翻開現(xiàn)代世界超級摩天大樓的建筑施工檔案可以看到,每一幢令世界震撼超級摩天大樓都和大型動臂塔機緊密連在一起,大型動臂塔機的手臂描繪著一個又一個新歷史記錄。紐約世界貿(mào)易中心大樓是當時美國紐約市最高、樓層最多的摩天大樓。其主樓采用鋼、混凝土組合結構,用鋼7.8萬噸。大樓于1966年開工,歷時7年,以110層、411米的高度作為摩天巨人而載入史冊。工程施工中使用了8臺起重量達45t的法???FAVCO)大型自升式動臂塔機STD2700,以其大起重量、大起升高度、大起升速度的顯著功能,在建筑起重機中鶴立雞群,標志著動臂塔機進入了一個新時代。
我國90年代以來,特別是近年超級摩天建筑的崛起勢不可擋。深圳地王大廈位于城市金三角地段,主樓采用鋼、混凝土組合結構,用鋼2.5萬噸。大廈于1993年4月開工,歷時三年,耗資40億港元,完成總計69層、建筑面積26.6萬平方米、高384米的建筑,成為當時亞洲第一高樓。工程施工總承包商日本熊谷組引進2臺起重量達50t的法??舜笮妥陨絼颖鬯CM440D,創(chuàng)造了9天4層樓的鋼結構安裝新速度,開創(chuàng)了大型動臂塔機在我國超高層鋼結構施工的新紀元。從此,伴隨著城市建設的迅猛發(fā)展,大型自升式動臂塔機已經(jīng)和中國城市標志性建筑越來越緊密的聯(lián)系在了一起。
特別是預計2009年封頂?shù)臇|莞臺商會館,使用了湖南江麓機電科技有限公司生產(chǎn)的QTD480動臂塔機,該機于2007年按照國家和行業(yè)標準,參照國際標準設計并于2008年初制造投產(chǎn),第一臺已經(jīng)于08年4月份安裝在東莞第一高樓工程。該機各項技術性能先進:起升高度(獨立高度)45米,固定附著安裝高度達399米、最大起重量32噸。是目前國內(nèi)性能突出的大型動臂塔機。
此外,湖南中聯(lián)08年5月推出了TCR6055動臂塔機,起重力矩達到640t.m,撫順永茂也將推出STL720同類塔機。
這里說的大型動臂式塔機,已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的下回轉(zhuǎn)、非自升式動臂式塔機,而是代表著大起重量、大起升高度、大起升速度的當代重型建筑起重機。就上述典型工程施工來說,大型動臂式塔機是其首選,甚至是唯一選擇。能夠創(chuàng)造如此多“第一”的大型動臂塔機必然有其在性能、結構、應用技術等方面的特殊性,必然有其在安全使用方面的特殊要求。
1、性能參數(shù)
大型動臂塔機除具備外爬、內(nèi)爬、行走功能外,特殊功能
(1)大起重量
現(xiàn)代大型建筑工程采用了鋼或鋼、混凝土組合結構,吊裝單元的重量大大提高,異型、組合結構通常達到32噸,最大達到80余噸。因此,大型動臂塔機配置重型主起升系統(tǒng),最大起重量通常在32至100噸。
(2)大起升高度
由于采用了特殊的爬升體系,起重機可隨建筑結構整體爬高,起升高度大幅度提高。
(3)大起升速度
起升結構大功率,特別是采用了自備的內(nèi)燃機拖動方案,帶負荷起升速度超過100m/min。
2、結構特性
(1)吊臂起伏角度大,尾部回轉(zhuǎn)半徑小
大型動臂式塔機吊臂起伏角度在17至83度之間,大大拓寬了設備的能力和工作范圍。相對于水平臂塔機,吊臂的大仰角相當于增加了塔身的高度,有效擴展的工作范圍幾乎是以吊臂長度為半徑的半球體空間。這對于結構主體施工以及主體結構上高聳構件吊裝具有重要意義。尾部回轉(zhuǎn)半徑在8至11米之間,這在群塔作業(yè)、城市狹小作業(yè)空間施工提供了更多的選擇,在城市中心區(qū)、超高層建筑工程施工甚至是唯一選擇。但另一方面,由于吊臂起伏引起兩個方面的問題。其一,吊臂自重彎距變化大。如M440D安裝55米吊臂,當由最小幅度變化到最大幅度時,其自重彎距變化超過300t.m(安裝82米臂的 M1280D塔機自重彎距變化甚至超過1000t.m),吊臂自重彎距變化對整機平衡影響很大。因此大型動臂式塔機吊臂設計采用高強度結構鋼,最大限度地減輕臂架重量而增加吊重,提高吊重與機重的比例系數(shù)。其二,吊臂迎風面積增加大。由最大幅度變化到最小幅度時,相對于臂根鉸點,其吊臂迎風面積增加3.4 倍。因此無論大型動臂式塔機處于工作狀態(tài)或非工作狀態(tài),風載荷對塔機安全影響更大,并且這種影響是變化的、動態(tài)的,容易為操作及管理者忽視而造成重大事故。這一點在“安全預警”中進一步討論。
(2)吊臂穩(wěn)定性好,安裝幅度范圍大
大型動臂式塔機吊臂設計采用“桿”結構,相對于水平臂塔機“梁”結構穩(wěn)定性能更好,吊臂結構占整機結構重的比例更小,而最大起重量則更大。因此,常規(guī)大型動臂式塔機起重能力都能夠達到30至100噸,有效的解決了超高鋼結構工程對起重機大起重能力的要求。另外,由于塔機吊臂設計采用“桿”結構,吊臂安裝幅度范圍更大。為使用提供更多靈活選擇,可以供不同工程選擇,也可以在同一工程的不同階段根據(jù)需要調(diào)整。表3中可見,雖然吊臂安裝幅度大,但是不同安裝臂長對于起重特性的影響很大,例如65米安裝臂長在臂端起重力矩175t.m,而30米安裝臂長在臂端起重力矩則能夠達到585t.m,該變化量遠大于水平臂塔機。此特點是由吊臂自重彎距變化和吊臂風載荷引起,盡管制造商試圖采用可移動平衡重來抵消吊臂自重彎距變化,終因制造成本
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