本文参加百家号 #科学了不起#系列征文赛 。
当一块空地上竖起一座座塔吊 , 我们就知道又要有一座高楼拔地而起了 , 要盖楼 , 塔吊是必不可少的 , 一座30米的塔吊 , 是不可能盖出40米的高楼的 , 那么问题来了 , 盖高楼需要塔吊 , 那塔吊又是靠什么建起来的呢?
会不会是在地面上制造好 , 然后再立起来的呢?当然不会 , 因为这样做也太过笨拙了 , 而且想要竖起如此庞然大物 , 难度是可想而知的 , 要在平地上制造这么大的东西 , 必然需要一块面积极大的专用场地 , 就算真的能够竖起来 , 也无法把它运到工地去 。 所以塔吊的建造地点只可能是盖楼的施工现场 。 只要注意观察 , 我们就会发现 , 施工现场的塔吊并不是从一开始就那么高的 , 它的高度似乎在随着大楼的增高而逐步增高 , 也就是说塔吊的建造过程伴随着整个施工进程 。
要在施工现场建造塔吊 , 首先必须要打造一个牢固的地基 , 也就是先挖坑 , 再打桩 , 最后浇筑钢筋混凝土 , 有了牢固的地基之后 , 便可以在上面拼装塔吊了 。
塔吊其实是一种构造非常简单的施工设备 , 从侧面看上去就是一个十字 , 这个十字下面的一竖就被称之为塔身 , 上面的一竖则被称之为塔尖 , 左右两横 , 一个是吊臂 , 另一个则是平衡臂 , 在十字的中心位置安装有一个转台 , 依靠转台 , 塔吊便可以实现360度旋转 , 而塔吊的驾驶舱也位于转台上 。 要组装塔吊 , 首先就要组装塔身 , 塔吊的塔身其实并不是一个整体 , 而是由一个个桁架构件拼装而成的 , 每一个桁架构件就被称之为一个“标准节” , 这个标准节就类似于竹子上的一段段竹节 , 当它们摞在一起 , 塔身就组装完成了 。
组装塔吊通常都是使用移动式吊车 , 而移动式吊车的高度我们都是有目共睹的 , 跟塔吊是没法比的 , 所以最初组装而成的塔身高度非常有限 。
有了矮锉版的塔身之后 , 就可以在上面安装转台了 , 之后再在转台之上安装塔尖 , 再把平衡臂和吊臂安装在转台的左右两端 , 为了降低平衡臂和吊臂所受的压力 , 还会通过拉杆将它们悬挂在塔尖上 , 如此 , 一个塔吊就建造完成了 。 此时的塔吊和在工地上忙碌的塔吊已经一模一样了 , 唯一的区别就是“又矮又挫” , 那么这个矮锉版的塔吊是如何长高的呢?这就需要用到一个装置了 , 这个装置叫做“爬升架” 。 所谓爬升架就是一个开放的标准节 , 它的长度和一个标准节相等 , 刚好可以套在标准节的外围 , 类似于给水杯套了一个水杯套 。
爬升架并非四面封闭的 , 而是有一面呈现开放式 , 所以爬升架可以从塔身底部套在第一段标准节上 , 之后便从塔身底部向上滑动至转台底部 , 此时它就可以接替最高一段标准节的工作 , 拖住转台 。
关键的地方到了 , 爬升架会通过液压杆向上托举转台 , 直至顶出一个标准节的空位 , 此时一段新的标准节会通过爬升架开放的一面滑入 , 安装固定之后 , 塔吊便长高了一个标准节 , 如此反复操作 , 塔吊就会越来越高了 。 塔吊建好之后就可以开始建造大楼了 , 此后只需要根据大楼的施工进度 , 再逐步加高塔身就可以了 。 知道了塔吊是如何建造起来的 , 还有另外一个问题等待着我们 , 那就是塔吊为什么不会倒呢?因为塔吊有平衡臂吗?只有平衡臂是不够的 。
塔吊有一条吊臂和一条平衡臂 , 二者一长一短 , 在平衡臂的尾部有着几块巨大的混凝土配重 , 目的就是使塔吊保持平衡 , 但问题是平衡臂的长度是固定的 , 混凝土配重的重量也是固定的 , 但塔吊所吊的货物重量却不同 , 怎么能够始终保持平衡呢?
【塔吊|要盖一座高楼,必须用比它更高的塔吊,那塔吊又是怎么建起来的?】我们知道像塔吊这种结构的物体想要保持平衡 , 就必须使左右两侧的力矩保持相等 , 而力矩就等于力臂的长度乘以物体的重量 , 平衡臂这边的力臂长度和重量都是不可变的 , 也就是说力矩是一定的 , 而吊臂那边的物体重量是变动的 , 所以要保持平衡 , 就必须让力臂的长度也变起来 , 所以塔吊上负责起吊物体的载重小车是可以在吊臂上前后移动的 。 根据所吊物体的重量不同 , 载重小车会调整力臂的长度 , 以保持吊臂这边的力矩和平衡臂那边是相等的 , 因此塔吊才能够屹立不倒 。
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