超强台风引发塔机倒塌事故分析

1、事故概况
　　2006年8月10日超强级台风“桑美”袭击了浙江省温州地区苍南县，致使6台附着式塔式起重机倒塌，其中一台塔机事故情况如下。
　　某工程商业商业A楼施工用60tm附着式塔机在“桑美”台风正面作用下造成倒塌。该塔机实际塔身高度56m，第一道附墙位置在20.7m处，第二道附墙在35.7m处。在台风的正面作用下，上下两道附墙环梁破坏后塔机沿商业A楼北面倒下，朝西砸向一期工程B楼6层楼屋面，吊臂弯曲变形倒在8#楼与B楼之间的空地上，平衡臂倒在B楼屋面上，3-6层楼面结构遭到严重破坏，且混凝土平衡重块打在三楼的一根梁和框架异型柱上（见图1）。

　　现场工作人员看到连接塔身的上面一道附墙环梁首先解体，随之附墙撑杆破坏，接着下面一道环梁解体，支撑杆破坏，最后导致塔机倒塌。该环梁不是塔机生产厂家提供的，而是由租赁公司自行设计制造。环梁四边为2[12槽钢，4个角处2根槽钢通过节点板用螺栓连接，见图2。事故现场情况是有些槽钢与节点板（δ=8）的连接焊缝已拉开，有的螺栓（目估为M12）已被拉脱，附墙撑杆（目估为Φ120钢管）已弯折。

　　塔身4根弦杆为矩形型钢，弦杆与底架之间采用高强螺栓连接。事故后高强螺栓本身未破坏，高强螺栓连接套与弦杆之间焊缝基本上也未破坏，而是在高强螺栓连接套与弦杆焊接处与焊缝成35°角左右剪切破坏（见图3）。从破坏现场看，高强螺栓和连接套焊接质量较好，而弦杆处于剪切破坏和脆性破坏，说明弦杆型钢质量存在一定问题。塔机底架和地脚螺栓未发现较大拉伸与位移，塔机基础（设有桩基）基本完好，这说明塔机附墙环梁设计与制造问题是造成塔机倒塌的内部主要原因。

　　2、原因分析
　　据气象预报，“桑美”台风达到17级，风速超过60m/s，按GB/T13752-1992《塔机设计规范》计算，离地面10m处风压为：
　　Pw=0.613×60²=2207Pa
　　而按GB5009-2001《建筑结构荷载规范》，在56m处风压高度变化系数u2=1.73，则在该高度处风压达到：
　　Pw=2207×1.73=3800 Pa
　　《塔机设计规范》中规定在H=56m处塔机的非工作状态允许风载荷Pω3=1100 Pa。也就是说，台风在此高度处风压是塔机设计风压Pω3的3.45倍，大大超过原塔机设计的能力，这就是“桑美”台风导致苍南6台塔机倒塌的主要外界原因。
　　同时，通过该次台风事故，说明该塔机基础设计完好，如果塔机附墙环梁强度与节点构造能满足规范要求，再加上采取一些技术措施就不会导致倒塌事故，故引起塔机倒塌主要原因是塔机附墙环梁设计问题造成的，表现为环梁截面偏小，环梁4个转角处节点构造等设计错误。
　　3、台风应急措施的建议
　　（1）在台风来临前，利用爬升套架卸去部分标准节，将塔机平衡臂落在建筑物楼面上，可大大减少塔机顶部荷重，减少塔身变形。
　　（2）提前增加附墙，降低塔机上部自立高度。
　　（3）未附墙的塔机，可在标准节对角线方向设置4根缆风绳，并在塔身上下设2-3道以增加塔身水平约束。该法效果较好，这次台风中有1台塔机采取该法避免了倒塌事故。
　　（4）检查各种连接螺栓与焊缝情况并及时补救。