1
工程概況
廣州新電視塔位於廣州新城市中軸線和珠江景觀軸的交匯處
，
與廣州新城市中心
､海心沙島隔江相望｡塔由一座高達
454m
的主塔體和一個高
156m
的天線桅杆構成
，
總高
610m
｡天線桅杆如圖
1
所示
｡
圖
1
天線桅杆示意
天線鋼桅杆分為
格構段
和實腹段兩部分
｡
格構段
標高
453。83~550。50m，
長
96。67m
｡其由
8
根鋼管柱
､
水平環杆
和斜杆組成
，
呈八邊形
，
對邊距由
12m
逐漸過渡至
3。5m
｡鋼材主要採用
Q390GJC
高強度低合金結構鋼
，
部分
H
型鋼環杆
和斜杆採用
Q345GJC
｡節點連線以等強焊接連線為主
，
部分
H
型鋼連線採用高強螺栓
｡
實腹段自標高
550。50~610。00m，
長
60。5m，
其截面形式為正四邊形和正八邊形
，
對邊距
2500~750mm，
呈階梯狀變化
｡鋼板厚度最大達
70mm
｡鋼材採用
BRA520C
高強耐候鋼
，
焊接等強連線
｡天線桅杆系統還包括部分次結構
，
有層間電梯井道
､內外爬梯､外部平臺､阻
尼裝置
､鋁合金封板､饋線架､消防水箱等｡
2
天線桅杆超高空安裝難點
建築結構頂部桅杆因所處高度原因
，
常給施工帶來額外的困難
｡廣州新電視塔工程主塔高約
454m，
天線鋼桅杆高約
156m
｡
鋼天線桅杆坐落於主塔鋼筋混凝土核心筒頂部
，
據結構形式可將其分為兩部分
：
下部的變截面
格構結構
，
標高為
453。83~550。50m，
總高
96。67m；
上部的階梯實腹箱形結構
，
標高為
550。50~610。00m，
總高
60。5m，
鋼桅杆總重約
1300t
｡
如此規模
的鋼結構安裝於地面也是一個不小的工程
，
要安裝在
454m
的高空
，
頂部標高達到
610m，
在施工總體技術路線制定時
，
必須具備萬無一失
､一舉成功的可靠度｡
主要存在如下幾個難點
｡
1）
天線桅杆總高
156m，
並且處於
454m
的高空安裝
，
需根據結構
､環境､工期要求等具體情況
，
因地制宜地選擇主要起重裝置和採用特殊的施工工藝
｡
2）
多臺次大型起重裝置佈置於塔頂結構上
，
其佈置涉及各種因素
，
如桅杆分段垂直運輸和安裝的工藝要求
､塔式起重機自身的安裝､轉換和拆除
，
以及塔基和附牆對原結構的影響
｡
3）
如何充分利用起重裝置超高空垂直運輸能力
，
結合製作
､運輸要求
，
合理劃分構件單元
，
以提高桅杆安裝效率
｡
4）
在綜合安裝或採用提升工藝時
，
如何確保結構在各施工階段的穩定
，
並對可能遭遇的超高空風荷載有有效的應對措施
｡
5）
根據鋼桅杆的施工工藝
，
部分桅杆結構需在設計單位的支援和配合下
，
進行調整
，
採取必要的構造措施
，
並涉及結構的整體驗算和天線發射功能的協調
｡
6）
在安裝桅杆過程中
，
解決測量
､焊接､登高操作和特殊氣象條件下的施工安全
，
亦是工藝設計的重要組成部分
｡
3
總體施工技術路線
3。1
總體施工技術的制定
基於本工程實際情況和難點
，
根據天線桅杆坐落的塔頂施工環境條件
､鋼
桅杆的結構組
成
､起重機械的作業能力､超高空作業的特殊要求
，
並結合以往的施工經驗和企業自有的技術裝備和技術專長
，
進行總體施工技術路線分析
｡研究表明
，
本工程可採用的施工技術有綜合分件安裝
､分段套裝及內段整體提升或頂升
，
對比如下
｡
1）
綜合分件安裝施工技術
優點
：
工藝成熟
，
技術風險小
｡
缺點
：①
需將塔身高度超過
100m
的重型塔式起重機長期佈置於近
600m
超高空
，
風險極大
；②
散裝工藝施工結構只能按序分件安裝
，
工效低
､週期長
，
可能經歷颱風期
｡
2）
分段套裝及內段整體提升或頂
升施工
技術
優點
：①
