超高塔桅结构施工技术分析

刘强

（广东海格怡创科技有限公司，广东 广州 510627）

0 引言

高塔桅结构因应用钢材料施工使其结构有着极强的优越性。对于日益发展的城市建筑能够塑造出更多的造型。桅结构强大的造型能力可以在设计中不断实现新的突破，这个结构技术可以挑战建筑设计新高度。随着超高塔桅结构出现，使得桅结构成为建筑施工中的主要结构类型。

1 桅式结构概述

随着城市化进程不断推进，施工技术与设计水平提升，使得更多结构质量优良的建筑结构涌现，其中桅结构作为建筑施工中常见的结构类型有着良好的性能，在城市项目工程中十分常见。桅式结构通常是由纤绳、杆身与建筑基础组合而成，具体如图1 所示。

图1 桅式结构

桅结构在高层和超高层建筑中十分常见，需要根据整体结构对间距距离进行设计，从而使得杆身各层应力相等来保证结构的稳定性。结构通常会按照等交角布置纤绳，倾角设置角度在30°～60°之间，其中以45°为最佳。使用纤绳保证结构相互平行，从而增强桅杆的刚度。

杆身通常根据使用材料分类，具体分为钢结构、混凝土结构、木质结构。钢结构可以使用单独钢管或是组合构件，可以对钢结构进行焊接连接，保证构建结构的稳定性以防止结构变形。结构具体布置需要根据体系特征，对荷载、刚度等参数进行计算，保证力学模型清晰同时结构能够有效支撑分布应力，从而满足工程项目的设计需求。

2 工程背景

佛山铁塔公司是中国铁塔股份有限公司的分支机构，从事的主要工作为铁塔建设、维护、运营等工作。秉承着集约建设、资源共享的原则，整合运营商基站便于统一经营与管理，从而提升行业服务水平。铁塔公司的成立能够承担城市中电机基础设施建设工作，最大限度实现资源科学规划，为城市信息化建设助力。根据桅结构安装技术确定工程项目的具体安装设计方案，从而保障安装技术合理应用和提高建筑质量。

超高塔桅结构因使用钢结构能够保证整体结构的稳定性。桅钢结构具备良好的造型能力，对于超高型建筑而言能够结合设计图纸，打造形态各异和结构完整的塔桅钢结构。超高塔桅结构对于施工有严格要求，因此施工技术质量非常重要。施工期间的桅钢结构存在高度和重量超标的现象，其结构形式也复杂多变。面对桅钢结构不同的高度以及当地气候，需要对风荷载（图2）进行合理计算，才能保证施工结构的安全性。高空施工对于工人而言存在较大难度，施工人员操作受到天气限制。并且施工过程中存在施工工序交叉的现象，需要施工人员进行整体统筹考虑。基于以往的超高塔桅结构施工，科学运用施工工艺来保障桅结构施工质量，为桅结构工艺研究提供更多的发展空间[1]。

图2 风荷载

3 实例分析

3.1 工程概况

本次工程位于铁塔企业广东的分公司，工程整体建设面积为6.3 万m2。工程分别在南北顶部方向设置塔尖，坐落于建筑核心位置上。格构段自标高长度95.26m，基座为变截面格构结构，标高193～220m，高度为23m。结构分布为六根钢管柱，采用水平环杆的方式，选择高强度的低合金结构钢作为施工材料，节点采用焊接的方式连接，保证结构的稳定性。本次工程由于需要在顶部建设桅结构装饰建筑，由于施工受到高度影响，设施起重臂高度难以达到施工高度，使用塔机安装塔尖桅杆需要升高塔机设备。但是升高过程中塔尖是不断向中心收缩的结构，塔尖常规附着支撑杆难以使用，需要根据此处结构面进行重新设计，从而保证工程符合工程安全目标和质量目标。根据施工安装危险因素以及实际施工环境，最终保证施工工期顺利完工。

3.2 工程目标

3.2.1 安全目标

安全施工是保证工程顺利开展的重要目标，安全生产目标管理任务是对施工全过程进行监督和考核来确保责任有效落实，激励广大施工人员树立良好的安全意识，从而积极的参与到安全生产管理环节中落实安全措施，如图3 所示。安全工作开展不得有丝毫的马虎，需要严格按照规定办事，杜绝违章操作行为，消灭事故在萌芽中。其中安全施工总则包括人员培训工作、责任分配、施工组织安排、技术交底等，这些措施配合施工人员做好施工管理工作。施工人员定期对设备进行预防性测试，防止实际作业中设备出现故障问题，定期检修为施工质量提供保障[2]。

图3 安全施工总则

3.2.2 质量目标

施工人员严格遵守施工规范以及根据设计图纸施工，保证施工人员根据具体要求保证施工质量。建筑结构质量不得低于合同规定的质量要求。严格遵守监理部门提出的意见，遇到问题及时沟通，加强现场管理以保证施工按照规定流程进行。对于不符合规定的环节要及时整改，保证质量符合要求后才能进入下一个工序。施工单位也要加强对人员的培训工作，提高人员质量意识同时确保工程质量。质量责任制度如图4 所示。

