大连风暴潮塔吊倒塌破坏原因分析

1、大连风暴潮塔吊倒塌破坏原因分析2007年 3月 4日晚，大连遭遇罕见的风暴潮袭击。本次风暴潮共造成市区建筑工程现场的 8 台塔吊和 4台物 料提升机倒塌。 3台塔吊起重臂折断，直接经济损失约 700余万元。特别是 3月 5日凌晨，一续建工程的近百 米高的塔吊倒塌，造成工地周边建筑物的毁坏和人员伤亡，严重影响了周边居民的生活安全。塔吊倒塌相比其 他施工机械设备损失经济价值高，危险性大，社会影响大。为吸取教训，总结经验，我们进行了塔吊抗风破坏 倒塌情况的专项调查与分析。认为施工现场的塔吊在设计、制造、安装、使用和管理过程中，均存在不同程度 的缺陷，应采取必要的预防措施和对策，以保证建筑施工安全。1

2、 破坏原因分析11 强冷空气袭击根据大连市气象局气象资料记载，因贝加尔湖强烈冷空气影响 2007年 3月 4日 17时，风向为西北风，风 速为 85 米秒，风速等级为 5级，其中有 6个时间段的风速达到 17 0米秒，风向为东北风，风速等级为 7到 8级，最大的一次风速达到194米秒，风向为东北风，风速等级为8级；3月 5日 0时 45分，风向为北风，风速为 80 米秒，风速等级为 5级，其中有 8个时间段的风速达到 19 0米秒，风向为西北风，风 速等级为 8 级，最大的一次风速达到22 3 米秒，风向为西北风，风速等级为9 级。期间极大风向为西北风，风速为 288 米秒，风速等级为 11级

3、。由于在建的高层建筑较多，使用塔吊的数量也较多；并且由于时值正 月十五，多数工地并未开工，采取相应措施不及时所以造成塔吊受损倒塌相应集中。12 设计制造缺陷(1) 抗风能力不足。塔吊抗风性能存在一定缺陷，本次台风倒塌的 8 例塔吊，大部分实际自由高度未超过设 计允许自由高度。根据塔式起重机设计规范(GB/ T13752 92)规定，塔吊非工作状态的抗倾覆稳定性计算中，计算风压取值按照大连地区地面020米高度为800Pa，相当于风速36. 1米/秒，同时规定特殊情况下，在可能出现更大暴风地区时，可按用户与制造厂协议规定更高计算风压值。在没有实际经验的情况下，生产厂 家设计部门设计计算风压取值一般

4、取800Pa。生产厂家未考虑大连地区实际情况，设计计算风压取值偏小，导致塔身强度和刚度不足，引起塔身弯折倒塌。(2) 设计使用说明书内容不全。由于未充分考虑沿海台风较为频繁及可能超强度的因素，多数塔吊使用说明 书仅标注正常工况为 6 或 8 级风力，但未提出强风力情况及台风时的应对措施，也无相关文字说明和警示，因 塔吊使用说明书内容不全，导致施工现场不能正确采取相应的应对措施。(3) 附墙杆及连接不规范。强风袭击时，附墙杆既受拉，又受压，因附墙杆及连接不规范，造成塔吊倒塌破 坏的特征为，最高一道附墙杆先失稳破坏.塔身上部悬臂高度相应加大，导致在第二道附墙杆上部塔身弯折倒 塌。附墙杆及连接不规范

5、主要表现在一是附墙杆长细比过大，抗压强度不足，造成附墙杆扭曲，本次台风中有附墙杆倒塌塔吊中，有 3例长细比过大(规范规定钢管允许长细比入W 120实际钢管最大长细比达到 193)，抗压强度不足而扭曲变形，占 37. 5；二是附墙杆形式多样，有厂家直接生产的，有工地自制的，有采用小口径 钢管的，有采用大口径钢管的.有采用方钢管的，有采用型钢桁架式的；三是连接不规范，有采用钢管直接垂 直与预埋钢板焊接的，有采用连接环加螺栓连接的，有采用与预埋钢板耳板加螺栓连接的。本次台风中8 例有附墙杆倒塌塔吊中，附墙杆端部脱焊 3 例占 37 5；中部对接或连接处脱焊2 例占 25；连接环断裂 1例，占 125

