纖纜式桅桿雙機(jī)抬吊技術(shù)在重慶國(guó)泰藝術(shù)中心工程中的應(yīng)用

重慶國(guó)泰藝術(shù)中心位于重慶解放碑CBD核心區(qū)。項(xiàng)目定位為依托商業(yè)核心區(qū)，面向文化廣場(chǎng)，滿足人民群眾文化需求，系重慶市重要公益項(xiàng)目之一。由于該項(xiàng)目要滿足劇場(chǎng)、音樂廳及美術(shù)館的要求，故在建筑及結(jié)構(gòu)上均較復(fù)雜。該文擬就劇場(chǎng)轉(zhuǎn)換鋼桁架的吊裝技術(shù)作簡(jiǎn)單介紹。

1 工程概況

國(guó)泰藝術(shù)中心北面緊靠臨江路，東南方向臨近姜家巷，總建筑面積約為30000m2。頂部標(biāo)高48m。整體建筑共十層，地下三層，地上七層，其中地下1～2層為小劇場(chǎng)，地下3層停車庫，地上1～4層為大戲院，5～7層為美術(shù)館。結(jié)構(gòu)體系主要采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，局部區(qū)域?yàn)榘惭b轉(zhuǎn)換桁架，頂部為裝飾題湊，主結(jié)構(gòu)立柱設(shè)置鋼骨混凝土（SRC）結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換桁架共4榀，位于觀眾廳標(biāo)高13.8m～17.5m及舞臺(tái)22.98m～28.05m處。轉(zhuǎn)換桁架ZHGHJ1、ZHGHJ2和ZHGHJ3長(zhǎng)度和高度分別為33.6m× 3.7m和23.9m×5.07m，重量約71噸/榀。轉(zhuǎn)換桁架布置見圖1～圖3。

圖1 國(guó)泰藝術(shù)中心ZHGHJ平面位置圖

圖2 國(guó)泰藝術(shù)中心縱斷面

圖3 國(guó)泰藝術(shù)中心觀眾廳橫斷面

2 方案確定

鑒于該工程所處的地理位置、周邊環(huán)境以及轉(zhuǎn)換桁架在結(jié)構(gòu)中的位置，同時(shí)觀眾廳轉(zhuǎn)換桁架在兩端向跨中4.75m處設(shè)有鉸支座，其相應(yīng)的剪力墻、鋼骨混凝土（SRC）柱必須同步施工到位才能進(jìn)行桁架的安裝，這就限制了構(gòu)件的運(yùn)輸及大型吊裝設(shè)備的使用。余下的選擇只有用散件在現(xiàn)場(chǎng)組裝成整體桁架然后采用特殊的方法進(jìn)行桁架的安裝。

經(jīng)對(duì)比分析和進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算后，最終轉(zhuǎn)換桁架采用了纖纜桅桿雙機(jī)抬吊方案，并一次順利吊裝成功，且保證了工程質(zhì)量和工期。

3 桅桿吊裝系統(tǒng)

纖纜式桅桿起重機(jī)一般由主桅桿、起重桅桿、變幅滑車組、起重滑車組、搖臂滑車組、卷揚(yáng)機(jī)組、纜風(fēng)繩系統(tǒng)以及桅桿底座等部分構(gòu)成[1]。該工程利用（SRC）鋼骨柱及桁架在結(jié)構(gòu)上的預(yù)留段分別作為主桅桿、起重桅桿的支承，由8根風(fēng)纜進(jìn)行主桅桿的固定構(gòu)成了桅桿吊裝系統(tǒng)的外部約束條件。

纖纜式桅桿設(shè)計(jì)框圖見圖4。

圖4 纖纜式桅桿設(shè)計(jì)框圖

吊裝系統(tǒng)分析計(jì)算[2]如下：

該工程的桅桿吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)可分為二種工況。工況1：起重臂水平投影與轉(zhuǎn)換桁架跨度方向的夾角13.6111o、豎向夾角54.6182o、起重臂幅度4249mm；工況2：起重臂水平投影與轉(zhuǎn)換桁架跨度方向的夾角0o；豎向夾角55.8511o、起重臂幅度4130mm。桅桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析采用了手工計(jì)算分析[3]、主桅桿和起重臂分離以及桅桿系統(tǒng)整體有限元分析等三種計(jì)算分析方法，在采用ALGOR有限元分析中增加了介于工況1和工況2中的工況。即：起重臂水平投影與轉(zhuǎn)換桁架跨度方向的夾角0o、豎向夾角54.6182o、起重臂幅度4249mm工況。下面僅給出有限元分析中工況1同時(shí)也是最不利工況的部分結(jié)果（見圖5、圖6）。

