某工地於2002年8月初安裝了壹臺QTZ315塔式起重機，但並未立即投入使用。偶爾閑置幾次，10月初準備使用。在檢查塔架標準節連接用高強度螺栓的預緊情況時，出現了以下壹組數據:該機有9個標準節，每個標準節的連接面上有8(=2×4)個M24高強度螺栓。塔體與下支座和下框架的連接也采用了8個M24高強度螺栓。在總共80個高強度螺栓中，有27個沒有預緊力(徒手即可將螺母向壓緊方向轉動)，占高強度螺栓總數的33.75%，預緊高強度螺栓的預緊扭矩在300N·m以下..自下而上第六個連接面上的八個螺栓中有六個沒有預緊，第五、八個連接面每層的八個螺栓中有五個沒有預緊。
1規範中高強度螺栓預緊要求分析
目前，廣泛使用的連接上旋式塔式起重機塔身標準節與水平臂架小車的高強度螺栓主要承受拉力。在這種情況下，接頭接觸面之間有分離趨勢，標準節之間的水平力由接頭面由於螺栓預緊力產生的摩擦力承擔。從理論上講，螺栓只能承受拉力，不能抵抗剪力。如果螺栓沒有擰緊，很容易松動。此時螺栓既受拉又受剪，交替沖擊，應力惡化，容易造成受力斷裂。這是高強度螺栓最常見的失效形式，也是塔式起重機常見事故之壹。
《塔式起重機設計規範》(GB/T13753-92)(以下簡稱規範)第5.5.2.2條要求:“接縫設計應保證在外拉力作用下，接縫面之間有壹定的壓縮力，不得有分離現象。”這可以理解為:在最大外力作用下，結合面之間的壓縮力大於零，此時壓縮力產生的摩擦力應能抵抗標準結合面之間的水平力，即滿足要求。
規範中給出的高強度螺栓F1的預緊力計算公式為:
F1 = k1 FN
式中:f 1——高強度螺栓的預緊力，n
K1 ——系數，與荷載組合有關，k 1 = 1.1 ~ 1.65。
FN ——單個螺栓上的外部拉力，n
取QTZ315塔吊(主要參數:最大起重能力30kn；；工作範圍為3 ~ 41.8m；；獨立提升高度為30m；以平衡重60 kN)為例，在最惡劣工況下(工作狀態突然卸載或吊具突然掉落)，塔架承受的最大彎矩為Mmax = 352 kN·m，由塔架的截面尺寸計算:
f′N = = = 471.2 kN
FN===117.8 kN
Mmax的計算考慮了荷載組合，可以用117.8 kN作為高強度螺栓拉力所需的預緊力，即f1 = 117.8kn..
在組合載荷下，接頭的摩擦力由螺栓的殘余預緊力f′0產生。
f′0 = f 1-(1-KC)FN
式中:f ' 0——螺栓的剩余預緊力，n
F1 ——螺栓預緊力，n
KC-系數，壹般取0.25。
fn——螺栓的外部張力，n
因此:f′0 = f 1-0.75 fn有f 1 > 0.75 fn = 0.75×117.8 = 88.35 kN；
當考慮適當的安全余量時，
國標GB3811取f′0 = f 1-1.4 FN和f 1 > 1.4 FN = 1.4×117.8 = 164.9 kN；
歐洲標準FEM取f′0 = f 1-fn和f 1 >；FN = 117.8 kN；
國標GBJ17-88取f′0 = f 1-1.25 FN和f 1 > 1.25 FN = 1.25×117.8 = 147.25 kN；
規範中指出，GB/T13752-1992采用GBJ17-88中的數值，性能等級為8.8的M24高強度螺栓預緊力為155 kN。
然後按下式計算預緊力矩t:
T = 0.2 F1 d
式中:f 1-預緊力
d-高強度螺栓的直徑，其中d = 24毫米。
可以分別獲得以下數據:
規範中給出的8.8級M24高強度螺栓的預緊扭矩值為:理論預緊扭矩710n·m；實際預緊扭矩為640n·m。
對比以上數據，可以得出結論，在實際預緊過程中，對標準給出的值進行折現是錯誤的，也是不安全的。目前有壹種觀點和做法是“塔式起重機高強度螺栓的實際預緊力矩可以降低到規範給定值的65% ~ 80%”，還是有壹定市場的。前言中提到的例子出現後，我們壹直在關註塔架高強度螺栓預緊的現狀。我們在國內和省內的塔式起重機技術交流會上做過幾次口頭調查。國內只有中聯、北建工程等少數知名企業基本控制在規範給定值附近，幾乎所有中小型塔機企業都對規範給定值打折。他們通常將規範給出的不同塔機高強螺栓的實際預緊扭矩值除以1.4作為施工中的實際控制。