纤缆式桅杆双机抬吊技术在重庆国泰艺术中心工程中的应用

纤缆式桅杆双机抬吊技术在重庆国泰艺术中心工程中的应用

重庆国泰艺术中心位于重庆解放碑CBD核心区。项目定位为依托商业核心区，面向文化广场，满足人民群众文化需求，系重庆市重要公益项目之一。由于该项目要满足剧场、音乐厅及美术馆的要求，故在建筑及结构上均较复杂。该文拟就剧场转换钢桁架的吊装技术作简单介绍。

1 工程概况

国泰艺术中心北面紧靠临江路，东南方向临近姜家巷，总建筑面积约为30000m2。顶部标高48m。整体建筑共十层，地下三层，地上七层，其中地下1～2层为小剧场，地下3层停车库，地上1～4层为大戏院，5～7层为美术馆。结构体系主要采用框架剪力墙结构，局部区域为安装转换桁架，顶部为装饰题凑，主结构立柱设置钢骨混凝土（SRC）结构。转换桁架共4榀，位于观众厅标高13.8m～17.5m及舞台22.98m～28.05m处。转换桁架ZHGHJ1、ZHGHJ2和ZHGHJ3长度和高度分别为33.6m× 3.7m和23.9m×5.07m，重量约71吨/榀。转换桁架布置见图1～图3。

图1 国泰艺术中心ZHGHJ平面位置图

图2 国泰艺术中心纵断面

图3 国泰艺术中心观众厅横断面

2 方案确定

鉴于该工程所处的地理位置、周边环境以及转换桁架在结构中的位置，同时观众厅转换桁架在两端向跨中4.75m处设有铰支座，其相应的剪力墙、钢骨混凝土（SRC）柱必须同步施工到位才能进行桁架的安装，这就限制了构件的运输及大型吊装设备的使用。余下的选择只有用散件在现场组装成整体桁架然后采用特殊的方法进行桁架的安装。

经对比分析和进行相应的结构计算后，最终转换桁架采用了纤缆桅杆双机抬吊方案，并一次顺利吊装成功，且保证了工程质量和工期。

3 桅杆吊装系统

纤缆式桅杆起重机一般由主桅杆、起重桅杆、变幅滑车组、起重滑车组、摇臂滑车组、卷扬机组、缆风绳系统以及桅杆底座等部分构成[1]。该工程利用（SRC）钢骨柱及桁架在结构上的预留段分别作为主桅杆、起重桅杆的支承，由8根风缆进行主桅杆的固定构成了桅杆吊装系统的外部约束条件。

纤缆式桅杆设计框图见图4。

图4 纤缆式桅杆设计框图

吊装系统分析计算[2]如下：

该工程的桅杆吊装系统设计可分为二种工况。工况1：起重臂水平投影与转换桁架跨度方向的夹角13.6111o、竖向夹角54.6182o、起重臂幅度4249mm；工况2：起重臂水平投影与转换桁架跨度方向的夹角0o；竖向夹角55.8511o、起重臂幅度4130mm。桅杆系统结构分析采用了手工计算分析[3]、主桅杆和起重臂分离以及桅杆系统整体有限元分析等三种计算分析方法，在采用ALGOR有限元分析中增加了介于工况1和工况2中的工况。即：起重臂水平投影与转换桁架跨度方向的夹角0o、竖向夹角54.6182o、起重臂幅度4249mm工况。下面仅给出有限元分析中工况1同时也是最不利工况的部分结果（见图5、图6）。

分析结果表明：桅杆吊装系统满足转换桁架安装要求。其中，变幅绳张力，机算值270.989kN；手算值271.801kN，两者十分接近。起重臂最大von Mises应力为165.2MPa，位于吊耳根部，中部在95MPa左右；主桅杆上柱最大von Mises应力167.1MPa，仍位于耳板根部，中部仅50MPa左右。主桅杆上柱和起重臂的最大von Mises应力系典型的局部应力集中。主桅杆下柱断面远大于上柱，应力很小。限于篇幅，其他分析结果不赘叙。