图4 质量责任制度

3.3 施工难点

由于建筑结构顶部位置过高的因素，导致桅杆存在施工高度过高的情况，这也给施工带来一定难度。并且桅杆使用的是钢材质的施工材料，重量因素也是影响施工的一大难题。由于桅结构过于庞大，其安装是一项不小的工程，需要安装结构在几百米的高空中，实际施工中存在的施工难点如下：因建筑桅杆高度较高，并且处于高空作业模式下，需要根据实际施工环境、结构等要求制定完整的施工计划。并且选择合理的设备与工艺，保证工程按期竣工；多次使用起重设备，保证塔尖桅杆能够顺利放置在顶层位置。运输过程中加强对塔尖的防护；并结合桅杆施工工艺确保各个阶段施工稳定性，从而有效应对高空的风荷载。安装期间保证塔吊方式、安装单元划分、施工流程都能按照实际需求进行有效应对施工难点，并根据桅杆受力情况做好安全设施与应急措施[3]。

3.4 整体工艺与技术路线

3.4.1 施工技术路线

由于本工程存在明显的施工难点，需要根据建筑结构坐落情况，具体分析塔顶结构分布。对桅杆结构、起重设备、高空作业等多方面进行综合考虑，从而保证施工有效进行。工程施工技术应采取综合安装的方式，采用行程倒链进行塔尖提升以减少作业难度。合理对设备进行设置计算高空高度，保证塔桅提升过程中数据安全可靠。通过对支座进行变位处理，在标高位置设置四个支撑点，保证对结构的有效支撑。使桅杆能够安稳坐落在钢结构上，保证整体安装质量。塔尖桅杆按照工艺要求进行分次拼装，并采取焊接工艺进行处理。

采用电气集成控制系统与监控网络，同步对安装过程进行监控。该技术能够根据超高层桅结构计算值与实际值进行比较，内置传感器对节点测量值数据进行收集，从而传输到计算上实现对安装过程的监控。这一过程中计算机会根据收集数据直观显示出具体的节点测量值，从而对结构进行调整以保证施工质量。施工期间需要为塔尖桅杆设置防雷措施，保证施工顺利进行[4]。

3.4.2 技术对策

超高塔桅结构施工技术应用选择起吊设备辅助的垂直运输方式，从而保障主体结构能够有效与桅结构对接来保证安装质量。具体操作根据建筑高度以吊机为标准采取分件安装的形式，保证所有杆件都能够与中间结构有效连接。使用塔机进行吊装，在完成标高结构后将设备拆除。作业期间由于施工面受空间限制，需要使用全站仪等设备对桅结构垂直度进行测量，从而保证安装符合标准。针对于塔机无法达到的位置，安装桅杆需要利用抗倾覆导轮抗风导向系统，使用计算机对施工过程进行全面监控。导向系统中设置传感器，对桅杆提升过程进行控制，保证过程安全可靠。提升到规定高度后与钢结构进行对接，对接位置采用焊接工艺进行连接，最后进行喷涂。抗风杆需要合理设置风荷载，保证施加在塔尖上能够保持建筑平衡。格构柱上分别设置抗风杆，保证提升过程中桅杆与接触点产生变化，最终保证结构可调节。提升过程中圆管桅杆始终保持着变化的状态，需要保证抗风杆始终顶紧圆管。并安排工作人员对提升圆管截面变化进行调节，保证幅度一致性。提升时按照分次安装进行吊索转换，从而保证施工的高效性。

3.4.3 现场风险防范与应急救援预案

桅结构施工处于高空中，施工期间需要严格遵守施工规范守则。从而保证施工的安全性，建立安全保障体系与措施来完成安全管理目标[5]。安全管理目标是围绕着工程全过程开展的，工程设计、施工、竣工等环节中都要遵守零事故、零隐患的目标。从思想保证、技术保证多方面建立完善的体系，确定具体的工程安全目标。施工人员作业期间会因为高空作业和极端天气遭遇雷击出现安全事故。因此需要严禁在雷雨天气作业，必须停止一切户外作业。超高塔桅结构施工过程中，一旦出现人员高空坠落事故、或是设备工具高空坠落伤人，都需要立即对伤员进行抢救，并快速拨打120 呼叫救护车，保护好现场防止再次发生事故。伤势不严重的人员，可以在现场进行临时抢救，将伤亡情况、损失降至最小。事故后需要对具体事故原因进行调查，明确事故具体负责人，以书面形式撰写报告，制定预防措施，向全体施工人员宣读事故处理结果，防止事故再次发生。具体而言，工程风险防范流程见图5。

图5 工程风险防范流程

4 结语

综上所述，超高塔桅结构施工安装过程相对复杂，同时也是综合性、多工种配合的技术。本文通过对桅结构施工技术进行分析，介绍桅结构施工的重点，为地区工程施工积累经验。结合地区实际工程的施工经验，从而推动超高型建筑施工技术不断提升，保证施工建筑结构抗震性和稳定性，让建筑能够得到实际应用，从而适应城市蓬勃发展的建设需求。