塔式起重機高度可控制在
60m
以內
；②
分段套裝可將天線一分為二
，
同時安裝
，
工效增倍
；③
內段整體提升工藝將拼裝作業面標高降低一倍
，
從根本上降低施工風險
，
極大提高了工效並有利於保證上部天線的質量
｡
缺點
：
該施工技術複雜
，
對施工單位能力要求高
｡
可見採用分段套裝及內段整體提升或頂
升施工
技術路線為合理選擇｡其中因提升和頂
升技術
原理不同
，
分別適用於不同型別工程
，
針對本工程進行提升和頂
升方案
對比
：
①
提升承重系統為鋼絞線承重
，
簡單易行
，
安全可靠
，
可長距離提升
；
②
頂升承重系統為總高約
65m
的頂升節
，
機構複雜
，
需考慮系統穩定
，
不利於長距離頂升
｡經詳盡對比､分析
，
本工程採用
“
分段套裝
､內段整體提升
”
的總體施工技術
｡
3。2
總體施工技術路線
確定如下總體施工技術路線
：
電視塔主體結構頂部佈置
1
臺外
附自升
式重型塔式起重機進行構件的垂直運輸
､結構安裝和組裝
；
採用全站儀和天頂儀進行結構的測量和垂直度控制
；528。7m
以下格構結構分件綜合
安裝
（
綜合安裝段
）；528。7m
以上
（
提升安裝段
）
格構結構
及實腹箱形結構在桅杆內
453。83m
的平臺上分段組裝成整體
；
利用現有結構設定抗傾覆導輪導軌系統
；
採用計算機控制液壓提升裝置把上部桅杆結構提升至設計位置
；
應用液壓裝置對位校正後進行
栓
焊連線
；
最後進行次結構的安裝和塗裝施工
｡
該技術路線優點明顯
，
具體如下
｡
1）
在保證安全的前提下重型塔式起重機佈置於主體結構上
，
降低了塔身高度
，
方便了施工
｡
2）
鑑於塔式起重機垂直運輸時
，
單
繩最大
起重能力僅為
25t，
製作和運輸分段依此重量為控制
｡在塔頂
（453。83m）
樓層設構件組裝平臺
，
將部分製作
分段組
拼成吊裝分段
，
質量控制在
50t
左右
，
塔式起重機改由雙繩起吊
｡將超高空焊接改為結構樓層上焊接
，
降低了危險
，
提高了效率
，
並有利地保證了焊接質量
｡
3）
綜合安裝段與提升安裝段兩部分分節互動組裝
，
維持適度的高差
，
以便互為依靠
，
方便結構定位
，
並儘快形成單元剛度
，
提高施工階段的結構穩定和抵抗風荷載的能力
｡
4）
以
518。7~550。5m
､對邊距為
3。5m
的等截面
格構段
的鋼管立柱為導軌
，
在綜合安裝段的適當標高設定多組可微調導輪
，
構成提升過程中的導向和抗傾覆系統
，
保證高重心狀態下桅杆結構提升的穩定和抵禦風荷載的可靠性
｡
5）
在
528。7m
處加設
6m
高的輔助構架
，
增設
一
臨時施工平臺和一組抗傾覆導輪
｡改善桅杆提升到位
時結構抗
傾覆性
能
，
增加散裝的外部平臺等構件的堆放空間
｡
6）
綜合安裝段頂部
（528。7m）
處設定提升平臺
，
佈置
8
組
（20
個
）
穿心式液壓千斤頂及
4
臺液壓泵站
（
另有
1
臺備用
），
以高強度低鬆弛鋼絞線為承力部件
，
計算機多引數自動控制
，
實現提升段天線桅杆的超高
空連續
提升
，
快速就位安裝
｡
7）
緩裝的
井字梁和層間電梯井道
､內爬梯､消防水箱等次結構
，
均在桅杆主體結構完成後補裝
，
塔式起重機無法直接吊裝的部位採用捲揚機土法安裝
，
由上至下循序安裝
｡阻尼裝置在桅杆組裝時一併裝入
，
同時提升
｡
外部平臺在綜合安裝段的與結構
同步施工
，
在提升段的則隨桅杆提升到一定位置後適時安裝
｡
4
天線桅杆安裝
4。1
施工環境和裝置佈置
新電視塔建築體型特殊
，
上窄下寬
，
佈置塔式起重機的
454m
樓層平面尺寸遠小於底部結構
，
對起重能力和作業半徑都有限的塔式起重機所佈置位置有較苛刻的要求
，
且已完工的
7。2m
