摩天輪插入式柱腳預埋件的胎架設計及高精度安裝

湯志偉 林鳳生 黃建清

(1.中建海峽建設發展有限公司 福建 福州 350000；2.中建海峽建設發展有限公司 福建 福州 350000；3.中建海峽建設發展有限公司 福建 福州 350000)

引言

摩天輪插入式柱腳預埋件的高精度安裝施工通過鋼結構支撐胎架設計、施工+鋼筋混凝土承臺相結合施工，依次采用鋼結構支撐架設計，鋼結構支撐胎架安裝，鋼筋混凝土大體積承臺基礎施工確保了插入式柱腳埋件的精準安裝就位。

一、柱腳支撐架設計

(一)柱腳支撐架結構體系

本工程柱腳支撐架為柱腳安裝定位的關鍵構造。工裝由埋件、調節型鋼支墩、支架底座及上部支撐工裝組成，重量約50t。

1.支撐架底部支座設計。支撐架底部支座由H型鋼焊接而成。為避免支架、柱腳施工完成后造成承臺墊層局部沉降，故支座均通過埋件生根于樁頭上。具體做法為：將400*400*20埋件板通過與預先植入鋼筋(M12)進行連接固定至樁頭上(植筋位置避開型鋼支墩)，埋件板位于樁中心位置；由于底座安裝時，HW350*350主梁會于樁柱筋碰撞，故現場實際施工時，根據柱筋與主梁碰撞位置，切割鋼梁上、下翼緣，使鋼筋垂直通過，后在割口上下翼緣間焊接10mm厚加強勁板，勁板應平行于腹板。加勁板與鋼梁翼板單面角焊，焊縫有效長度不小于50mm。

施工時，考慮到樁頭標高不一，故埋件施工完成后，通過型鋼支墩調節底座標高，使底座保持水平。型鋼支墩因需根據現場實際測量確定下料長度，故在現場完成下料和制作。

2.上部支撐工裝設計。上部支撐工裝主要由立柱、斜撐及連梁組成，立柱及斜撐截面為HW300*300，連梁截面為HW250*250。上部工裝對柱腳主要起安裝定位和限制位移的作用。具體做法如下。支撐架上部工裝翼板需設置?16x60，間距200mm的栓釘(HW250*250型鋼翼緣打一排，HW300*300和HW350*350上打兩排)，且支撐架均不作防腐漆處理。

圖1 支撐架工裝三維示意圖

3.支撐架與承臺鋼筋連接節點設計。支撐架與承臺鋼筋碰撞主要分為兩種情況：第一種情況為鋼筋與支撐架型鋼腹板碰撞，此時型鋼設置鋼筋搭接板，搭接板厚度為0.8t(t為型鋼板材厚度)，搭接板寬度為5d(d為鋼筋直徑)+50mm。第二種情況為鋼筋與支撐架型鋼翼板碰撞，此時鋼筋做偏位處理，避開翼板。

4.支撐架施工受力分析。荷載工況及模型驗算結果分析：模型計算分析時，柱腳與支撐架共用一個節點，計算時通過釋放各向約束和彎矩以模擬節點位置受力的真實情況。

從計算結果可以看出：

通過對結構施加施工活載和堆載，通過計算在荷載組合作用下Dxyz構件最大位移為-0.59mm<1mm；荷載組合作用下梁單元應力結果-35.83/23.69Mpa<205Mpa；荷載組合作用下最大應力比0.16<1；屈曲分析值為209>1；連接處最大軸力<0,不存在受拉情況則不產生傾覆情況，故結構整體能夠滿足設計要求。

5.支撐架底部基礎沉降驗算。考慮到支撐架及柱腳安裝完成后，地基在承受荷載后發生沉降，故支撐架底部埋件均設立于樁頭上，使得荷載不作用于200mm厚墊層上，避免柱腳因基礎沉降二造成的偏位。

圖2 荷載分析

二、柱腳支撐架安裝

(一)柱腳支撐架安裝

1.預埋板安裝。樁基施工完成后，樁頭破除至墊層以上100mm位置，柱筋露出樁頭。將400*400*20埋件板通過4個M12膨脹螺栓固定至樁頭上，埋件板位于樁中心位置，避免與柱筋碰撞。

2.找平型鋼及支撐底座施工。預埋板安裝固定完成后進行安裝調節找平型鋼及支撐底座，找平長度根據現場實際尺寸進行下料，后焊接在主梁上一同吊裝；主梁間連梁布置需避開樁柱筋位置。

3.安裝支撐架上部工裝。找平型鋼及支撐底座安裝調節完成后，應先對其及灌注樁之間的縫隙進行高壓注漿，注漿完成后開始進行上部支撐架安裝。

4.柱腳吊裝。使用350t汽車吊吊裝柱腳，過程利用葫蘆配合汽車吊將構件吊裝就位。考慮構件寬度影響，非構件傾向一側，工裝與柱腳間連接型鋼不進行安裝；柱腳就位后，與限位型鋼點焊臨時固定。

5.柱腳固定。完成柱腳橫擔、非構件傾向一側型鋼及柱腳與下部支撐型鋼的而焊接，使柱腳與支撐架工裝形成一體。

三、結語

1.福州灣摩天輪——福州之眼，是福建第一個采用插入式柱腳預埋件的摩天輪，摩天輪不僅是一個大型建筑，同時還是一個游樂設施，各部位設計時需考慮多種因素。本文針對福州灣摩天輪關鍵節點的設計質量控制進行研究探討。

2.摩天輪插入式柱腳預埋件的胎架設計是摩天輪插入式柱腳高精度安裝的重要基礎保障，施工過程中各工序的銜接及質量控制，直接影響著柱腳預埋件的安裝精度。

3.項目通過廠家提供的柱腳埋件提資圖，進行鋼結構胎架設計，鋼結構深化設計，確保摩天輪柱腳埋件的安裝。