严尊湘

（镇江市建筑机械协会，江苏 镇江 212000）

塔机附着装置的作用是减小塔身计算长度，把作用在塔身上的水平力和扭矩，通过附着装置传递到建筑结构上。这样就形成了一个力传递链：塔身－附着框－附着杆－墙座－建筑结构。在这个力传递链中，任何一个链环遭到破坏，整个力传递链失效，可能引发安全事故。

附着装置是非标准件。每次安装前，应根据塔机与建筑物的相对位置及建筑结构外形进行专项设计。因附着装置引起的塔机事故时有发生。

附着装置的安全问题，已经引起建筑安全监管部门的重视。对超长附着装置，有些地方要求进行专项施工方案专家论证。但论证的重点，往往偏重于附着杆强度的设计计算。

结合本人在施工现场所见的一些隐患，现进行简单的受力分析，以飨读者。希望能引起附着装置设计人员和塔机租赁公司管理者的重视。

1 附着杆两端增加十字接头

某塔机制造公司设计、制造的塔机附着装置，在附着杆两端增加了十字接头，如图1所示。

图1 附着杆两端增加了十字接头

当附着框与墙座不在同一高度时，可以调节附着杆两端的高度。但是，这样的附着杆已不是力学意义上的二力杆，受拉则长，受压则短。从力学角度分析，在一定范围内，既不能承受轴向拉力更不能承受轴向压力，起不到固定塔身位置的作用，失去了附着杆的基本功能。

2 附着杆接头与附着框的结构型式不匹配

目前多数附着框上不设置销座，取而代之的是将2 块销座耳板直接焊接在附着框的上下2 个平面上，两块耳板间的净间距取决于附着框材料规格，销轴较长。

图2（a）中，受重力作用，附着杆隔板落在附着框下耳板上。在右侧的受力分析图中，把销轴视为一根简支梁，由于b＞a，因此下耳板的受力远大于上耳板，下耳板存在破坏的风险。

有些塔机安装人员也意识到图2（a）存在的风险，在附着框下耳板与附着杆耳板之间，垫一个厚垫圈，如图2（b）所示。用这种方法解决上、下耳板受力不均问题。此状态，销轴承受的最大弯矩值Mb＝Nl/4，由此可以看出，销轴越长（即l越大）作用于销轴上的弯矩值也越大，即使力N值不变，销轴直径也应随着l长度的变化而增大。这种方法的另一个缺陷是，厚垫圈是活动的，安装附着装置时，有可能漏装。

图2 附着杆与附着框连接方式及受力示意

解决这一问题的较好方法是，将附着杆接头设计成双耳板，在两块耳板之间焊一个衬管，如图2（c）所示。两块耳板对销轴的作用弯矩分别是：。可以证明Mc1和Mc2均小于Mb，这里不再赘述。可以较好地解决销轴受破坏的风险。

图2（c）中，附着框两块耳板间的内尺寸为h1，附着杆两块耳板间的外尺寸为h2，两者之间的间隙s＝h1-h2＝20mm 为宜。间隙过小，不便安装附着杆；间隙过大，不利于销座耳板和销轴受力。

3 附着杆调节螺杆过于细长

附着杆应该设置调节螺杆，用于微调附着杆的长度。但是有些调节螺杆过于细长，应力集中易弯折，成为附着杆的强度薄弱环节。

某工程1 台QTZ63 塔机，用2 根16a 普通槽钢拼焊成160mm×160mm的双肢格构式附着杆。附着杆上配置M60 调节螺杆，如图3（a）所示。

图3 设计附着杆应验算调节螺杆的强度和刚度

双肢16a 普通槽钢，截面面积A＝43.91cm2，截面惯性矩Ix＝1732cm4，Iy＝1840cm4，截面模量Wx＝217cm3，Wy＝230cm3，回转半径ix＝6.28cm，iy＝6.47cm。

M60 螺杆，螺纹有效直径d1＝54.046mm，有效截面面积Ae＝22.94cm2，截面惯性矩I＝41.88cm4，截面模量W＝15.50cm3，回转半径i＝1.35cm。

比较上述两组数据，M60 螺杆的材料截面特性比双肢16a 槽钢的截面特性小很多，成为附着杆的强度薄弱环节，是附着杆在调节螺杆处弯折的原因。

针对图3（a）中存在的这一薄弱环节，采取了局部加强措施。将塔身垂直度调整到允许偏差范围内，用4 根┕40×4 等边角钢焊接在调节螺杆两端的端板上，进行临时加强，如图3（b）所示。

4 随意加长墙座耳板

墙座是力学意义上的铰座，其作用是将附着杆的作用力传递到建筑结构上。墙座销孔中心至墙座底板的尺寸ha，大于附着杆耳板轮廓半径20～30mm 为宜，如图4（a）所示。

图4 附着杆与墙座的连接及受力分析

在某些塔机安装人员中，流传着一句口头禅：“杆不够耳板凑。”意思是，当附着杆的长度不足时，可以用加长耳板长度的方法来解决。他们不仅加长附着杆的耳板，有时甚至接长墙座的耳板。这样做简单省事，但是存在很大的安全隐患。

某工地安装的1 台QTZ40，附着杆的长度不足。安装人员没有重新设计制作附着杆，而是将墙座的耳板做得很长（大于500mm），替代附着杆的长度，如图4（b）所示。

图4（b）的做法是错误的，也是危险的。图4（c），附着杆对墙座的作用力N可以分解为平行于底板的分力Nx和垂直于底板的分力Ny。Nx对墙座底面产生力矩，图4（a）中的力矩值Ma＝Nxha，图4（b）图中的力矩值Mb＝Nxhb。由于hb值数倍于ha，因此Mb值也数倍于Ma值。在如此大的力矩作用下，墙座固定螺栓可能被拉断，墙座耳板与底板之间的连接焊缝也可能遭到破坏。

5 缀条重心线与结构分肢重心线上不相交

用缀条连接的格构式附着杆，缀条的重心线应相交于结构分肢的重心线上。

有的4 肢角钢附着杆，用角钢做缀条。但是缀条的重心线交点不在分肢角钢的重心线上，如图5（a）所示。

图5 角钢缀条重心线与分肢重心线位置

这样的附着杆分肢不仅承受轴向力，而且增加了一个附加弯矩，与压弯构件的计算模式不符。如果仍然套用压弯构件计算公式去计算，得到的必然是一个与实际受力状况不符的计算结果。

角钢缀条的重心线应相交于分肢重心线上，如图5（b）所示。为了满足焊缝长度要求，通常需要在分肢角钢的边缘贴焊连接板，连接板的厚度与分肢材料的厚度相同。