一塔多臂式起重机可行性研究

一塔多臂式起重机可行性研究

马贵红谢伟林智鑫

中建七局南方公司广东省深圳市518000

摘要：一塔多臂式起重机是一个塔身多个悬臂组合而成的塔式起重机械。这种新式起重机的研究是为了提高塔式起重机吊运效率，减小多塔作业时碰撞概率。该塔式起重机工作原理是以塔架为整个起重机的承力主体和传力主体，以塔臂伸缩来实现吊重物的水平搬运，以钢丝绳的吊升来满足吊重物的起吊，以中转轴承来满足悬臂转动。将这几个系统有机结合，深化设计的一种可行性假设。

关键词：塔式起重机，多个悬臂，伸缩臂，可行性

塔式起重机是现代施工中不可或缺的设备，在民用建筑、桥梁、石油化工、电站、航天、港口等工程施工中，到处可见塔机的身影，目前可按回转方式分为上回转塔机和下回转塔机两大类。按能否移动又分为：行走式和固定式。行走式可分为履带式、汽车式、轮胎式和轨道式四种。在房屋施工中一般采用固定式。按其变幅方式可分为水平臂架小车变幅和动臂变幅两种；按其安装形式分为自升式、整体快速拆装和拼装式三种。应用最广的是下回转、快速拆装、轨道式塔式起重机和能够一机四用（轨道式、固定式、附着式和内爬式）的自升塔式起重机。然而所有型号塔吊均存在一塔一臂起吊效率低，塔机数量多，占地面积大，多塔作业碰撞风险大等缺陷，如果能够实现一种一个塔架多个塔臂同时作业，将解决以上问题，并带来相应的经济效益。

1一塔多臂式塔吊的相对优点

1.1吊运效率高

现如今中大型项目施工工地，普遍存在塔吊作业施工紧凑，特别是主体施工阶段，起重机需满足主体施工的钢筋、模板、水电管材、钢管、安全网等的运输。以中联的塔式起重机TC6513-6为例：作业高层吊运一次材料往返需要3~5分钟不等。对于建筑面积较大项目每次5min的吊运无法满足现场施工材料及时吊运至所需作业平台，这就导致了短时间间歇性窝工，工期延长，施工成本增加。

一塔多臂式能够实现多臂独立的作业空间及作业条件，成倍地提高工作效率。

1.2安全性较高

为了避免吊运盲区出现，施工现场均会考虑采用多个单臂塔吊全覆盖，协调配合作业。而多塔协同作业就免不了存在多塔臂相互碰撞，相互干扰的情况。导致起吊物品坠落的安全隐患。这对塔机操作及指挥人员有极高的技术、经验、协调性要求。

新型一塔多臂式塔吊采用可伸缩摆臂能实现在作业面重叠处的自由伸缩调整，并用一台塔吊取代多塔作业，消除了多塔作业时相互影响、碰撞的隐患。并有占地面积小，材料堆放集中等优点。

1.3更具经济性

1）材料堆放集中，减少二次搬运成本。施工所需材料可围绕多臂式塔吊堆放，由于可伸缩塔臂的存在，实现了塔吊可在任意材料堆放场自由起吊重物互不干扰，可适当增加塔臂自由端长度，实现覆盖面积广，一次吊运到位的优势。

2）占地面积少，钢筋混凝土用量减少，租赁费用较低。相对于传统单臂塔吊，多臂塔吊仅需一个塔吊基础，一个塔吊塔身，一个塔吊占地面积，一个塔吊的费用。

3）实现结构混凝土的塔吊浇筑。以中联的塔式起重机TC6513-6起吊1m³（按2.4t计）混凝土至80m楼层作业平台为例，单臂所需时间约7min，采用三臂塔吊，仅需2.3min，假定每个分区浇筑楼板混凝土方量为200m³，则所需时间为7.6h，具有实现的可能性。用塔吊吊运浇筑混凝土代替传统地泵泵送混凝土，降低了单方混凝土原材料成本和泵送费用。降低了混凝土坍落度提高浇筑质量。避免了因堵管、爆管等带来浇筑时间延长，及冷缝出现影响浇筑质量，混凝土出料时间过长而报废的损失。

配重可配置2t的圈型钢混配置，平均外臂直径300mm，壁厚20mm，线密度为715g/cm，由数控系统分析吊重悬挑的弯矩来统一调控悬臂长度来抵消吊重悬臂对塔身产生的弯矩，使塔身基本不受弯矩或仅受少量弯矩。有：G配重×L+G臂重×L/2=M支撑+M配重=1.76×10³KN.m得L=6.5m，F支撑2=G配重+G臂重=（2000+71.5×6.5）×9.8=24.15KN，F塔身=F支撑1+F支撑2=58.8+24.15=82.95KN

基于以上计算，可结合现有汽车起重机的悬臂吊重工作原理来对顶升速度优化设计，将塔臂和塔身有效连接，实现一塔多臂塔式设想构造。

4结语

现在单臂式起重机种类颇多，但普遍存在工作效率低，多塔作业危险性大，不够经济等缺点。如果对于一塔多臂式起重机能够深入研究，使一塔多臂式塔式起重机实现量产，这将大大提高塔式起重机吊运速率，节约施工成本，消除塔机碰撞安全隐患，满足大型工程主体施工的材料吊运需求，有极强的研究意义及实用性。

参考文献：

[1]喻乐康，王如意.国际塔式起重机发展新态势[J].建设机械技术与管理，2013，（02）：21+23-26；

[2]朱茂春.TCT6513塔机结构建模分析[J].企业科技与发展，2015，（08）：18-19+23；

[3]黄腾辉.TC6012-6A塔机的斜拉受载分析及试验研究[D].湘潭大学，2016；

[4]孙永刚.伸缩臂叉车工作装置液压系统动态特性研究[D].中南大学，2009；

[5]游维，TC6513-6中联说明书（标准）[M]，Z-A01，中联重科股份有限公司，2012；