6、；调节螺栓剪断 2 例，占 25；调节螺栓拉断 2例，占 25。(4) 塔吊用材问题。破坏倒塌塔吊采用角钢的占88 89，说明采用角钢的塔吊抗风能力较差。但从风暴潮后完好塔吊调查结果对比分析，采用角钢的塔吊占76 66。标准节采用角钢的塔吊安然无恙，虽然角钢抗扭性能较差，但如果角钢的材质及长细比合理，安装和使用合理，也能保证安全。13 安装使用问题(1) 自由高度过高。本次台风倒塌的塔吊中，有1 例实际自由高度超过设计允许自由高度，占1111；有7 例实际自由高度达到或接近设计允许自由高度，占77 78。因塔吊本身不具抵抗强台风能力，设计允许自由高度已不符合实际情况，自由高度大意味着塔吊受风面

7、积大，受约束少易产生较大挠度，易引起塔身弯折 倾斜甚至倾覆。部分施工企业对强风中塔吊自由高度过高危险性认识不足，个别管理人员甚至对其概念认识模 糊。在安装或顶升过程中，施工企业为节省成本和工期，塔吊自由高度一般都达到或略低于允许高度限值，个 别塔吊由于场地客观原因，例如附着于较低楼层而作用于较高楼层，自由高度达到允许限值。而塔吊使用说明 书中所提到的允许自由高度限值都相对于一定的设计风力条件，一般说明书仅标注出 6 或 8 级为可吊物的正常 工作状态设计风力条件，而没有提及非工作状态设计风力条件。本次瞬间风力达 12 级以上，强度大，速度快， 工地缺乏应对经验及防范意识，未采取或来不及采取降低

8、高度措施。如 3 月 5 日凌晨，一续建工程现场，塔吊 安装高度 1125 米，根据气象资料记载以及专家现场实测数据进行比较，可以推算出事发时的即时风速估计 为 4572 米秒，相当于 14 级，加之高层楼群之间的风动力学效应，使局部风力进一步加强。因此该塔机在 强风不停的吹刮下，相当于塔机受到强大的长时间的交变载荷作用，使其金属结构在第二道附着架处产生疲劳 破坏，造成自塔身第 11-12 标准节处折断。(2) 旧塔吊使用问题。 8 例倒塌塔吊，有 2 例是已周转多年的旧塔吊，其构件相应老化，在本次台风中未按 旧塔吊技术条件而降格使用，出现了塔身在最高附墙杆上部弯折倒塌情况。(3) 吊臂回转装

9、置失灵。由于建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2001)规范中有明确规定，建设行政主管部门一再强调，施工单位配合重视，强风到来之前施工工地贯彻落实放松塔吊回转限位措施情况较好。8 例倒塌塔吊中有一例自由高度虽未超高，但由于吊臂回转装置失灵，台风袭击时，吊臂未能回转至与风向平行，使 得高空中塔吊受风投影面积相对增大，承受较大风压，导致所有附墙杆全部拉断。另有工地目击者反映，塔吊 是在台风风向由东北风突然转变为东南风的时候塔身折断，且统计8例塔吊倒塌时间有 4 例时间相近，依此判断在阵风风向突然转变的瞬间，可能发生塔吊吊臂不能及时回转至与风向平行情况，导致受风投影面积增大造 成塔身弯折。事实证明，保证吊臂与风向平行是一项有效的基本抗台措施，吊臂不能灵活回转具有极大的危险 性。有些塔吊回转装置发生故障甚至平时运行中表现出回转困难，放松回转限位后吊臂不能随风灵活转动，就 不能保证吊臂与风向立刻平行。(4) 基础抗倾覆能力不足。8 例