天洋城4代太空之窗博物馆项目位于河北燕郊，为天洋城项目中的标志性建筑，由1个圆形建筑和1个悬索桥造型的天桥组成（见图1）。格构式斜塔为天桥的一部分，造型独特，施工难度大。

格构式斜塔高65m，顶部桅杆高85m。斜塔为倾斜的四棱锥体，下部边长12.3m，上部边长5.2m；与地面呈65°夹角。底部构件为铸钢件节点，上部主弦杆为φ700mm×500mm×30mm，φ500mm×500mm×30mm，φ500mm×500mm×25mm和φ500mm×500mm×20mm，截面随高度减小；水平方向腹杆截面为φ500mm×400 mm×14mm和φ500 mm×300 mm×14mm；斜腹杆截面为φ325mm×14mm，φ299mm×10mm，φ245mm×10mm的圆管；桅杆截面为φ500mm×400mm×16mm,Q345B材质。斜塔总重324t。斜塔结构如图2所示。

该钢结构斜塔有以下特点：高度较高，高空焊接难度大；斜塔为倾斜结构，本身挠度比较大，施工测量难度大。

综合考虑工程特点，索塔施工方法有以下4种。

1）散装需搭设支撑架，全部高空作业，施工周期长，基本不予考虑。

2）扳起法索塔原地拼装，在根部设置铰接节点，拼装完成后使用起重设备（300t汽车式起重机可满足要求）扳起至设计位置，安装完成，如图3所示。该施工方法主要难点为设置临时铰接节点，针对该节点需进行结构计算，并与设计院进行沟通，实施较困难。

3）整体吊装选用400t履带式起重机的超起工况，对索塔标高14.000m以上部位进行一次性整体吊装。整体吊装时，索塔重心位置在标高43.000m下方，吊装锁具固定在标高43.000m处。整体吊装索塔拼装位置垂直于天桥，吊点靠近履带式起重机位置。

主要吊装参数：选用履带式起重机型号为中联QUY400，使用超起工况，超起配重230t，超起半径15m，臂长66m，大臂仰角为75°，吊装半径16.3m。履带式起重机在该工况条件下额定起重量为238t，满足要求。

400t履带式起重机市场保有量比较少，本工程只吊装1吊，单价比较高。

4）分段吊装选用300t履带式起重机，根据履带式起重机起重量对索塔进行分段。根据计算，选用徐工QUY300履带式起重机时，索塔需要分4段进行吊装，分段吊装如图4所示。

最顶段吊装工况：臂长84m，吊装半径19.5m，大臂仰角75°，该工况履带式起重机额定起重量为45t，能够满足吊装需要。

综合分析后，选用分段吊装法。

1）工艺特点通过计算确定斜塔分段点位置，工厂加工时按照该分段进行加工；构件到现场后地面整体拼装，分段点处暂不焊接；计算每个分段点处的挠度；选用履带式起重机进行吊装。

2）适用范围适用于高度较大的倾斜钢结构构筑物。

3）工艺原理分析每个分段的挠度，地面分段拼装，选用起重设备分段吊装；在吊装过程中控制结构的整体变形挠度。

本施工方法需要精确地对格构柱进行分段，构件的加工、吊装均根据此分段进行。

主要工艺流程如图5所示。

首先根据结构重量选用起重设备，根据起重设备的起重能力计算斜塔分段点位置，构件加工、吊装均以此分段点为依据。

施工现场首先进行预埋件的施工，土建混凝土施工完成后进行铸钢件的安装定位，如图6所示。

同时，平整拼装场地，进行斜塔整体拼装工作。首先拼装斜塔两侧构件，完成后竖起，安装中间弦杆。使用汽车式起重机吊装斜塔14m以下的构件，使用临时支撑架作为临时支撑。在对接焊口位置设置焊接操作平台，方便工人操作。依次吊装以上分段斜塔，直至吊装完成。

斜塔对接处均需设置焊接平台，斜塔需要设置简易上人爬梯。焊接平台和上人爬梯如图7所示。

使用分段吊装的方法需考虑斜塔倾斜度的影响。由于65°夹角的存在，每个分段势必会有一个向下的挠度，实际施工过程中需根据该挠度值对结构做相应的调整。使用Midas Civil软件计算每个吊装分段的挠度值，软件考虑1.2倍的自重。分段吊装挠度计算结果如下。

1）第1步，14.000m以下部分安装完成后，基本没有向下的挠度。

2）第2步，吊装第1分段，顶部挠度为2mm。

3）第3步，吊装第2分段，端部挠度为9mm。

4）第4步，吊装第3分段，端部挠度为40mm。

5）第5步，吊装第4分段，索塔端部的挠度为71mm。装饰方管挠度为280mm，由于方管仅为装饰构件，挠度大小不予考虑。

由以上计算可看出，随着吊装重量的增加，结构同一位置的挠度不断增大，综合考虑，采用标高14.000m以下部分散装，标高14.000m以上部分分段吊装的方式安装。吊装完成后各部分挠度如图8所示。

因此，只有针对每个分段点的不同最终挠度值给予相应的反变形措施，才能保证索塔最终成型。

斜塔施工监测主要包括施工过程中的测量控制、结构的应力应变和施工完成后的挠度检测。主要使用的检测工具包括：动态数据采集仪、静态数据采集仪、全站仪等。施工过程中的挠度监测主要使用全站仪进行测量，使用全站仪测量的结构挠度与施工前软件计算的挠度值基本吻合。

经过监测，在施工过程中，结构应力均匀变化，并与施工前的软件分析基本吻合。

本工法的质量控制主要依据GB 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》的规定。本工程索塔的安装质量控制主要为平面位置、斜塔角度及底面标高控制等，具体要求如下：平面位置误差要求为±5mm，倾斜度控制不大于10°，底面标高为±1mm。

1）各工种进行上下立体交叉作业时，不得在同一垂直方向上操作。下层操作必须在上层高度确定的可能坠落半径范围以外，不能满足时应设置硬隔离安全防护层。

2）临时用电必须严格按规定实施，遵循临时用电施工组织设计有关项目进行电器选配、平面布置、安装检测，按要求安装验收合格后投入生产。

3）现场使用的机械设备要在干面固定点存放，遵守机械安全规程，机械标记、编号明了，安全装置可靠。

4）需要搭设护棚的机械，搭设护棚要牢固、美观，符合施工平面布置要求。

5）对于建筑物出入口和临近施工区域必须采取严格防护。

6）施工期间要保证安全网完整有效、受力均匀、网内不得有堆积物。支搭的安全网直至无高空作业时方可拆除。

1）施工现场道路及场地采用C20混凝土硬化。

2）工地四周设置2.2m高围墙，使工地形成相对封闭空间。

3）控制强噪声机械作业时间，同时尽量避免人为的大声喧闹和搬卸设备时的噪声。

4）配专责保洁人员对现场道路及场地进行清理及洒水湿润，避免扬尘。

5）现场设置垃圾分捡站，并标识明显，分类存放。对可回收的废弃物尽量回收利用。

由于本结构类型比较少见，可供选择的施工方法也比较少。将分段吊装与整体吊装进行费用对比。整体吊装总费用约为54万元（其中起重机租赁费用约50万元），总工期约30d；分段吊装总费用31万元，总工期约35d。

综合比较，分段吊装相比整体吊装可节省23万元费用，工期则与整体吊装相差不多。