2007年3月4日晚，大連遭遇罕見的風暴潮襲擊。本次風暴潮共造成市區建筑工程現場的8臺塔吊和4臺物料提升機倒塌。3臺塔吊起重臂折斷，直接經濟損失約700余萬元。特別是3月5日凌晨，一續建工程的近百米高的塔吊倒塌，造成工地周邊建筑物的毀壞和人員傷亡，嚴重影響了周邊居民的生活安全。塔吊倒塌相比其他施工機械設備損失經濟價值高，危險性大，社會影響大。為吸取教訓，總結經驗，我們進行了塔吊抗風破壞倒塌情況的專項調查與分析。認為施工現場的塔吊在設計、制造、安裝、使用和管理過程中，均存在不同程度的缺陷，應采取必要的預防措施和對策，以保證建筑施工安全。

　　1破壞原因分析

　　1．1強冷空氣襲擊

　　根據大連市氣象局氣象資料記載，因貝加爾湖強烈冷空氣影響2007年3月4日17時，風向為西北風，風速為8．5米／秒，風速等級為5級，其中有6個時間段的風速達到17．0米／秒，風向為東北風，風速等級為7到8級，最大的一次風速達到19．4米／秒，風向為東北風，風速等級為8級；3月5日0時45分，風向為北風，風速為8．0米／秒，風速等級為5級，其中有8個時間段的風速達到19．0米／秒，風向為西北風，風速等級為8級，最大的一次風速達到22．3米／秒，風向為西北風，風速等級為9級。期間極大風向為西北風，風速為28．8米／秒，風速等級為11級。由于在建的高層建筑較多，使用塔吊的數量也較多；并且由于時值正月十五，多數工地并未開工，采取相應措施不及時所以造成塔吊受損倒塌相應集中。

　　1．2設計制造缺陷

　　(1)抗風能力不足。塔吊抗風性能存在一定缺陷，本次臺風倒塌的8例塔吊，大部分實際自由高度未超過設計允許自由高度。根據《塔式起重機設計規范》(GB／T13752—92)規定，塔吊非工作狀態的抗傾覆穩定性計算中，計算風壓取值按照大連地區地面0~20米高度為800Pa，相當于風速36．1米／秒，同時規定特殊情況下，在可能出現更大暴風地區時，可按用戶與制造廠協議規定更高計算風壓值。在沒有實際經驗的情況下，生產廠家設計部門設計計算風壓取值一般取800Pa。生產廠家未考慮大連地區實際情況，設計計算風壓取值偏小，導致塔身強度和剛度不足，引起塔身彎折倒塌。

　　(2)設計使用說明書內容不全。由于未充分考慮沿海臺風較為頻繁及可能超強度的因素，多數塔吊使用說明書僅標注正常工況為6或8級風力，但未提出強風力情況及臺風時的應對措施，也無相關文字說明和警示，因塔吊使用說明書內容不全，導致施工現場不能正確采取相應的應對措施。

　　(3)附墻桿及連接不規范。強風襲擊時，附墻桿既受拉，又受壓，因附墻桿及連接不規范，造成塔吊倒塌破壞的特征為，最高一道附墻桿先失穩破壞．塔身上部懸臂高度相應加大，導致在第二道附墻桿上部塔身彎折倒塌。附墻桿及連接不規范主要表現在一是附墻桿長細比過大，抗壓強度不足，造成附墻桿扭曲，本次臺風中有附墻桿倒塌塔吊中，有3例長細比過大(規范規定鋼管允許長細比λ≤120，實際鋼管最大長細比達到193)，抗壓強度不足而扭曲變形，占37．5％；二是附墻桿形式多樣，有廠家直接生產的，有工地自制的，有采用小口徑鋼管的，有采用大口徑鋼管的．有采用方鋼管的，有采用型鋼桁架式的；三是連接不規范，有采用鋼管直接垂直與預埋鋼板焊接的，有采用連接環加螺栓連接的，有采用與預埋鋼板耳板加螺栓連接的。本次臺風中8例有附墻桿倒塌塔吊中，附墻桿端部脫焊3例．占37．5％；中部對接或連接處脫焊2例．占25％；連接環斷裂1例，占12．5％；調節螺栓剪斷2例，占25％；調節螺栓拉斷2例，占25％。

