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塔吊是什么?如何在工地上升高?


  在建筑工地有這樣一件神奇的事,白天時工地上一切正常,只有基本的耗材和建筑材料,但是過了一晚便會發現,工地上突然多了個建筑。幾乎沒有人看到它是怎么“長”出來的,而它對工地來講至關重要,這到底是啥呢?這個神奇的工地建筑便是塔吊起重機,想必除了在工地干活兒的工人,一般人也不會知道這種裝置到底是怎么回事。
  運行中的塔吊
  為什么它可高可矮?它又是如何出現的?來去無影,非常自然。要建造這樣一個建筑需要什么設備?為什么它的建造速度如此迅速?本文將從塔吊起重機的安裝流程以及發展歷史來回答這些問題。接下來就給部分朋友解決20多年的疑惑,塔吊到底是怎么升高的?
  “神秘的”塔式起重機
  塔吊其實也是起重機的一種,在眾多起重機中尤為特殊,除了它的功能實用,而且應用廣泛,剩下的就只有它的高度了。修多高的樓,就要建更高的塔,如今人類最高的塔吊起重機都已經超過1000米,不知道未來還會玩出什么花樣。
  塔吊隨樓高變化
  在古代,建造起重機的基本都是能人工匠,城堡修筑,城墻建筑等大型吊裝都要用到起重機。早期的起重機完美地利用了杠桿原理,后期添加了一些滑輪組來減少人工動力。
  阿基米德“杠桿原理”
  在動力選擇上無非就是人力或者水力,依靠繩索和滑輪進行拉動。不過這也決定了當時的建筑上限不會超過塔吊的能力,重了會塌,動力不夠也拉不動,想修點宏偉的建筑大部分還得依賴人力。
  不過進入工業時代后就不一樣了,蒸汽機、電力的出現使得起重機能夠進一步提升自己的能力。18、19世紀的蒸汽式起重機是當時主流的起吊裝置,這類起重機大部分操作也都是手動,但是得益于蒸汽動力,依托簡單的機械裝置就能夠很好的進行吊裝。
  格蘭工程師倫尼為倫敦船塢建造了第一批蒸汽起重機
  港口、陸地的起重機在設計上略有不同,因為要考慮到受力平衡,因此需要對關鍵部位進行固裝。中世紀的起重機很少會配備棘輪或者制動器來防止負載向后運行,這種做法主要是考慮到起重機的踏輪可以施加一個較高的摩擦力,這種摩擦力可以防止齒輪加速失去控制。
  工業革命讓建筑得到了進化,主要體現在人類需要更大更高的建筑來滿足活動需求,所以這一時期的起重機通常都會配備一個封閉的氣缸,并配以一個調節閥門來控制流體的運動。大型的起吊活動會有更大的液壓裝置,電機的使用當然也是有一方面的考慮。
  工業革命讓各種起重機“應時而生”
  不過現代最為常見的起重機,除了港口常用的,地面區域通常會使用塔式起重機進行起吊作業。由于現代建筑大多都是高樓建筑,這要求起吊裝置的高度足夠高,同時還能保證工況運作平穩。
  塔式起重機是怎么升高的?
  了解塔式起重機的裝配和出現并不困難,接下來我們可以較為詳細地去了解它的建筑過程。塔式起吊設備得益于現代工業的材料和力學平衡的應用,它幾乎都是由相同的基本部件組成,并且能夠滿足高度需求和起重能力的最佳組合。它的主體部分大致可以分為主體框架、回轉裝置、操作室、起重臂、反動臂、電機絞盤、掛鉤、配重塊。
  塔吊的詳細結構
  主體框架部分是整個塔吊的主體支撐部分,它主要通過鋼桁架組成,并且彼此連接起到最大的受力作用;回轉裝置位于桅桿部分的頂部,它可以讓起重機進行360°的水平旋轉,并由電機提供動力;操作室很好理解,幾乎所有的起重機都需要進行人為操控;起重臂和反動臂配合使用。
  模擬正在工作的塔吊
  起重臂是塔吊的工作區域,它能夠進行上下移動,并沿著臂體進行水平移動,反動臂起著配重作用,上面還有各種電子設備。最后是電機絞盤和掛鉤,這兩部分互相配合,進行主要的起吊工作,而絞盤上還會配備變速電機進行相應的速度調節;最后是配重區,由于塔吊的起重臂長度會超出力矩平衡的范圍,為了保證塔吊平衡,在反動臂的后方會備有混凝土制作的配重塊來保持平衡。
  然后是組裝,整個組裝過程我們可以把它看作蠕蟲般的爬升。在正式組裝前,必須要建設一個堅實的地基。由于塔吊需要承受極高的重量,并且受力面非常集中,因此一個堅實的地基必不可少。
  地基是塔吊的關鍵
  這部分會由高強度鋼架組成一個基本的腳架框,每個鋼架之間縱橫交叉保證最大受力,并且相互固定。修筑好基本框架后便會進行水泥澆灌,這一步是為了固化塔吊的地基。固化完成后,地基留出的四個固定錨點便是塔吊的安裝基準位置。
  塔吊的安裝
  這時地面會派出起吊車輛裝配一段基本高度的主體框架,框架會和地面錨點結合,并由高強度螺栓固定,通常來講為4顆。這一段是塔吊的基本高度,該高度主要由起吊車輛和建筑高度所限制。
  完成基本的裝配后,液壓油缸框架會嵌套在主體部分,并由液壓卡鉗固定住,然后安裝控制室、起吊臂等等,最后一個基本的塔式起重機就完成了。(注意,主控制室和起吊主體是共同配合在液壓油缸框架中的)
  塔式起重機遠景全觀
  隨著建筑物高度的不斷增加,當建筑高度和塔吊高度之間的距離小于10米時,就需要再次增加塔吊高度了。那么這時又該如何增加塔吊起重機的高度呢?到了需要增加高度的時候,液壓油缸框架便會派上用場。首先,塔吊會將需要增加的主體框架放置在液壓油缸框架的平臺上,然后備出其余需要的主體。
  液壓油缸框架在塔吊的位置(紅色)
  然后工人們需要松開控制主體與框架固定的螺栓,借由液壓油缸的抬升,一層一層地向上攀升,液壓油缸框架中帶有嵌套卡扣防止裝置下滑,每抬升一點,卡扣松開提供活動空間,油缸泄壓緩慢降落,卡扣固定。
  隨著高度的上升,當預留空間能夠滿足增加新的主體框架時,工人們便會在平臺上對新框架進行增高固定,最后安裝好螺栓并帶上插銷完成塔吊加裝。只要有新的高度需求,塔吊起重機便會在后面以同樣的方式進行加裝。
  現場的工人們
  當建筑修筑完成后,塔吊需要拆除時,只需要將整個安裝步驟以相反的流程進行便可以完成拆卸。整個流程實際上并不復雜,熟練的操作工人也能夠在數天內完成基本的建設,因此我們所看見突然冒出的塔吊起重機很多時候都是已經完成了基礎建設,只需要進行裝配就好了。
  大多數時候這種裝配會選擇在人少,干擾少的時候,這也是為什么我們很難注意到塔吊的裝配。如果不是深入其中,也許大部分人想破腦袋都想不出這種裝置到底是怎么建設的。
  夜間工作的塔吊
  人類的建筑無論在古代還是現代都體現了建筑師們的智慧,所以當我們看見那些高樓大廈時,不妨可以想象這背后的工程有多么優秀,而這一切都離不開工人們的辛勤付出。

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