考慮到施工中影響預張力值控制的因素很多，如工具、人員素質、體力、環境條件、塔吊型號不同等，給出了“65% ~ 80%”的區間系數。這種觀點和做法可以說由來已久，因為傳統的人工方法很難預測給定值，給定值的65% ~ 80%的控制結果並沒有直接導致塔吊事故。久而久之，人們認為這種觀點和做法是正確的。的確，我們查閱了幾份事故分析論文、鑒定報告和起重機事故分析的書籍，都沒見過這樣的“直接導致事故”的記錄。“直接事故”通常被認為是高強度螺栓在拉伸和剪切中斷裂，導致機器故障和死亡的事故，但我們認為壹些因塔體屈曲而導致塔體倒塌的事故是由高強度螺栓預緊力不足間接造成的。如果預緊力不夠，螺栓就容易松動。即使塔身標準節接觸面稍有縫隙，塔機重心也會前移，塔身彎矩會大大增加，可能導致事故發生。俗話說，壹點小小的差別，差之千裏。QTZ315塔式起重機獨立起升高度為30 m，當高強度螺栓中心下部第三標準節接觸面有0.1 mm的間隙時，塔身上部整體前移3.2 mm，塔身最大彎矩在最惡劣工況下增加1.13kN·m。
2號塔標準節連接高強度螺栓預緊方法分析
擰緊高強度螺栓有兩種方法:
(1)傳統手動方式的松緊程度是由工人的經驗來控制的。
(2)扭矩扳手方式扭矩扳手有機械式、液壓式、電動式、氣動式等多種形式。
扭矩扳手可以很容易地調整預緊扭矩校準值(刻度盤，數字校準方法等。)，並精確擰緊到設計的預緊力矩值，所有螺栓受力均勻，非常適合緊固預緊力矩精度較高的螺栓。
關於塔機安裝加固過程中塔機高強度螺栓預緊所使用的工具、預緊力和預緊力矩，筆者調查了壹些塔機生產廠家，基本情況如下:
使用的工具:普通扳手85%
扭矩扳手15%
預緊扭矩控制:90%憑感覺
首先校準，然後預張緊10%
預緊方法:增加截面預緊90%。
旋轉動臂依次預緊壓縮螺栓10%。
“轉臂依次預緊壓緊螺栓”的預緊方法是:塔機安裝或卸載時，平衡臂下的塔身壹側被壓緊，轉臂另壹側被拉動，轉臂可先後使平衡臂下同壹平面上的四個高強度螺栓被壓緊。安裝時，依次在四個地方(4×2或4×3，塔的四個角)對同壹平面進行預緊，然後自下而上；加固時，可先預緊兩個或三個不同平面內塔角相同的壓緊螺栓，然後依次預緊其他角度，再由下而上或由上而下。
上述調查結果表明，幾乎所有的生產廠家都是靠工人的經驗，采用人工的方法來控制高強度螺栓的緊固程度。同時，部分廠商素質差，責任心不強，導致了前言中提到的例子。我們測試過人工安裝的高強度螺栓，預緊扭矩大多在400N·m到500N·m之間，如果要加大預緊扭矩，工人的勞動強度會大大增加。
雖然扭矩扳手有多種形式，如機械式、液壓式、電動式、氣動式等。，都是機械安裝中的常用工具。機械扳手便宜耐用，使用起來比其他扭矩扳手更方便。壹方面，這種扳手的自重和長度壹般是普通扳手的兩倍以上。另壹方面，由於塔吊安裝調試的特殊工況，大大增加了工人的勞動強度，要使實際預緊力矩達到500N·m是相當困難的，液壓式雖然省力，但價格昂貴，較重，使用起來也比較麻煩，特別是加固時受液壓泵站的限制。氣動式由於場地條件的限制，用戶較少。因此，我們認為盡快研制出壹種方便、攜帶和使用靈活、便於控制扭矩值、自動化程度高的塔式起重機專用扭矩扳手是非常必要的。
我們做過這樣壹個“依次旋轉吊臂預緊受壓高強度螺栓”的方法實驗。塔吊型號:qtz 315；；測試條件:無風、空載；塔架平衡臂壹側受壓，吊臂另壹側受拉；高強度螺栓:M24；塔式起重機部件:從底部的第二和第三標準節連接表面。獲取以下數據:
受壓高強度螺栓控制的預緊扭矩值:400N·m。
高強度螺栓的預緊扭矩實測值為490～530N·m
受壓高強度螺栓控制的預緊扭矩值:450N·m。
高強度螺栓受拉預緊扭矩實測值:600 ~ 630N·m
可以看出，這種方法可以使實際扭矩值增加10%~40%，增加的幅度與高強度螺栓的拉力和壓力之差有關。這種方法是有效可行的。
3結論
認為橋式起重機塔架高強度螺栓的實際預緊力矩可以降低到規範給定值的65% ~ 80%是錯誤的。加強對高強度螺栓預緊重要性的認識，確保規範中給出的預緊扭矩值，研究高強度螺栓預緊的方法，開發高強度螺栓預緊專用電動工具，以保證塔式起重機的安裝質量，提高塔式起重機運行的安全性，是壹個亟待解決的問題。更多螺栓信息，可登陸上海有色金屬網()。