摩天轮结构分析以及风荷载下的受力分析
摩天轮的科技论文
摩天轮的科技论文
摩天轮是当今的游乐场所中必不可少的游乐设施之一，但因其受力特点复杂并且结构形式特殊，因此设计时须对摩天轮结构进行全面的静、动力学分析，并观察该结构是否满足受力和变形等设计要求。
摩天轮的预紧力确定、荷载工况分析及模态分析。
首先要建立摩天轮结构有限元模型，该模型需要在软件中进行建模，结合L 参数化设计语言建立摩天轮的主要部位的有限元模型，合理的施加约束和载荷。
在初始分析阶段，根据相关设计条件确定结构荷载工况，通过软件确定摩天轮的轮辐索结构所需要施加的最小预紧力为，摩天轮轮辐索结构预紧力确定后对摩天轮结构再次进行静力分析和动力分析；然后依据摩天轮所在场地的特性，通过相关规定选择合理的等效静力风载和地震波，对结构进行风载荷分析和地震反应的时程分析。
对摩天轮工作中常见的七种工况进行有限元分析，获得各工况下摩天轮的应力分布情况。
并且观察得到最大应力值为满足设计的安全要求。
彩虹摩天轮的原理
彩虹摩天轮的原理
1. 什么是彩虹摩天轮
彩虹摩天轮，也称“巨型旋转游乐设施”是一种主要用于游乐场
和主题公园中的高空项目，呈一圆筒形，在上面有很多的吊座和座椅。
座椅可以坐下多个人，被系在摩天轮的轮毂上，当摩天轮绕着中心轴
旋转时，座椅也随之上升，达到高空。
2. 彩虹摩天轮的构造
彩虹摩天轮由中央轴、其它结构件（包括设备组、座位厢，底托架）和一定数量的座位组成。
其中中央轴是巨大的，整个设备以中心
轴为轴心旋转。
在轮轴的两端，装有摩天轮的轮辐和驱动装置，座位
则固定在轮辐上。
彩虹摩天轮的底座装有支撑和平衡设备，并建在深
入地下的基座上。
3. 彩虹摩天轮的原理
彩虹摩天轮的旋转原理是利用电机的驱动力力矩传递到时部设施组，由转速最大的减速器减速传递到摩天轮上。
座位扭转装置驱动座
位扭转。
组成摩天轮相关设备，如：引导定位、座位铰链、座位骨架、座位衬垫等。
彩虹摩天轮的座位在旋转过程中，由于受到离心力的作用，升高到一定的高度，视野辽阔，位置上也有不同的感受。
4. 彩虹摩天轮的使用和安全
彩虹摩天轮通常用于娱乐和旅游景区。
游客往往会在摩天轮上极速旋转，享受刺激和迷人的景色。
然而，由于该设备的高度和速度，彩虹摩天轮也是一项高风险的活动。
因此，设备操作人员必须严格按照操作规程来操作，同时游客也要按照规定坐好，系好安全带等措施来保护自己安全。
设备运行时，应该时刻检查设施的运行情况，确保所有部件都正常工作，并随时做好准备，以便在紧急情况下迅速停止设备。
浅谈摩天轮的结构设计
浅谈摩天轮的结构设计摘要：高空观览车(即摩天轮)在中国的发展已有三十多年，结构从传统的桁架式衍生出了支臂辐条式、幅条式和无轴式等多种型式。
本文主要简述了摩天轮的四种整体结构设计。
关键词：观览车摩天轮结构设计一、桁架式摩天轮桁架式摩天轮是较早的摩天轮设计理念，结构简单坚固，且容易铺设各种灯具，晚间灯光效果非常美观，比较适合90米以下的中小型摩天轮的设计。
1、支柱支柱根据驱动系统形式而有所不同，机械传动每侧支柱一般采用前二后二结构；液压驱动每侧支柱一般采用前三后一结构。
(1)支柱由管材、加强筋和法兰焊接而成，通过高强度螺栓连接，柱脚多为焊接在基础预埋钢板上。
(2)支柱之间通过多层支管相互连接形成一个整体，具有较好的稳固性和抗风性。
(3)支柱顶座设置安全护栏。
(4)支柱上设置驱动平台和检修爬梯。
2、中心轴中心轴一般分为两种结构，一种是中轴不动，外轴套旋转；一种是整个中心轴旋转。
第一种结构比较复杂但是坚实稳固，而第二种结构相对比较简单但是稳固性没第一种好。
(1)中心轴轴头由35#锻件加工而成，与钢管、幅板和筋板焊接保证整体强度。
(2)选择调心滚子轴承，保证轴向力的传递。
(3)主轴两侧送电用集电环根据中心轴结构不同分为筒形集电环和环形集电环两种。
3、转轮转轮由多组支管横向纵向均通过螺栓连接正面形成蜘蛛网形结构，整体坚实稳固但安装比较烦琐。
(1)各组钢管需经强度计算，并采用高强度螺栓连接。
(2)关键受力部位还需涨线辅助连接。
(3)摩擦圈与转轮通过螺栓连接，对接处现场焊接。
4、驱动系统驱动系统分为机械传动和液压驱动两种。
机械传动结构复杂，启动和停止时震动较大，但安装维护方便；液压驱动结构简单运行平稳，占地较小，但安装维护麻烦。
(1)机械传动系统由螺栓调节使轮胎夹紧摩擦圈，而液压驱动系统通过液压缸使轮胎顶紧摩擦圈。
(2)机械传动系统轮胎为空心轮胎，液压驱动系统轮胎为实心轮胎。
二、支臂辐条式和幅条式摩天轮支臂辐条式摩天轮是近十几年来发展起来的，具有结构简单、经济美观等优点。
摩天轮结构分析以及风荷载下的受力分析
摩天轮结构分析以及风荷载下的受力分析【摘要】：以摩天轮为例，建立力学受力模型，分析摩天轮各部分受力以及强度条件对材料的选择，以及在几种风速作用下对摩天轮的受力分析，判断停运风速。
【关键词】：摩天轮结构分析风荷载稳定性1.摩天轮的简单介绍：摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施。
摩天轮游艺机是目前国内外最高大，最壮观的超大型游乐设施。
通常也是游乐场所的标志性设备，作为绕水平轴旋转的观赏车类游艺机，其设备机体庞大，结构宏伟造型美观舒适，并具有集观赏及美化观景和游人乘坐于一体的功能，目前世界上著名的摩天轮有“伦敦眼”、“南昌之星”。
