李智慧 谢晓岚 杨小娟 刘 庆

广厦建设集团有限责任公司 浙江 杭州 310005

1 工程概况

金华市高山头古城万佛塔及地宫工程为一类仿古建筑（图1），其中主体结构万佛塔檐口标高为74.1 m，塔刹顶标高为97.6 m，地下1层，地上18层，中间核心筒现浇框剪力墙＋外围钢结构，塔身六面飞檐，自6层起每2层分6次渐进内收，屋顶为六角坡屋面。

图1 项目实景

项目整体验收前，方案发生变更，要求在塔标高68.10 m处增设质量为10.5 t的祈福钟，因此必须先进行荷载验算和加固，再进行吊装作业。吊装方案确定先采用外部吊车将祈福钟吊至标高为60.83 m的楼层，通过水平导轨滑移至万佛塔内后，再垂直吊至预定位置。

2 工程重点与难点

1）新增荷载较大，原结构不满足承载要求。原设计核心筒中部为直径4.2 m的洞口，因增设祈福钟，需在68.10 m楼层中心处增设承重钢梁，并在钢梁中点位置设置满足要求的吊挂点。祈福钟、吊装托盘和辅助用品总质量达到14 t，且因GB 50016—2014《建筑设计防火规范》于2018年进行了部分修订，使得原设计的屋顶消防水箱容积由18 m3变更为36 m3，因此需验算增设祈福钟和扩容消防水箱对结构的共同影响，2项荷载较原设计结构恒荷载增加12.5%。

2）吊装不利条件多、环境复杂。佛塔底部为扩大基座，场地状况不适合大起重量吊机安放。佛塔主体每2层内收造型和外围飞檐的构造大大增加了吊装作业的难度，导致必须采用将等腰三角形吊绳逐渐变为直角三角形形状推送祈福钟的方法，这对吊装作业的精准度要求极高。

3）动荷载的不均匀性给结构及附属支撑结构带来较大挑战。吊装时，祈福钟在标高为60.83 m的楼层水平运动，轨迹内荷载对下部结构产生的内力影响变化较为复杂，且进入层外围钢主梁及圈梁为悬挑结构，不具备支撑大荷载条件。此外，塔内将侧卧的祈福钟竖起垂直起吊，存在塔内空间狭小、不可控因素多等难题[1-2]。

3 实施步骤

3.1 结构设计和改造

由于安装祈福钟的核心筒中部位置原设计为直径4.2 m的洞口，因此必须增设中心交叉钢梁（图2）、连接节点板和祈福钟吊挂连接板。

图2 标高为68.10 m的楼层中心增设交叉钢梁

根据结构验算结果，标高为68.10 m的吊挂层构件承载力不满足超载需求；吊装导轨支撑于标高为60.83 m楼层的核心筒混凝土连梁处，连梁能够满足祈福钟在塔内水平运输的要求。因此，针对增设祈福钟后标高为68.10 m楼层的径向钢梁、钢柱承载力不满足超载要求的情况，须在标高65.10～68.10 m楼层间新增6根支撑及径向框架梁的支承斜柱，斜柱上部与原框架柱间距为1.196 m，减少柱间梁支撑跨度，从而使原有框架柱内力增加比例大幅降低。

中心交叉梁及斜柱在施工前，采取如下措施：

1）对上部楼层荷载进行卸荷，如清除消防水箱内存水、吊顶及临时施工荷载等。

2）对标高70.85 m楼层已施工的钢梁平面中心处焊缝节点进行加固补强，修补该处以下其他可能存在的缺陷。

3）在标高为60.83 m的楼层搭设中心支撑架，并采用可调节压力撑杆，使标高为68.10 m的楼层环梁整体起拱1.0～2.0 mm，结构改造完毕后拆除临时支撑。

3.2 吊装前支撑搭设和结构处理

标高为60.83 m的楼层混凝土核心筒连梁临时加固，具体措施为在标高为60.83 m的楼层和其下标高为58.02 m的楼层连梁之间增加竖向临时支顶支撑顶紧（图3），使得在竖向荷载作用下，上下2层连梁共同受力；竖向临时支撑上下两端采用枕木和100 mm×6 mm角钢保护。

图3 连梁间支撑示意

标高为60.83 m的楼层核心筒混凝土连梁支撑跨距为9.5 m，垂直于连梁沿南北方向设置2根H型钢（图4），钢梁型号为HM250 mm×250 mm×9 mm×10 mm，长12 m，平行间距2 m，兼作祈福钟滑移导轨和垂直起吊支撑梁。

