2024年4月4日发(作者：郁承载)
塔式起重机大臂减臂使用的受力分析和计算
我公司在*****项目高层建筑施工中遇到了塔式起重机施工时，由于施工现
场场地狭小，而周围又有成品高层建筑物，且与待建工程距离很近，起重臂与已
有建筑物发生干涉，给施工现场所选用得C4510塔式起重机运行及升高加节和
将来拆除工作受阻。
1 塔机起重性能C4510是我公司购置的**建设机械（集团）股份有限公司
生产的塔式起重机。该机出厂随机安装使用说明书中有关技术性能参数如下：
1.1.1 主要参数（附着式）
起升高度
m
最大起重量t
幅 度
起升机构
起升速度m/min
起重量t
功率KW
回转机构
牵引机构
行走机构
顶升机构
速度r/min
功率KW
速度m/min
功率KW
速度m/min
功率KW
速度m/min
功率KW
工作压力pa
电缆卷筒 速度m/min
电机输出扭矩N.m
工作维度 -20～40摄氏度
1.12起重性能
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
a=2
a=4
20
2000
2574
2.5～
13.4
2000
4000
29
1713
1675
21
2000
2436
14
2000
3815
30
1646
1608
22
2000
2310
15
2000
3539
31
1583
1546
23
2000
2196
16
2000
3298
32
1525
1488
24
2000
2091
17
2000
3085
33
1470
1433
25
2000
1995
18
2000
2895
34
1418
1381
26
1944
1905
19
2000
2726
35
1369
1333
27
1861
1823
28
1784
1746
36
1323
1287
最大幅度
最小幅度
a=2
30
2
15
0～0.8
4.4
15，33，30
1.5/2.4
12，73，25
2*（1.7/3.4）
0.4
5.5
20*10.6
25
14
倍率
a=2
a=4
4
45
25
a=4
15
4
附着式
100
50
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
a=2
a=4
a=2
a=4
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
a=2
a=4
a=2
a=4
名称
总体
37
1279
1243
45
1000
965
38
1238
1202
39
1199
1163
40
1161
1126
41
1126
1094
42
1092
1057
43
1060
1025
44
1029
994
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1.13起重臂总成（含拉杆）尺寸及重量
尺 寸
长度（A） 高度（B）
7620
7600
7595
7587
987
987
987
987
987
987
宽度（C）
1085
1085
1085
1085
1085
1085
重量Kg
4519
681
310
543
514
605
476
246
63
135
126
17
804
3072
起重臂根节总成
小车牵引机构
后吊点节总成
臂架7.5m节总成
前吊点节总成
臂端节总成
载重小车
吊钩
钢丝绳
拉杆
平衡臂总成
臂架5m节总成（2节）
5090
臂架5m节总成（1节）
5084
根据现场情况，若缩短为40m范围内使用,则可以解决大源项目高层建筑施工
中保证起重臂360°全回转，也能满足9#楼施工面的要求，且不与已有建筑物发
生碰撞干涉，保证施工安全和已有建筑物的安全。
目前该塔机在大源项目是按臂长最大 45m安装和使用的 ，根据厂家使用说
明书的介绍，也可以缩短为40m或35m使用.
起重臂长度m
45 40 35 30
配重组合 块数 2A+2B 2A+1B 2A+1B 2A
重量kg 7800 6500 6500 5200
配重：A=2600kg B=1300kg
为此，我们考虑在原来已按最大臂长 45m安装的工况下，减去一节（6#节即起
重臂杆稍倒数第二节）起重臂架总成（长为5084mm重量为246Kg）使臂长为
39.916m,将原
起重臂长度
45
m
配重组合块数（2A+2B）重量7800kg，减为
起重臂长
度40m时额定
配重组合块数（2A+1B）重量6500kg（卸掉一块原机上由两种规格
的 钢筋混凝土块构成的小配重块（B=1300kg）。以其解决现场存在的
起重臂长度
45m
运行和升高加节及将来拆除工作受阻的困难。
但必须分析计算到底需减少多少平衡重，并保证在不降低原机起重性能的前
提下塔机不失稳。因验算塔机整体稳定性较复杂，现采用类比法进行验算过程。
根据表可知塔机最大起重力矩发生在臂长为13.43m，最大起重量（在α=4）
为4t情况下，最大起重力矩Mmax=13.45×4 = 53.80（t·m）
2 载荷分析及计算
按《塔式起重设计规范》，作用在塔机起升平面和回转平面的载荷主要有自
重载荷，吊重载荷，工作状态风载荷、动载荷及其它水平方向力。因此方案仅是
减短起重臂长度使用，其它方面与原厂的设计没有任何变化，风载荷的影响在此
方案中不做考虑。另外安装方式为附着式，离心力可忽略不计，其它动载荷与原
厂设计不变，故动载荷也不在此方案的考虑之中，所以在此方案中只须考虑自重
载荷和吊重载荷的变化的影响，在起重载荷不变的前提下用类比法验算其由自重
及起重荷载引起的力矩平衡问题，保证其平衡、保证其使用安全。下面分别分析