图1 伦敦眼图2 南昌之星2.摩天轮的主要结构（以本文所采用的北京朝阳公园摩天轮为例）：摩天轮结构主要由轮缘，轮辐锁，轮轴，轮毂，A型塔架已经拱形桁架组成。
整个结构示意如图3所示：轮缘分内外两层，内轮缘杆件为130*20钢管。
外轮缘杆件为圆管与方钢管组合截面660*30+HW400*400，内外轮缘之间为空间三角桁架，48个座舱通过支撑连接在外轮缘。
内轮与轮毂之间通过钢索盘由四十根140钢索交错连接。
轮轴为2250*300的铸钢件。
整个摩天轮由A型支架支撑另有2*4根120稳定索作为摩天轮的稳定支撑。
桁架拱为摩天轮提供侧向支撑，支撑驱动和导向系统以及作为防暴风固定装置。
构件截面型号以及材料如表1.引用自《北京摩天轮设计验算与分析轮盘主要形式有刚性，柔性和刚柔相结合等形式。
刚性结构形式是指轮盘全部采用桁架结构体系；柔性结构是指轮盘采用钢缆索体系；刚柔相结合体系是指轮盘结构以缆索为主并设置一定数量的桁架。
随着高强度缆索的发展与应用，为了使结构外观轻盈，现多采用刚缆索体系以及缆索和桁架相结合的体系，例如“伦敦眼”和“新加坡飞轮”等摩天轮。
柔性巨型摩天轮中刚性轮缘和柔性轮辐索的主要优势在于张紧的轮辐索为轮缘提供连续支撑构成一个自平衡的体系，而索内的拉力被转化为圆形轮缘内的环形拉力，充分发挥了拉锁材料高强抗拉的优点和圆形轮缘结构环向受压的特点。
天津慈海桥摩天轮结构的稳定性分析
北京科技大学硕士学位论文１绪论１．１摩天轮概述摩天轮，又称巨型观览车，一般是对１００米以上超大型观览车的称呼。
它的诞生经历了较长的历史时期，从早期的游乐轮、圆形旋转轮逐步发展而来的。
早期的游乐轮或者圆形旋转轮多数由木材制成，直径较小，一般为十几米．载客量少，一般为几个到十几个，其旋转是靠人力驱动的嘲。
１．１．１摩天轮的发展概况（１）国外摩天轮的发展第一个摩天轮于１８９３年在芝加哥的世界哥伦比亚博览会被公之于众，它的建造是为了纪念哥伦布首航美洲大陆４００周年，同时也是为了与巴黎在１８８９年落成的法国地标性建筑埃菲尔铁塔一较商下。
摩天轮的学名“费罩斯大转轮”（Ｆｍｉｓｗ｝ｌ咖，来自它的建造者——美国桥梁建筑帅ＧｅｏｒｇｅＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＦｅａ＇ｒｉｓ。
通过观察旋转木马的结构，乔治构思出了这个大转轮。
最终成型的摩天轮高达２６４英尺，花了３８万美元建造。
然而落成后，它凭着乘坐费用赚回了两倍的成本，成了博览会利润晟高的项目。
转轮的直径为２５０英尺，它的车轴长４５英尺，如图１．１所示。
１９０６年，费垦斯大转轮被拆毁。
图１．１费里斯大转轮．２．北京科技大学硕士学位论文第一个摩天轮倾倒之后，有人开始努力造出更大、更好的娱乐摩天轮。
ＷａｌｔｅｒＢ．Ｂｕｓ－ｓｅｔ在１８９５年伦敦东方博览会上，推出的摩天大转轮比费里斯大转轮高了２０英尺，每个轿厢可容纳３０人，这个摩天大转轮的轮轴是垫ｃ、的，如果付额外的钱，乘客可从中走过。
今天这个大转轮仍然矗立在伦敦的欧尔广场。
“伦敦眼”位于泰晤士河南岸，１９９９年年底落成，共由３５个巨大“眼球”组成，如图１．２所示．一次性可承载８００人。
每天运行超过ｌｌ小时。
２０００年以来已有８５０万人次乘坐。
成为伦敦最受外国游客欢迎的收费旅游景点，并成为伦敦永久性标志。
图１．２伦敦眼日本显然是迄今为止最热衷于摩天轮建造的国家，日本有２０多座直径在１００米到１２０米之间的摩天轮。
“钻石与花”是Ｒ本最高的摩天轮，２００１年落成于东京葛西临海公园，总乘客量为４０８人，视野可远达富士山。
摩天轮转动的原理
摩天轮转动的原理摩天轮是一种娱乐设施，它的转动原理是通过电动机驱动轮轴旋转，使座舱上下运动，带动游客体验到高空的刺激和乐趣。
摩天轮的设计与制造涉及到物理、工程学和机械学的原理，下面将详细介绍摩天轮的转动原理。
摩天轮的基本结构是由轮轴、轮辐、座舱和支撑结构组成。
轮轴是摩天轮的核心部件，它通过电动机驱动旋转。
轮辐连接在轮轴上，形成一个大圆环，座舱则悬挂在轮辐上，可以在轮辐上下运动。
摩天轮的转动原理涉及到两个重要的物理概念，即重力和离心力。
座舱悬挂在轮辐上，当轮轴开始旋转时，座舱受到离心力的作用，向外部运动。
离心力的大小与摩天轮的转速和半径有关，转速越快、半径越大，离心力就越大。
座舱也受到重力的作用，向下运动。
重力是地球对物体的吸引力，使得物体向下运动。
座舱受到重力的作用，使得座舱始终保持在轮辐的下方。
当离心力和重力平衡时，座舱就处于平衡状态，保持在一个相对稳定的位置。
摩天轮的转动过程中，电动机不断地向轮轴提供动力，使得轮轴旋转。
轮轴的旋转带动轮辐一起旋转，座舱也随之上下运动。
由于离心力的作用，座舱在轮辐上下运动的过程中，游客可以俯瞰到周围的景色，感受到高空的刺激和乐趣。
摩天轮的转动速度可以根据需要进行控制。
通常情况下，摩天轮的转动速度较慢，以便游客可以充分欣赏周围的景色。
而在一些特殊的情况下，如庆典活动或娱乐园区的高峰时段，摩天轮的转动速度可能会加快，以增加游客的体验感和娱乐性。
除了离心力和重力，摩天轮的转动还受到其他因素的影响，如风力和地面的摩擦力。
风力可以对摩天轮的转动产生影响，特别是在暴风雨等恶劣天气条件下，需要采取相应的安全措施来保障游客的安全。
地面的摩擦力也会对摩天轮的转动产生一定的阻力，需要通过润滑剂等措施来减小阻力，确保摩天轮的正常运行。
摩天轮是一种通过电动机驱动轮轴旋转，使座舱上下运动的娱乐设施。
