為什么塔吊“不怕”臺風(fēng)天？

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楔子

這兩天上海迎來了臺風(fēng)“巴威”，正好又碰上前兩天家里有塊玻璃欄板自爆了，所以我真是如臨大敵啊。

關(guān)于玻璃自爆的事情，可以擴(kuò)展閱讀：《》

所以我時不時的會站在陽臺上望望“天象”，而小區(qū)后面的一棟爛尾樓的塔吊常是我觀察的主體。

突然一個問題闖入了我的腦海：塔吊這么高，為什么“不怕”臺風(fēng)天？

所以今天這篇文章，就來聊聊這個問題。

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定義

首先來了解一下什么是塔吊。

塔吊

又稱塔機(jī)，是將動臂裝在塔身上部的塔式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)，起源于西歐，據(jù)記載第一項有關(guān)建筑用塔機(jī)專利頒發(fā)于1900年。

塔吊由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成。

• 金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動臂和底座等。

• 工作機(jī)構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走四部分。

• 電氣系統(tǒng)包括電動機(jī)、控制器、配電柜、連接線路、信號及照明裝置等。

塔吊其實是一個裝配式構(gòu)件，由一節(jié)一節(jié)的“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)”組裝而成，它能隨著使用要求，慢慢長高，就和小孩子搭樂高積木一樣。（如下圖）

正因為是一個鏤空的桁架結(jié)構(gòu)，所以塔吊中間還是可以攀爬的，可能是用于突發(fā)情況的檢修吧。（如下圖）

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抗傾覆

通俗點(diǎn)來說，塔吊抗臺風(fēng)的原理主要是兩點(diǎn)：一個是保證自己這么高不能倒，另一個是如何巧妙地化解臺風(fēng)的“力量”。

我們可以把塔吊頂部看成一個不等臂的動態(tài)平衡的天平，通俗點(diǎn)說就是老式的秤。（如上圖）

有句話叫做秤砣雖小壓千斤，其實塔吊也是采用這樣的原理。左端為平衡臂，配重塊就是“秤砣”，而右端為起重臂，吊起的重物就類似要稱的東西。（如下圖）

理論上兩端的力矩必須完全相等，但其實塔吊并非絕對平衡，而是有可承受的范圍，部分力矩會由其自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來承受。（如下圖）

而臺風(fēng)天只不過多了一個風(fēng)荷載，只要兩端能平衡，也就算扛住臺風(fēng)了。

為了防止塔吊被風(fēng)吹倒下來，塔吊的地基設(shè)計的是十分穩(wěn)固的，固定地基通常會采用樁基加混凝土承臺的方式，確保其抗傾覆的能力。（如下圖）

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抗水平力

上面一節(jié)解釋了塔吊自身不倒的原理，那它又是如何巧妙化解臺風(fēng)的“水平力”的呢？

大家有沒有發(fā)現(xiàn)：大風(fēng)的時候，塔吊是會自己轉(zhuǎn)的。

這就是塔吊抵御臺風(fēng)的方式， 讓吊臂能夠隨風(fēng)轉(zhuǎn)動，以便最大程度釋放風(fēng)載荷的動能，抵御強(qiáng)臺風(fēng)襲擊。

所以塔吊其實不是靠蠻力“扛”臺風(fēng)，而是巧妙的通過“轉(zhuǎn)圈”來化解風(fēng)的力量，這就有點(diǎn)像“太極”，四兩撥千斤。

再加上塔吊是 桁架結(jié)構(gòu)，等于是通過“一副空心骨骼”最大程度的降低了風(fēng)阻；而且高強(qiáng)度的鋼結(jié)構(gòu)也保證了塔吊自身不會“傾倒”。

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防風(fēng)措施

除了原理上的抗臺風(fēng)，塔吊還有一些技術(shù)措施應(yīng)對臺風(fēng)的來襲。

相關(guān)的技術(shù)規(guī)定明確：臺風(fēng)天不能進(jìn)行塔吊的操作。

風(fēng)力達(dá)到?6 級（10.8m/s）及以上?時，必須停止塔吊所有吊裝作業(yè)；風(fēng)力?4-5 級?時，禁止進(jìn)行塔吊安裝、拆卸及頂升加節(jié)等高危作業(yè) 。

根據(jù)《塔式起重機(jī)安全規(guī)程》GB5144和《建筑施工塔式起重機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程》JGJ196規(guī)定：

塔式起重機(jī)在非工作狀態(tài)時，應(yīng)松開回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動器，使大臂能隨風(fēng)轉(zhuǎn)動，以最大程度釋放風(fēng)荷載動能，抵御臺風(fēng)。

臺風(fēng)到來之前，對于塔吊的操作還有一些標(biāo)準(zhǔn)動作。

• 動臂式塔吊，需要把起重臂降到最低仰角（甚至趴到接近水平），讓最小迎風(fēng)面朝風(fēng)，減少受風(fēng)面積。（如下圖）

• 水平臂塔吊，需要把吊臂轉(zhuǎn)到順著風(fēng)向（自由回轉(zhuǎn)狀態(tài)，不能鎖死），讓風(fēng)從側(cè)面吹過而不是橫推；吊鉤升到頂端，鋼絲繩收緊。

• 夾緊 + 錨定：軌道式夾軌鉗鎖緊、加錨定樁；固定式檢查地腳螺栓；內(nèi)爬式加固附墻件。

• 配重與平衡：保留必要平衡重，去掉吊載，小車收到臂根。

• 群塔交錯：多臺相鄰塔吊的臂要錯開高度，防止風(fēng)轉(zhuǎn)時互撞。（如上圖）

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結(jié)束語

作為高空作業(yè)的大型設(shè)備，高空風(fēng)力對塔吊來說影響極大，稍有不慎就可能導(dǎo)致工程事故。

其實塔吊不是不怕臺風(fēng)，而是有一套專門的"抗臺操作"，再加上設(shè)計時本來就留了風(fēng)荷載余量，才保證了臺風(fēng)天塔吊不拆除也能安全。