Рис. 1. Схема кранов с низко расположенными стрелами:
а — башенный; б — стреловой с прямой стрелой; в — стреловой с прямой стрелой и гуськом

Опорная конструкция в виде двухшарнирной П-образной рамы называется порталом.

Несущая конструкция башенного крана, состоящая из стрелы и башни, имеет Г-образную форму, что обеспечивает наилучший охват прямоугольных сооружений и позволяет разместить кран в непосредственной близости от строящегося здания (рис. 1, а). Полезный вылет башенного крана составляет при этом около 80% полного вылета, в то время как у стрелового крана с низко расположенной стрелой он не превышает 50% (рис. 1,6) и к тому же резко уменьшается с увеличением высоты сооружения. При наличии гуська (рис. 1, в) условия применения последнего улучшаются, но и в этом случае из-за неизбежного наклона стрелы кран приходится отодвигать от здания на расстояние не менее 20% высоты сооружения.

Рис. 2. Башенные краны на строительстве зданий с кирпичными стенами (Москва, 1955 г.)

Изменение вылета стрелового крана весьма затруднительно, что снижает его маневренность.

Из сравнения схем кранов на рис. 1 видно, что с увеличением высоты строящегося сооружения преимущества башенных кранов перед стреловыми становятся все более заметными. Поэтому они повсеместно применяются при возведении прямоугольных зданий большой высоты.

Рис. 3. Башенные краны на строительстве сооружений стадиона из сборного железобетона (Москва, 1955 г.)

Для массового строительства жилых домов с кирпичными стенами применяются башенные краны (рис. 2) грузоподъемностью от 0,3 до 1,5 т на вылете 10—20 м, для строительства жилых и гражданских зданий из сборных железобетонных элементов — более тяжелые краны (рис. 3) грузоподъемностью 3—5 т на вылете 15—30 м. В последние годы в связи с укрупнением сборных элементов зданий широко применяются краны грузоподъемностью о—10 т (рис. 4).

Большое количество различных башенных кранов используется на строительстве высотных зданий. Так, на строительстве московского университета (рис. 5) работало 15 башенных кранов грузоподъемностью от 1,5 до 15 т, размещенных на земле и на самом сооружении.

Рис. 4. Башенные краны на строительстве жилых сборных зданий из крупноразмерных элементов (Москва, 1967 г.)

Рис. 5. Строительство главного здания МГУ (1950 р.)

Башенные краны сейчас широко применяются в промышленном строительстве при возведении доменных печей (рис. 6, а), мартеновских (рис. 6, б), конвертерных и других цехов металлургических заводов, зданий ТЭЦ (рис. 6, в), градирен, резервуаров и т. п. Краны на гусеничном ходу применяются на строительстве мостов, путепроводов и других транспортных сооружений.

Рис. 6. Схемы использования башенных кранов на:
а — строительстве доменного цеха; б — монтаже металлоконструкций мартеновского цеха; в — монтаже конструкций главного корпуса ТЭЦ

В последнее время башенные краны распространяются на гидротехническом строительстве. Они размещаются на дне котлована, на эстакаде или на возводимом сооружении (рис. 7). В последнем случае краны работают попарно, чтобы с помощью одного можно было, в случае необходимости, перемонтировать другой (рис. 7, а). Иногда краны выполняются самоподъемными и самостоятельно переходящими с одной стоянки на другую (рис. 7, б).

Грузоподъемность кранов, используемых на промышленном и гидротехническом строительстве, достигает 75 т. Чтобы улучшить использование грузоподъемности, в дополнение к основным кранам устанавливают вспомогательные (см. рис. 6, в). Башенные краны используются также для возведения высоких монументальных сооружений (рис. 8), радио- и телевизионных башен (рис. 9).

Рис. 7. Схемы использования башенных кранов на строительстве:
а — башни гидростанции; 1 — переставной кран на выносной площадке; 2 — передвижной кран, размещенный снаружи возводимого сооружения; о — плотины; I и II — положения переставного передвижного крана

Широко применяются башенные краны малой высоты для обслуживания складов, речных причалов, заводов и полигонов железобетонных изделий. Известны случаи использования башенных кранов для подъема грунта из шахт (при строительстве метро) или из глубоких котлованов (сооружение подземных гаражей).

Благодаря распространению башенных кранов в строительстве их конструкция приобрела специфические черты. Строительные башенные краны резко отличаются от башенных кранов других типов, в частности судостроительных. Отличительной особенностью первых является возможность их быстрого монтажа, демонтажа и перевозки, что в условиях современного строительства имеет решающее значение. Судостроительные же башенные краны, как и другие, работающие в промышленности, монтируются обычно один раз и работают многие годы на одном месте.

Необходимость частой переброски кранов в условиях строительства отразилась на их металлоконструкции, механизмах, общей компоновке и обусловила выделение строительных башенных кранов в самостоятельную группу грузоподъемных машин.

Специфические особенности строительных башенных кранов привели к возникновению новых вопросов в области теории их расчета. Появление на строительстве кранов с машинным приводом означало не только замену ручного труда в операциях подъема и транспортирования грузов, но оказало решающее влияние на технологию строительства и конструкцию зданий. Применение кранов, и в особенности башенных, создало возможность перехода от старых методов возведения зданий из мелких штучных элементов (кирпича, шлакоблоков), требующих большой затраты ручного труда, к сборке зданий из крупных элементов, изготовляемых заводским способом.

Рис. 8. Башенный кран на строительстве главного монумента на Мамаевом кургане высотой 82 м (г. Волгоград, 1967 г.)

Рис. 9. Башенный кран на строительстве железобетонной части Останкинской телевизионной башни высотой 535 м (Москва, 1967 г.):

Предшественником башенного крана был механический кран-укосина (рис. 10, а).

Рис. 10. Конструкции строительных башенных кранов:
а — кран-укосина; б — передвижной коисольно-башенный; в — передвижной свободностоящий с неполноповоротиой укосиной; г — стационарный трехопорный полноповоротный с движением грузовой тележки по стреле

Он содержал в себе основные элементы: стрелу, колонну, механизм подъема и позволял механизировать наиболее трудоемкую операцию — вертикальный подъем груза. Однако примитивная конструкция (колонна в виде деревянной мачты, раскрепленной оттяжками) не позволяла выполнять краны с большим вылетам, к тому же они не могли передвигаться, подавать грузы на все участки строящегося здания и имели малую грузоподъемность. Поэтому дальнейшее развитие подъемных средств происходит путем перехода от стационарных машин к передвижным и увеличения вылета.

Это сделало возможным не только подъем груза, но и его перемещение по горизонтали, а также захват с земли на-построечном складе. Появилась необходимость увеличения угла поворота стрелы, который у крана-укосины был ограничен 270°.

Появление башенных кранов и постепенное их совершенствование привело к вытеснению подъемников, которые, отличаясь дешевизной, требуют больших затрат труда на горизонтальное перемещение грузов по земле и по перекрытиям строящихся зданий. В СССР подъемники используются сейчас только для подачи отделочных материалов внутри здания, т. е. на работах, которые не могут быть выполнены башенным краном. В ФРГ считается, например, целесообразным применение башенных кранов даже на весьма малых объектах с весом материалов 600 т (примерно 150 м2 полезной жилой площади).