摩天轮的转动原理涉及到离心力、重力以及其他因素的综合作用。
通过合理控制转动速度和采取相应的安全措施，可以确保游客在摩天轮上获得安全、刺激和乐趣的体验。
摩天轮匀速圆周运动受力分析
摩天轮匀速圆周运动受力分析
⒈如何分析匀速圆周运动中受力
以做匀速圆周运动的物体为研究对象①重力②弹力（轻绳和轻杆不同，杆会在最高点给物体支持力）③摩擦力④场力
⒉非匀速圆周运动的受力
匀速圆周运动中，物体所受合外力等于向心力；非匀速圆周运动中，物体所受合外力的一个分力等于向心力，别的分力就是改变速度的力。
分析过程同上
⒊向心力为什么一定指向圆心
力与速度的方向在同一条直线上时，力只改变速度的大小，不改变速度的方向；力与速度方向成角度但不等于90°时，力既改变速度的大小又改变速度的方向；力与速度的方向成90°时，力不改变速度的大小，只改变速度的方向。
向心力的作用是改变速度的方向，所以向心力与速度方向垂直，而速度方向沿切线方向，所以向心力指向圆心
⒋向心加速度为什么不改变速度大小
向心力始终垂直于速度，在速度方向上没有分量。
向心力产生的向心加速度只是指向圆心
是角速度和半径决定了向心力，向心力是效果力，不是真正的力，受力分析时都不算上它的
⒌向心力是什么
向心力是当物体沿着圆周运动时，指向圆心的合外力作用力。
（做圆周运动的物体，向心力是一种拉力，方向随着物体在圆周轨道上的运动而不停改变，此拉力沿圆周半径指向圆心，产生指向圆心的加速度，所以根据力的效果命名为向心力）
⒍向心加速度是什么
质点作曲线运动时，指向瞬时曲率中心的加速度。
向心加速度反映圆周运动速度方向变化快慢，向心加速度只改变速度方向，不改变速度大小。
以上速度，都是指圆周运动的线速度。
摩天轮原理
摩天轮原理
摩天轮原理是一种基于机械结构的旋转游乐设备。
它由一个大型的轮盘所组成，轮盘上有数个空间用于乘客坐席。
整个轮盘可以通过电动机或其他的动力源进行旋转。
摩天轮的运行原理是基于离心力和重力的作用。
当摩天轮开始旋转时，乘客坐在轮盘上的座位中，并且由于座位固定在轮盘上，乘客和轮盘一起旋转。
当轮盘快速旋转时，由于离心力的作用，乘客会感受到向外的力量，产生一种“被甩出去”的感觉。
为了确保乘坐安全，摩天轮通常还配备了安全栏、座椅安全带等装置。
这些装置可以保持乘客在座位上的稳定，并防止乘客在旋转过程中从座位上滑落。
摩天轮给人们带来的快乐体验主要是由于旋转过程中的视觉和感官刺激。
当摩天轮达到较高的高度时，乘客可以俯瞰整个景色，感受到高度带来的刺激和紧张感。
此外，摩天轮的旋转速度和轨迹设计也会影响乘客的体验感受。
例如，旋转速度较快和曲线轨迹会增加刺激感，而缓慢的旋转和平稳的轨迹则更适合那些寻求轻松和放松的人。
总的来说，摩天轮利用机械结构和离心力的原理，为乘客提供一种刺激和愉悦的旋转体验。
它是游乐园中备受欢迎的设备之一，吸引着无数游客前来体验。
“摩天轮”的制作
“摩天轮”的制作在日常生活中，洗衣机和干衣机内的滚筒、体育项目中的链球、游乐场内的过山车、旋转秋千、团团转等等，都是应用离心力原理而设计的，甚至火车急转弯时乘客所感受到的向外倾斜力，都是离心力。
人们在离心力的作用下，感受到速度、刺激、紧张，虽然险象环生，但又爱不释手。
为了解释该离心现象，我制作了物理演示模型“摩天轮”。
该模型在演示新奇好玩的实验现象的基础上，更有利于学生知识的掌握。
一、“摩天轮”的物理原理由牛顿第三运动定律（反作用定律）得知，有一作用力必生一反作用，故当向心力产生时，必有一大小相等，方向相反之力发生，此反作用力系使物体飞出中心，故称离心力。
离心力是在非惯性参考系中假想出的一个惯性力，其实并不存在，只是为了使惯性参考系中的定理同样适用于非惯性参考系而人为加上的。
该模型主要运用了离心力原理，定性直观地验证了影响离心力大小的因素。
根据离心力公式F =mr2可知：“物体所受离心力的大小与其质量m、旋转半径r、角速度••有关”。
二、“摩天轮”的制作材料胶合木板、一个无级调速器、一个开关、一个马达、指示灯、圆直塑料管、变压器、整流器、有机透明玻璃瓶、不锈钢空心小球、强力胶、油漆、电源插头线等。
三、“摩天轮”的制作及演示（一）尺寸结构图、实物图及内部线路图“摩天轮”的结构图“摩天轮”的实物图“摩天轮”的线路图（二）制作过程1.用胶合木板制作一个边长约为四十厘米，近似正方体的木箱。
木箱做好后，在木箱表层，刷上天蓝色油漆；待油漆干后，选取木箱的某一表面，在其中心处按电动机直径的大小挖个圆孔，用螺丝、螺帽将电动机固定在木箱内，且使电动机顶部露出木箱表层。
2.利用电动机、整流器、变压器、开关、导线等元器件，连接好电动机的完整工作电路后，再将它们固定在木箱内的适当位置；并在木箱的侧面钻一个小孔，将导线从木箱内引出且安装好插头。
3.用木板加工出一个圆形转盘，并在此圆形转盘的中心处打个小孔，在孔内涂上强力胶，便将此圆形转盘安装固定在电动机转轴上。
“中华眼”摩天轮整体结构设计与模拟分析
Ｑ２３５
３００ × ２００ × １０
Ｑ３４５
ϕ２７３ × １５
Ｑ２３５
外圈斜管
外圈直管
Ｑ２３５
外圈间斜管
连接槽钢
吊舱支架
ϕ２７３ × １５
Ｑ２３５
３０ 号 Ｃ 槽钢对焊
Ｑ３４５
２００ × ２００ × １０
—
钢索
ϕ２７３ × １５
ϕ７ × １０９
结构的固有频率是必要的。 只在重力作用下的结构
频率称为固有频率，通过有限元分析得出，摩天轮前