分析結(jié)果表明：桅桿吊裝系統(tǒng)滿足轉(zhuǎn)換桁架安裝要求。其中，變幅繩張力，機(jī)算值270.989kN；手算值271.801kN，兩者十分接近。起重臂最大von Mises應(yīng)力為165.2MPa，位于吊耳根部，中部在95MPa左右；主桅桿上柱最大von Mises應(yīng)力167.1MPa，仍位于耳板根部，中部?jī)H50MPa左右。主桅桿上柱和起重臂的最大von Mises應(yīng)力系典型的局部應(yīng)力集中。主桅桿下柱斷面遠(yuǎn)大于上柱，應(yīng)力很小。限于篇幅，其他分析結(jié)果不贅敘。

圖6 應(yīng)力云圖

4 桅桿吊裝系統(tǒng)安裝和調(diào)試

該工程重鋼轉(zhuǎn)換桁架吊裝主桅桿采用2種形式，其中④軸線舞臺(tái)上部轉(zhuǎn)換桁架吊裝主桅桿采用377×10（20號(hào)鋼）無縫鋼管，觀眾廳上部，即⑤、⑥、⑦軸線轉(zhuǎn)換桁架吊裝采用復(fù)合主桅桿，由結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土柱之焊接H型鋼（H500×550×20×30）頂端上連接377×10（20號(hào)鋼）無縫鋼管形成主桅桿，桅桿上下兩部分采用6顆M24六角螺栓連接。H型鋼長(zhǎng)5.5m，（底標(biāo)高17.5m、頂標(biāo)高23m），上部無縫鋼管頂標(biāo)高26.4m，耳板中心置于26.m標(biāo)高處，頂部設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的纜風(fēng)盤。

起重臂采用377×10（20號(hào)鋼）無縫鋼管制作；起重臂支座置于轉(zhuǎn)換桁架上弦與結(jié)構(gòu)柱剛節(jié)點(diǎn)的根部，采用單向推力軸承和徑向滾柱軸承及相應(yīng)的鋼部件組合而成。

由于起重臂的水平最大旋轉(zhuǎn)角度僅有13.6111o,其水平投影的垂直分力很小，因此采用白棕繩和兩個(gè)手動(dòng)葫蘆即可實(shí)現(xiàn)起重臂水平旋轉(zhuǎn)，故未設(shè)置搖臂滑車及卷揚(yáng)機(jī)組。纜風(fēng)繩共8根,一端錨于標(biāo)高17.7m樓面，另一端分別系于主桅桿和纜風(fēng)盤上,其中7根置于纜風(fēng)盤，1根置于主桅桿8.8m（標(biāo)高26.5m）高度處。另在兩組桅桿頂部纜風(fēng)盤之間設(shè)置1根纜風(fēng)繩預(yù)緊鋼絲繩，便于吊裝系統(tǒng)安裝和空載時(shí)的受力平衡。

起重及變幅電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)組分別設(shè)置在結(jié)構(gòu)標(biāo)高-2.6m和17.7m樓面。桅桿吊裝系統(tǒng)基本構(gòu)造見圖7、圖8。有關(guān)安裝、調(diào)試程序和方法系常規(guī)做法，此處從略。

圖7 桅桿吊裝系統(tǒng)立面圖

圖8 桅桿吊裝系統(tǒng)安裝實(shí)景

5 工藝要點(diǎn)

