摩天轮建造原理

时间：2021-10-15

摩天轮建造原理

1893 年世界上*1 座现代摩天轮—芝加哥摩天轮(FERRIS Wheel) (直径76.2m）问世。随后，日本、英国等相继建造了具有代表性的摩天轮多座，其中较*的要算在2000 年之前为庆祝新千年而建造的英国“伦敦眼(London Eye)摩天轮(直径135m)了。

常见的摩天轮结构有刚性、柔性以及刚柔混合结构三类。较初的摩天轮是刚性桁架制成的，然而刚性摩天轮自重较大，限制了尺寸上进一步扩大的可能。柔性摩天轮及刚柔杂交摩天轮在大直径摩天轮中较为常见，它们自重更轻，拉索纤细，建筑效果也更受建筑师青睐。摩天轮结构主要由支架与轮辐结构组成，将轮辐结构竖直放置，通过空间支承架支承中心轴，用机械驱动轮辋（即外环），使其绕中心轴转动，就形成了摩天轮。当轮辋结构为平面钢桁架时，基于连接的方便，轮辐的结构形式一般采用径向布置的平面钢桁架体系，且轮辐之间用直径较小的若干圈钢桁架相连接，用以增加轮辐的刚性，提高结构的稳定性，这种摩天轮结构是刚性的。

当轮辋结构采用三角形空间钢桁架时，同样考虑到轮辐与轮辋的连接构造，轮辐的结构形式常有两种：全钢缆索体系和钢桁架和钢缆索间隔布置体系，分别形成了柔性摩天轮和刚柔混合型摩天轮结构。

摩天轮的支承结构体系较早采用钢桁架支承，但是现在大多采用A形支承，在面内形成刚度较大的受力体系。在两个A形支承架外侧设置拉索，保证结构的体系稳定性。

摩天轮结构的驱动系统通过摩擦力驱动轮辋转动，该处还同时设有制动系统，以保证突发情况下能够及时将摩天轮停下。从受力角度考虑，驱动系统可以视为轮辋在该处切线方向的约束，当轮辋的面外变形较大时，还可以认为驱动系统处存在一定的平面外约束。摩天轮结构所承受的荷载主要由索预应力，自重荷载，制动力，风荷载和雪荷载等。一般情况下摩天轮结构的**阶屈曲模态均为轮辋的平面外弯曲屈曲。

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