摘要：塔式起重机（以下简称塔机）有很高的塔身和很长的臂架，可以提供一个很大的施工范围，因此，广泛应用于建筑施工和工业起重领域。塔身一般由很多个标准节组成。为了将新增加的标准节与原有塔身标准节可靠地连接在一起，标准节之间要进行连接。目前，标准节的连接主要有销轴连接、螺栓连接两种方式。在进行塔机标准节连接的过程中，除了接头应互相匹配外，还应满足一定的要求，比如连接方式必须可靠、操作简单、经济效益好等。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了广泛应用，销轴连接则主要应用于中大型塔式起重机，两种连接方式各有优缺点。
关键词：塔式起重机；塔身接头；连接方式
1 塔式起重机的特点
塔式的起重机（又称塔吊、塔机）因其主要承担垂直和水平的货物运输，故应用在建筑工程中十分广泛，尤其是用于高层建筑的施工。塔机不同的类型和品牌特别多，结构和型式也是多种多样，若想有效避免因安装及操作不当而造成的安全事故，需要充分去了解塔机性能及塔機结构特点。塔式起重机（吊塔、塔机）具有起升高度大，半径幅度的利用率高，相对桥吊，龙门吊而言工作效率高，适用除精细安装之外高层建筑使用。根据安装方式的不同又分为固定式和行走式。行走式的塔机是采用“轨道+行走台车”来实现行走的。
按照变幅方式又可分为：动臂式塔机；按照自升方式分为：内爬式塔机和附着式塔机。内爬式塔机是安装于建筑物的内部，支撑于建筑物的内部结构上，以底部的起降机构为依，让整机可沿着建筑物的内部通道上下升降。
2标准节接头典型结构
塔身标准节主要由主弦杆、腹杆、连接接头及塔身通道等零件组成。主弦杆可直接采用各种轧制型钢，也可由轧制型钢或钢板组合焊接而成。常用的型钢有角钢、圆管、实心圆钢、方管、H形钢等多种，某些时候因型钢尺寸或截面特性不符合设计要求，也可采用焊接拼接截面，比如焊接方管、焊接H形钢等，采用何种主肢截面取决于塔机的起重性能、供货条件、经济效益及开发系列产品的规划和需要。塔身各相邻标准节通过主弦杆上的接头相互连接，因此，主弦杆的截面类型在很大程度上决定了所能采用接头的合理结构型式。根据组成标准节接头连接件的不同，常见塔机标准节接头一般可分为高强度螺栓连接、销轴连接、瓦套连接三种连接方式。
2.1高强度螺栓连接
高强度螺栓连接又可分为2种类型，即摩擦型螺栓连接和承压型螺栓连接。其中，摩擦型螺栓连接的制造工艺简单、工作性能可靠、成本低廉，颇为生产厂家和广大用户所青睐，特别是在中小型塔机中应用最为广泛。摩擦型螺栓连接有以下优点：①连接螺栓采用较大的预紧力，能保证相邻标准节间的端面能紧密接触，最大程度地消除了节间的间隙，保证了塔身的整体刚度；②能减小或消除标准节因制造原因产生的误差，进而消除对塔身的影响；③加工简单，工艺要求不高，安装方便快捷；④被连接零件通过焊接与主弦杆母材相连接，对母材无削弱，无需对连接部位进行特殊加强处理。这些特点恰恰是某些销轴连接所不具备的。摩擦型螺栓连接的缺点为：①在使用M30以上高强度螺栓时，人力拧紧有一定困难，需借助专用工具才能拧紧；②多个螺栓连接必须考虑连接时螺栓受力不均以及高空安装作业空间有限等。因接头具体结构型式的差异，摩擦型高强度螺栓连接接头方式有各自适合的适用范围，按目前实际使用情况说明如下。由于主肢为单角钢，一般可布置2个螺栓，通过合理布置螺栓位置，可使螺栓承拉时对主肢产生的局部弯矩较小；受角钢型号大小的限制，采用这种接头型式的塔机时，其起重力矩通常不会很大，一般在100t•m以下为宜。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2销轴连接
