從塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性分析強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對(duì)其影響，并從風(fēng)載等方面具體分析設(shè)計(jì)和使用過程存在的抗風(fēng)問題。最后，提出塔式起重機(jī)防強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對(duì)策和措施。
　　塔式起重機(jī)是廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、建筑工地的一種特殊機(jī)械。近年來，起重機(jī)的事故頻繁，給國家財(cái)產(chǎn)和人身安全造成了很大的損失，也延誤了生產(chǎn)和施工的如期完成。從事故的調(diào)查結(jié)果來看，部分事故是因受強(qiáng)臺(tái)風(fēng)影響而造成的，因此塔式起重機(jī)能有效抵御風(fēng)害，是促進(jìn)安全生產(chǎn)和保證作業(yè)順利開展的一項(xiàng)重要工作。
一、風(fēng)對(duì)塔式起重機(jī)的影響
 ?。ㄒ唬╋L(fēng)對(duì)塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響
　　當(dāng)風(fēng)垂直吹向起重機(jī)臂架時(shí)，作用在臂架上和吊重上的風(fēng)載荷使起重機(jī)機(jī)身產(chǎn)生一個(gè)扭矩M，把這個(gè)扭矩分解到機(jī)身的四邊平面桁架上，四片平面桁架的腹桿將產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力σ1與風(fēng)載荷的大小、風(fēng)心的作用點(diǎn)距機(jī)身的水平距離成正比，很顯然，風(fēng)載越大，臂架所處的幅度越大，腹桿中的σ1就越大。另外，臂架自重力、吊重力及回轉(zhuǎn)慣性力也將使塔身腹桿產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力σ1，σ2也與幅度大小成正比。在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，在某一風(fēng)載時(shí)，σ1已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于σ2.這就說明此時(shí)控制腹桿應(yīng)力值的主要因素為風(fēng)載。因此，在臂架處于大幅度位置時(shí)，要特別注意垂直風(fēng)造成的機(jī)身腹桿的失穩(wěn)而導(dǎo)致起重機(jī)破壞。
　　當(dāng)風(fēng)順起重機(jī)臂架迎面吹時(shí)，起重機(jī)在最小幅度時(shí)，風(fēng)載將使起重機(jī)臂架繞臂架根鉸產(chǎn)生后傾彎距。如果風(fēng)載超過一定值，并且起重機(jī)正好是空鉤，這個(gè)后傾彎矩將克服臂架自重力的前傾彎矩，使臂架向后傾翻。對(duì)于沒有設(shè)置臂架防后傾裝置的起重機(jī)，臂架的后傾將導(dǎo)致整機(jī)破壞。故應(yīng)設(shè)有臂架防后傾裝置。
　?。ǘ╋L(fēng)對(duì)塔式起重機(jī)穩(wěn)定性的影響
　　若作用在起重機(jī)上的各項(xiàng)載荷對(duì)傾覆邊的力矩之和大于零時(shí)，則起重機(jī)是穩(wěn)定的。對(duì)于起吊額定起重量的起重機(jī)而言，起重機(jī)自重力對(duì)傾覆邊的力矩Ml為穩(wěn)定力矩，起升載荷以及從臂架后方吹的風(fēng)載荷對(duì)傾覆邊的力矩之和M2為傾覆力矩。對(duì)于某一風(fēng)載F1w有Ml + M2= 0，則起重機(jī)的穩(wěn)定處于臨界狀態(tài)，如F1w > Fw，起重機(jī)將傾翻[1].（計(jì)算公式詳見起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范GB38Ⅱ和GB/T13752）
　　對(duì)空載狀態(tài)的起重機(jī)，起重機(jī)的自重力對(duì)傾覆邊的力矩為穩(wěn)定力矩，迎面風(fēng)載產(chǎn)生的力矩為傾覆力矩。在設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)為了滿足最大限度起吊額定起重量時(shí)對(duì)整機(jī)穩(wěn)定性的要求，常常將起重機(jī)自重力的合力中心偏后布置，這樣必然帶來空載時(shí)起重機(jī)有后傾趨勢(shì)的結(jié)果，假若迎面風(fēng)載加大到一定程度，重心后置的起重機(jī)自重力產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩不足以克服風(fēng)載產(chǎn)生的傾覆力矩，從而會(huì)發(fā)生整機(jī)傾覆。
　　（三）風(fēng)載對(duì)吊臂后傾與整機(jī)后傾的影響
　　對(duì)仰俯變幅起重機(jī)，當(dāng)風(fēng)順起重機(jī)臂架迎面吹來時(shí)，起重機(jī)在較小幅度時(shí)，風(fēng)載將使起重機(jī)臂架繞臂架根部鉸點(diǎn)產(chǎn)生后傾力矩。架防后傾裝置的起重機(jī)或防后傾裝置失效，會(huì)使臂架向后傾覆、臂架的后傾將導(dǎo)致整機(jī)破壞，對(duì)于固定撐臂的起重機(jī)或水平小車變幅起重機(jī)，受迎面風(fēng)時(shí)，會(huì)有整機(jī)后傾的危險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)，為了滿足最大額定起重量時(shí)整機(jī)不至于前傾倒塌，常常將自重力的合力重心偏后布置，這將導(dǎo)致空鉤時(shí)起重機(jī)有后傾的趨勢(shì)。