４． 中航工业成都飞机工业（ 集团） 有限责任公司， 成都 ６１００９２）
摘 要：“ 中华眼” 摩天轮高 １７９ ｍ，轮缘直径 １７０ ｍ，位于深圳锦绣中华·民俗村，是一座巨型摩天轮。 该摩天轮采
用纯钢索结构形式，运用大型通用有限元软件 ＡＮＳＹＳ １４ ５ 对摩天轮整体结构进行有限元分析，并计算了两种复杂
图 ３ ２ 阶振型
５０００９—２０１２《 建筑结构荷 载 规 范》 ［６ － ７］ 进 行 计 算，
图 ６ 工况一下环形外圈强度计算 ＭＰａ
覆冰荷载按照 ＧＢ ５０１３５—２００６ 《 高耸结构设 计 规
范》 进行计算。 根据摩天轮结构有限元分析方法，
计算时采用的荷载组合方式为：结构自重 ＋ 满载乘
１０ 阶固有频率如表 ２ 所示。
表 ２ 结构固有频率及周期
阶数
固有频率 ／ Ｈｚ
自振周期 ／ ｓ
２
０ ７０８ ７９
１ ４１０ ９
１
０ ６１５ ７７
３
０ ７５２ １４
４
０ ７７３ ９４
５
表 １ 主要构件尺寸参数
构件名称
摩天轮结构具有多个固有频率和共振区，计算
“摩天轮”的制作
“摩天轮”的制作在日常生活中，洗衣机和干衣机内的滚筒、体育项目中的链球、游乐场内的过山车、旋转秋千、团团转等等，都是应用离心力原理而设计的，甚至火车急转弯时乘客所感受到的向外倾斜力，都是离心力。
人们在离心力的作用下，感受到速度、刺激、紧张，虽然险象环生，但又爱不释手。
为了解释该离心现象，我制作了物理演示模型“摩天轮”。
该模型在演示新奇好玩的实验现象的基础上，更有利于学生知识的掌握。
一、“摩天轮”的物理原理由牛顿第三运动定律（反作用定律）得知，有一作用力必生一反作用，故当向心力产生时，必有一大小相等，方向相反之力发生，此反作用力系使物体飞出中心，故称离心力。
离心力是在非惯性参考系中假想出的一个惯性力，其实并不存在，只是为了使惯性参考系中的定理同样适用于非惯性参考系而人为加上的。
该模型主要运用了离心力原理，定性直观地验证了影响离心力大小的因素。
根据离心力公式2F mr ω=可知：“物体所受离心力的大小与其质量m 、旋转半径r 、角速度ω有关”。
二、“摩天轮”的制作材料胶合木板、一个无级调速器、一个开关、一个马达、指示灯、圆直塑料管、变压器、整流器、有机透明玻璃瓶、不锈钢空心小球、强力胶、油漆、电源插头线等。
三、“摩天轮”的制作及演示（一）尺寸结构图、实物图及内部线路图“摩天轮”的结构图 “摩天轮”的实物图“摩天轮”的线路图（二）制作过程 1.用胶合木板制作一个边长约为四十厘米，近似正方体的木箱。
木箱做好后，在木箱表层，刷上天蓝色油漆；待油漆干后，选取木箱的某一表面，在其中心处按电动机直径的大小挖个圆孔，用螺丝、螺帽将电动机固定在木箱内，且使电动机顶部露出木箱表层。
2.利用电动机、整流器、变压器、开关、导线等元器件，连接好电动机的完整工作电路后，再将它们固定在木箱内的适当位置；并在木箱的侧面钻一个小孔，将导线从木箱内引出且安装好插头。
3.用木板加工出一个圆形转盘，并在此圆形转盘的中心处打个小孔，在孔内涂上强力胶，便将此圆形转盘安装固定在电动机转轴上。
厦门石狮世茂国际广场摩天轮风荷载分析
福 建 建 筑Fujian Architecture & Construction 2020年第12期总第270期No 12 ・ 2020Vol ・ 270厦门石狮世茂国际广场摩天轮风荷载分析王汝军1潘钧俊1!2余少乐1方能榕1陈华1陈 勇1（1.中国建筑第八工程局有限公司 上海200120； 2.华东建筑设计研究院有限公司 上海200011）摘要:厦门石狮世茂国际广场摩天轮观览车主要由细长构件建造，且周边干扰不可忽略。
为获取结构的风荷载值,传统的实验技术和现有的规范均存在一定的困难。
基于此，应用数值风洞技术，对该建筑的风荷载进行模拟，得 观览车的平均风荷载值， ， 观览车 均风荷载值 摩天轮LOGO 的 风荷载值。
继而,讨论了周边建筑的干扰影响，给不利风风荷载值，为结构设计可靠的风荷载值。
关键词：风荷载;数值风洞;摩天轮中图分类号:TU973 文献标识码:A 文章编号：1004 -6135（2020）12 -0053 -04Wind Load Analysis of Shishi Shimao International Plaza Sky WheelWANG Rujun 1 PAN Junjun 1,2YU Shaole 1 FANG Nengrong 1 CHEN Hua 1 CHEN Yong 1(1. Chiaa Construction Eighth Engineering Division Co. ,Ltd. ‘Shanghai 200120 %2. East Chiaa Architectural Design & Research Institute , Shanghat 200011)Abstract : Xiamen Shishi Shimao International Plaza sky wheel is mainly built by slendee components. In ordee te obtain tie wind load value of the structure ，the surrounding buildingW interference ccnnot be ignored ，and experimentai technology and existing