潍坊125m摩天轮方案设计研究-.ppt

潍坊125m摩天轮方案设计研究 宋涛中国建筑科学研究院 方案形式选择 地理位置及自然条件 位于潍坊市北部滨海新区 河宽500米 摩天轮与大桥结合在一起设计 规划新大桥基本沿东西走向 在新桥南面100多米处有老桥仍在使用 需待新桥通行后再拆除 因此新桥方案应考虑到老桥的存在和通行问题 方案形式比较 天津之眼摩天轮是首个建在桥上的大型摩天轮 对本工程的方案设计具有很好的借鉴意义 天津之眼所在河面宽90m 设计轮盘直径为110m 轮盘尺寸与桥梁及周围环境取得了很好的协调 对于白浪河大桥 河面宽度约500m 方案设计阶段周围比较空旷 但以后规划新城会逐步建设 因此方案要考虑与以后的周边自然环境和建筑的协调 方案形式比较 1 摩天轮与桥梁位置关系 摩天轮应是圆形的 为于桥梁正中 坐落于桥上 2 摩天轮尺度比较 建立不同直径的摩天轮模型置于现场场景 从各个角度进行观察和对比 并结合对游客流量 乘载能力 运转速度 等候时间等的分析 直径120m左右是一个比较合适的规模 与桥梁 河面及周围环境比较协调 3 摩天轮结构形式 方案构思时轮盘采用轮辐索形式 支承结构尝试了斜腿支承和直腿支承等形式 方案形式比较 1 摩天轮与桥梁位置关系 摩天轮应是圆形的 为于桥梁正中 坐落于桥上 2 摩天轮尺度比较 建立不同直径的摩天轮模型置于现场场景 从各个角度进行观察和对比 并结合对游客流量 乘载能力 运转速度 等候时间等的分析 直径120m左右是一个比较合适的规模 与桥梁 河面及周围环境比较协调 3 摩天轮结构形式 方案构思时轮盘采用轮辐索形式 支承结构尝试了斜腿支承和直腿支承等形式 方案形式比较 至此方案都是 轮 轮盘都绕水平轴转动 轿舱随轮盘被动运动 虽然这些摩天轮方案都是可行的 也比较符合项目定位 但做为设计者还想对现有模式进行思考 力图创新思维 尝试其他一些方案形式 为此 提出固定轮盘形式 实施方案构成原则 几何构成解析 固定轮盘直径125m 图为方案过程中的几种网格形式 几何构成解析 网格纹理来自于自然 菱形构图 几何构成解析 菱形构图 日常生活中大量应用 几何构成解析 网格生成的数学过程 a 在平面上构造长80格 宽4格的正交斜放网格 b 以长度方向为轴线 将短向直线变换成半圆 平面网格变换成半圆筒 保持网格拓扑关系 几何构成解析 c 将半圆筒按对称关系映射拼成整圆筒 然后以长度方向的中间为基点 保持上侧脊线不动 将各个圆截面直径沿长向线性变换 使中央直径为15m 两端直径为5m 形成上脊线水平的变截面圆筒 当用经过网格节点的竖直平面去截 圆筒 时 所得的截面都是正圆 几何构成解析 d 建立长度方向的直线到圆弧线的比例映射 将上脊线变换为直径为125m的整圆 即将80个网格的总长映射成360度的圆弧 得到成形网格 以上过程由程序实现 支承条件与传力体系设计 摩天轮的支承位置在圆环的下半部 左右对称布置 摩天轮结构其他部分与桥梁结构互相独立 轮盘由斜柱支承 斜柱间净间距要保障轿舱通过 设稳定索保持轮盘平面外的稳定性 在斜柱 拉索与轮盘连接处设有结构加劲环 稳定索下端设置减振阻尼器 支承条件与传力体系设计 摩天轮的支承位置在圆环的下半部 左右对称布置 摩天轮结构其他部分与桥梁结构互相独立 轮盘由斜柱支承 斜柱间净间距要保障轿舱通过 设稳定索保持轮盘平面外的稳定性 在斜柱 拉索与轮盘连接处设有结构加劲环 稳定索下端设置减振阻尼器 节点标准化设计 轮盘网格的构成遵循一定的数学规律 设计使网格节点大部分仅有四杆相交 便于节点的标准化设计 四杆交叉的节点均设计成两椭圆板十字相交的形式 圆管杆件端部与节点板按平面相贯线焊接 既能满足结构受力要求 又比较美观 十字节点的几何设计参数包括 中心点坐标 公共轴方向向量 非公共轴方向向量 公共轴线长度 两板的非公共轴线长度 两板厚度 节点几何参数计算由编程完成 并由编程自动生成杆件 节点的空间三维模型视图 用于效果图制作等 节点标准化设计 节点几何参数的确定方法如下 1 节点中心点就是四个杆件的交点 在方案数学模型中是已知量 2 公共轴方向向量可认为是网格曲面的法线向量 可由网筒正截面 圆形 空间法线精确确定 也可按四个三角面法线方向加权平均近似计算 3 椭圆板非公共轴线方向根据四杆在法平面的投影计算 按杆件方向和管径加权 使粗 细杆件在椭圆板上的交线位置接近 计算一个板轴线即可 另一板轴线为非独立量 4 两椭圆板的长 短轴长度根据杆件在板表面的相贯线位置确定 使椭圆板包络住相贯线 并在边缘预留焊缝尺寸 杆件 椭圆板相贯线的计算考虑杆件直径和方向 板方向 板厚度等参量 将节点板尺寸 轴线和相贯线分别画于空间立体图和平面图上 既是设计图 又可以直观检查几何参数的正确性 安装方案构想 大型摩天轮的方案设计阶段就应该考虑制造和安装的可行性 提出初步安装方案 安装顺序 构件在工厂加工 按照运输尺寸 载重能力划分运输单元 单元在工厂加工连接 单元出厂前进行预拼装 最好整体预拼装 如场地受限 预拼尺寸也应尽可能大 预拼装可以有效减少误差 利于现场安装 现场起重设备可利用汽车吊和塔吊