　?。ㄋ模?qiáng)臺(tái)風(fēng)對(duì)非工作狀態(tài)起重機(jī)的影響
　　非工作狀態(tài)下風(fēng)荷載對(duì)起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗傾覆穩(wěn)定性和防風(fēng)抗滑安全裝置起決定作用。起重機(jī)安全規(guī)程中規(guī)定：在軌道上露天作業(yè)的起重機(jī)，當(dāng)遇強(qiáng)臺(tái)風(fēng)停止工作時(shí)，應(yīng)將起重機(jī)錨定住。此時(shí)，風(fēng)對(duì)起重機(jī)的作用，就同一般的建筑結(jié)構(gòu)相似了。但仍有不同，不同之處在于，一般建筑物與基礎(chǔ)的連接是永久的，而起重機(jī)與地面（或稱基礎(chǔ)）為臨時(shí)連接，田需考慮連接裝置場(chǎng)地的限制與操作的方便性。
　?。ㄎ澹┙ㄖ镲L(fēng)場(chǎng)對(duì)起重機(jī)的影響
　　由于周圍建筑環(huán)境的影響，塔機(jī)周圍的風(fēng)場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)某些危險(xiǎn)的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，增加起重機(jī)傾覆或倒塌的危險(xiǎn)[2].起重機(jī)安全規(guī)程中規(guī)定，為了抗御強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，非工作狀態(tài)的起重機(jī)應(yīng)松開回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)器，以使起重機(jī)臂架在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)來臨時(shí)能自動(dòng)轉(zhuǎn)至與風(fēng)向平行的平面，降低風(fēng)載荷。在沒有任何環(huán)境影響的湍流風(fēng)中，這是具有代表性的。然而，由于周圍建筑的影響，這種情況很少見。還有由于狹管效應(yīng)，高聳的建筑之間的風(fēng)速可明顯增加，而使起重機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)力加大。
二、對(duì)策與措施
　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)方面
　　起重機(jī)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)包括工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)二種情況。第一不能遺漏，第二風(fēng)壓取值要準(zhǔn)確。工作狀態(tài)最大計(jì)算風(fēng)壓，用于計(jì)算金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，驗(yàn)算整機(jī)工作狀態(tài)下的抗傾覆穩(wěn)定性；非工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓，用于驗(yàn)算此時(shí)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、整機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性和起重機(jī)的防風(fēng)抗滑安全裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算。注意計(jì)算風(fēng)壓的取值《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》將實(shí)際上沿高度變化的風(fēng)壓取為定值，規(guī)范規(guī)定的最大計(jì)算風(fēng)壓，相當(dāng)于當(dāng)10m高處為5級(jí)風(fēng)的上限和6級(jí)風(fēng)的上限風(fēng)壓時(shí)，高度近100m處的風(fēng)壓，這對(duì)于一般高度的起重機(jī)是偏于安全的。《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：工作狀態(tài)的計(jì)算風(fēng)速按陣風(fēng)風(fēng)速（即瞬時(shí)風(fēng)速）考慮，非工作狀態(tài)的計(jì)算風(fēng)速按2min時(shí)距平均風(fēng)速考慮。參考其他規(guī)范給出的風(fēng)速值時(shí)，要注意不同時(shí)距風(fēng)速的正確換算。對(duì)于非固定撐臂的起重機(jī)，應(yīng)設(shè)置有效的吊臂防后傾裝置。選擇風(fēng)阻力小的結(jié)構(gòu)形式和截面形式，以降低所受風(fēng)力。要根據(jù)起重機(jī)的特殊性和起重機(jī)的具體工作特性明確起重機(jī)整機(jī)受力情況和鋼結(jié)構(gòu)中各桿的受力情況，使得受力合理，避免因受力分析不清而導(dǎo)致設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。尤其是改裝起重機(jī)時(shí)，受力分析一定要全面、準(zhǔn)確，計(jì)算工況不能遺漏。同時(shí)要設(shè)置完善、有效、合理的防風(fēng)裝置，包括風(fēng)速儀、夾軌器、鐵鞋、錨定裝置、端擋等，防止起重機(jī)被風(fēng)吹跑或吹倒。夾軌器及錨定裝置或鐵鞋應(yīng)能各自獨(dú)立承受非工作狀態(tài)下的最大風(fēng)力[4].最好采用自動(dòng)作用的防風(fēng)抗滑裝置，風(fēng)速風(fēng)級(jí)報(bào)警器應(yīng)與防風(fēng)抗滑裝置聯(lián)鎖。