code havv certaiv diffi culties. Numericat wind tunnel technique was used te get the totai average wind load vvlue of the sky whel and the LOGO were given sepa rately. The disturbancc of surrounding buildings is discussed ，and the most unfavorabU wind direction and corresponding vvlue were given ，which provides reliabie wind load vvlue foe structurai design.Keywords ：Wind load ； Numericat wind tunnei ； Sky whel1工程概况石狮于福建省东 海，，海， ，21km ,南离厦门97km ，是中国、&石狮自， 海 为海上重要的贸易港，海上的 ， &石狮市作为全国，拥有，海，实 ，，缺乏公共活动空间 端 ， 流严重&石狮世茂国际广场一期项目位于福建省石狮市石金路钞坑地块（图1 ）&地块近南环路，紧邻规划路，东面为石金路，石金路往 中心连接，基金项目：大型空港综合交通枢纽扩建工程综合技术研究（课题编号:2019 - 2 - 05）&作者简介:王汝军（19\6 -），男，工程师&E-mail ：274771395 @ qq. com 收稿日期：2020 -07 -14道，省道 石金路为主要机动车道，西为规划路， 为规划中的世茂SOHO 及办公场所， 为规划中的世茂高端酒店，东 为规划建设中的世茂高端住宅区，西侧区域为石狮市国际 客运站、物流仓储中8,石狮［城 亚洲最大专 场。
天津慈海桥摩天轮结构的稳定性分析的开题报告
天津慈海桥摩天轮结构的稳定性分析的开题报告一、研究背景摩天轮是一种高空的游乐设施，以其高度和特殊的体验方式吸引了众多游客。
近年来，随着城市化的加速和旅游业的发展，越来越多的地方投资兴建了摩天轮。
天津慈海桥摩天轮作为天津市的标志性建筑之一，吸引众多游客前来观光、游玩。
然而，随着慈海桥摩天轮的不断运营和使用，其结构的稳定性问题也日渐引起关注。
因此，对天津慈海桥摩天轮结构的稳定性进行研究，具有现实的意义和重要的实际应用价值。
二、研究内容本文主要研究天津慈海桥摩天轮结构的稳定性，并从以下几个方面进行探讨：1. 摩天轮结构的基本原理及结构特点介绍摩天轮的结构构成、工作原理和运行方式，并对慈海桥摩天轮的结构特点进行详细描述。
2. 天津慈海桥摩天轮结构的建模采用有限元方法对慈海桥摩天轮的结构进行建模，并建立相应的数学模型。
3. 天津慈海桥摩天轮结构的稳定性分析通过数值模拟的方法，对慈海桥摩天轮在不同工况下的稳定性进行分析，研究其受力情况、位移变化等参数的变化规律。
4. 天津慈海桥摩天轮结构的优化设计针对慈海桥摩天轮结构存在的问题，提出相应的优化设计方案，并通过数值模拟验证优化结果的有效性和可行性。
三、研究意义1. 对摩天轮结构稳定性问题的探讨，有助于提高游乐设施的安全性和可靠性，为游客提供更好、更安全的游乐体验。
2. 慈海桥摩天轮作为天津市的标志性建筑之一，其结构的稳定性问题直接关系到城市形象的塑造和外部形象的展示。
因此，本研究也具有一定的社会意义。
3. 通过对天津慈海桥摩天轮结构的研究和优化设计，有助于提高结构的稳定性和安全性，对类似建筑的设计和施工也有借鉴意义。
四、研究方法本文主要采用有限元分析方法，利用ANSYS软件对慈海桥摩天轮结构进行建模、分析和优化设计。
五、进度安排本研究拟分为以下几个阶段：1. 文献综述和调研，并对相关理论知识进行梳理与总结，完成开题报告和中期答辩。
2. 利用ANSYS软件对天津慈海桥摩天轮结构进行建模，并进行有限元分析，确定慈海桥摩天轮不同工况下的稳定性参数。
北京摩天轮的设计分析与思考
北京摩天轮的设计分析与思考朱震宇1120109166 一、工程及结构概况北京朝天轮建于北京朝阳公园内，该摩天轮高208m，大轮由183 m，大轮轮辐采用钢索，为柔性轮辐，结构通透，外观新颖，是目前世界上最高的摩天轮。
大轮上安装48个轿舱，每个轿舱设计载客40人，总设计载客1 920人。
轿舱外型呈橄榄球形，为全封闭结构，舱内设备成独立系统，与主控室连接，轿舱随大轮同步逆向自转，以保证大轮转动时舱内地板始终水平。
大轮运转速度为20分钟／转，通过同步运行平台，保证大轮运转情况下游客登下舱。
因此，该摩天轮也是世界上最先进的摩天轮。
二、结构主要部件摩天轮由A架、斜拉索、轮轴、轮辐索、轮缘组成主体结构，整个摩天轮钢结构总重约6500t。
A架：由4根双向倾斜的巨型圆管立柱组成，单根立柱直径5 m，上下两端成锥体收缩；单根立柱总长约115 m，重约750 。
立柱底部采用球铰支座，顶部与轮轴采用销轴连接。
斜拉索：为确保垂直于轮面的结构稳定，在A架两侧各设置了4根斜拉的稳定索，上下分别固定于A架顶部和地面锚墩上。
轮轴：位于标高108．25 m处，长约28 m，由轴心、轴承和轴套组成。
轮轴两端支承于A架上，并设有供轮辐索连接的索盘，索盘外包直径达到6300mm。
整个轮轴总重约800t左右。
轮辐索：轮缘与轮轴之间采用了柔性的轮辐索体系，共设48根，每根索长约90m。