　　(4)塔吊用材問題。破壞倒塌塔吊采用角鋼的占88．89％，說明采用角鋼的塔吊抗風能力較差。但從風暴潮后完好塔吊調查結果對比分析，采用角鋼的塔吊占76．66％。標準節采用角鋼的塔吊安然無恙，雖然角鋼抗扭性能較差，但如果角鋼的材質及長細比合理，安裝和使用合理，也能保證安全。

　　1．3安裝使用問題

　　(1)自由高度過高。本次臺風倒塌的塔吊中，有1例實際自由高度超過設計允許自由高度，占11．11％；有7例實際自由高度達到或接近設計允許自由高度，占77．78％。因塔吊本身不具抵抗強臺風能力，設計允許自由高度已不符合實際情況，自由高度大意味著塔吊受風面積大，受約束少．易產生較大撓度，易引起塔身彎折傾斜甚至傾覆。部分施工企業對強風中塔吊自由高度過高危險性認識不足，個別管理人員甚至對其概念認識模糊。在安裝或頂升過程中，施工企業為節省成本和工期，塔吊自由高度一般都達到或略低于允許高度限值，個別塔吊由于場地客觀原因，例如附著于較低樓層而作用于較高樓層，自由高度達到允許限值。而塔吊使用說明書中所提到的允許自由高度限值都相對于一定的設計風力條件，一般說明書僅標注出6或8級為可吊物的正常工作狀態設計風力條件，而沒有提及非工作狀態設計風力條件。本次瞬間風力達12級以上，強度大，速度快，工地缺乏應對經驗及防范意識，未采取或來不及采取降低高度措施。如3月5日凌晨，一續建工程現場，塔吊安裝高度112．5米，根據氣象資料記載以及專家現場實測數據進行比較，可以推算出事發時的即時風速估計為45．72米／秒，相當于14級，加之高層樓群之間的風動力學效應，使局部風力進一步加強。因此該塔機在強風不停的吹刮下，相當于塔機受到強大的長時間的交變載荷作用，使其金屬結構在第二道附著架處產生疲勞破壞，造成自塔身第11-12標準節處折斷。

　　(2)舊塔吊使用問題。8例倒塌塔吊，有2例是已周轉多年的舊塔吊，其構件相應老化，在本次臺風中未按舊塔吊技術條件而降格使用，出現了塔身在最高附墻桿上部彎折倒塌情況。

　　(3)吊臂回轉裝置失靈。由于《建筑機械使用安全技術規程》(JGJ33-2001)規范中有明確規定，建設行政主管部門一再強調，施工單位配合重視，強風到來之前施工工地貫徹落實放松塔吊回轉限位措施情況較好。8例倒塌塔吊中有一例自由高度雖未超高，但由于吊臂回轉裝置失靈，臺風襲擊時，吊臂未能回轉至與風向平行，使得高空中塔吊受風投影面積相對增大，承受較大風壓，導致所有附墻桿全部拉斷。另有工地目擊者反映，塔吊是在臺風風向由東北風突然轉變為東南風的時候塔身折斷，且統計8例塔吊倒塌時間有4例時間相近，依此判斷在陣風風向突然轉變的瞬間，可能發生塔吊吊臂不能及時回轉至與風向平行情況，導致受風投影面積增大造成塔身彎折。事實證明，保證吊臂與風向平行是一項有效的基本抗臺措施，吊臂不能靈活回轉具有極大的危險性。有些塔吊回轉裝置發生故障甚至平時運行中表現出回轉困難，放松回轉限位后吊臂不能隨風靈活轉動，就不能保證吊臂與風向立刻平行。

　　(4)基礎抗傾覆能力不足。8例倒塌塔吊中，有1例工業廠房工程因廠房低塔吊高，同時塔吊達到最大獨立高度，基礎承受較大傾覆力矩，由于基礎沒有經過設計，樁基礎承載力不足，導致基礎承臺和上部塔吊整體傾翻。該工程項目部技術力量弱，對樁基礎未履行方案設計及審批程序，憑經驗隨意配筋，造成基礎承臺背風一側樁基下沉，迎風一側樁基拔斷。

