摩天轮结构及其应用研究

王伟鑫

（浙江鹏鸣游乐设备有限公司，浙江 绍兴 311823）

摩天轮结构及其应用研究

王伟鑫

（浙江鹏鸣游乐设备有限公司，浙江 绍兴 311823）

为了满足人们日益增长的对于娱乐的需求，各种各样的娱乐设施不断出现。一些国外的企业家看中中国这个巨大的市场，将一些具有外国特色的大型娱乐设备也开始陆续的进驻中国市场，摩天轮就是其中的一种。研究摩天轮的结构，尽可能的提高它的安全系数具有重要意义。本文结合摩天轮的发展历史，阐述了研究摩天轮结构的意义，探究了摩天轮建设时的施工特点和施工方法，最后就如何在摩天轮工程中提高它的安全性能给出了一些建议。

摩天轮 ；工程结构；发展历史；施工方法；优化措施

在大型游乐场中，有一种受广大观众好评的设施——摩天轮，它最初是由观缆车改造而来的，经过几年的改进之后，成就了现在的模式。很多技术人们都致力于完善摩天轮的设施，提高摩天轮运行的安全系数，让游客们在乘坐摩天轮时更加的放心，并致力于在摩天轮的缆车中放置更多的设施，让游客更加方便、舒心的观赏城市的美景。所以本文就摩天轮的结构和施工特点进行了研究，给出了一些优化摩天轮施工工程技术的建议。

1 摩天轮的发展历史

摩天轮是从早期的游乐轮、圆形旋转轮逐步发展而来的。早期的摩天轮又被叫做巨型观缆车，它可以一次性乘坐2000多人，而且大多数的游乐轮或者圆形旋转轮是由木材制成，其旋转一周的时间大约是20分钟。摩天轮一出现就受到了很多年轻人的喜爱和欢迎，并得到了迅速的发展，其发展过程可以分为三个阶段：第一，全世界范围内的第一座观缆车出现在1893年的美国芝加哥，从此掀起了在全球范围内建立摩天轮的高潮，但是由于20世纪的两次世界大战，同时造成了摩天轮发展的停滞，这种情况持续了将近半个世纪，在20世纪70年代到20世纪末这段时间内，从日本在神户建造的观缆车开始，世界上再一次掀起了建造摩天轮的高潮，同时，经济和科技的发展，促进了摩天轮的更快发展，摩天轮也开始向更高、更大、更舒适的方向转变；第二阶段是20世纪70年代至20世纪末，在这一个发展阶段世界范围内建造了一定数量的具有代表性的摩天轮，包括日本，英国和美国在内的一些国家都先后建成了摩天轮，促进了摩天轮这一时期的发展；第三阶段是20世纪末至今，这次期间，摩天轮已经进入了很多国家，包括很多发展中国家，比如中国等，特别是在一些经济发展较快的城市，已经建造了大型的摩天轮，例如上海在2002年就建造了108m的观缆车，2003年在哈尔滨也建立了大型摩天轮，成为这些城市的标志性建筑。

2 摩天轮的结构特点

随着摩天轮越来越受到人们的欢迎，它的安全性也越来越受到人们的关注和重视，对于如何提高摩天轮的安全性数，了解摩天轮的结构特点至关重要。摩天轮一般由三部分组成：轮盘结构、驱动系统和支撑结构。同时，这三部分也各有各的特点，以轮盘结构为例，它主要有刚性、柔性和刚柔结合等形式。刚性结构形式主要是指轮盘的结构建设使用桁架结构体系，这种结构体系使得轮盘在施工时更加的方便，在早期的摩天轮建设中大多数都是采用的这种全桁架的结构形式；柔性结构形式则是指转盘主要采用钢缆索体系，这也是高强度缆索的发展与应用的趋势，摩天轮的轮盘开始逐渐采用钢缆索体系，由此进一步避免了大量杆件给人的复杂感觉，使得结构外观更加的轻盈；而刚柔结合形式是指转盘结构以缆索为主，然后结合一定数量的桁架，加入刚性素材，随着摩天轮结构技术的发展，也开始逐渐采用钢缆索体系以及缆索和桁架相结合的体系。除此之外，在驱动系统中也从以前的电气驱动，逐步的开始采用液压驱动的方式。这些结构形式的发展都进一步的提高了摩天轮的安全系数，降低了运行成本。

3 摩天轮结构的研究意义

近几年，大型娱乐业快速发展，对于摩天轮性能的要求越来越高。摩天轮正朝着直径更大、高度更高的方向发展。从摩天轮第二个发展阶段末期到第三个阶段发展初期，摩天轮有了很大的发展，无论是在直径还是高度方面，都取得了很大的成果。在这同时，对摩天轮的施工技术的要求也越来越高，摩天轮结构和工程的研究对此具有重要意义。

