為什么塔吊“不怕”臺(tái)風(fēng)天？

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楔子

這兩天上海迎來了臺(tái)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(shí)不時(shí)的會(huì)站在陽臺(tái)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(gè)問題闖入了我的腦海：塔吊這么高，為什么“不怕”臺(tái)風(fēng)天？

所以今天這篇文章，就來聊聊這個(gè)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(dòng)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(xiàng)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(dòng)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(dòng)機(jī)、控制器、配電柜、連接線路、信號(hào)及照明裝置等。

塔吊其實(shí)是一個(gè)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?yàn)槭且粋€(gè)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(tái)風(fēng)的原理主要是兩點(diǎn)：一個(gè)是保證自己這么高不能倒，另一個(gè)是如何巧妙地化解臺(tái)風(fēng)的“力量”。

我們可以把塔吊頂部看成一個(gè)不等臂的動(dòng)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(shí)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(shí)塔吊并非絕對(duì)平衡，而是有可承受的范圍，部分力矩會(huì)由其自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來承受。（如下圖）

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

為了防止塔吊被風(fēng)吹倒下來，塔吊的地基設(shè)計(jì)的是十分穩(wěn)固的，固定地基通常會(huì)采用樁基加混凝土承臺(tái)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(tái)風(fēng)的“水平力”的呢？

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

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

所以塔吊其實(shí)不是靠蠻力“扛”臺(tái)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(huì)“傾倒”。

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防風(fēng)措施

除了原理上的抗臺(tái)風(fēng)，塔吊還有一些技術(shù)措施應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)的來襲。

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

風(fēng)力達(dá)到?6 級(jí)（10.8m/s）及以上?時(shí)，必須停止塔吊所有吊裝作業(yè)；風(fēng)力?4-5 級(jí)?時(shí)，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(shí)，應(yīng)松開回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器，使大臂能隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以最大程度釋放風(fēng)荷載動(dòng)能，抵御臺(tái)風(fēng)。

臺(tái)風(fēng)到來之前，對(duì)于塔吊的操作還有一些標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作。

• 動(dòng)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(cuò)：多臺(tái)相鄰塔吊的臂要錯(cuò)開高度，防止風(fēng)轉(zhuǎn)時(shí)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(duì)塔吊來說影響極大，稍有不慎就可能導(dǎo)致工程事故。

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