　　2對策和措施

　　大風是不可抗拒的自然災害。切實增強防臺抗臺觀念，積極采取有效措施，提高施工現場塔吊的防風抗風能力，這是需要引起建設主管部門、塔吊生產廠家和施工企業高度重視的一個重要課題。作為在本次風暴潮襲擊中遭受重大損失的施工企業和塔吊生產廠家，更應從中吸取教訓，總結經驗，加強塔吊在設計，制造、安裝、使用和維護過程中的質量安全管理，全面提高塔吊的質量安全管理水平。

　　2．1提高塔吊設計抗風能力

　　從本次塔吊防風抗風實際看，如果塔吊自身不具抵抗強風襲擊能力，單憑大風來臨前采取降低自由高度等防臺措施，是被動的，也是不現實的。降低自由高度措施雖然能避免塔吊受損，但在當前科學技術條件下，大風走向、登陸時間、地點和風力風速變化常不能提前準確預報，工地管理者往往存在僥幸心理，當大風來臨時，工地己來不及采取降低自由高度措施。因此，只有提高塔吊自身設計抗風能力，才能有效解決塔吊抗臺問題。生產廠家應針對塔吊使用地區實際情況，對塔吊抗風設計作相關改進，對產品質量特別是焊接質量進行嚴格把關，并在塔吊使用說明書中明確塔吊抗風能力及防臺相關措施：施工單位在購置、租賃塔吊時應了解塔吊的抗風性能。

　　2．2規范附墻桿制作和安裝

　　塔吊附墻裝置應嚴格按塔吊使用說明書要求實施和安裝，嚴禁自制附墻裝置。特殊情況附墻裝置需另行設計制造時，也應由原生產廠家設計制造。附墻裝置設計內容應包括附墻桿強度(抗拉和抗壓)、長細比和穩定性驗算，構件連接方法和驗算，預埋件做法和要求等。

　　2．3提高塔基抗傾覆能力

　　塔吊基礎應嚴格按塔吊使用說明書要求組織施工。塔吊承臺及樁基施工必須有專項施工方案。并經設計、復核和審批。不得心存僥幸，盲目施工。

　　2．4加強塔吊的使用管理

　　(1)合理選擇塔吊安裝位置。在風力較強地區，確定塔吊安裝位置時，應盡可能選擇在背風面，避開迎風面。在沿海的大部分地區，塔吊安裝位置應選擇在建筑物的西面或南面，盡量不要在建筑物的北面或東面安裝塔吊。

　　因場地條件限制不能選擇時，附墻桿應采取加強措施。

　　(2)嚴格塔吊安拆和驗收備案制度。要按照《建設工程安全生產管理條例》的規定建立塔吊安拆和驗收備案制度。杜絕無證產品、無證安拆和無證操作。嚴禁未經檢驗、驗收和備案擅自投入使用。

　　(3)重視塔吊的檢修和保養。企業對每臺塔吊要建立跟蹤管理檔案、保養計劃及執行記錄。塔吊安裝前，應對塔吊各機構及所有焊縫進行全面檢查，使用過程中要加強對塔身、附墻桿、機構、電氣箱、廣告牌、燈具及其連接牢固情況的檢查．消除使用前和使用過程中的安全隱患。每臺塔吊上應備有塔吊工作日志，值班塔吊司機應認真填報當日塔吊工作概況、使用時間、環境條件、塔吊各機構運行情況以及所進行的保養情況。同時要加強對塔吊回轉裝置的檢修和保養，保證吊臂能隨風自由靈活旋轉。

　　(4)控制塔吊自由高度。進入大風季節，工地應對塔吊降格使用作為一項主要季節性安全措施，不具抵抗強風襲擊的塔吊，其最高附墻桿以上或無附墻桿的自地面以上自由高度不得大于七節標準節高度或20米。施工過程中，塔吊應隨施工層升高，及時架設附墻桿，避免一步到位。

　　(5)建立大風預警防范機制。工地應通過廣播、電視、網絡、氣象信息電話等多種媒體手段預先了解天氣情況，高層建筑應在塔吊頂端不擋風處配置無線風速儀。強風來臨前，應啟動應急預案，采取應急措施，塔吊吊臂預先回轉至與風向平行，吊鉤升至最高位，回轉范圍內不得有障礙，放松回轉限位剎車，停止作業并切斷電源。強臺風來臨前，有可能時應盡早采取措施降低自由高度。如遇準確超強風預報，高層建筑塔吊應提前拆除1—2道附墻桿，使塔吊吊臂和平衡臂低于建筑物，并與建筑物主體結構連接牢固。

