| ２００４年１４号台风中，台州市塔吊倒塌９台，井字架扭曲倒塌１８台，铝合金彩钢板工棚倒塌８．８３万平方米，施工围墙倒塌２．８６万米，另加上建筑材料和机械设备损失，合计直接损失达１．２４亿元。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，指导塔吊的安全使用和管理，提高塔吊的防台抗风能力，我局进行了塔吊台风破坏倒塌情况的专项调查与对比分析，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。
一、专项调查
㈠破坏及倒塌塔吊专项调查
在此次台风中，台州市共倒塌塔吊９台。按区域分，台州市区７台，温岭市２台。按破坏倒塌部位分，塔吊塔身弯折倒塌８例，占８８．８９％；基础承台和上部整体倾覆１例，占１１．１１％；附墙杆破坏６例，占６６．６７％。按制造材料分，塔吊标准节弦杆使用角钢８例，占８８．８９％；使用方钢１例，占１１．１１％。按塔吊最大起重力矩分，４０ｔ．ｍ有１例，占１１．１１％；６０ｔ．ｍ有７例，占７７．７８％；６３ｔ．ｍ有１例，占１１．１１％；８０ｔ．ｍ有１例，占１１．１１％。按出厂使用年限分，２００３年出厂第一次使用的塔吊３例，占３３．３３％；２００２－２００３年出厂第二次使用的塔吊２例，占２２．２２％；２００１年出厂使用三次以上的塔吊２例，占２２．２２％；２００１年以前出厂已多次使用的塔吊２例，占２２．２２％。
㈡完好塔吊专项调查
对台风后完好塔吊的对比调查主要集中在台州市经济开发区和椒江区，共抽查了８家施工单位共１５个项目部的３０台塔吊，涉及塔吊生产厂家１２家。塔吊标准节弦杆使用角钢２３台，使用方钢管３台，使用圆钢管４台。
二、破坏形态分类
㈠塔身破坏
塔吊塔身破坏形态分为：整体倾覆１例、塔身节点处弯折４例、附墙杆上部塔身弯折６例、弦杆扭曲７例、弦杆母材撕裂２例、弦杆沿焊缝脱开２例，各占倒塌塔吊９例中的１１．１１％、４４．４４％、６６．６７％、７７．７８％、２２．２２％、２２．２２％。
㈡附墙杆破坏
塔吊附墙杆破坏形态分为：附墙杆扭曲３例、附墙杆焊缝脱焊４例、附墙杆调节螺栓剪断２例、附墙杆调节螺栓拉断２例，各占受损塔吊９例中的３３．３３％、４４．４４％、２２．２２％、２２．２２％。
㈢吊臂破坏
塔吊吊臂破坏６例，其全部是塔吊塔身倾覆后吊臂碰撞建筑物或地面引起的二次破坏，破坏形态均表现为吊臂弦杆扭曲，在吊臂着地碰撞一例中观察到扭曲拐点处少量吊臂弦腹杆沿焊缝脱开。相反在倒塌塔吊仅塔身倾斜而吊臂回转未碰撞障碍物的情况中吊臂完好。
三、破坏原因分析
㈠强台风袭击
根据相关报道，２００４年８月１２日，五十年一遇的超强台风“云娜”在台州温岭石塘登陆，在台风登陆前后的几个小时里，台州市所有市县区均观测到１２级以上大风。此次台风风力强，降雨强度大，影响范围广，１０级风圈达１８０公里，近中心最大风力为４５米／秒，过程最大风速台州椒江区大陈岛达５８．７米／秒，大大超过１２级台风３６．９米／秒的上限，相当于１７级大风，破坏性极强。据中国气象局认定，台风“云娜”是自１９５６年以来登陆我国大陆强度最大的台风。台风在浙江省境内滞留时间长达１５小时，在台风经过路线中首当其冲的温岭市和台州市区，由于在建的高层建筑较多，使用塔吊的数量也较多，塔吊受损倒塌相应集中。
㈡设计制造缺陷
１、抗风能力不足。塔吊抗台风性能存在一定缺陷，本次台风倒塌的９例塔吊，有８例实际自由高度未超过设计允许自由高度，占８８．８％；有４例在最高附墙杆上部弯折倒塌，占４４．４４％。从历史记录来看，台州每隔七年左右出现强台风登陆，上一次强台风登陆为１９９７年，而台州城市出现大量高层建筑并使用塔吊情况出现在２０００年前后，因此近几年来塔吊尚未经受过强台风的考验。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，计算风压取值按照上海地区地面０－２０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取８００Ｐａ。台州位于上海南部沿海可能出现更大暴风地区，生产厂家未考虑特殊地区实际情况，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。