计算超重臂长为45m、40m、35m时自重载荷、吊重载荷所产生的力矩，以及各
种臂长情况下塔机倾翻力矩的比较。假定40m臂长使用时在45m臂的基础上减
去一块7.5t平衡重，即平衡重只有6.5t。
2.1 45m臂长工况
45m臂长时自重为4.519t，则自重分布率：
v = G / L = 4.519 / 45 = 0.1004 （t/m）
起重臂自重产生的力矩：
M起 = 4.519×(45/2+1) = 106.197（t·m）
平衡臂、卷扬机、平衡重等产生的力矩：
M平=（
平衡臂长度）
5.5×3.072+2.3×5.5+7.8×11=116.35（t·m）
空载时，塔机倾翻力矩：
M倾=M平-M起=116.35-106.197=10.1（t·m）
满载时，塔机倾翻力矩：
M′倾 = M平 - M起 - Mmax=10.1-80.58 = -70.48（t·m）
2.2 40m臂长工况
G起=40×0.1004=4.016（t）
M起=4.016×(40/2+1)=84.336（t·m）
M平=4.273×5.5+2.3×5.5+6.5×11=107.65（t·m）
M倾=107.65-84.336=23.31（t·m）
M′倾 = 23.31 - 80.58 = -57.27（t·m）
3 结论
由上表所列数据分析，可知：厂方规定的臂长情况下与这种起重臂长为40m
时的情况下比较，空载工况下与满载工况下的倾翻力矩都在原厂设计的范围内。
因此，在保证塔机整体稳定和原有起重性能的前提下，配重减少1.3t即采用6.5t，
起重臂安装40m的方案是完全可行的。
4.结语：通过实际使用8个月一切正常。
2024年4月4日发(作者：郁承载)
塔式起重机大臂减臂使用的受力分析和计算
我公司在*****项目高层建筑施工中遇到了塔式起重机施工时，由于施工现
场场地狭小，而周围又有成品高层建筑物，且与待建工程距离很近，起重臂与已
有建筑物发生干涉，给施工现场所选用得C4510塔式起重机运行及升高加节和
将来拆除工作受阻。
1 塔机起重性能C4510是我公司购置的**建设机械（集团）股份有限公司
生产的塔式起重机。该机出厂随机安装使用说明书中有关技术性能参数如下：
1.1.1 主要参数（附着式）
起升高度
m
最大起重量t
幅 度
起升机构
起升速度m/min
起重量t
功率KW
回转机构
牵引机构
行走机构
顶升机构
速度r/min
功率KW
速度m/min
功率KW
速度m/min
功率KW
速度m/min
功率KW
工作压力pa
电缆卷筒 速度m/min
电机输出扭矩N.m
工作维度 -20～40摄氏度
1.12起重性能
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
a=2
a=4
20
2000
2574
2.5～
13.4
2000
4000
29
1713
1675
21
2000
2436
14
2000
3815
30
1646
1608
22
2000
2310
15
2000
3539
31
1583
1546
23
2000
2196
16
2000
3298
32
1525
1488
24
2000
2091
17
2000
3085
33
1470
1433
25
2000
1995
18
2000
2895
34
1418
1381
26
1944
1905
19
2000
2726
35
1369
1333
27
1861
1823
28
1784
1746
36
1323
1287
最大幅度
最小幅度
a=2
30
2
15
0～0.8
4.4
15，33，30
1.5/2.4
12，73，25
2*（1.7/3.4）
0.4
5.5
20*10.6
25
14
倍率
a=2
a=4
4
45
25
a=4
15
4
附着式
100
50
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
a=2
a=4
a=2
a=4
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
a=2
a=4
a=2
a=4
名称
总体
37
1279
1243
45
1000
965
38
1238
1202
39
1199
1163
40
1161
1126
41
1126
1094
42
1092
1057
43
1060
1025
44
1029
994
幅度R（m）
起重量
Q（Kg）
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1.13起重臂总成（含拉杆）尺寸及重量
尺 寸
长度（A） 高度（B）
7620
7600
7595
7587
987
987
987
987
987
987
宽度（C）
1085
1085
1085
1085
1085
1085
重量Kg
4519
681
310
543
514
605
476
246
63
135
126
17
804
3072
起重臂根节总成
小车牵引机构
后吊点节总成
臂架7.5m节总成
前吊点节总成
臂端节总成
载重小车
吊钩
钢丝绳
拉杆
平衡臂总成
臂架5m节总成（2节）
5090
臂架5m节总成（1节）
5084
根据现场情况，若缩短为40m范围内使用,则可以解决大源项目高层建筑施工
中保证起重臂360°全回转，也能满足9#楼施工面的要求，且不与已有建筑物发
生碰撞干涉，保证施工安全和已有建筑物的安全。
目前该塔机在大源项目是按臂长最大 45m安装和使用的 ，根据厂家使用说
明书的介绍，也可以缩短为40m或35m使用.