　　特別值得注意的是，若使用單位違反操作規程，增加該型號塔吊獨立式起升高度至62．8米(增加1個標準節)，則底部結構彎矩值將超過510t?m，大大超過許用傾覆彎矩。

　　3塔吊防臺風預案

　　每當臺風登陸之即，各地區建設單位、建筑施工企業、建設行政主管部門均高度重視，緊急動員，塔吊的防臺風緊急措施擺到了重要位置。實際上，根據塔吊的結構特點和使用特點就塔吊的使用單位來說，防臺風預案從塔吊產品的采購就開始了。

　　3．1塔吊采購

　　依據《塔式起重機技術條件》，制造廠應規定作用在地面或支撐結構上的載荷。提供的資料應說明這些載荷(包括非工作風載荷)的適用工況；依據《塔式起重機安全規程》，制造廠應提供塔吊正常工作年限或者利用等級、載荷狀態、工作級別以及各種工況的許用風壓。因此，塔吊的使用單位有權利在采購合同中明確塔吊非工作狀態的許用風壓，掌握塔吊抗臺風的能力。特殊地，如果用戶需要在可能出現更大級別臺風地區使用，可與制造廠協議規定更高的許用風壓，制造廠可以通過加強塔身結構，增加基礎抗傾覆能力等措施解決。

　　在塔吊產品性能參數中，塔吊獨立安裝高度是抗臺風能力的重要指標。額定起重力矩相同，其抗臺風能力并不一定相同；額定起重力矩大，其抗臺風能力并不一定強。塔吊產品的抗臺風能力主要取決于塔身結構強度，在非工作工況的許用風壓一定的條件下，最大獨立安裝高度較大的優于較小的。因此用戶可以選擇獨立安裝高度較大的產品。留有必要時降低安裝高度的余地。

　　3．2塔吊使用

　　在相關標準法規和操作使用規程中，保證塔吊能夠抵御臺風的規定很多，實際上保證塔吊正常工作的能力就是保證塔吊能夠抵御臺風的能力。按規定保證混凝土基礎的抗傾翻穩定性。保證基礎持力層地面壓應力、保證塔吊非工作狀態順風自由回轉、保證獨立高度和懸臂高度在限制范圍內等等。特別值得重視的是塔吊附墻裝置設計、制作和安裝，這是事故發生的集中區。其設計必須考慮到塔吊工作狀態和非工作狀態中最不利載荷組合，并預留足夠的安全系數；附墻桿件的張角在制造廠商提供的范圍之內；附墻桿件的建筑支撐結構強度應得到建筑設計單位確認。

　　3．3防臺風緊急措施

　　案例：某市關于進一步加強建筑工地防御第九號臺風的緊急通知

　　各區、市建設行政主管部門，各施工、建設、監理單位，第九號臺風登陸我市之際，塔吊應采取以下緊急措施：

　　(1)自升式塔吊有附著裝置的，在最上一道附著以上自由高度超過說明書設計高度的，應朝建筑物方向設置兩根鋼絲繩拉結。

　　(2)自升式塔吊未附著，但已達到設計說明書最大獨立高度的，應設置四根鋼絲繩對角拉結。

　　(3)一次性架設的非自升式塔吊，應設置四根鋼絲繩對角拉結。

　　(4)拉結應用中Φ15以上的鋼絲繩，拉結點應設在轉盤以下第一個標準節的根部；拉結點處標準節內側應采用大于標準節角鋼寬度的木方作支撐，以防拉傷塔身鋼結構；四根拉結鋼絲

　　繩與塔身之間的角度應一致，控制在45°-60°之間；鋼絲繩應采用地錨、地錨筐或與建筑物已達到設計強度的混凝土結構聯結等形式進行錨固；鋼絲繩應用左右絲拉鉤進行調整，使鋼絲繩松緊適度，確保塔身處于垂直狀態。

