タワークレーンはどのように高くなるのでしょうか?

私たちの日常生活では、多くの建設プロジェクトでタワークレーンが使用されているのをよく見かけます。建物が高くなるにつれて、タワークレーンも「高くなる」ように見えます。では、タワークレーンは何でできているのでしょうか?どうしたら背が伸びますか？細長いタワークレーンはどのように固定されているのでしょうか？

春が訪れる4月、北京から100キロ余り南の白陽亭湖は青い波を立て、「千年の森」は青々と茂り、起業エリアでは建設工事が本格化……近代的な新都市の輪郭が浮かび上がっている。

現在、北京と雄安の間を毎日14組の都市間列車が運行している。対外基幹交通網の構築が加速し、千年の歴史を持つ首都と未来都市はますます密接につながり、一体化しています。雄安駅から西に約30キロ、雄安新区の起業ゾーンの中心エリアにはタワークレーンが多数ある。建設業者たちはこの暑い地で汗を流し、「中国の品質」と「中国のスピード」を絶えず刷新している。

雄安新区にはクレーンがいっぱいです。画像出典: Great Wall Network

01

タワークレーンの起源

タワークレーンの正式名称はタワークレーンであり、タワークレーンの略称でもあります。本質的には、それはクレーンです。クレーンには長い歴史があります。古代エジプト時代から、人々はピラミッドを建てるためにクレーンを使って巨大な石を運んでいました。

クレーンについて語るとき、アルキメデスという人物について触れなければなりません。

アルキメデス 画像出典: Sohu.com

タワークレーンでもクレーンでも、すべてアルキメデスのてこの原理を利用しています。つまり、両端の力とレバーアームの積は等しくなります。レバーアームが長くなるほど、必要な力は小さくなります。この知識があれば、人間は10トンの象でも持ち上げることができるでしょう。アルキメデスは、支点が与えられれば地球を動かすことができるとさえ自慢していました。

レバレッジ原則

02

タワークレーンはどのように動作するのでしょうか?

では、現代のタワークレーンの構造はどのようなもので、建物の高さの要件に合わせてどのように「高くなる」のでしょうか?

タワークレーン画像出典: Sohu.com

タワークレーンというのは、一般的なおもちゃであるレゴに少し似ています。組み立てはセクションごとに行われ、通常セクション、クライミングセクション、油圧ジャッキという 3 つの非常に重要な部品が含まれます。

通常部：分かりやすいですが、タワークレーンの金属支持部です。

タワークレーン普通断面 出典：Zoomlion

2つ目は「クライミングセクション」で、タワークレーンが上昇するにはこの部分に依存します。 「クライミングセクション」は、タワーの上部に設置されたクライミングフレームです。クライミングセクションの高さとサイズは通常セクションよりも大きいため、「クライミングセクション」は帽子のようなもので、通常セクションの上にかぶせられ、上方への移動の余地が生まれます。

タワークレーンの登坂部 出典: Zoomlion

最後に油圧ジャッキがあります。クライミング部内に油圧ジャッキを設置しています。

油圧ジャッキ出典: Baidu 百科事典

この油圧ジャッキの役割は非常に重要で、タワークレーンの上昇は油圧ジャッキによって実現されます。その機能は、標準セクションを一時的に置き換えてサポート作業を実行することです。標準セクションはボルトで接続されており、1セクションを解体すればN個の標準セクションを埋め込むことができます。最初はクレーンを使用して最も基本的な構造を完成させ、その後の吊り上げはすべてジャッキ油圧フレームに任せます。

タワークレーンが高くなってきています。出典: Sohu.com

03

タワークレーンがなぜ安定しているのでしょうか?

タワークレーンが雲の上に高くそびえ立ち、建設現場にそびえ立っています。これほど背の高い機械設備を前にすると、疑問に思わざるを得ません。これほど細いタワークレーンがどうやって安定を保っているのでしょうか?

実際、タワークレーンの安定性には安定したタワークレーンの基礎が必要であり、これは非常に重要です。タワークレーンの安定性に関わる要素は、大きなコンクリート製のプラットフォームです。タワークレーンが到着する前に、建設チームは数週間かけてタワークレーンの基礎となるこのプラットフォームを造る作業を行います。

このコンクリート プラットフォームには通常、対応する寸法があります。吊り上げ重量が 10 トンのタワークレーンを例にとると、注入する必要があるコンクリートのプラットフォームは約 10 x 10 x 1.3 メートルで、重量は 182,000 キログラムになります。コンクリート製のプラットフォームの内側には、大きなアンカーボルトが深く埋め込まれています。コンクリートスラブに深く埋め込まれたこれらの大きなアンカーボルトは、タワークレーンの底部を支えることができます。そのため、タワークレーンはその安定性を確保するために、実際にはボルトで地面に接続されています。

タワークレーン基礎の概略図 出典: Sina.com

もちろん、コンクリートプラットフォームを設計する際には、地質環境や工学設計などの要素を総合的に考慮し、タワークレーンの基礎力と荷重の解析、タワークレーンの基礎強度の計算、転倒防止安定性の計算、基礎のせん断支持力の計算などを適切に行い、タワークレーンの選択と建設要件を総合的に決定する必要があります。

タワークレーン基礎安定性計算の概略図 出典：参考文献1

04

タワークレーンを見たい方は安全にご注意ください

タワークレーンとは建設業において重要な吊り上げ設備です。作業中は、設備の倒壊、高所からの落下、物との衝突、吊り上げ時の怪我などの事故が発生しやすくなります。この操作は危険であり、安全上の大きなリスクを伴います。

現行の「タワークレーン安全規則」（GB5144-2006）によれば、「建物のある場所では、クレーンの尾部と建物および建物外の建設設備との間の距離が0.5m以上になるように注意する必要がある。」しかし、タワークレーン付近の歩行者の安全に関する規範基準は存在しません。

工事標識の出典: 工事現場標識技術仕様書 JGJ348-2014

したがって、タワークレーンの「成長」過程を立ち止まって観察したい場合は、天気が良く風が弱い時間を選び、遠くから観察することを忘れないでください。絶対に近づいたり、勝手に工事現場に立ち入ったりしないでください。

出典：人民日報、インテュイティブ・メカニカル

参考文献:

[1] メイビン独立タワークレーンの設計と強風地域におけるタワークレーン基礎の計算と解析[J]。石家荘鉄道職業技術学院誌、2021年、20(03): 26-31。

[2] 劉智晟『殷海博』タワークレーンの使用と安全管理について[J]黒龍江省科学技術情報、2009(28):302。

[3] 王一山建設現場におけるタワークレーンの安全事故と保護対策の分析[J]。工学技術研究、2022、7(21):139-141。翻訳：伊藤 健一郎

[4] 楊山安全距離を判断するために目視検査だけに頼らないでください[J]。農村電気技師、2011、19(04):39。

[5] JGJ 196-2010、建設現場におけるタワークレーンの設置、使用、解体に関する安全技術規則[S]。

著者: 陳陽平 湖南省科学技術博物館