塔式起重机基础专业知识培训讲稿(课件)-南通六建周庆生.doc
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塔式起重机基础专业知识培训讲稿（课件）-南通六建周庆生
一、风力的级别
1、了解风力等级的理由：
原国家标准《起重机械安全规程》GB6067-85中规定：
“遇有六级以上大风时，不得从事吊装作业”。
目前行业规范《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》（JGJ196-2010）中规定：
“雨雪、浓雾天气严禁进行安装作业。
安装时塔式起重机最大高度处的风速应符合使用说明书的要求，且风速不得超过12m/s。
”（3.4.8条）
“遇有风速在12m/s及以上的大风或大雨、大雪、大雾等恶劣天气时，应停止作业。
”（4.0.9条）
由此可看最近新规范对风力/风力等级的要求更加规范。
2、风力等级表
风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。
一般根据风吹到地面或水面的物体上所产生的各种现象，把风力的大小分为13个等级，最小是0级，最大为12级。
中国气象局于2001年下发《台风业务和服务规定》，以蒲福风力等级将12级以上台风补充到17级。
12级台风定为32.4-36.9米/秒；13级为37.0-41.4米/秒；14级为41.5-46.1米/秒，15级为46.2-50.9米/秒，16级为51.0-56.0米/秒，17级为56.1-61.2米/秒。
琼海30年前那场台风，中心附近最大风力为73米/秒，已超过17级的最高标准。
称之为18级，也是国际航海界关于特大台风的普遍说法。
[2]
表1（0级-12级）
风级
名称
风速（m/s）
（km/h）
陆地地面物象
0
无风
0.0-0.2
<1
静，烟直上
1
软风
0.3-1.5
1-5
烟示风向
2
轻风
1.6-3.3
6-11
感觉有风
3
微风
3.4-5.4
12-19
旌旗展开
4
和风
5.5-7.9
20-28
吹起尘土
5
清风
8.0-10.7
29-38
小树摇摆
6
强风
10.8-13.8
39-49
电线有声
7
劲风（疾风）
13.9-17.1
50-61
步行困难
8
大风
17.2-20.7
62-74
折毁树枝
9
烈风
20.8-24.4
75-88
小损房屋
10
狂风
24.5-28.4
89-102
拔起树木
11
暴风
28.5-32.6
103-117
损毁重大
12
台风（飓风）
>32.6
>117
摧毁极大
二、高强螺栓/螺母（高强度螺栓连接副）
1、定义：
用高强度钢制造的,或者需要施以较大预紧力的螺栓,皆可称为高强度螺栓。
高强度螺栓多用于桥梁、钢轨、高压及超高压设备的连接.这种螺栓的断裂多为脆性断裂.应用于超高压设备上的高强度螺栓,为了保证容器的密封,需要施以较大的预应力。
2、高强螺栓与普通螺栓区别
高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。
普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。
高强度螺栓的材料35#钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度。
两者的区别是材料强度的不同。
从原材料看：
高强度螺栓采用高强度材料制造。
高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。
普通螺栓常用Q235（相当于过去的A3）钢制造。
从强度等级上看：
高强螺栓，使用日益广泛。
常用8.8s和10.9s两个强度等级，其中10.9级居多。
普通螺栓强度等级要低，一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。
从受力特点来看：