標高結構混凝土大平臺不能承受構件運輸車輛
｡鑑於前期施工時留存的裝置條件
，
在平臺上佈置行走式
M440D
塔式起重機
，
將構件駁運至塔式起重機
起吊區
，
在主體結構
454m
樓層上佈置
1
臺外
附自升
式
M900D
塔式起重機
，
進行天線桅杆構件的垂直運輸及安裝
｡
4。2
構件拼裝
進行天線桅杆綜合安裝段和臨時輔助鋼結構的安裝
，
在綜合安裝段內適當部位分段組裝提升段
（
見圖
2）
｡
圖
2
天線桅杆拼裝
4。3
整體提升工藝
天線桅杆提升段高約
92m，
重約
640t，
採用
“
鋼絞線承重
，
液壓千斤頂叢集作
業
，
計算機同步控制
”
的提升安裝工藝
｡即在綜合安裝段頂部
529。00m
標高處設定提升平臺
，
佈置
20
只
50t
級穿心
式液壓千斤頂作為提升裝置
｡
液壓千斤頂安裝在提升支架上
，
承重鋼絞線透過液壓千斤頂夾具固定下垂
，
然後透過鋼絞線底
錨與提升段底環
錨固
｡提升時液壓千斤
頂
，
上下
錨
交替作業
，
向上提起承重鋼絞線
，
以鋼絞線傳遞動力
，
天線提升段上升
，
在計算機的控制下向上作連續垂直運動
，
直至安裝至設計位置
｡計算機可根據桅杆垂直度､千斤頂油壓等多項引數實現多目標實時控制和自動連續作業
，
每小時提升速度
2~4m，
提升總高度約
65m
｡
4。4
抗傾覆導輪導軌系統
經計算
，
提升段天線重心位置高於提升段提升底座底面約
30m，
為保證高重心狀態下桅杆提升的穩定和抵禦風荷載的可靠性
，
以提升段
518。7~550。5m
範圍內
，
對邊距為
3。5m
的等截面
格構段
鋼管立柱為導軌
，
在綜合安裝段的適當標高設定多組可微調導輪
，
構成提升過程中導向和抗傾覆的導輪導軌
（
見圖
3）
｡
圖
3
導輪導軌示意
4。5
計算機提升控制系統
採用計算機三維動畫模擬技術實時監控
､記錄整個提升過程｡即在提升過程中應用計算機系統嚴密監測和控制提升主要要素
，
如
：
千斤頂叢集動作
､提升力均衡和提點高差､桅杆姿態檢測
（
標高
､傾斜度
）
､抗干擾和安全控制等
，
並以實時三維動畫模擬模擬和記錄
｡
4。6
特殊鋼焊接
實腹段箱形截面材質採用國內首次使用的
BRA520C
耐候鋼
，
此鋼強度
級別高
，
併為提高抗大氣腐蝕性多加入了
P
，
Cu
兩種元素
，
也因此使焊縫熱裂紋傾向增加
，
淬硬性和冷裂傾向相對增大
｡工藝評定試驗表明
，
焊接時母材溫度如果低於
80℃，
裂紋急劇增多
，
因此為保證現場焊接質量
，
主要採取嚴密的防風防雨
､電加熱預熱､後熱和保溫的措施保證質量
｡
4。7
施工階段分析
根據不同的荷載條件及施工工況
，
選用兩種以上結構計算軟體
，
對天線桅杆施工過程進行分析
，
指導安裝施工過程
，
透過施工控制及資訊化手段
，
確保結構施工受控
｡
主要計算內容為
：
①
計算超高
空施工
風荷載
；
②
大型塔式起重機佈置於樓層上
，
分析主體結構和塔式起重機安全性
；
③
提升過程中抗傾覆計算
､設計
；
④
天線桅杆
行施工
過程計算
；
⑤
其他專項計算
､設計｡
5
實施與成果
根據施工總體技術的要求
，
大量的施工實施細則被編制用於現場指導作業
｡該鋼結構工程從
2009
年
1
月開弔至
2009
年
4
月底拼裝完成
，
然後經過連續
3d
的整體提升順利到位並連線完成
，
證明施工總體技術路線安全
､合理､可靠｡
該工程施工技術上取得以下幾個成果
：
①
電視塔天線桅杆組裝高度
（453。83m）
和安裝高度
（610。00m）
為世界之最
；
②
採用連續提升
法整體
安裝重
640t
､高
92m
高的天線桅杆為國內僅見
；
③
採用計算機三維動畫模擬技術實時監控
､記錄整個提升過程
，
為國內首創
｡