销轴连接的原理是通过承压和剪切来传递主弦杆内力，力的传递路线十分简单。为了减少轴孔间隙对塔身的影响，配合精度要求较高。为了传递主弦杆内力，此类结构一般需有额外的鱼尾板或榫头等连接附件。有些连接结构销轴贯穿母材，进而对母材造成了削弱，因此，在母材开孔部位必须补强。与螺栓连接结构比较，销轴连接结构较为复杂，工艺要求高，成本相对较高。此外，对销轴表面处理有较高的要求，否则一旦生锈，再次安装、拆卸将非常困难。由于受角钢型号限制，单角钢主弦杆承载能力有限。为了保证两销轴承载均匀和安装方便，鱼尾板及孔等尺寸、位置精度要求较高，工艺成本较高。该结构适合于中等以上吨位塔机，一般在60～300t•m为宜。
2.3瓦套连接
瓦套连接其实也是螺栓连接的一种，但因其连接构造特殊，与其他螺栓连接有很大的区别，所以单独列出分类。瓦套连接亦称之为瓦套法兰盘连接，也形象地称为哈夫抱瓦连接，最早见于Linden8000系列平头塔机。该系列塔身标准节均采用无缝钢管焊接而成，标准节之间的连接构造颇为独特。该连接每两节塔身标准节主弦杆接头之间上下相对，相对的主弦杆接头之间通过法兰盘式端头的端面相对接，外围用2个半圆、带有台阶式子口的抱瓦卡固，并用4个直径较小的普通螺栓紧固。接头螺栓采用内六方扳手即可安装，安装简单、方便，但抱瓦和接头体的加工精度要求高。这种塔身接头连接的特点是：上、下两端构造完全相同，通过法兰盘端面和抱瓦子口构造传力。据试验结果，采用这种连接构造最大可传递多达200t的轴力，因此，采用该类接头的塔机通常为大型或超大型塔机。
3标准节接头结构设计及选型注意事项
在结构有限元软件十分普及的今天，与以往传统的手算相比，对塔机整机结构进行电算分析也并非是困难、复杂的工作。众所周知，节点设计是钢结构计算中的重点和难点，而塔机塔身接头结构复杂，且活动可拆卸，更是节点设计中的重中之重。塔身整体结构的电算可选择适合、相对简单的梁杆单元进行有限元简化计算，而要进一步对接头进行更加详细、深入的细部计算，需建立较为复杂的三维实体单元模型，加之目前在螺栓连接、销轴连接等方面的理论研究仍存在较大的争议，完善计算的方法还在不断摸索中，进而无法验证有限元计算结果的正确性。因此，在接头设计中，应在不断总结以往成熟经验的基础上，采取手算与电算相结合的方法进行对比分析。塔身标准节主弦杆及接头承受载荷的大小及方向是变化的，产生的应力为交变应力，直接影响到塔身及整机的疲劳寿命；在标准节主弦杆与接头过渡连接处，其截面变化明显，必然存在应力集中现象，按照相关规范要求，对包括接头在内的塔身进行疲劳强度计算显得尤为重要。为了防止结构疲劳破坏，在一些关键部位应采取适当的构造措施，尽可能地减小甚至消除应力集中。塔机塔身标准节的安装和拆卸为高空作业，且较为频繁。统计数据表明，安装和拆卸时发生的事故在塔机事故中占有很大比例，且绝大多发生在增加或拆卸塔身标准节前后。因此，接头的设计选型应在保证受力符合规范的前提下，把安全放在第一位。在结构的构造设计上，应注意精打细算、精益求精，节点构造力求简洁，尽可能地减少零部件的数量和质量；在外观处理上，不应强求对称美观和工艺方便。
4结论
总之，作为塔机基本部件的标准件，其施工质量的好坏将直接影响塔机的质量和安全。有很多标准节连接，在塔机塔身标准节连接，根据塔式起重机起重性能和使用类型、产品定位与规划，考虑连接方式和自身优势合理利用选择的结构。
参考文献
[1]文朝辉,王永新.塔式起重机塔身标准节接头结构型式分析[J].建筑机械化,2015,03:36-40.
[2]叶中明.对塔式起重机安装拆卸及施工管理中的问题探讨[J].建材与装饰(下旬刊),2008,07:282-283.
论文作者:周立宏1,蒋敏琪2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：螺栓论文; 标准论文; 塔机论文; 结构论文; 方式论文; 型式论文; 角钢论文; 《电力设备》2017年第17期论文;