图6 应力云图

4 桅杆吊装系统安装和调试

该工程重钢转换桁架吊装主桅杆采用2种形式，其中④轴线舞台上部转换桁架吊装主桅杆采用377×10（20号钢）无缝钢管，观众厅上部，即⑤、⑥、⑦轴线转换桁架吊装采用复合主桅杆，由结构钢骨混凝土柱之焊接H型钢（H500×550×20×30）顶端上连接377×10（20号钢）无缝钢管形成主桅杆，桅杆上下两部分采用6颗M24六角螺栓连接。H型钢长5.5m，（底标高17.5m、顶标高23m），上部无缝钢管顶标高26.4m，耳板中心置于26.m标高处，顶部设置可转动的缆风盘。

起重臂采用377×10（20号钢）无缝钢管制作；起重臂支座置于转换桁架上弦与结构柱刚节点的根部，采用单向推力轴承和径向滚柱轴承及相应的钢部件组合而成。

由于起重臂的水平最大旋转角度仅有13.6111o,其水平投影的垂直分力很小，因此采用白棕绳和两个手动葫芦即可实现起重臂水平旋转，故未设置摇臂滑车及卷扬机组。缆风绳共8根,一端锚于标高17.7m楼面，另一端分别系于主桅杆和缆风盘上,其中7根置于缆风盘，1根置于主桅杆8.8m（标高26.5m）高度处。另在两组桅杆顶部缆风盘之间设置1根缆风绳预紧钢丝绳，便于吊装系统安装和空载时的受力平衡。

起重及变幅电动卷扬机组分别设置在结构标高-2.6m和17.7m楼面。桅杆吊装系统基本构造见图7、图8。有关安装、调试程序和方法系常规做法，此处从略。

图7 桅杆吊装系统立面图

图8 桅杆吊装系统安装实景

5 工艺要点

5.1 观众厅转换桁架

分别在距⑤、⑥、⑦轴线950mm右侧对应的铰支座钢筋混凝土剪力墙竖向开槽1800mm宽，主要用于观众厅转换桁架（片）的垂直起吊，同时满足桁架零部件的入场。各转换桁架部件在距相应的轴线1000mm对称于字母轴处垂直组装焊接成整体。经各项检验和验证后即可进行吊装。吊装过程总体上分为3步：垂直同步起吊将桁架起吊到规定的高度；两个起重臂同时同向旋转，将转换桁架置于轴线上；缓慢下落准确对位至设计位置，两端四点临时固定，此时该榀桁架完成吊装。待温度条件满足要求后即可焊接固结。

5.2 舞台转换桁架

因无剪力墙阻挡，桁架高度又较大，采用了水平组装成型工艺，故多了一道桁架翻身过程，同时桁架沿跨度方向无铰支座，起吊后可直接对位并临时固定。其余同观众厅转换桁架。桁架翻身起吊见图9。

图9 桁架翻身起吊示意图

6 结语

纤缆式桅杆吊装系统具有悠久的历史，已经被现代大型起重设备所取代，但在特定的工程和环境条件下，仍有其用武之地。该工程成功采用了纤缆式桅杆双机同步抬吊技术，克服了场地条件不允许使用2500t·m及其以上大型起重设备的问题；结构本身也不适用其它方法，如推移法等，即使可以采用高空推移法，其代价也是非常高昂的。

该工程与传统纤缆桅杆吊装系统不同之处在于：主桅杆利用了结构本身的劲性骨架以及桁架的预埋伸出段作为部分主桅杆和起重臂支承点，形成完整的纤缆桅杆吊装系统，其经济效果是显而易见的。

作为起重工程最重要的安全问题，桅杆系统设计采用了前叙3种方法进行计算分析，并通过相关评审，确保了建筑结构和吊装系统的安全。

[1]杨文渊.起重吊装数据完全手册[M].北京:人民交通出版社，2001.

[2]卜一德.起重吊装计算及安全技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]GBJ50017-2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

责任编辑:李 红

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

陈世权，曾 强
（重庆建工集团股份有限公司，重庆401122）

，文章以工程实例介绍了在大型起重设备没有条件应用的情况下，采用传统纤缆式桅杆的方法，充分利用结构自身的特点和承载能力，合理布置纤缆式桅杆起重系统，采用双机抬吊技术，成功实现了重钢转换桁架的吊装。在一定条件下，该技术仍不失为一种有效吊装方法。

重型桁架吊装；纤缆式桅杆；双机抬吊；转换钢桁架；钢骨柱

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

陈世权(1953-)，男，重庆人，大专，高级工程师，重庆建工集团股份有限公司副总工程师，主要从事土木工程方面的研究。