生活中我們經常能看見許多建筑施工中使用塔吊，隨著建筑物越來越高，塔吊似乎也隨之“長高”，那么塔吊是怎么組成的？又是怎么“長高”的呢？細長的塔吊又是如何固定的呢？
(資料圖)
四月春暖，北京向南100多公里，白洋淀碧波蕩漾，“千年秀林”綠意盎然，啟動區建設熱火朝天……一座現代化新城雛形顯現。
如今，每天有14對城際列車往返北京和雄安。隨著對外骨干交通路網加快構建，千年古都和未來之城，日漸緊密聯系、相融一體。雄安站往西約30公里，雄安新區啟動區核心地段塔吊林立，建設者在這片熱土上揮灑汗水，不斷刷新“中國質量”“中國速度”。
雄安新區塔吊林立 圖片來源：長城網
01塔吊的起源
塔吊的全稱是塔式起重機，同時也是塔式吊車的簡稱，本質上它是一種吊車。吊車的歷史久遠，早在古埃及時期，人們就已經會使用吊車來搬運巨大的石塊修建金字塔。
說到吊車就不得不提一個人，阿基米德。
阿基米德 圖源：搜狐網
塔吊也好，吊車也好，采用的都是阿基米德的杠桿原理。即兩端的力與力臂乘積相等，力臂越長所需要的力就越小。有了這個知識，即便是10噸重的大象，人們也有辦法將它吊起來。阿基米德甚至放出豪言，給他一個支點，就能撬動地球。
杠桿原理
02塔吊是怎么工作的？
那么，現代塔吊的結構是什么，如何“長高”以適應建筑物的高度需求呢？
塔吊 圖源：搜狐網
塔吊有點像一個常見的玩具：樂高。是一節一節拼裝起來的，其中涉及到非常重要的3個部分：普通節、爬升節、和液壓千斤頂。
普通節：很好理解，就是塔吊一節一節的金屬支架。
塔吊普通節 圖源：中聯重科
其次是“爬升節”，塔吊的升高就是靠這個部分。“爬升節”是一個爬升套架，安裝在塔身最上面。爬升節的高度、尺寸都大于普通節，所以“爬升節”就像戴帽子一樣，套在普通節上，從而為向上移動騰出了空間。
塔吊爬升節 圖源：中聯重科
最后，就是液壓千斤頂。在爬升節的里面，安裝了一個液壓千斤頂。
液壓千斤頂 圖源：百度百科
這個液壓千斤頂的作用至關重要，塔吊的升高就是靠液壓千斤頂完成的。它的作用就是代替標準節暫時行使支撐工作。標準節之間都是通過螺栓連接的，因此只要將其中一節拆開，就可以往里面填充N個標準節。開始可以利用吊車將最基本的結構完成，之后的升高就全部交給頂升液壓框架。
塔吊“長高” 圖源：搜狐網
03塔吊怎么就這么穩？
塔吊佇立云端，在建筑工地上屹立不倒。面對如此高大的機械設備，不禁思考：如此細長的塔吊是怎么保持穩固的？
其實塔吊如此的穩固需要有穩固的塔吊地基，這個是很關鍵的。與塔吊的穩定性相關的因素是一塊很大的混凝土臺，塔吊運抵之前，施工隊會花上幾周的時間來澆注這個臺子，這就是塔吊基礎。
這個混凝土臺通常會有對應的尺寸，以起重重量為10噸的塔吊為例，需要澆注的混凝土臺大概是10x10x1.3米，重182,000千克，混凝土臺里面是深嵌入的大錨固螺栓，這種深嵌入混凝土板內的大錨固螺栓能支撐塔吊的底部，因此塔吊實際上是由螺栓和地相連來確保它穩定性的。
塔吊基礎示意 圖源：新浪網
當然，在設計混凝土臺的時候，就需要把地質環境、工程設計等因素綜合考慮，做好塔吊基礎受力與荷載分析、塔吊基礎強度計算、抗傾覆穩定性計算、基礎受沖切承載力計算等，綜合確定塔吊的選擇和施工要求。
塔吊基礎穩定性計算示意圖 圖源：參考文獻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設備，在作業的過程中容易發生設備垮塌、高處墜落、物體打擊、起重傷害等事故，其作業危險性大，存在著極大的安全風險。
根據現行的《塔式起重機安全規程》(GB5144-2006)規定“在有建筑物的場所，應注意起重機的尾部與建筑物及建筑物外圍施工設施之間的距離不小于0.5m”。但是對于行人靠近塔吊安全等沒有規范性的標準。
施工提示標識 圖源：《建筑工程施工現場標志設置技術規程JGJ348-2014》
所以，如果想駐足觀察一下塔吊的“長高”過程，切記選擇天氣好風力小的時候，遠距離的觀察即可，千萬不要靠近更不要隨意進入施工現場。
資料來源：人民日報、直觀學機械
參考文獻：
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作者：陳洋平 湖南科學技術館
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