９例倒塌塔吊中７例为浙江某机械有限公司产品，作为沿海台风频繁地区的塔吊生产企业，未对在沿海地区销售的塔吊抗风性能作专门加强，说明书仅标注正常工况为６级风力，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。台风袭击时，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。本次台风破坏倒塌塔吊有附墙杆的８例，因附墙杆及连接不规范导致破坏倒塌６例，占７５％。附墙杆及连接不规范主要表现在：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８例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λ≤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１２．５％；调节螺栓剪断２例，占２５％；调节螺栓拉断２例，占２５％。
４、塔身连接螺栓及焊缝强度不足。本次台风倒塌的９例塔吊，有２例塔身标准节弦杆焊缝脱焊，占２２．２２％；有１例标准节弦杆端部连接螺栓拉断，占１１．１１％。近年，台州施工现场塔吊因标准节焊缝脱焊、拉断而倒塌的安全事故就有２起，例如，２００３年７月８日，由长城建设集团公司施工的台州海湾浪琴四标段工地，因塔吊倒塌造成１死２重伤的重大安全事故，其主要原因是四川自贡天成机械有限公司生产的塔吊，在最高附墙杆上部的标准节一角连接件处，４条焊缝中，有３条为旧断点，塔吊满负荷运作时，因焊缝质量不合格，引起脱焊，造成倒塌事故。
５、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。但从台风后完好塔吊调查结果对比分析，采用角钢的塔吊占７６．６６％，包括台州市目前在建的最高建筑新台州大厦项目使用１３８米塔吊的标准节采用角钢安然无恙，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。
㈢安装使用问题
１、自由高度过高。本次台风倒塌的９例塔吊，有１例实际自由高度超过设计允许自由高度，占１１．１１％；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。本次台风达１２级以上，登陆速度极快，工地缺乏应对经验及防范意识，未采取或来不及采取降低高度措施。例如椒江博奥商海大厦工地，两台塔吊分属同一施工单位的项目部，为同一厂家同一型号同年出厂，均位于建筑物南面，塔吊高度均超过７０米，由于多塔作业为避免相碰，东南角塔吊比西南角塔吊高出一个标准节，东南角塔吊自由高度达到允许高度限值倒塌，而较低的西南角塔吊未倒塌。
２、塔吊安装位置问题。９例倒塌塔吊中，有４例塔吊位置位于建筑物北面，占４４．４４％；有２例位于建筑物东面，占２２．２２％；有３例位于建筑物南面，占３３．３３％；且有８台塔吊及其吊臂倒向建筑物及楼顶。在台州登陆的台风一般均从东面登陆，且风向沿逆时针方向旋转。从塔吊倒塌位置和方向分析，位于建筑物东西或北面的塔吊倒塌多，说明塔吊在迎风状态下，由于所有塔身直接承受风力，塔吊抗风能力相对减弱，易在台风作用下受损；而塔吊在背风状态下，由于建筑物挡去了大部分塔身的风力，塔吊不易受损；另外，塔吊在迎风状态时，附墙杆受压，由于附墙杆为柔性系杆，抗压能力弱，易在台风作用下受损。
３、旧塔吊使用问题。９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。
４、吊臂回转装置失灵。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，台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。９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９例塔吊倒塌时间有４例时间相近，依此判断在台风强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。
５、基础抗倾覆能力不足。９例倒塌塔吊中，有１例工业厂房工程因厂房低塔吊高，同时塔吊达到最大独立高度，基础承受较大倾覆力矩，由于基础没有经过设计，桩基础承载力不足，导致基础承台和上部塔吊整体倾翻。该工程项目部技术力量弱，对桩基础未履行方案设计及审批程序，凭经验随意配筋，造成基础承台背风一侧桩基下沉，迎风一侧桩基拔断。