轮缘：呈倒三角形桁架，截面高7.5m，宽9m，整个轮缘总重约2000t。
三、设计分析与思考巨型摩天轮结构主要由轮盘、支撑系统和驱动系统等3部分组成。
轮盘结构形式主要有刚性、柔性和刚柔相结合等形式。
刚性结构形式是指轮盘全部采用桁架结构体系；柔性结构形式是指轮盘采用钢缆索体系；刚柔相结合形式是指轮盘结构以缆索为主并设置一定数量的桁架。
北京摩天轮采用的就是柔性结构形式。
柔性巨型摩天轮中刚性轮缘和柔性轮辐索的主要优势在于张紧的轮辐索为轮缘提供连续支撑，构成一个自平衡的体系．而索内的拉力被转化为圆形轮缘内的环形压力，充分发挥了拉索材料高强抗拉的优点和圆形轮缘结构环向受压的特点在柔性巨型摩天轮结构中，竖向荷载包括恒载，活载，由轮缘通过轮盘下垂方向一定范围内的轮辐索传递至轴套；侧向荷载包括风载．由全轮盘截面范围内受拉一侧的拉索传递至轴套．这些荷载再经由辅套下的轴承传至轴芯，并由支撑轴芯的钢架柱传递至基础。
摩天轮制作原理
摩天轮制作原理
摩天轮的制作原理主要涉及到物理力学和机械工程学。
1.结构稳定性：摩天轮的支架结构通常采用三角形空间钢桁架或A形支承架，以保证结构在承受载荷条件下保持稳定性。
2.驱动系统：摩天轮的驱动系统通过摩擦力驱动轮辋转动。
同时设有制动系统，保证突发情况下能够及时将摩天轮停下。
3.荷载承受：摩天轮所承受的荷载主要包括索预应力、自重荷载、制动力、风荷载和雪荷载等。
这些载荷都会通过摩天轮的结构体系进行传递和释放。
4.轮辐结构：摩天轮的轮辐结构通常采用径向布置的平面钢桁架体系或全钢缆索体系，以增加轮辐的刚性，提高结构的稳定性。
总的来说，摩天轮的制作原理是集结构工程学、机械动力学、物理学等多个学科于一体的复杂系统工程。
摩天轮的实验观察与分析
摩天轮的实验观察与分析摩天轮是一种远近闻名的游乐设施，它具有高度、速度和旋转的特点，给人们带来了刺激与享受。
为了进一步探究摩天轮的运行情况，我进行了一次摩天轮的实验观察与分析，下面将对实验内容、结果和分析进行详细描述。
实验过程中，我选择了一个晴朗的夏日午后，来到了一座著名的游乐园。
我们知道，在摩天轮运行时，乘客坐在夹缝的车厢中，通过电机的带动，车厢在轨道上轮流向上、向下旋转。
首先，我进行了一系列的观察。
从摩天轮运行时的角度来看，无论是从远处还是近处观察，摩天轮的外形都非常宏伟壮观。
摩天轮的主体部分由坚固的金属材料和精细的连接件组成，能够确保乘客的安全。
摩天轮的外部由亮丽的彩灯和灯光效果点缀，给人夜晚时的观赏带来了很大的视觉享受。
我们还对摩天轮的运行情况进行了详细观察。
摩天轮开始运行时，车厢会慢慢转动并逐渐升高，乘客视野也随之扩大。
在高处停留的短暂时刻，乘客可以俯瞰整个游乐园的景色，获得一种独特的视觉体验。
然后，摩天轮会再次下降，从高空向下旋转，给乘客带来一种快速下坠的感觉。
整个运行过程中，乘客的体验是缓慢转动、迅速上升、轮流下降的循环。
基于观察结果，我对摩天轮的运行机制进行了初步分析。
摩天轮使用电机作为动力源，通过轮胎与固定轨道之间的拉力，使车厢能够在轨道上旋转。
电机的转速控制了车厢的旋转速度和方向，可以根据不同的需要进行调整。
此外，我还观察到乘客在摩天轮上的表现。
有的乘客面带笑容，享受着摩天轮带来的快乐和刺激；而有的乘客则显得有些害怕，紧紧抓住扶手，但也充满着探险的勇气。
摩天轮的运行不仅给乘客带来了刺激和惊险，也提供了一种挑战自身的机会，让人们在追求快乐的同时尝试战胜内心恐惧。
总的来说，通过这次摩天轮的实验观察与分析，我对摩天轮的运行机制和乘客体验有了更深入的了解。
摩天轮作为一种娱乐设施，它不仅给乘客带来了快乐和刺激，也提供了一种挑战自我、战胜恐惧的机会。
希望在未来的设计和改进中，可以进一步提高摩天轮的安全性和乘车体验，为人们带来更多的欢乐和惊喜。
摩天轮的工作原理应用实例
摩天轮的工作原理应用实例一、摩天轮的工作原理摩天轮作为一种娱乐设施，其工作原理主要基于旋转运动和重力的相互作用。
摩天轮通常由一个大轮轮缘上固定的多个平台组成，游客坐在平台上，通过电机、减速器和传动系统的驱动下，实现轮子的旋转。
以下是摩天轮的工作原理的详细描述：1.结构组成：摩天轮主要由轴、轮辐、轮缘、中心轴、车箱等部件组成。
其结构稳固，能够承受重量和提供乘客舒适的坐姿。
2.电机驱动：摩天轮上的电机通过传动系统将动力传递给轮子。
电机可根据需要提供不同的驱动力，以控制摩天轮的转速和方向。
3.传动系统：传动系统由减速器、链条、齿轮等组成，它们将电机的转速转换为摩天轮的转速。
传动系统的设计能够将电机的旋转力矩传递到轮子上，从而使摩天轮开始旋转。
4.平衡调节：为了保持轮子的平衡和稳定，摩天轮上通常设置有平衡调节装置。
平衡调节装置可以根据乘客的位置和重量分布情况，进行自动或手动的调整，以确保整个摩天轮始终保持平衡状态。
5.安全保护：为了确保游客的安全，摩天轮上还配备有安全装置，如坐椅固定装置、安全带等。
这些装置能够有效地防止游客在旋转过程中发生意外情况。
二、摩天轮的应用实例摩天轮不仅是城市景观和娱乐设施的代表，还有一些特殊应用。
以下是摩天轮在不同领域应用的实例：1. 旅游景点摩天轮常常作为旅游景点的标志性建筑之一，吸引着大量游客前往欣赏城市景色。
比如，伦敦的伦敦眼和上海的上海中心等都是著名的旅游景点，游客可以乘坐摩天轮，从高空俯瞰整个城市的美景。
•伦敦眼：高达135米的伦敦眼是世界知名的摩天轮，游客乘坐其观看伦敦市区的美景，包括大本钟、泰晤士河等著名景点。
