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生活中我们经常能看见许多建筑施工中使用塔吊，随着建筑物越来越高，塔吊似乎也随之“长高”，那么塔吊是怎么组成的？又是怎么“长高”的呢？细长的塔吊又是如何固定的呢？
四月春暖，北京向南100多公里，白洋淀碧波荡漾，“千年秀林”绿意盎然，启动区建设热火朝天……一座现代化新城雏形显现。
如今，每天有14对城际列车往返北京和雄安。随着对外骨干交通路网加快构建，千年古都和未来之城，日渐紧密联系、相融一体。雄安站往西约30公里，雄安新区启动区核心地段塔吊林立，建设者在这片热土上挥洒汗水，不断刷新“中国质量”“中国速度”。
雄安新区塔吊林立 图片来源：长城网
01塔吊的起源
塔吊的全称是塔式起重机，同时也是塔式吊车的简称，本质上它是一种吊车。吊车的历史久远，早在古埃及时期，人们就已经会使用吊车来搬运巨大的石块修建金字塔。
说到吊车就不得不提一个人，阿基米德。
阿基米德 图源：搜狐网
塔吊也好，吊车也好，采用的都是阿基米德的杠杆原理。即两端的力与力臂乘积相等，力臂越长所需要的力就越小。有了这个知识，即便是10吨重的大象，人们也有办法将它吊起来。阿基米德甚至放出豪言，给他一个支点，就能撬动地球。
杠杆原理
02塔吊是怎么工作的？
那么，现代塔吊的结构是什么，如何“长高”以适应建筑物的高度需求呢？
塔吊 图源：搜狐网
塔吊有点像一个常见的玩具：乐高。是一节一节拼装起来的，其中涉及到非常重要的3个部分：普通节、爬升节、和液压千斤顶。
普通节：很好理解，就是塔吊一节一节的金属支架。
塔吊普通节 图源：中联重科
其次是“爬升节”，塔吊的升高就是靠这个部分。“爬升节”是一个爬升套架，安装在塔身最上面。爬升节的高度、尺寸都大于普通节，所以“爬升节”就像戴帽子一样，套在普通节上，从而为向上移动腾出了空间。
塔吊爬升节 图源：中联重科
最后，就是液压千斤顶。在爬升节的里面，安装了一个液压千斤顶。
液压千斤顶 图源：百度百科
这个液压千斤顶的作用至关重要，塔吊的升高就是靠液压千斤顶完成的。它的作用就是代替标准节暂时行使支撑工作。标准节之间都是通过螺栓连接的，因此只要将其中一节拆开，就可以往里面填充N个标准节。开始可以利用吊车将最基本的结构完成，之后的升高就全部交给顶升液压框架。
塔吊“长高” 图源：搜狐网
03塔吊怎么就这么稳？
塔吊伫立云端，在建筑工地上屹立不倒。面对如此高大的机械设备，不禁思考：如此细长的塔吊是怎么保持稳固的？
其实塔吊如此的稳固需要有稳固的塔吊地基，这个是很关键的。与塔吊的稳定性相关的因素是一块很大的 混凝土台，塔吊运抵之前，施工队会花上几周的时间来浇注这个台子，这就是塔吊基础。
这个混凝土台通常会有对应的尺寸，以起重重量为10吨的塔吊为例，需要浇注的混凝土台大概是10x10x1.3米，重182,000千克，混凝土台里面是深嵌入的大锚固螺栓，这种深嵌入混凝土板内的大锚固螺栓能支撑塔吊的底部，因此塔吊实际上是由螺栓和地相连来确保它稳定性的。
塔吊基础示意 图源：新浪网
当然，在设计混凝土台的时候，就需要把地质环境、工程设计等因素综合考虑，做好塔吊基础受力与荷载分析、塔吊基础强度计算、抗倾覆稳定性计算、基础受冲切承载力计算等，综合确定塔吊的选择和施工要求。
塔吊基础稳定性计算示意图 图源：参考文献1
04想看塔吊，可要注意安全
塔吊是建筑施工中的重要起重设备，在作业的过程中容易发生设备垮塌、高处坠落、物体打击、起重伤害等事故，其作业危险性大，存在着极大的安全风险。
根据现行的《塔式起重机安全规程》(GB5144-2006)规定“在有建筑物的场所，应注意起重机的尾部与建筑物及建筑物外围施工设施之间的距离不小于0.5m”。但是对于行人靠近塔吊安全等没有规范性的标准。
施工提示标识 图源：《建筑工程施工现场标志设置技术规程JGJ348-2014》
所以，如果想驻足观察一下塔吊的“长高”过程，切记选择天气好风力小的时候，远距离的观察即可，千万不要靠近更不要随意进入施工现场。
资料来源：人民日报、直观学机械
参考文献：
[1]梅斌.强风地区独立式塔吊方案设计与塔吊基础计算分析[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2021,20(03):26-31.
[2]刘智胜,尹海波.浅谈塔吊的使用与安全管理[J].黑龙江科技信息,2009(28):302.
[3]王怡山.建筑施工塔吊安全事故分析与防护措施研究[J].工程技术研究,2022,7(21):139-141.DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2022.21.047.
[4]杨姗.安全距离切莫只靠目测[J].农村电工,2011,19(04):39.
[5]JGJ 196-2010, 建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程[S].
作者：陈洋平 湖南科学技术馆