起重臂长度m
45 40 35 30
配重组合 块数 2A+2B 2A+1B 2A+1B 2A
重量kg 7800 6500 6500 5200
配重：A=2600kg B=1300kg
为此，我们考虑在原来已按最大臂长 45m安装的工况下，减去一节（6#节即起
重臂杆稍倒数第二节）起重臂架总成（长为5084mm重量为246Kg）使臂长为
39.916m,将原
起重臂长度
45
m
配重组合块数（2A+2B）重量7800kg，减为
起重臂长
度40m时额定
配重组合块数（2A+1B）重量6500kg（卸掉一块原机上由两种规格
的 钢筋混凝土块构成的小配重块（B=1300kg）。以其解决现场存在的
起重臂长度
45m
运行和升高加节及将来拆除工作受阻的困难。
但必须分析计算到底需减少多少平衡重，并保证在不降低原机起重性能的前
提下塔机不失稳。因验算塔机整体稳定性较复杂，现采用类比法进行验算过程。
根据表可知塔机最大起重力矩发生在臂长为13.43m，最大起重量（在α=4）
为4t情况下，最大起重力矩Mmax=13.45×4 = 53.80（t·m）
2 载荷分析及计算
按《塔式起重设计规范》，作用在塔机起升平面和回转平面的载荷主要有自
重载荷，吊重载荷，工作状态风载荷、动载荷及其它水平方向力。因此方案仅是
减短起重臂长度使用，其它方面与原厂的设计没有任何变化，风载荷的影响在此
方案中不做考虑。另外安装方式为附着式，离心力可忽略不计，其它动载荷与原
厂设计不变，故动载荷也不在此方案的考虑之中，所以在此方案中只须考虑自重
载荷和吊重载荷的变化的影响，在起重载荷不变的前提下用类比法验算其由自重
及起重荷载引起的力矩平衡问题，保证其平衡、保证其使用安全。下面分别分析
计算超重臂长为45m、40m、35m时自重载荷、吊重载荷所产生的力矩，以及各
种臂长情况下塔机倾翻力矩的比较。假定40m臂长使用时在45m臂的基础上减
去一块7.5t平衡重，即平衡重只有6.5t。
2.1 45m臂长工况
45m臂长时自重为4.519t，则自重分布率：
v = G / L = 4.519 / 45 = 0.1004 （t/m）
起重臂自重产生的力矩：
M起 = 4.519×(45/2+1) = 106.197（t·m）
平衡臂、卷扬机、平衡重等产生的力矩：
M平=（
平衡臂长度）
5.5×3.072+2.3×5.5+7.8×11=116.35（t·m）
空载时，塔机倾翻力矩：
M倾=M平-M起=116.35-106.197=10.1（t·m）
满载时，塔机倾翻力矩：
M′倾 = M平 - M起 - Mmax=10.1-80.58 = -70.48（t·m）
2.2 40m臂长工况
G起=40×0.1004=4.016（t）
M起=4.016×(40/2+1)=84.336（t·m）
M平=4.273×5.5+2.3×5.5+6.5×11=107.65（t·m）
M倾=107.65-84.336=23.31（t·m）
M′倾 = 23.31 - 80.58 = -57.27（t·m）
3 结论
由上表所列数据分析，可知：厂方规定的臂长情况下与这种起重臂长为40m
时的情况下比较，空载工况下与满载工况下的倾翻力矩都在原厂设计的范围内。
因此，在保证塔机整体稳定和原有起重性能的前提下，配重减少1.3t即采用6.5t，
起重臂安装40m的方案是完全可行的。
4.结语：通过实际使用8个月一切正常。