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在大跨度钢结构场馆建造领域，重型起重机械的安装及布置历来是施工领域的重大难题。钢结构场馆平面尺寸大，整体结构多似长方体，正是因为结构覆盖面积大，所以对设备的覆盖范围、起重性能及位置选择有非常高的要求。项目整体结构复杂、结构类型多，为了满足工期需求，经常需要主体框架结构、悬臂桁架、BRB屈曲约束支撑、阻尼墙等结构同步施工，而且需要解决大体量和复杂结构钢构件的进场、驳运和吊装，对设备选型的要求非常的高。
● 前言 本文以上海博物馆东馆大跨度钢结构场馆为例，对工程重型起重机械综合技术进行研究分析，主要包括起重机械的基础设计、塔吊的选型和布置、行走式塔吊的安装等。通过施工模拟分析，选择采用联合承台的方式加强基础承载力来满足重型机械荷载要求。不仅需要对塔吊基础荷载与联合承台中的桩底反力进行比较，还需要对底板的承载力进行校核。将联合承台部位加厚至1,800mm，从而使得联合承台范围内的底板均能满足抗弯承载力要求。
● 工程概况 上海博物馆东馆新建工程总建筑面积104,997㎡，其中，地上建筑面积81,297㎡、地下建筑面积23,700㎡，地上6层，建筑高度为45m，地下2层，埋深-14.2m。地上采用框架（型钢混凝土柱+钢梁）+钢支撑+粘滞阻尼墙结构，主体结构为框架体系，每层均有BRB阻尼墙，采用压型钢板现浇混凝土楼板，结构内部由旋转钢坡道连接屋顶庭院及2层（见图1）。 
图1 项目模型示意图
● 结构特点 该工程设计复杂，在结构上设置了大量重型桁架，轴与轴间的中央屋盖桁架均为单向受力桁架，桁架最大跨度为43.5m，桁架高度为2.35m。K轴~P轴、14轴~22轴间的桁架为正交双向受力悬臂桁架，悬臂端位于P轴和22轴交汇处，悬臂桁架两方向的悬挑长度分别为24m和25.65m，桁架高度为17m。E轴~K轴、1轴~2轴、15轴~17轴间的桁架为楼层间桁架，桁架高度为10m（如图2所示）。 
图2 桁架结构示意图
● 工程重点及难点 该工程存在两大重点与难点： （1）该工程结构平面尺寸大，整体结构形状类似长方体，长约182m、宽约105m，高度约50m，因为结构覆盖面积大，所以对设备的覆盖范围、起重性能及位置选择有非常高的要求，上部结构复杂、结构类型多，为了满足工期需求，要求主体框架结构、悬臂桁架、BRB屈曲约束支撑、阻尼墙结构同步施工； （2）现场施工道路狭窄，构件堆场小，面临大体量和复杂结构钢构件进场、驳运和吊装问题，对设备选型的要求非常高，大跨度场馆的地下室结构底板普遍较薄，桩直径较小，如何对超重型塔吊的基础进行加固也是大难题，面对19轴~22轴东北角大跨度悬臂重型桁架，需要设计超重型塔吊的位置，对结构安装精度和工期控制要求高，必须合理考虑塔吊的选型。
● 施工总体部署 因为该工程为大跨度钢结构场馆，基础形式为钻孔灌注桩基+筏板结构，地下室采用钢筋混凝土框架结构。因为地下室结构底板普遍较薄，桩直径较小，所以需要对4台固定式超重型塔吊基础进行加固，选取最不利的基础工况进行分析。
▲ 自立工况下重型起重机械基础设计及承载力研究 钢结构施工时，需布置4台固定式重型塔吊，其中，东南和西南角各布置一台ZSL1150塔吊和STL1460C，东北和西北角各布置一台M1280D塔吊，此工况以地下室大底板作为塔吊基础。可选用以下三种方案： 方案一：对塔吊基础所在位置进行局部加强，地下室大底板厚700mm，需要根据基础承载力和塔吊的荷载对比，局部增加底板厚度，但此方法需要大量混凝土和钢筋用量，也会影响后续地下室建筑空间的使用。 方案二：因为该工程为大跨度钢结构场馆，结构高度较低，所以一般选用的基础桩直径较小，现场钻孔灌注桩直径在800~1,000mm区间内，很难满足重型塔吊的基础承载力要求，现考虑采用重型塔吊专用桩，在安装重型塔吊之前，利用塔吊专用桩对底部基础进行局部加强，这样可以极大避免局部底板加厚对建筑空间的影响，但是塔吊专用桩需要和地下室桩基同步施工，专业性要求很高，而且塔吊专用桩的施工成本也非常高。 方案三：现场桩基和地下室底板基础薄弱，可以考虑利用这些薄弱桩基组合成一个联合大承台，极大地加强了塔吊基础的承载力（如图3所示）。 
图3 北角M1280D塔吊联合承台示意图（单位：mm） 第三种方案的可操作性非常高，而且需要的钢筋和混凝土量较小，且与相关单位的专业配合度要求较第二方案低，所以在最后的综合考虑下选择了第三种方案。
▲ 行走式塔吊现场安装工艺研究 行走式塔吊在地下室底板上开行，该区域内的底板厚度为600mm，采用桩筏基础，桩基间距为2,900~4,350mm，桩径为600mm，桩长为35m。为减小设备对底板的负担，在桩顶布置轨道梁，两条轨道梁的间距为13.05m，轨道梁上布置钢轨，行走机构通过钢轨实现平移施工。该工程自有的行走机构共有4个轮箱，单个轮箱由8个轮子组成，每个轮子的间距为765mm，单个轮子的极限承压能力为25t。 轨道钢梁采用的是焊接箱梁，规格为B1,300x700x12x25(mm)，材质为Q345B；分配梁采用H形截面，规格为H800x300x20x30(mm)，材质为Q345B；短立柱采用焊接箱形，规格为B400x700x20x20(mm)，材质为Q345B（如图4所示）。 
图4 行走式塔吊行走轨道梁三维模型图 在标高为-8.500m埋件上放置短立柱以及分配梁，短立柱及分配梁与埋件通过在四周设置竖向劲板形成稳定连接；降板区域，上层轨道钢梁与下层转换短立柱通过半熔透坡口焊缝连接，上层轨道钢梁与下层分配钢梁通过围焊角焊缝连接，短立柱及转换钢梁与大底板预埋件通过围焊角焊缝连接。下层钢梁与地下室顶板框架梁梁顶的预埋件通过角焊缝连接（见图5）。 
图5 行走式塔吊轨道梁立面布置图（单位：mm）
● 总 结 在面对结构平面尺寸大，结构覆盖面积大的大跨度钢结构场馆，上部结构复杂、结构类型多，为了满足工期需求，在要求主体框架结构、悬臂桁架、BRB屈曲约束支撑、阻尼墙结构同步施工的条件下，需要充分考虑设备的覆盖范围、起重性能及位置选择。 大跨度场馆的地下室结构底板普遍较薄，桩直径较小，优选联合承台的方式加强基础承载力来满足重型机械荷载的要求较为合适。不仅需要将塔吊基础荷载与联合承台中的桩底反力进行比较，还需要对底板的承载力进行校核。对联合承台部位进行加厚可使得联合承台范围内的底板均能满足满足抗弯承载力要求，使得工程得以正常实施。
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