　　(5)凡塔身設有標牌、橫幅等懸掛物的，應立即清除；塔身上存有易墜物的，必須立即清除。

　　(6)塔身螺栓必須進行全部緊固，塔身附著裝置應全面檢查，確保無松動、無開焊、無變形。

　　(7)嚴禁對塔吊前后臂進行固定，確保自由旋轉。塔機的避雷設施必須確保完好有效，塔吊電源線路必須切斷……

　　以上緊急措施我們認為第(1)條是不合適的，甚至起到相反效果。自升式塔吊附著后，附著以上自由高度超過設計高度是嚴重的違章操作!其懸臂端部載荷已經不能保證塔吊工作狀態或非工作狀態的安全性，如果朝建筑物方向設置兩根鋼絲繩拉結，鋼絲繩的張力則更進一步增加懸臂端部載荷，進而增加抵御臺風的風險。假設按此措施實施，塔吊使用單位的違章責任則轉化為建設行政主管部門的責任風險。

　　其余緊急措施有的是塔吊正常工作狀態必須保證的，有的則不能在全市范圍內一概而論。建筑施工現場工程結構、起重設備、周圍環境都比較復雜，防臺風應急預案最重要莫過于臺風信息的迅速傳遞，包括熱帶氣旋的生成、預計影響我市的時間、在我市登陸的風速。防臺風應急預案最有效的措施是降低塔吊的安裝高度，達到削減結構載荷的目的。就城市而言有條件組成防臺風專家組，公布電話，針對不同的現場情況進行有效的抗臺風指導。

　　3．4塔吊的風險管理

　　風險的解釋是“損失或傷害的可能性”。為什么強調塔吊的風險管理?我們認為風險管理是建筑起重機械重要的管理觀念，風險管理就是通過風險的識別、預測和衡量、選擇有效的手段，以盡可能低的成本，有計劃地處理風險，以獲得企業安全生產的經濟保障。由于建筑起重機械高、大、重的特殊性，又有復雜多變使用環境，其使用風險是客觀存在的，不以人們意志為轉移。強調風險管理首要是強調建筑起重機械的日常工作管理，即”緊急情況”發生前的風險管理，避免或減少風險事故發生的機會。從塔吊抗臺風的角度來講，我們可以通過提高建筑施工現場塔吊抗臺風安全可靠度來達到降低風險的目的，能夠在臺風多發的沿海地區，通過管理手段控制風險!手段之一是在施工現場塔吊配置時進行綜合評價。根據我們的經驗，通常使用的水平臂塔吊。綜合評價主要涉及塔吊結構、附墻連接、基礎、環境，引入可靠度系數ε，且：

　　ε=ε1xε2xε3xε4≥0．94

　　ε1：根據塔吊產品品質，使用年限，安裝調整等整體情況評價，取0．7、0．85、1．0；

　　ε2：根據附墻連接設計制作安裝情況、基礎根據抗傾覆穩定性和基礎持力層強度評價，取1．0；

　　ε3：根據塔吊覆蓋范圍內環境復雜程度和當地臺風風速歷史記錄評價，取0．8、0．9、1．0；

　　ε4：根據塔吊安裝高度取值，設計高度、降低5％、降低10％、降低15％、降低20％、降低25％：1．0、1．11、1．24、1．39、1．58、1．81。

　　特別強調附墻連接是由于在統計中其事故幾率最高，而降低風險的成本最低，必須保證高可靠性。塔吊產品品質的可靠度級差比較大是由于其存在較大的不確定性。

　　假如前3項評價可靠度評價結果都很高，設備有理由按產品使用說明書配置。假如塔吊產品品質一般，塔吊覆蓋范圍內環境復雜、當地臺風有超風速歷史記錄，必須通過降低塔吊安裝高度達到確保安全的目的。

　　因此，只要掌握風險發生的因果關系，風險是完全可以管理的。

　　4結束語

　　隨著氣象預報科學技術水平提高，臺風的生成、移動路線、登陸地點、危害程度已能夠預測，為塔吊的防臺風措施提供了條件。今年實施的《塔式起重機安全規程》(GB5144-2006)對塔吊設計制造和使用提出了更高要求。我們相信只要掌握了塔吊抗臺風的客觀規律，嚴格按現行國家及行業標準設計制造塔吊，嚴格按現行國家及行業標準使用塔吊，堅持塔吊使用日常工作管理、堅持全過程的風險管理，塔吊VS臺風的結果完全可以由使用者掌控。