濰坊125m摩天輪方案設(shè)計(jì)研究-

1、濰坊濰坊125m125m摩天輪方案設(shè)計(jì)研究摩天輪方案設(shè)計(jì)研究宋濤中國(guó)建筑科學(xué)研究院方案形式選擇方案形式選擇地理位置及地理位置及自然條件自然條件 位于濰坊市北部濱海新區(qū)。河寬500米。摩天輪與大橋結(jié)合在一起設(shè)計(jì)。 規(guī)劃新大橋基本沿東西走向，在新橋南面100多米處有老橋仍在使用，需待新橋通行后再拆除。因此新橋方案應(yīng)考慮到老橋的存在和通行問(wèn)題。方案形式比較方案形式比較 天津之眼摩天輪是首個(gè)建在橋上的大型摩天輪，對(duì)本工程的方案設(shè)計(jì)具有很好的借鑒意義。天津之眼所在河面寬90m，設(shè)計(jì)輪盤直徑為110m，輪盤尺寸與橋梁及周圍環(huán)境取得了很好的協(xié)調(diào)。 對(duì)于白浪河大橋，河面寬度約500m，方案設(shè)計(jì)階段周圍比較空曠

2、，但以后規(guī)劃新城會(huì)逐步建設(shè)，因此方案要考慮與以后的周邊自然環(huán)境和建筑的協(xié)調(diào)。方案形式比較方案形式比較（1）摩天輪與橋梁位置關(guān)系，摩天輪應(yīng)是圓形的，為于橋梁正中、坐落于橋上。（2）摩天輪尺度比較。建立不同直徑的摩天輪模型置于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，從各個(gè)角度進(jìn)行觀察和對(duì)比，并結(jié)合對(duì)游客流量、乘載能力、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、等候時(shí)間等的分析，直徑120m左右是一個(gè)比較合適的規(guī)模，與橋梁、河面及周圍環(huán)境比較協(xié)調(diào)。（3）摩天輪結(jié)構(gòu)形式。方案構(gòu)思時(shí)輪盤采用輪輻索形式，支承結(jié)構(gòu)嘗試了斜腿支承和直腿支承等形式。方案形式比較方案形式比較（1）摩天輪與橋梁位置關(guān)系，摩天輪應(yīng)是圓形的，為于橋梁正中、坐落于橋上。（2）摩天輪尺度比較。建立不

3、同直徑的摩天輪模型置于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，從各個(gè)角度進(jìn)行觀察和對(duì)比，并結(jié)合對(duì)游客流量、乘載能力、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、等候時(shí)間等的分析，直徑120m左右是一個(gè)比較合適的規(guī)模，與橋梁、河面及周圍環(huán)境比較協(xié)調(diào)。（3）摩天輪結(jié)構(gòu)形式。方案構(gòu)思時(shí)輪盤采用輪輻索形式，支承結(jié)構(gòu)嘗試了斜腿支承和直腿支承等形式。方案形式比較方案形式比較 至此方案都是“輪”，輪盤都繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轎艙隨輪盤被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 雖然這些摩天輪方案都是可行的，也比較符合項(xiàng)目定位，但做為設(shè)計(jì)者還想對(duì)現(xiàn)有模式進(jìn)行思考，力圖創(chuàng)新思維，嘗試其他一些方案形式。 為此，提出固定輪盤形式。實(shí)施方案構(gòu)成原則實(shí)施方案構(gòu)成原則幾何構(gòu)成解析幾何構(gòu)成解析固定輪盤直徑125m。圖為方案過(guò)

4、程中的幾種網(wǎng)格形式。幾何構(gòu)成解析幾何構(gòu)成解析網(wǎng)格紋理來(lái)自于自然菱形構(gòu)圖幾何構(gòu)成解析幾何構(gòu)成解析菱形構(gòu)圖日常生活中大量應(yīng)用幾何構(gòu)成解析幾何構(gòu)成解析網(wǎng)格生成的數(shù)學(xué)過(guò)程（a）在平面上構(gòu)造長(zhǎng)80格、寬4格的正交斜放網(wǎng)格。（b）以長(zhǎng)度方向?yàn)檩S線，將短向直線變換成半圓，平面網(wǎng)格變換成半圓筒，保持網(wǎng)格拓?fù)潢P(guān)系。幾何構(gòu)成解析幾何構(gòu)成解析（c）將半圓筒按對(duì)稱關(guān)系映射拼成整圓筒；然后以長(zhǎng)度方向的中間為基點(diǎn)，保持上側(cè)脊線不動(dòng)，將各個(gè)圓截面直徑沿長(zhǎng)向線性變換，使中央直徑為15m、兩端直徑為5m，形成上脊線水平的變截面圓筒。當(dāng)用經(jīng)過(guò)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的豎直平面去截“圓筒”時(shí)，所得的截面都是正圓。幾何構(gòu)成解析幾何構(gòu)成解析（d）建立

