上塔身倾斜，让上塔身降到建筑物以下，再用标准的拆卸方法可以顺利拆卸该塔吊。
三、该方案应注意事项
第一，拆卸工作开始前应做好预防措施，做好人员防护和场地隔离，以防止万一发生事故时会扩大其危害性。
第二，要仔细检查附墙架及其各固定点、预埋件、穿墙螺栓和调节螺杆的状况，特别是最上面几道附墙的质量，确保可靠。
第三，调节时应同时调节两边附墙杆螺母，尽量使其一致以减少变形应力，增加塔身负荷。同时要着重监视各固定点状况，如有异常应立刻停止，待解决后才能继续。
第四，倾斜降塔过程中要把回转机构固定锁紧，防止意外。
第五，当把套架降到阻挡建筑以下以后应马上调节附墙，尽量调回到塔身处在垂直的位置，以减少拆卸附墙杆件时塔身变形产生的反作用力。
在套架降到阻挡建筑以下并调节好附墙杆位置以后，其他见附件拆卸。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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