1 工程概况
该项目有一台塔机工作幅度35m，最大起重量5t，起升高度22.5m；另一台5513塔机起升高度15m，为抵抗台风在塔机上用揽风绳对塔身进行加固。
2 设计计算
首先需要说明，本方案只是对塔身的加强方案，台风等恶劣天气造成的前后臂破环情况虽然少见，但也可能存在，若遇到这种情况，则本方案无法解决。一般情况由于塔机上部可自由回转，有利于前后臂，因而只需加强塔身。
由于工作状态为正常状态，风力较小，塔机高度较低，塔机本身能够承受相应载荷，免于计算，因而只需计算非工作状态时的受力来设计揽风绳。初步设计是选用8条直径Ф20mm的钢丝绳，上部挂在回转下支座与套架连接的孔上，下面挂在地面的预埋耳上，钢丝绳与地面夹角约60°，每个角2条。篇安全保守计算选塔机起重臂臂底高26m，塔身标准节高22m，下支座与套架连接孔高度也约为22m。该塔机为5513塔机，起重臂为三角形截面，截面尺寸如图1所示：
3.2 截面特性计算
用caxa绘图软件算得塔身标准节截面惯性矩为1101756.7cm4，用计算法可得：
A=4×49.067=196.268cm2
IX=4×[1175.08+49.067（150.9/2）2]=1121995.6cm4
钢丝绳选用6×19＋1钢芯结构，直径Ф20mm，面积如下：
A=2×3.14cm2=6.28×10-4m2
材料弹性模量取93.2GPa，钢材弹性模量取210GPa，钢丝绳：
EA=93.2×109×6.28×10-4=58.52×106
I=2×3.14×d4/64=1.57cm4
EI=93.2×109×1.57×10-8=731.62=0.00146×106
标准节：
EI=210×109×1121995.6×10-8=2356190760=2356×106
EA=210×109×196.268×10-4=4121.6×106
3.3 揽风绳受力计算
计算时采用等效模型计算，塔身节以上部分所受风载为 3.5t，作用在26m高处（塔身及互转机构、回转节等效于塔身高度26m），塔身标准节高22m，所受风载2.4（t），作用在11m高处。塔机上部非工作状态自由回转，不存在扭矩，只有沿大臂方向的风力作用，风力在回转平面360°范围均有可能，当大臂处于标准节对角线方向时，揽风绳单绳受力，受力最大，计算只需分析该方向受力即可。采用结构力学软件，程序如下：
结点，1，0，0
结点，2，0，11
结点，3，0，22
结点，4，0，26
结点，5，12.7，0
单元，1，2，1，1，1，1，1，1
单元，2，3，1，1，1，1，1，1
单元，3，4，1，1，1，1，1，1
单元，3，5，1，1，0，1，1，0
结点支承，1，6，0，0，0，0
结点支承，5，3，0，0，0
单元材料性质，1，3，4121.6，2356，0，0，-1
单元材料性质，4，4，58.52，0.00146，0，0，-1
结点荷载，2，1，2.4，180
结点荷载，4，1，3.5，180
计算结果显示揽风绳受力为4.81（t）。
3.4 揽风绳设计结果判定
钢丝绳选用6×19+1钢芯结构，直径Ф20mm，上表为《重要用途钢丝绳》（GB8918-2006）中查得的钢丝绳破断拉力数据，根据上表，查得1770强度等级破断拉力为25.2（t），取6倍安全系数则可承受：2×25.2/6=8.4（t）＞4.81（t）。
3.5 揽风绳的锚定
地锚选定1.2×1.2×1.2的钢筋混凝土配重块埋入地面0.9m，主配筋为16mm，吊耳为20mmQ345圆钢，底部外弯，并在外弯处设16mm直筋。
3.6 地锚块受力计算
由缆风绳受力分析计算可知：每角缆风绳最大反力为4.81t，配重块竖直力Y=4.81×sin60°=4.17t，配重块水平力X=4.81×cos60°=2.4t，现场施做混凝土比重按2.5t/m³计算，则自重1.2×1.2×1.2×2.5=4.32t，大于所需承受的最大竖直拉力值4.17t，现场配重块埋入混凝土地台，四周压实以起水平止挡作用，防止配重块发生水平位移和倾覆。
3.7 揽风绳的初始张紧
揽风绳应有预张力，以消除装配间隙和钢丝绳的松弛，可设为500～800kg，四角均匀受拉，实际揽风绳与地面夹角度可在45°～60°之间调节，角度越小，水平分力越大，但四根角度应尽量一致，在两角中间沿水平方向最大分力为0.8t，当最不利状况即：另两角钢丝绳没有张紧时最大弯矩0.8×22=17.6tm，塔机足可承受。
钢丝绳变形量为8000×25.4/93.2×109×6.28×10-4=0.0035m。变形量较小，塔机在较大风载作用下产生的变形很快可消除不利方向的钢丝绳拉力。
4 讨论
除了上述讨论的要点，还应该加强防风防灾方面的预防管理措施，例如风区内安装封闭挡风的大型标语及标识牌，必须采取能抗击12级大风的防风加固措施。起重设备在投入使用前进行全面检查，保证设备性能良好、运转正常。当有6级以上大风时，禁止露天高空施工作业和起重施工作业。在停止作业及非作业期间，要把起重设备的起重臂锁定，防止其随风转动。各参建单位与当地气象部门签订气象信息协议，应提前一两天加强气象监测预报，对大风天气及时掌握气象情况，做好施工安全、防护和临时挡护工程。严格执行施工规程要求，确保施工安全。手机短信定制气象信息，每晚了解当晚及次日气象情况。在具备条件的施工现场安装测风仪，随时监测大风情况。各参建单位指定专人每天定时通过广播或电视收听、收看天气预报和大风预报，或接到业主、监理下发的有关大风来临的通知时，要预先了解有关大风来临的信息，提前向所属单位发出预警信息。大风监听、监视人员在获得有关大风来临的信息后，立即准确将有关信息向项目经理汇报。项目经理接到大风来临的信息后应立即将此信息传达给驻地指挥部、监理部、全体参加施工人员及其它相关方。大风到来之前项目部、各工区和作业队要配备好防大风材料、设备、工具、食品、照明器材，并选择好躲避大风袭击的处所，及时对危险房屋进行预先加固。在大风到来之前到大风停止之后这段时间里，项目部、各作业队要安排专人值班记录并随时掌握大风动向，进行大风发展趋势跟踪并及时向项目部领导汇报情况。提前编制应急预案，对防止大风袭击采取的措施进行规定，并组织全员进行培训，一旦大风袭击立即启动本应急预案。在防止大风袭击的同时注意防洪水、防火、防触电、防交通事故、防道路阻塞事故发生。确认大风过后，项目部和工区经理、安全负责人等领导组织人员要对被大风破坏的设施设备、用电线路等进行维护、维修和加固，将人员、机械设备归回原位，及时恢复正常施工生产。
5 结语
综上所述，对于加强塔式起重机的防风抗倾覆能力，采取以上方案具有一定的合理性。具体单角两绳可由单绳穿绕，该张紧力为250～400kg即可。通过实施该方案，可使防风钢缆设备更具抗风防倾覆能力，值得推广应用。
参考文献
[1]GB/T13752-2017 塔式起重机设计规范[S].北京：中国标准出版社，2017.
[2]GB8918-2006 重要用途钢丝绳[S].北京：中国质检出版社，2006.
收稿日期：2015-09-23 作者简介：曾峰（1981-），男，广东梅州人，广州特种机电设备检测研究院工程师，研究方向：特种机电设备检验检测。