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对于摩天轮的性能的要求也越来越高，早期的观缆车车厢比较简易，没有什么娱乐设施，就只能在空中观赏一些车厢外的美景。相反的，现在的摩天轮车厢建设已经越来越豪华，车厢内的设施也越来越完善，同时越来越多样化，已经有空调、音响或是电风扇等设施，随着人们对于舒适性的要求逐渐的提高，在未来，电影院、酒吧等都可能被搬到空中去，使人们不但注重自然景观，还可以有更多的娱乐设施。

除此之外，摩天轮有一个很重要的特色就是它可以与周围的景观相结合，和夜晚的灯光效果相结合，可以成为公众集会的屏幕，也可以成为政府或是企业重大礼仪活动的首选，成为一个城市的标志性建筑，但以前的摩天轮很难离开游乐园独立存在。这些关于摩天轮的新需求，需要更好的、更先进的施工技术，无论是如何豪华如何先进的摩天轮设施，最重要的还是它的安全性和稳定性，这也是施工技术人员首先要做好的一点——减少摩天轮运行时的危险因素。研究摩天轮的结构和它的工程应用，有利于加强摩天轮的安全性能，有利于进一步的满足人们对于摩天轮新性能的要求。

4 摩天轮工程的施工方法及特点

在不同的施工地点和施工环境下，对于摩天轮的建设可能采用不同的办法，但是目前，已建摩天轮结构的施工方法可以简单的归纳为以下3种：第一，地面拼装、整体吊装法，这种方法就是将摩天轮的构件，先在工厂进行分段加工和组装，然后再将组装成功的结构运到施工现场，将构件组装成整体，连接内部的刚性桁架支撑或柔性钢缆索体系，最后整体吊起到空中进行安装，著名的“伦敦之眼”就是采用了这种施工方法，在地面拼装，然后整体吊装的方法有利于钢结构的精细安装，保证了钢结构的安装精度，但是一般的摩天轮结构规模和重量都比较大，所以在整体吊起时就需要很大的施工场地和较强的起吊能力，才能更好的保证空中的安装；第二，中心旋转安装法，中心旋转安装法是指先将支撑整体的塔架和轮轴安装就位后，利用塔架设置工作平台，或者利用起吊系统从中心向外围逐渐的安装其他的摩天轮结构，这种方法一般使用在一些中、小型的摩天轮工程中；第三，立面旋转安装法，立面旋转安装法是指在支撑塔架和轮轴安装就位之后，采用临时刚性轮辐带动分段轮缘和钢索旋转安装的方法，立面旋转安装法又分为单侧旋转安装法和两侧旋转安装法这两种，这种方法比较适用于依靠钢缆索提供向心力的柔性摩天轮结构体系，而且已经在一些摩天轮建设工程中使用，同时，这种方法可以避免大量的高空作业，降低了工人施工的危险性，但是这种方法的使用需要很大的牵引动力系统和良好的制动系统，尤其是两侧旋转安装法还需对摩天轮中心轮轴做特殊处理，工程比较繁琐。

5 摩天轮工程的优化措施

随着商家赋予摩天轮一些浪漫的色彩，摩天轮越来越受到人们的欢迎，尤其是在一些年轻人群体中，同时，它的安全性也越来越受到人们的关注，所以要进一步优化摩天轮工程，在结构体系、材料和施工方法等方面提出新的优化方案。在结构体系方面，最基础的是要完善桁架体系和缆索体系，其次要寻找更适合直径大、高度高的轮盘结构的材料，使用更为经济、安全系数更高的结构体系。在材料选择方面，最忌讳的就是偷工减料，要采用一些高强度的材料，提高结构构件的受力强度，从结构材料和车厢材料等方面提高摩天轮的舒适度。最后，在施工安装方面，随着摩天轮体型的增大，高空作业的难度也在不断的增加，所以要逐步的改善工人的施工环境，降低施工难度，进一步的保证工作人员的施工安全。

[1]周一一，万继玺，陈联盟，建慧城，潘暑贤.东经120无福式摩天轮景观塔主体结构设计[J].空间结构，2014,01:81-88.

[2]王诗柔，徐伟，侯娜，王文静，孙丽.覆冰荷载对柔性巨型摩天轮结构的影响[J].装备制造技 术，2016,04:40-42.

[3]陈恒超，代跃强，余流.无轴式摩天轮结构成型施工过程分析[J].施工技术，2016,14：109-112.

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