屋面塔式起重机基座设计施工综合技术

国家会议中心二期主体结构屋顶（ ① 轴~ ② 轴）施工中，在屋面设4座屋面塔式起重机为保证屋面网壳幕墙结构的施工进度，屋面塔式起重机根部采用基座的形式生根于主体结构钢柱顶部。由于塔式起重机的垂直度对其安全运行有至关重要的影响，因此基座的设计加工质量和安装精度是关键。

1　塔式起重机基座的特点

（1）为保证塔式起重机在使用工况下的垂直度要求，基座设计选择刚度更大的立体桁架体系。

（2）以塔式起重机垂直度为基准，统筹协调设计、加工、安装过程中的误差，保证塔式起重机的安全 运行。

（3）高精度多级控制包括设计阶段的倾斜度控 制、加工阶段的精度控制、安装阶段的调控措施等。

图1为屋面塔式起重机位置示意。

图1　屋面塔式起重机位置示意

2　塔式起重机基座设计

塔式起重机通过4个支腿与起重机基座连接，起重机基座安装在主体结构4个钢柱的柱顶上，支腿间距为2?m×2?m，钢柱间距为9?m×12?m。因塔式起重机对垂直度的要求高，故其基座在塔式起重机根部极限荷载（表1）作用下，支腿位移偏差不得大于1/800，为此塔式起重机基座结构形式采用立体桁架体系。

表1　塔式起重机根部极限荷载统计

考虑塔式起重机支腿和钢柱的位置关系，建立塔式起重机基座立体桁架模型（图2）。根据塔式起重机根部极限荷载，考虑荷载作用方向为0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°等8种工况，经midas Gen有限元分析，得出立体桁架最大竖向位移为–3.93?mm（图3），最大组合应力为74.20?N/m㎡和–99.40?N/m㎡，最大应力比为0.52，支腿最大位移偏差为1/909，均满足塔式起重机基座设计要求（表2）。

图2　塔式起重机基座立体桁架模型

图3　塔式起重机基座竖向位移云图（计算机截图）

（a）荷载方向0°；（b）荷载方向45°；（c）荷载方向90°； （d）荷载方向135°；（e）荷载方向180°；（f）荷载方向225°；（g）荷载方向270°；（h）荷载方向315°

表2　塔式起重机基座设计结果

3　塔式起重机基座的深化设计

根据设计方案进行塔式起重机基座深化设计，考虑运输及安装方案，遵照“少分段、高精度”的原则进行合理分段，即立体桁架分为1个大的单片桁架、2个小的单片桁架和其他连接杆件。构件按分段在工厂加工并进行预拼装，以保证构件尺寸的精度 （图4）。

图4　塔式起重机基座深化设计模型（计算机截图）

4　塔式起重机基座安装

塔式起重机基座采用“地面拼装、整体吊装”的方式进行安装，即先在地面搭设拼装胎架用于拼装塔式起重机基座，再用大型汽车式起重机整体吊至安装位置，最后焊接塔式起重机支腿（图5）。

图5　塔式起重机基座安装完成

为满足塔式起重机垂直度的要求，安装过程中采用多级调整方案，即在地面整拼基座、整体吊装并调平，吊装过程中采用全站仪精确定位，确认通过后在焊接塔式起重机支腿时再次调平，实现了塔式起重机基座零误差安装，保证了起重机的良好运行。