四、对策和措施
台风是不可抗拒的自然灾害。切实增强防台抗台观念，积极采取有效措施，提高施工现场塔吊的防台抗台能力，这是需要引起建设主管部门、塔吊生产厂家和施工企业高度重视的一个重要课题。作为在本次台风袭击中遭受重大损失的施工企业和塔吊生产厂家，更应从中吸取教训，总结经验，加强塔吊在设计、制造、安装、使用和维护过程中的质量安全管理，全面提高塔吊的质量安全管理水平。
㈠提高塔吊设计抗风能力
从本次塔吊防台抗台实际看，如果塔吊自身不具抵抗强台风袭击能力，单凭台风来临前采取降低自由高度等防台措施，是被动的，也是不现实的。降低自由高度措施虽然能避免塔吊受损，但在当前科学技术条件下，台风走向、登陆时间、地点和风力风速变化常不能提前准确预报，工地管理者往往存在侥幸心理，当气象预报台风准确登陆地点时，工地己来不及采取降低自由高度措施。受台风预报的准确性、措施的经济性和预报不准带来的侥幸心理等因素影响，临时采取降低自由高度措施，是没有时间实现的。因此，只有提高塔吊自身设计抗风能力，才能有效解决塔吊抗台问题。在台州这类台风袭击频繁的地区，建设行政主管部门应对塔吊抗风能力提出具体要求；生产厂家应针对塔吊使用地区实际情况，对塔吊抗风设计作相关改进，对产品质量特别是焊接质量进行严格把关，并在塔吊使用说明书中明确塔吊抗风能力及防台相关措施；施工单位在购置、租赁塔吊时应了解塔吊的抗风性能。建议在台州这类台风袭击频繁地区，建筑工地使用的塔吊在非工作状态时，地面０－２０米高度处，其设计计算风压值取９００Ｐａ（相当于风速３８．３１米／秒），以防范超强台风。
㈡规范附墙杆制作和安装
塔吊附墙装置应严格按塔吊使用说明书要求实施和安装，严禁自制附墙装置。特殊情况附墙装置需另行设计制造时，也应由原生产厂家设计制造。附墙装置设计内容应包括附墙杆强度（抗拉和抗压）、长细比和稳定性验算，构件连接方法和验算，预埋件做法和要求等。
㈢提高塔基抗倾覆能力
塔吊基础应严格按塔吊使用说明书要求组织施工。塔吊承台及桩基施工必须有专项施工方案，并经设计、复核和审批。不得心存侥幸，盲目施工。
㈣加强塔吊的使用管理
１、合理选择塔吊安装位置。在台风袭击频繁地区，确定塔吊安装位置时，应尽可能选择在背风面，避开迎风面。在台州沿海的大部分地区，塔吊安装位置应选择在建筑物的西面或南面，尽量不要在建筑物的北面或东面安装塔吊。因场地条件限制不能选择时，附墙杆应采取加强措施。
２、严格塔吊安拆和验收备案制度。要按照《建设工程安全生产管理条例》的规定建立塔吊安拆和验收备案制度。杜绝无证产品、无证安拆和无证操作。严禁未经检验、验收和备
案擅自投入使用。
３、重视塔吊的检修和保养。企业对每台塔吊要建立跟踪管理档案、保养计划及执行记录。塔吊安装前，应对塔吊各机构及所有焊缝进行全面检查，使用过程中要加强对塔身、附墙杆、机构、电气箱、广告牌、灯具及其连接牢固情况的检查，消除使用前和使用过程中的安全隐患。每台塔吊上应备有塔吊工作日志，值班塔吊司机应认真填报当日塔吊工作概况、使用时间、环境条件、塔吊各机构运行情况以及所进行的保养情况。同时要加强对塔吊回转装置的检修和保养，保证吊臂能随风自由灵活旋转。
４、控制塔吊自由高度。进入台风季节，工地应对塔吊降格使用作为一项主要季节性安全措施，不具抵抗强台风袭击的塔吊，其最高附墙杆以上或无附墙杆的自地面以上自由高度不得大于七节标准节高度或２０米。施工过程中，塔吊应随施工层升高，及时架设附墙杆，避免一步到位。
５、建立台风预警防范机制。工地应通过广播、电视、网络、气象信息电话等多种媒体手段预先了解天气情况，高层建筑应在塔吊顶端不挡风处配置无线风速仪。台风来临前，应启动应急预案，采取应急措施，塔吊吊臂预先回转至与风向平行，吊钩升至最高位，回转范围内不得有障碍，放松回转限位刹车，停止作业并切断电源。强台风来临前，有可能时应尽早采取措施降低自由高度。如遇准确超强台风预报，高层建筑塔吊应提前拆除１－２道附墙杆，使塔吊吊臂和平衡臂低于建筑物，并与建筑物主体结构连接牢固。
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0414号台风塔吊倒塌破坏原因分析及对策措施