高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。
普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。
3、塔式起重机高强螺栓的错误使用与预防对策
错误做法1：
高强度螺栓的防松采用弹簧垫圈
《建设机械与设备高强度紧固件技术条件》JG/T5057.40-1995的规定，“当使用8.8级或9.8级螺栓时，一般不允许采用弹簧垫圈防松。
使用其他性能等级的螺栓，绝不允许采用弹簧垫圈防松。
建议采取下述防松方法：
采用双螺母防松，二个螺母应相同”。
大六角高强度螺栓的连接副是由一个螺栓、一个螺母、二个垫圈组成，安装时，螺栓和螺母每侧配备一个垫圈，但是，许多安装单位却额外增加了一个弹簧垫圈。
诸不知，高强度螺栓是靠施加很大的预紧力而产生作用并通过连接件间的摩擦力来传递外力的，如果加了弹簧垫圈，弹簧垫圈本身不能承受那么大的预紧力，会有被压碎的可能。
如此不但起不到防松的作用，反而会使高强度螺栓因为没有足够的预紧力而松动、连接失效，造成倒塔事故
错误做法2：
高强度螺栓重复使用
《建设机械与设备高强度紧固件技术条件》JG/T5057.40-1995规定：
“高强度螺栓、螺母，使用后拆卸下再次使用，一般不得超过两次。
且拆下的螺栓、螺母必须无任何损伤、变形、滑牙、缺牙、锈蚀、螺纹粗糙度变化较大等现象。
否则应禁止再用于受力构件的连接。
”高强度螺栓连接，是通过对螺栓本身施加很大的预紧力而使连接件间产生的摩擦力来传递外力的，这种情况下高强度螺栓受力较大。
因此，高强度螺栓一般是不允许重复使用的，只有在螺栓、螺母无任何损伤、变形、滑牙、缺牙、锈蚀、螺纹粗糙度变化较大等现象的情况下才允许使用，但不得超过两次。
然而塔式起重机在实际使用过程中却普遍存在设备从购置使用以来，其高强度螺栓一直被多次重复使用现象，使高强度螺栓失去了它应有的功效。
错误做法3：
未对基础节与过渡节之间的连接高强度螺栓进行拆卸检查。
部分安装单位安全意识淡薄，在塔式起重机的拆卸时为省力没有对基础节与过渡节之间的连接高强度螺栓进行拆卸检查，造成该处的高强度螺栓因为在大小、方向不断变化的弯矩作用下，承受复杂的交变应力作用，且在交变应力次数达一定量时，螺栓出现疲劳裂纹，最后导致高强度螺栓断裂造成倒塔事故。
错误做法4：
在安装高强度螺栓时，使用普通扳手进行安装。
我们知道塔式起重机的塔身在使用过程中要承受各种各样的应力和载荷。
首先，起重机上部的机构与结构的自重，以及起重载荷引起的垂直力构成对塔身的压力载荷；第二，空载的自重力矩和工作时的起重力矩一般不能平衡，以及受到风力的影响，构成对塔身施加的弯矩载荷；第三，塔机回转起制动的水平惯性力，对塔身施加的扭转载荷；第四，风力以及水平变幅小车起制动的惯性力构成对塔身施加的水平剪切载荷。
所以高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加规定预紧力（一般在该螺栓材料的屈服强度的0.6-0.7倍）,使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力。
但安装单位在安装过程中基本使用普通扳手进行安装，很少采用专用的力矩扳手，从而造成预紧力不够及各连接螺栓的预紧力不一致现象。
错误做法5：
采用无性能等级标记的不合格螺栓。
JG/T5057.40-1995《建筑机械与设备高强度紧固件技术要求》规定：
高强度螺栓头部的顶面或侧面,应打上性能等级及制造厂标记。
并应有质保书与合格证，质保书内容包括：
规格、数量；性能等级；材料、炉号、化学成分；机械性能测试数据；检验日期。
高强度螺栓的性能等级
a.各类高强度螺栓的性能等级为8.8、9.8、10.9、12.9级
b.各类高强度螺母的性能等级为8、9、10、12
性能等级所表示的含义
a.螺栓：
10.9
10—表示公称拉力强度（σb）的1/100。
9—表示公称屈服点（σs）或公称屈服强度（σ0.2）与σb的比值的10倍。
（σ0.2）杆件变形是达0.2%时之强度。