•上海中心：作为上海陆家嘴的标志性建筑，上海中心的摩天轮高达118米，乘坐者可以鸟瞰整个上海的城市风光及黄浦江两岸的天际线。
2. 广告宣传摩天轮的大型轮盘和灯光效果成为了广告宣传的理想平台。
许多知名品牌通过在摩天轮上投放广告来增加品牌知名度和影响力。
•可口可乐：在美国亚特兰大市的摩天轮上，可口可乐公司曾经在其中一个载客舱宣传公司的产品和形象，以此引起广泛关注。
浅析大型摩天轮结构设计
浅析大型摩天轮结构设计摘要:观览车在中国的发展起步于20世纪80年代,从高度、直径以及载客量上看都比较小,而且都是游乐园设施的一部分。
伴随着世界范围内第三次建造摩天轮的高潮,中国的摩天轮事业也获得了巨大的发展。
为促进摩天轮的发展和应用,对摩天轮的结构体系设计进行研究具有十分重要的作用。
本文分析并论述了摩天轮的驱动系统和支承结构的设计。
关键词: 摩天轮缆索驱动支承结构设计摩天轮,又称观景轮或观览车,主要是由一个竖立的带有轿厢的旋转轮盘及其支承结构等组成。
根据轮盘的结构形式来分,摩天轮结构主要分为刚性、刚柔结合和柔性三大类。
早期摩天轮多为刚性结构形式,轮盘全部采用桁架结构体系,但全桁架重量大的缺点也限制了摩天轮高度的进一步发展;随着科技水平的发展,逐渐开始用一定数量的柔性缆索或拉条代替刚性结构形式中桁架,形成了刚柔相结合形式;当柔性缆索进一步将轮盘中所有的轮辐构件替代,仅剩下轮盘边缘一圈的刚性桁架结构,大幅度地减轻轮盘自重之后,形成了现在多数巨型摩天轮所采用的柔性形式,使得建设更高更大的摩天轮成为可能。
一、摩天轮的结构体系1、轮盘钢结构初始位形的确定轮盘钢结构的目标位形（设计位形）通常由设计单位确定，其初设图也是基于目标位形给出的。
显然，目标位形并不是结构加工与制作的初始安装位形，这就要求制作和施工单位根据设计单位提供的目标位形，对轮盘钢结构进行找形分析，最终确定满足安装精度要求的初始形状，即加工和安装位形。
考虑到轮盘钢结构设计刚度较大，可通过有限元逆装迭代法、正装迭代法、倒拆迭代法和无应力状态法等确定其初始位形。
2、支承结构美国芝加哥的观览车的支承结构是由两个铁塔组成,每个铁塔由4根柱子及斜撑组成。
一个长13.7 m、直径0.81 m、质量45 t的轮轴把两个铁塔连接起来,观览车就支承在这个轮轴上,如图1所示。
以后建造的摩天轮多数沿袭了世界上第一座摩天轮的支承结构,但也有一些摩天轮采用了新的支承结构。
关于摩天轮的科学知识
关于摩天轮的科学知识
摩天轮是一种大型的旋转游乐设施，通常由一个巨大的轮子和
连接轮子的支架构成。
摩天轮通常被安置在游乐园或者主题公园中，也被用作城市地标和旅游景点。
从科学的角度来看，摩天轮涉及到
几个重要的物理和工程原理。
首先，摩天轮的结构设计涉及到力学和工程学原理。
摩天轮必
须能够承受重量和风力等外部力的作用，因此在设计过程中需要考
虑到材料的强度、支撑结构的稳定性以及整体结构的平衡性。
工程
师们需要考虑到各种因素，如材料的耐久性、承重能力和抗风能力，以确保摩天轮的安全性和稳定性。
其次，摩天轮的运行涉及到动力学原理。
摩天轮通常由电动机
驱动，电动机提供动力使得摩天轮能够旋转。
在设计摩天轮的旋转
系统时，工程师需要考虑到摩天轮的惯性、旋转的速度和加速度，
以确保乘客在乘坐摩天轮时能够获得舒适的体验。
另外，摩天轮的运行还涉及到空气动力学原理。
当摩天轮旋转时，摩天轮和乘客都会受到空气阻力的影响，这会影响摩天轮的运
行速度和乘坐体验。
因此，在设计摩天轮时，工程师需要考虑到空
气动力学的影响，以确保摩天轮的运行稳定和乘坐舒适。
总的来说，摩天轮作为一种大型旋转游乐设施，涉及到多个科学原理，包括力学、动力学和空气动力学等。
工程师们在设计摩天轮时需要综合考虑这些科学原理，以确保摩天轮的安全性、稳定性和乘坐舒适性。
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摩天轮结构分析以及风荷载下的受力分析
【摘要】：以摩天轮为例，建立力学受力模型，分析摩天轮各部分受力以及强度条件对材料的选择，以及在几种风速作用下对摩天轮的受力分析，判断停运风速。
【关键词】：摩天轮结构分析风荷载稳定性
1.摩天轮的简单介绍：
摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施。
摩天轮游艺机是目前国内外最高大，最壮观的超大型游乐设施。
通常也是游乐场所的标志性设备，作为绕水平轴旋转的观赏车类游艺机，其设备机体庞大，结构宏伟造型美观舒适，并具有集观赏及美化观景和游人乘坐于一体的功能，目前世界上著名的摩天轮有“伦敦眼”、“南昌之星”。
图1 伦敦眼
图2 南昌之星
2.摩天轮的主要结构（以本文所采用的北京朝阳公园摩天轮为例）：
摩天轮结构主要由轮缘，轮辐锁，轮轴，轮毂，A型塔架已经拱形桁架组成。
整个结构示意如图3所示：轮缘分内外两层，内轮缘杆件为130*20钢管。
外轮缘杆件为圆管与方钢管组合截面660*30+HW400*400，内外轮缘之间为空间三角桁架，48个座舱通过支撑连接在外轮缘。
内轮与轮毂之间通过钢索盘由四十根140钢索交错连接。
轮轴为2250*300的铸钢件。
整个摩天轮由A型支架支撑另有2*4根120稳定索作为摩天轮的稳定支撑。
桁架拱为摩天轮提供侧向支撑，支撑驱动和导向系统以及作为防暴风固定装置。
构件截面型号以及材料如表1.
