1、濰坊125m摩天輪結構體系研究馬明中國建筑科學研究院1、工程概況濰坊125m直徑摩天輪建造于山東省濰坊市濱海經濟技術開發區，白浪河大橋主跨中央，摩天輪與新建的白浪河大橋輪橋一體。1、工程概況結構上突破了傳統摩天輪的輻條形造型，采用了創新的固定圓環的結構形式。輪盤鋼環外側安裝軌道，摩天輪轎廂帶有動力裝置，沿軌道繞摩天輪轉動，實現了觀光摩天輪功能。直徑15m直徑5m纜風索轎廂自帶獨立的動力裝置斜柱2、結構布置2、結構布置頂點高度144.6m外圈直徑125m轉盤形式固定輪盤式轎廂形式帶調整裝置重力平衡式索數量12根穩定索支架形式12根斜柱轉速每轉30分鐘轎廂線速度0.22m/s轎廂數量36每轎廂乘客

2、數量10人定員10 x36=360人航空障礙燈頂部輪盤網格構件采用圓鋼管截面，根據受力不同，直徑從351mm914mm。外弦桿直徑630mm，部分受力較大區域加粗到914mm。輪盤內側布置通長的內弦桿以增加結構剛度，內弦桿直徑914mm。斜柱直徑1.5m，根據受力不同，柱壁厚分別為70mm與45mm兩種，柱間凈間距4.9m，以保障轎廂通過。每側輪盤兩側布置有12根略向內張拉的拉索2、結構布置（1）結構設計主要依據的國家現行標準游樂設施安全規范 GB 8408-2008架空游覽車類游藝機通用技術條件 GB/T 18166-2008觀覽車類游藝機通用技術條件 GB/T 18164-2008建筑結構

3、荷載規范 GB 50009-2012建筑抗震設計規范 GB 50011-2010混凝土結構設計規范 GB 50010-2010鋼結構設計規范 GB 50017-20033、結構設計條件3、結構設計條件（2）游樂設施相關設計要求1）極限狀態下結構的設計計算采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法，按建筑結構相關設計規范進行設計；2）運行狀態下結構的設計計算采用容許應力法，按游樂設施相關設計規范進行設計；3）在運行狀態下，最大允許風速為15米/秒，為距地面高度10米處的10分鐘平均風速。當超過該值時，設備應停止載客運行。4）采用容許應力法進行計算時，對于重要的軸、銷軸及重要構件和焊縫，安全系數應5，

4、對于一般構件安全系數應3.5。安全系數等于材料的破斷強度除以材料的計算應力：狀態分類計算類型計算內容極限狀態承載能力極限狀態（100年重現期風荷載）靜力計算強度地震分析(小震)強度正常使用極限狀態靜力計算位移地震分析(小震)位移疲勞計算節點疲勞穩定計算結構整體穩定罕遇地震狀態地震分析(大震)位移性能目標運行狀態靜力計算位移強度地震分析(小震)強度3、結構設計條件3、結構設計條件（3）設計荷載：恒載：結構自重+附屬構件+轎廂活荷載：7.5kN/轎廂風荷載：基本風壓按照100年一遇，取值為0.65kN/m2乙類，抗震設防烈度7度（0.15g），場地類別III類，第二組。溫度作用：+60/-304、

5、結構分析（1）結構模型a)采用Sap2000建模，MSGS校對復核。b）設計計算中對帶基礎計算與不帶基礎計算2種情況的包絡分析。4、結構分析（2）結構周期第1階第2階第3階階數12345周期(s)2.726 2.283 1.219 0.974 0.855 階數678910周期(s)0.689 0.564 0.514 0.472 0.402 4、結構分析（3）影響結構設計的主要影響因素荷載：豎向荷載主要是自重，活荷載比例很小風荷載：摩天輪是一個鏤空的結構，風荷載對摩天輪的作用主要體現為風對結構構件的作用，桿件體形系數取為0.6。地震作用：根據設計要求，考慮地震作用影響時，選用規范中震反應譜進行計

6、算。關鍵節點設計基礎設計4、結構分析（4）結構整體穩定恒+垂直輪盤風荷載（第1階屈曲系數27.0）恒+輪盤面內方向風荷載（第1階屈曲系數26.4）4、結構分析（4）結構變形恒載+活載跨中最大變形70mm垂直輪盤方向水平作用極限風荷載作用下頂端水平變形927mm地震作用于摩天輪時，其頂端水平變形371mm運營狀態下結構變形不得影響轎廂運行極限狀態下可參考高聳結構相關變形要求進行控制。5、節點設計（1）主要連接節點：輪盤節點輪盤網格節點典型輪盤節點有限元分析模型5、結構設計（2）主要連接節點：鑄鋼節點摩天輪斜柱與輪盤加勁弦桿、加勁環相連接，支承起整個輪盤。斜柱截面較大，與眾多桿件相交，采用焊接連接存在定位難度大，焊接變形難以控制，安裝誤差較大的問題，在該位置采用鑄鋼節點，將節點與每一種構件的連接面均鑄造成型，以保證桿件連接精度5、結構設計（2）主要連接節點：鑄鋼節點1倍設計內力3倍設計內力5、結構設計（2）主要連接節點：鑄鋼節點1倍設計內力3倍設計內力5、結構設計（3）基礎：拉索基礎預埋鋼構件預應力鋼筋5、結構設計（3）基礎：斜柱基礎預埋鋼桁架延伸至承臺斜柱箱形鋼支座摩天輪設計使用年限50年，在設計使用年限內運營維護要求如下：主要部件均需按設定的期限定期進行檢驗（一般每年檢驗一次）。鋼