纖纜式桅桿雙機抬吊技術在重慶國泰藝術中心工程中的應用

纖纜式桅桿雙機抬吊技術在重慶國泰藝術中心工程中的應用

重慶國泰藝術中心位于重慶解放碑CBD核心區。項目定位為依托商業核心區，面向文化廣場，滿足人民群眾文化需求，系重慶市重要公益項目之一。由于該項目要滿足劇場、音樂廳及美術館的要求，故在建筑及結構上均較復雜。該文擬就劇場轉換鋼桁架的吊裝技術作簡單介紹。

1 工程概況

國泰藝術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，地下3層停車庫，地上1～4層為大戲院，5～7層為美術館。結構體系主要采用框架剪力墻結構，局部區域為安裝轉換桁架，頂部為裝飾題湊，主結構立柱設置鋼骨混凝土（SRC）結構。轉換桁架共4榀，位于觀眾廳標高13.8m～17.5m及舞臺22.98m～28.05m處。轉換桁架ZHGHJ1、ZHGHJ2和ZHGHJ3長度和高度分別為33.6m× 3.7m和23.9m×5.07m，重量約71噸/榀。轉換桁架布置見圖1～圖3。

圖1 國泰藝術中心ZHGHJ平面位置圖

圖2 國泰藝術中心縱斷面

圖3 國泰藝術中心觀眾廳橫斷面

2 方案確定

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

經對比分析和進行相應的結構計算后，最終轉換桁架采用了纖纜桅桿雙機抬吊方案，并一次順利吊裝成功，且保證了工程質量和工期。

3 桅桿吊裝系統

纖纜式桅桿起重機一般由主桅桿、起重桅桿、變幅滑車組、起重滑車組、搖臂滑車組、卷揚機組、纜風繩系統以及桅桿底座等部分構成[1]。該工程利用（SRC）鋼骨柱及桁架在結構上的預留段分別作為主桅桿、起重桅桿的支承，由8根風纜進行主桅桿的固定構成了桅桿吊裝系統的外部約束條件。

纖纜式桅桿設計框圖見圖4。

圖4 纖纜式桅桿設計框圖

吊裝系統分析計算[2]如下：

該工程的桅桿吊裝系統設計可分為二種工況。工況1：起重臂水平投影與轉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。桅桿系統結構分析采用了手工計算分析[3]、主桅桿和起重臂分離以及桅桿系統整體有限元分析等三種計算分析方法，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同時也是最不利工況的部分結果（見圖5、圖6）。

分析結果表明：桅桿吊裝系統滿足轉換桁架安裝要求。其中，變幅繩張力，機算值270.989kN；手算值271.801kN，兩者十分接近。起重臂最大von Mises應力為165.2MPa，位于吊耳根部，中部在95MPa左右；主桅桿上柱最大von Mises應力167.1MPa，仍位于耳板根部，中部僅50MPa左右。主桅桿上柱和起重臂的最大von Mises應力系典型的局部應力集中。主桅桿下柱斷面遠大于上柱，應力很小。限于篇幅，其他分析結果不贅敘。

圖6 應力云圖

4 桅桿吊裝系統安裝和調試

該工程重鋼轉換桁架吊裝主桅桿采用2種形式，其中④軸線舞臺上部轉換桁架吊裝主桅桿采用377×10（20號鋼）無縫鋼管，觀眾廳上部，即⑤、⑥、⑦軸線轉換桁架吊裝采用復合主桅桿，由結構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5.5m，（底標高17.5m、頂標高23m），上部無縫鋼管頂標高26.4m，耳板中心置于26.m標高處，頂部設置可轉動的纜風盤。

起重臂采用377×10（20號鋼）無縫鋼管制作；起重臂支座置于轉換桁架上弦與結構柱剛節點的根部，采用單向推力軸承和徑向滾柱軸承及相應的鋼部件組合而成。

由于起重臂的水平最大旋轉角度僅有13.6111o,其水平投影的垂直分力很小，因此采用白棕繩和兩個手動葫蘆即可實現起重臂水平旋轉，故未設置搖臂滑車及卷揚機組。纜風繩共8根,一端錨于標高17.7m樓面，另一端分別系于主桅桿和纜風盤上,其中7根置于纜風盤，1根置于主桅桿8.8m（標高26.5m）高度處。另在兩組桅桿頂部纜風盤之間設置1根纜風繩預緊鋼絲繩，便于吊裝系統安裝和空載時的受力平衡。

起重及變幅電動卷揚機組分別設置在結構標高-2.6m和17.7m樓面。桅桿吊裝系統基本構造見圖7、圖8。有關安裝、調試程序和方法系常規做法，此處從略。

圖7 桅桿吊裝系統立面圖

圖8 桅桿吊裝系統安裝實景

5 工藝要點

5.1 觀眾廳轉換桁架

分別在距⑤、⑥、⑦軸線950mm右側對應的鉸支座鋼筋混凝土剪力墻豎向開槽1800mm寬，主要用于觀眾廳轉換桁架（片）的垂直起吊，同時滿足桁架零部件的入場。各轉換桁架部件在距相應的軸線1000mm對稱于字母軸處垂直組裝焊接成整體。經各項檢驗和驗證后即可進行吊裝。吊裝過程總體上分為3步：垂直同步起吊將桁架起吊到規定的高度；兩個起重臂同時同向旋轉，將轉換桁架置于軸線上；緩慢下落準確對位至設計位置，兩端四點臨時固定，此時該榀桁架完成吊裝。待溫度條件滿足要求后即可焊接固結。

5.2 舞臺轉換桁架

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，同時桁架沿跨度方向無鉸支座，起吊后可直接對位并臨時固定。其余同觀眾廳轉換桁架。桁架翻身起吊見圖9。

圖9 桁架翻身起吊示意圖

6 結語

纖纜式桅桿吊裝系統具有悠久的歷史，已經被現代大型起重設備所取代，但在特定的工程和環境條件下，仍有其用武之地。該工程成功采用了纖纜式桅桿雙機同步抬吊技術，克服了場地條件不允許使用2500t·m及其以上大型起重設備的問題；結構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，其代價也是非常高昂的。

該工程與傳統纖纜桅桿吊裝系統不同之處在于：主桅桿利用了結構本身的勁性骨架以及桁架的預埋伸出段作為部分主桅桿和起重臂支承點，形成完整的纖纜桅桿吊裝系統，其經濟效果是顯而易見的。

作為起重工程最重要的安全問題，桅桿系統設計采用了前敘3種方法進行計算分析，并通過相關評審，確保了建筑結構和吊裝系統的安全。

[1]楊文淵.起重吊裝數據完全手冊[M].北京:人民交通出版社，2001.

[2]卜一德.起重吊裝計算及安全技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[3]GBJ50017-2003鋼結構設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

責任編輯:李 紅

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

陳世權，曾 強
（重慶建工集團股份有限公司，重慶401122）

，文章以工程實例介紹了在大型起重設備沒有條件應用的情況下，采用傳統纖纜式桅桿的方法，充分利用結構自身的特點和承載能力，合理布置纖纜式桅桿起重系統，采用雙機抬吊技術，成功實現了重鋼轉換桁架的吊裝。在一定條件下，該技術仍不失為一種有效吊裝方法。

重型桁架吊裝；纖纜式桅桿；雙機抬吊；轉換鋼桁架；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(1953-)，男，重慶人，大專，高級工程師，重慶建工集團股份有限公司副總工程師，主要從事土木工程方面的研究。