表2高强度螺栓的抗拉强度σb和屈服强度σ0.2（N/mm2）
b.螺母：
10表示公称抗拉强度σb的1/100。
预防对策：
1.主管部门应加强对建筑塔式起重机的安全监察和监督管理，检验机构要严格按照塔机有关规范和标准进行检验，严把检验质量关，严禁多次重复使用高强度螺栓。
2.安装、使用单位应加强对高强螺栓正确使用的认识，做到不重复使用高强度螺栓、不使用无厂家标记、无性能等级标记的高强度螺栓、并加强日常检查预紧，严格按规范和产品使用说明书检查与拧紧。
中联塔式起重机说明书规定：
高强度螺栓的双螺母须达到预紧力矩，其中防松螺母矩应稍大于预紧力矩；塔机立塔后应按下规定对螺栓进行检查，先一周二次，再一周一次，两周一次然后一月一次；每年内拆下2-3组螺栓检查其变形、腐蚀情况。
三、钢丝绳的报废标准
钢丝绳的使用、检验和报废等应符合国家现行标准《重要用途钢丝绳》GB8918、《一般用途钢丝绳》GB/T20118和《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》GB/T5972中的相关规定。
《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》GB/T5972中“3.5报废标准”中，对钢丝绳的报废作了详细规定：
1、一定范围内（6D，30D）外层可见断丝（一处断丝两个断头，作一个）数超过一定数量；
2、绳股断裂，立即报废；
3、绳径因绳芯损坏而减小，超过规定百分比，报废；
4、外部磨损，使实际直径比公称直径小7%或以上时，报废；
5、弹性明显降低，报废；
6、外部和内部的腐蚀致使报废（海洋、工业污染环境）；
7、变形：
波浪形
笼状畸变-立即报废
绳芯或绳股挤出/扭曲，立即报废；
绳径局部变大，达5%时，立即报废；
局部压扁，立即报废；
扭结，立即报废；
弯折，立即报废；
受热或电弧损伤，立即报废。
网上课件中列出的报废标准（参考，实用，易记）
v钢丝绳吊索，当出现下列情况之一时，应予报废：
v⑴无规律分布损坏：
在6倍钢丝绳直径的长度范围内，可见断丝总数超过钢丝绳中钢丝总数的5﹪；
v⑵钢丝绳局部可见断丝损坏，有三根以上的断丝聚集在一起；
v⑶索眼表面出现集中断丝，或断丝集中在金属套管、插接处附近、插接连接绳股中；
v⑷钢丝绳严重磨损：
在任何位置实测钢丝绳直径，尺寸已低于原公称直径的90﹪；
v⑸钢丝绳严重锈蚀：
柔性降低，表面明显粗糙，在锈蚀部位实测钢丝绳直径，尺寸已低于原公称直径的93﹪；
v⑹因打结、扭曲、挤压造成的钢丝绳畸变、压破、芯损坏，或钢丝绳压扁原公称直径的20﹪；
v⑺钢丝绳热损坏：
由于带电燃弧引起的钢丝绳烧熔、熔融金属液浸烫，或长时间暴露高温环境中引起的强度下降；
v⑻插接处严重受挤压、磨损；金属套管损坏（如裂纹、严重变形、腐蚀）或直径缩小到原公称直径的95﹪；
v⑼绳端固定连接的金属套管或插接连接部分滑出。
附录E
钢丝绳可能出现的缺陷的典型示例（参考件）
（为了强调起见，许多插图显示了夸张性的缺陷,像图中示出的这种钢丝绳早就应该报废了）。
图E1交捻钢丝绳两相邻绳股中的断丝及钢丝的位移——理应报废
图E2交捻钢丝绳大量断丝伴随着严重的磨损——理应立即报废
图E3顺捻钢丝绳在一股中有断丝，并伴随着轻度的磨损——如果这种情况代表着最严重的缺陷，理应继续使用（但断裂的钢丝应剪去断开端，使钢丝的尾部处在绳股空隙之中，这样就可防止进一步损伤相邻的钢丝）
腐蚀
外部腐蚀表面刚开始氧化（轻度）
磨损
外层钢丝轻度磨平，绳径略微减小（丝径减小10％属轻度）
钢丝摸起来感觉粗糙，整个表面氧化（中等）
各外层钢丝上磨平的长度有所增加（丝径减小15％属中等）
钢丝上的磨平面更长，影响到每股中所有隆起的钢丝。
绳的尺寸明显减小
（丝径减小25%属重）
氧化已更为明显（重）
钢丝表面已严重受氧化影响
（很重）
磨平面相互衔接，钢丝变得松弛（丝径估计减小了40%，立即报废）
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