塔机连接用的高强度螺栓在哪里？

目前，广泛使用的连接上旋式塔式起重机塔身标准节与水平臂架小车的高强度螺栓主要承受拉力。在这种情况下，接头接触面之间有分离趋势，标准节之间的水平力由接头面由于螺栓预紧力产生的摩擦力承担。从理论上讲，螺栓只能承受拉力，不能抵抗剪力。如果螺栓没有拧紧，很容易松动。此时螺栓既受拉又受剪，交替冲击，应力恶化，容易造成受力断裂。这是高强度螺栓最常见的失效形式，也是塔式起重机常见事故之一。

《塔式起重机设计规范》(GB/T13753-92)(以下简称规范)第5.5.2.2条要求:“接缝设计应保证在外拉力作用下，接缝面之间有一定的压缩力，不得有分离现象。”这可以理解为:在最大外力作用下，结合面之间的压缩力大于零，此时压缩力产生的摩擦力应能抵抗标准结合面之间的水平力，即满足要求。

规范中给出的高强度螺栓F1的预紧力计算公式为:

F1 = k1 FN

式中:f 1——高强度螺栓的预紧力，n

K1 ——系数，与荷载组合有关，k 1 = 1.1 ~ 1.65。

FN ——单个螺栓上的外部拉力，n

取QTZ315塔吊(主要参数:最大起重能力30kn；；工作范围为3 ~ 41.8m；；独立提升高度为30m；以平衡重60 kN)为例，在最恶劣工况下(工作状态突然卸载或吊具突然掉落)，塔架承受的最大弯矩为Mmax = 352 kN·m，由塔架的截面尺寸计算:

f′N = = = 471.2 kN

FN===117.8 kN

Mmax的计算考虑了荷载组合，可以用117.8 kN作为高强度螺栓拉力所需的预紧力，即f1 = 117.8kn..

在组合载荷下，接头的摩擦力由螺栓的残余预紧力f′0产生。

f′0 = f 1-(1-KC)FN

式中:f ' 0——螺栓的剩余预紧力，n

F1 ——螺栓预紧力，n

KC-系数，一般取0.25。

fn——螺栓的外部张力，n

因此:f′0 = f 1-0.75 fn有f 1 > 0.75 fn = 0.75×117.8 = 88.35 kN；

当考虑适当的安全余量时，

国标GB3811取f′0 = f 1-1.4 fn和f 1 & gt；1.4 FN = 1.4×117.8 = 164.9 kN；

欧洲标准FEM取f′0 = f 1-fn和f 1 >；FN = 117.8 kN；

国家标准GBJ17-88取f′0 = f 1-1.25 fn和f 1 & gt；1.25 FN = 1.25×117.8 = 147.25 kN；

规范中指出，GB/T13752-1992采用GBJ17-88中的数值，性能等级为8.8的M24高强度螺栓预紧力为155 kN。

然后按下式计算预紧力矩t:

T = 0.2 F1 d

式中:f 1-预紧力

d-高强度螺栓的直径，其中d = 24毫米

可以分别获得以下数据:

规范中给出的8.8级M24高强度螺栓的预紧扭矩值为:理论预紧扭矩710n·m；实际预紧扭矩为640n·m。

对比以上数据，可以得出结论，在实际预紧过程中，对标准给出的值进行折现是错误的，也是不安全的。目前有一种观点和做法是“塔式起重机高强度螺栓的实际预紧力矩可以降低到规范给定值的65% ~ 80%”，还是有一定市场的。前言中提到的例子出现后，我们一直在关注塔架高强度螺栓预紧的现状。我们在国内和省内的塔式起重机技术交流会上做过几次口头调查。国内只有中联、北建工程等少数知名企业基本控制在规范给定值附近，几乎所有中小型塔机企业都对规范给定值打折。他们通常将规范给出的不同塔机高强螺栓的实际预紧扭矩值除以1.4作为施工中的实际控制。考虑到施工中影响预张力值控制的因素很多，如工具、人员素质、体力、环境条件、塔吊型号不同等，给出了“65% ~ 80%”的区间系数。这种观点和做法可以说由来已久，因为传统的人工方法很难预测给定值，给定值的65% ~ 80%的控制结果并没有直接导致塔吊事故。久而久之，人们认为这种观点和做法是正确的。的确，我们查阅了几份事故分析论文、鉴定报告和起重机事故分析的书籍，都没见过这样的“直接导致事故”的记录。“直接事故”通常被认为是高强度螺栓在拉伸和剪切中断裂，导致机器故障和死亡的事故，但我们认为一些因塔体屈曲而导致塔体倒塌的事故是由高强度螺栓预紧力不足间接造成的。如果预紧力不够，螺栓就容易松动。即使塔身标准节接触面稍有缝隙，塔机重心也会前移，塔身弯矩会大大增加，可能导致事故发生。俗话说，一点小小的差别，差之千里。QTZ315塔式起重机独立起升高度为30 m，当高强度螺栓中心下部第三标准节接触面有0.1 mm的间隙时，塔身上部整体前移3.2 mm，塔身最大弯矩在最恶劣工况下增加1.13kN·m。