引用自《北京摩天轮设计验算与分析
轮盘主要形式有刚性，柔性和刚柔相结合等形式。
刚性结构形式是指轮盘全部采用桁架结构体系；柔性结构是指轮盘采用钢缆索体系；刚柔相结合体系是指轮盘结构以缆索为主并设置一定数量的桁架。
随着高强度缆索的发展与应用，为了使结构外观轻盈，现多采用刚缆索体系以及缆索和桁架相结合的体系，例如“伦敦眼”和“新加坡飞轮”等摩天轮。
柔性巨型摩天轮中刚性轮缘和柔性轮辐索的主要优势在于张紧的轮辐索为轮缘提供连续支撑构成一个自平衡的体系，而索内的拉力被转化为圆形轮缘内的环形拉力，充分发挥了拉锁材料高强抗拉的优点和圆形轮缘结构环向受压的特点。
在柔性巨型摩天轮的结构中，竖向荷载包括恒载，活载，由轮缘通过轮盘下垂方向一定范围内的轮辐索传递至轴套，这些荷载再经由轴套的下轴承船只轴芯，并由支撑轴芯的钢架柱传递至基础。
轮缘为空间三角桁架结构，主要包括一根内轮缘弦杆，两根外轮缘弦杆，轮缘间斜腹杆，外轮缘横撑杆和外轮缘斜撑杆，矫厢支架与轮缘相连接，柔性巨型摩天轮的结构图如图3
图3
预应力拉索的引入使得柔性巨型摩天轮结构具有明显的非线性特征，初始态预应力决定了结构受力性，又辐射状拉索和立体桁架组成的轮盘机构提供了强大的抗侧和抗扭钢度，柔性巨型摩天轮结构稳定，性能良好，塑性发展机制理想，最终破坏表现为强度破坏，弹塑性极限承载能力比较大，能满足摩天轮正常运行和暴风状态的要求。
3 摩天轮的结构分析
对于桁架部分采用架单元，由于辐条只承受轴向拉伸，因此采用杆单元进行模拟，轮毂采用壳单元将所有单元看做弹塑性材料，，弹性模量为206*100000000KPa。
泊松比为 0.3.材料的屈服极限为2235000kpa.影响整体稳定稳定性的因素主要有预应力，恒载荷次之，风载荷和其他形式的活载荷。
当结构开始加载时轮辐索和稳定索轴力较小刚性较低，但刚性结构的刚度大，结构整体刚度也大。
4：缆索预应力分析
摩天轮的自重导致上半部分轮辐索拉力减少，下半部分轮辐索拉力增加；风荷载导致迎风面的轮辐索拉力增加，背风面的轮辐索拉力减少，在仅考虑初始预应力的作用下轮辐索中的拉力均匀的增加到初始态张拉值。
因此正常状态下，轮辐索的内力分布大体上是从0度到 180度逐渐增大。
轮辐索和轮缘构件的受力形态如图 4所示。
图中t表示拉力c表示压力。
图 4
5 各种荷载的影响
5.1恒荷载(DL)
摩天轮结构自重由程序自动计算，约7 700 t；
节点板与减震器重量简化为节点荷载，外轮96×
1．5 t=144 t，内轮48×1．25 t=60 t；客舱自重48×
1．8 t=86．4 t。
5.2活荷载(LL)
客舱乘客自重0．75 kN／人，40人／客舱。
5.3预应力(PS)
轮辐拉索3 800 kN，平衡拉索3 000 kN。
5.4风荷载(WL)
北京地区100年一遇基本风压W。
=0.5kN／m2，
作用于摩天轮的风荷载标准值为Wk=BuuWo
将风压按结构高度分为4个区间(区问划分如图5)，每个区间按最高处计算得到的基本风压值施加于结构。
摩天轮正常工作极限风速为V=15 m／s，对应的风压为W。
，=0．14 kN／m2，考虑到结构的重要性和特殊性，风荷载标准值取为W。
=0．18 kN／m2，用于正常运转状态结构的位移验算，分别按0。
，90。
和450风向角计算。
图5
在有X向风荷载时，结构最大位移出现在摩天轮的顶端，将使摩天轮本身受X向水平荷载作用发生相对于轴部的位移和轮轴本身的水平荷载作用下的位移。
同时按照国家规定，游艺系统运行的最大风速为15m/s，相当于基本风压0.141KN/m。
运行时的风压与基本风压的比值为0.282。
90度方向的风荷载即垂直于大轮面的风。
计算结果表明，0摄氏度大风产生的应力是0摄氏度满载产生应力的2.3倍，所以大风状态要谨慎运行，做好停止运行。
【结语】：本文对摩天轮结构进行了简要介绍，并分析了其稳定性机制与受力特点：摩天轮为高空桁架结构，受风力影响大，为安全起见，当风速大于15M/S 时，最好停运。
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