图4 飞檐平面及导轨布置

3.3 祈福钟吊装

祈福钟高2.60 m，直径2.20 m，吊运停靠的塔楼层高4.30 m，楼层上侧飞檐超出停靠层支撑梁3.80 m，超出导轨1.03 m，因此除采用特殊的吊放方法外，须定制加长的祈福钟托盘（图5）。托盘架采用16#槽钢，吊耳为厚20 mm钢板，孔径30 mm。采用柔性材料将钟体固定在托盘上，在祈福钟下侧托盘面四周用木板、方木和三角木垫塞牢固。

图5 托盘结构示意

使祈福钟在标高为60.83 m的楼层进行水平运动，验算吊装过程的滚筒、牵引钢丝绳、索具倒链和钢梁等承载力，选用相应的规格和型号，最后确定采用10根φ11 mm滚筒，6（37）-140-11-顺绕牵引钢丝绳、6×37＋FC-1670的φ34.0 mm起吊钢丝绳、使用5 t吊链牵引以及HM250 mm×250 mm×9 mm×10 mm的H型钢。

1）清除原有建筑斜撑，打开祈福钟水平进入通道。吊装作业前，为使祈福钟能够进入塔内，拆除标高为60.83～65.10 mm的楼层④—⑤轴间原有建筑的柱间斜撑ZC15（图6）。

图6 ZC15斜撑拆除示意

2）祈福钟吊运至标高60.83 m的明阁楼外侧。托盘外侧挂绳采用钢丝绳，内侧挂绳采用可起到松紧作用的倒链，起吊时两侧钢丝绳长度一致，呈等腰三角形状态。起重设备采用500 t液压吊机，先将祈福钟吊至标高为60.83 m的明阁楼外侧，在离明阁楼外墙的近点，开始收紧托盘上的水平挂绳，严密观察祈福钟及托盘姿态，缓慢将祈福钟托盘内侧一端靠放在导轨端部的搬运车上（图7）。

图7 祈福钟吊至明阁楼钻洞

3）祈福钟进入明阁楼。水平葫芦始终收紧，竖向挂绳葫芦放松，吊机趴臂收绳，三者协同，将祈福钟由外向内移动，使钢丝绳由等腰三角形向直角三角形转变（图8）。

图8 祈福钟进入明阁楼

4）祈福钟落至明阁楼地面导轨。放松竖向挂绳倒链，收紧水平倒链，直到托盘2/3以上到达楼层内的地面，当吊机的钢丝绳挂点与吊机位于同一根垂直线位置时，另一根挂绳倒链全部松开，此时托盘4.97 m处于导轨上，祈福钟本体也完全进入导轨，可完全松开吊机上的钢丝绳和倒链挂绳，收紧水平倒链将祈福钟盘移到明阁楼中心（图9）。

图9 祈福钟落至明阁楼地面

5）祈福钟塔内垂直吊装。祈福钟运入塔中心放置妥当后，立即恢复拆除的柱间支撑，ZC15斜撑恢复并验收合格后，方可吊装塔内的祈福钟。悬挂楼层下2个辅助吊挂点，用葫芦倒链方式将祈福钟整体提升至离地2 m高度后，放松钟底部一端倒链，抬高钟顶部一端倒链，将侧放的祈福钟竖起，中心吊点拴住钟顶，然后一边托住祈福钟底部一边提升，直至提升至中心挂点处，最终将祈福钟荷载从水平托盘转移至悬吊层中心吊点，完成祈福钟安装（图10）。托盘及导轨撤出后，拆除吊运楼层处的临时支撑。

图10 塔内垂直吊装示意

4 其他措施

1）标高为70.85 m的楼层钢梁平面中心处焊缝节点加固。先进行局部楼板剔凿工作，露出中心节点，对上下翼缘等强熔透焊缝修补，全部满焊合格后，用混凝土封闭。

2）500 t液压汽车吊停放所需宽度是现场道路宽度的2.5倍，须挖除地下室红线北侧东西向的土方3 m3。

3）对标高60.83 m楼层④—⑤轴和①—②轴间的混凝土连梁下部采用角钢临时护角。

4）导轨钢梁与横梁间采用枕木垫衬，使钢梁与整个钟体机组质量均承载于横梁与立柱梁上，用以保护楼板。

5）全部构件加固改造和吊装完成后进行防腐、防火涂装工作，防护标准同原设计要求。

5 结语

本项目通过可靠计算和精确控制，尤其是分阶段的高精度协同吊装，最终顺利完成祈福钟的增设安装。安装过程的结构应力和位移监测数据显示，本施工工艺安全可靠，能保证安装质量，将原有结构的破坏降至最低限度，降低了施工成本，取得了良好的社会和经济效益。