5、長(zhǎng)度方向的直線到圓弧線的比例映射，將上脊線變換為直徑為125m的整圓，即將80個(gè)網(wǎng)格的總長(zhǎng)映射成360度的圓弧，得到成形網(wǎng)格。 以上過(guò)程由程序?qū)崿F(xiàn)。支承條件與傳力體系設(shè)計(jì)支承條件與傳力體系設(shè)計(jì)摩天輪的支承位置在圓環(huán)的下半部，左右對(duì)稱布置。摩天輪結(jié)構(gòu)其他部分與橋梁結(jié)構(gòu)互相獨(dú)立。輪盤由斜柱支承，斜柱間凈間距要保障轎艙通過(guò)。設(shè)穩(wěn)定索保持輪盤平面外的穩(wěn)定性。在斜柱、拉索與輪盤連接處設(shè)有結(jié)構(gòu)加勁環(huán)。穩(wěn)定索下端設(shè)置減振阻尼器。支承條件與傳力體系設(shè)計(jì)支承條件與傳力體系設(shè)計(jì)摩天輪的支承位置在圓環(huán)的下半部，左右對(duì)稱布置。摩天輪結(jié)構(gòu)其他部分與橋梁結(jié)構(gòu)互相獨(dú)立。輪盤由斜柱支承，斜柱間凈間距要保障轎艙通過(guò)。設(shè)穩(wěn)定索保

6、持輪盤平面外的穩(wěn)定性。在斜柱、拉索與輪盤連接處設(shè)有結(jié)構(gòu)加勁環(huán)。穩(wěn)定索下端設(shè)置減振阻尼器。節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)輪盤網(wǎng)格的構(gòu)成遵循一定的數(shù)學(xué)規(guī)律，設(shè)計(jì)使網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)大部分僅有四桿相交，便于節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。四桿交叉的節(jié)點(diǎn)均設(shè)計(jì)成兩橢圓板十字相交的形式，圓管桿件端部與節(jié)點(diǎn)板按平面相貫線焊接，既能滿足結(jié)構(gòu)受力要求，又比較美觀。十字節(jié)點(diǎn)的幾何設(shè)計(jì)參數(shù)包括：中心點(diǎn)坐標(biāo)、公共軸方向向量、非公共軸方向向量、公共軸線長(zhǎng)度、兩板的非公共軸線長(zhǎng)度、兩板厚度。節(jié)點(diǎn)幾何參數(shù)計(jì)算由編程完成。并由編程自動(dòng)生成桿件、節(jié)點(diǎn)的空間三維模型視圖，用于效果圖制作等。節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)幾何參數(shù)的確定方法如下：（1）節(jié)

7、點(diǎn)中心點(diǎn)就是四個(gè)桿件的交點(diǎn)，在方案數(shù)學(xué)模型中是已知量。（2）公共軸方向向量可認(rèn)為是網(wǎng)格曲面的法線向量，可由網(wǎng)筒正截面（圓形）空間法線精確確定，也可按四個(gè)三角面法線方向加權(quán)平均近似計(jì)算。（3）橢圓板非公共軸線方向根據(jù)四桿在法平面的投影計(jì)算，按桿件方向和管徑加權(quán)，使粗、細(xì)桿件在橢圓板上的交線位置接近，計(jì)算一個(gè)板軸線即可，另一板軸線為非獨(dú)立量。（4）兩橢圓板的長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)度根據(jù)桿件在板表面的相貫線位置確定，使橢圓板包絡(luò)住相貫線，并在邊緣預(yù)留焊縫尺寸。桿件、橢圓板相貫線的計(jì)算考慮桿件直徑和方向、板方向、板厚度等參量。 將節(jié)點(diǎn)板尺寸、軸線和相貫線分別畫于空間立體圖和平面圖上，既是設(shè)計(jì)圖，又可以直觀檢查幾何參數(shù)的正確性。安裝方案安裝方案構(gòu)想構(gòu)想大型摩天輪的方案設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮制造和安裝的可行性，提出初步安裝方案、安裝順序。構(gòu)件在工廠加工，按照運(yùn)輸尺寸、載重能力劃分運(yùn)輸單元，單元在工廠加工連接。單元出廠前進(jìn)行預(yù)拼裝，最好整體預(yù)拼裝，如場(chǎng)地受限，預(yù)拼尺寸也應(yīng)盡可能大，預(yù)拼裝可以有效減少誤差，利于現(xiàn)場(chǎng)安裝?，F(xiàn)場(chǎng)起重設(shè)備可利用汽車