5.1 觀眾廳轉(zhuǎn)換桁架

分別在距⑤、⑥、⑦軸線950mm右側(cè)對(duì)應(yīng)的鉸支座鋼筋混凝土剪力墻豎向開槽1800mm寬，主要用于觀眾廳轉(zhuǎn)換桁架（片）的垂直起吊，同時(shí)滿足桁架零部件的入場(chǎng)。各轉(zhuǎn)換桁架部件在距相應(yīng)的軸線1000mm對(duì)稱于字母軸處垂直組裝焊接成整體。經(jīng)各項(xiàng)檢驗(yàn)和驗(yàn)證后即可進(jìn)行吊裝。吊裝過程總體上分為3步：垂直同步起吊將桁架起吊到規(guī)定的高度；兩個(gè)起重臂同時(shí)同向旋轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)換桁架置于軸線上；緩慢下落準(zhǔn)確對(duì)位至設(shè)計(jì)位置，兩端四點(diǎn)臨時(shí)固定，此時(shí)該榀桁架完成吊裝。待溫度條件滿足要求后即可焊接固結(jié)。

5.2 舞臺(tái)轉(zhuǎn)換桁架

因無剪力墻阻擋，桁架高度又較大，采用了水平組裝成型工藝，故多了一道桁架翻身過程，同時(shí)桁架沿跨度方向無鉸支座，起吊后可直接對(duì)位并臨時(shí)固定。其余同觀眾廳轉(zhuǎn)換桁架。桁架翻身起吊見圖9。

圖9 桁架翻身起吊示意圖

6 結(jié)語

纖纜式桅桿吊裝系統(tǒng)具有悠久的歷史，已經(jīng)被現(xiàn)代大型起重設(shè)備所取代，但在特定的工程和環(huán)境條件下，仍有其用武之地。該工程成功采用了纖纜式桅桿雙機(jī)同步抬吊技術(shù)，克服了場(chǎng)地條件不允許使用2500t·m及其以上大型起重設(shè)備的問題；結(jié)構(gòu)本身也不適用其它方法，如推移法等，即使可以采用高空推移法，其代價(jià)也是非常高昂的。

該工程與傳統(tǒng)纖纜桅桿吊裝系統(tǒng)不同之處在于：主桅桿利用了結(jié)構(gòu)本身的勁性骨架以及桁架的預(yù)埋伸出段作為部分主桅桿和起重臂支承點(diǎn)，形成完整的纖纜桅桿吊裝系統(tǒng)，其經(jīng)濟(jì)效果是顯而易見的。

作為起重工程最重要的安全問題，桅桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了前敘3種方法進(jìn)行計(jì)算分析，并通過相關(guān)評(píng)審，確保了建筑結(jié)構(gòu)和吊裝系統(tǒng)的安全。

[1]楊文淵.起重吊裝數(shù)據(jù)完全手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社，2001.

[2]卜一德.起重吊裝計(jì)算及安全技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]GBJ50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

責(zé)任編輯:李 紅

Application of Cable-typed Mast Dual-lift Crane Technology in Chongqing Guotai Art Center Project

陳世權(quán)，曾 強(qiáng)
（重慶建工集團(tuán)股份有限公司，重慶401122）

，文章以工程實(shí)例介紹了在大型起重設(shè)備沒有條件應(yīng)用的情況下，采用傳統(tǒng)纖纜式桅桿的方法，充分利用結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)和承載能力，合理布置纖纜式桅桿起重系統(tǒng)，采用雙機(jī)抬吊技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了重鋼轉(zhuǎn)換桁架的吊裝。在一定條件下，該技術(shù)仍不失為一種有效吊裝方法。

重型桁架吊裝；纖纜式桅桿；雙機(jī)抬吊；轉(zhuǎn)換鋼桁架；鋼骨柱

The traditional cable-typed mast method is adopted when there is no access to huge heavy lifting equipment exampled by a real project.According to the behaviour and bearing capacity of buildings,it reasonably sets the cable-typed mast lifting system and applies dual-lift crane technology and successfully sets the heavy steel conversion truss.In some context,this technology is an effective hoisting method.

heavy truss lifting;cable-typed mast;dual-lift crane;conversion steel truss;steel column

TU745

A

1671-9107（2012）07-0026-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.07.026

2012-06-11

陳世權(quán)(1953-)，男，重慶人，大專，高級(jí)工程師，重慶建工集團(tuán)股份有限公司副總工程師，主要從事土木工程方面的研究。