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日本内爬式塔式起重机的发展趋势分析

日期:2011年3月3日 09:57

      内容摘要:阐述了日本内爬式塔式起重机的发展历程,介绍当日内爬式塔式起重机的主要发展趋势是轻量化、智能化、提高安全性、舒适化,采用先进的调速装置和开发新型驱动装置。提出要立足于我国国情,立足于创新发展国产内爬式塔式起重机的建议。

      1.日本内爬式塔式起重机的开发历程

    1953年,日本清水建设株式会西德引进了第一台水平式自升塔式起重机(20t/m级),1961年,日本开发了国产20t/m级水平式塔式起重机,由于日本城市建筑密度大,水平式塔式起重机的其中臂跨越街区,易与相近的建筑物、高压线相碰撞,起重物料易危及行人安全,所以日本根据国情,改为采用起重臂跨度小,对相近建筑物、高压线和行人危及度小的起伏式塔式起重机为常用机型。1962年开发了45t/m和120t/m级起伏式自升塔式起重机,1964年开发了180t/m级起伏式自升塔式起重机。1966年日本首座高层建筑“霞光大楼”兴建,采用楼层顶升工法施工,相应开发可内爬式自升塔式起重机(200t/m级)。自此以后,内爬式自升塔式起重机(动臂起伏式)成为日本塔式起重机的代表机型。1971年开发了为中、小型建筑施工用的80t/m级和为高层建筑施工用的400t/m级内爬式自升塔式起重机,1987年开发了900t/m级内爬式自升塔式起重机,1990年开发可当时世界最大的1500t/m级内爬式自升塔式起重机。今后,还准备开发特大型的内爬式自升塔式起重机,为兴建特大型高层建筑(高800~1200m)施工服务。当今,在东京、神户等大城市,油漆成红、白相间起伏吊臂的内爬式自升塔式起重机林立市区建筑工地,成为一道亮丽的风景线。

  2.日本内爬式塔式起重机的发展趋势

  2.1以内爬式塔式起重机为主机型

  日本的实践表明,与附着式自升式塔式起重机相比,内爬式自升塔式起重机有如下优点:

  (1)有效施工能力大内爬式塔式起重机安装在建筑物内部(电梯井道或楼梯间等特设开间)。施工面为整圆,有效作业能力在80%以上。附着式塔式起重机安装在建筑物一侧,施工面为半圆,所以,可以运用小型号的内爬式塔式起重机代替大型号的附着式塔式起重机使用,减少塔机的数量和台数。

  (2)制作成本低塔身标准节长度在32m以下,不需随楼层升高而增加塔身标准节,所以整台塔吊所耗钢材少,总的制作成本(售价)低,比同样施工能力的附着式塔式起重机低20%~30%。

  (3)使用费用低附着式塔机需构筑塔机基础和附墙预埋件,有效施工能力小,相应吊装量也小。内爬式塔吊安装在建筑物内部的特设开间结构上,无需另构筑塔机基础和架设水平支撑构件。且有效施工能力大,每小时的吊次比附着式塔机多20%~30%,相应的作业台班吊装量比同样施工高度的附着式塔机高30%以上,所以总的使用费用比同样施工能力的附着式塔式起重机的使用费用低。

  (4)安全性好如前所述,在狭窄工地起伏式起重臂作业的安全性比水平式起重臂作业的安全性好。而日本的内爬式自升塔式起重机采用起伏式起重臂。另外由于内爬式自升塔式起重机塔身不高,塔式起重机底座和部分塔节位于建筑的内部空间,所以整座塔式起重机的受风面积小,抗风(特别是强风和台风)能力强,能抗55m/s风速的强风,抗震能力亦强。这对多台风和地震的日本而言,此优点十分突出。

  (5)由于塔节少并且无水平支撑杆等附件,所以塔机组件材料库占地面积较小,塔身在建筑物内部也不占地,所以能适应狭窄工地的施工。

     但是,内爬式塔式起重机基座位于建筑物躯体上,此处躯体需补强,这是其不足之处。

     根据日本国情和内爬式塔式起重机的特点,日本选择了起重臂为起伏式的内爬式塔式起重机为日本塔式起重机的主要机型。为了适应不同级别建筑物的施工需要,日本开发了内爬式塔式起重机系列产品,主要机型有:80t•m级、150t•m级、400t•m级、450t•m级、500t•m级、600t•m级、900t•m级、1500t•m级等。另外,还开发了利用钢结构大楼钢立柱为塔身的钢柱塔身内爬式塔式起重机,可在钢结构大楼施工时使用,使塔式起重机结构更为简化,也增加了内爬式塔式起重机的新机种。

      2.2轻量化

  减轻内爬式塔式起重机的自重,不仅可以节约制作材料,而且可以减轻对塔式起重机支撑躯体补强的费用。其轻量化的方法是:

  (1)塔式起重机的起重臂、塔节采用高强钢材(屈服强度500Mpa)。

  (2)采用高强钢丝编织的(吊重)钢丝绳(小直径钢丝绳),从而减小钢丝绳重量和卷筒尺寸,使整机质量和体积减小。

  2.3高速化

  在吊装中,特别是高扬程的吊装中,塔式起重机的卷扬速度是影响施工效率的重要因素之一(另一重要因素是吊重),现在日本的高扬程(250m以上)的内爬式塔式起重机的最高提升速度为121~160m/min,但并非速度越快越好高速化还受到因高速而需相应增大电机容量和使速度控制装置复杂造成增大成本的制约,权衡利弊生产厂商认定为高速化以200~300m/min为宜。同时,为了使吊装物准确到位,在高速化的同时,还要求定位微速化(0.25~0.4m/s)。

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