马明-潍坊125m摩天轮结构设计.pptx
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马明-潍坊125m摩天轮结构设计.pptx
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潍坊潍坊125m摩天轮结构体系研究摩天轮结构体系研究马明中国建筑科学研究院中国建筑科学研究院1、工程概况潍坊125m直径摩天轮建造于山东省潍坊市滨海经济技术开发区,白浪河大桥主跨中央,摩天轮与新建的白浪河大桥轮桥一体。
1、工程概况结构上突破了传统摩天轮的辐条形造型,采用了创新的固定圆环的结构形式。
轮盘钢环外侧安装轨道,摩天轮轿厢带有动力装置,沿轨道绕摩天轮转动,实现了观光摩天轮功能。
直径15m直径5m缆风索轿厢自带独立的动力装置斜柱2、结构布置2、结构布置顶点高度顶点高度144.6m外圈直径外圈直径125m转盘形式转盘形式固定轮盘式轿厢形式带调整装置重力平衡式索数量索数量12根稳定索支架形式12根斜柱转速转速每转30分钟轿厢线速度0.22m/s轿厢数量轿厢数量36每轿厢乘客数量10人定员定员10x36=360人航空障碍灯顶部轮盘网格构件采用圆钢管截面,根据受力不同,直径从351mm914mm。
外弦杆直径630mm,部分受力较大区域加粗到914mm。
轮盘内侧布置通长的内弦杆以增加结构刚度,内弦杆直径914mm。
斜柱直径1.5m,根据受力不同,柱壁厚分别为70mm与45mm两种,柱间净间距4.9m,以保障轿厢通过。
每侧轮盘两侧布置有12根略向内张拉的拉索2、结构布置
(1)结构设计主要依据的国家现行标准游乐设施安全规范GB8408-2008架空游览车类游艺机通用技术条件GB/T18166-2008观览车类游艺机通用技术条件GB/T18164-2008建筑结构荷载规范GB50009-2012建筑抗震设计规范GB50011-2010混凝土结构设计规范GB50010-2010钢结构设计规范GB50017-20033、结构设计条件3、结构设计条件
(2)游乐设施相关设计要求1)极限状态下结构的设计计算采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,按建筑结构相关设计规范进行设计;2)运行状态下结构的设计计算采用容许应力法,按游乐设施相关设计规范进行设计;3)在运行状态下,最大允许风速为15米/秒,为距地面高度10米处的10分钟平均风速。
当超过该值时,设备应停止载客运行。
4)采用容许应力法进行计算时,对于重要的轴、销轴及重要构件和焊缝,安全系数应安全系数应55,对于一般构件安全系数应,对于一般构件安全系数应3.53.5。
安全系数安全系数等于材料的破断强度除以材料的计算应力:
状态分类状态分类计算类型计算类型计算内容计算内容极限状态极限状态承载能力极限状态(100年重现期风荷载)静力计算强度强度地震分析(小震)强度强度正常使用极限状态静力计算位移位移地震分析(小震)位移位移疲劳计算节点疲劳节点疲劳稳定计算结构整体稳定结构整体稳定罕遇地震状态地震分析(大震)位移位移性能目标性能目标运行运行状态状态静力计算位移位移强度强度地震分析地震分析(小震小震)强度强度3、结构设计条件3、结构设计条件(3)设计荷载:
恒载:
结构自重+附属构件+轿厢活荷载:
7.5kN/轿厢风荷载:
基本风压按照100年一遇,取值为0.65kN/m2乙类,抗震设防烈度7度(0.15g),场地类别III类,第二组。
温度作用:
+60/-304、结构分析
(1)结构模型a)采用Sap2000建模,MSGS校对复核。
b)设计计算中对带基础计算与不带基础计算2种情况的包络分析。
4、结构分析
(2)结构周期第1阶第2阶第3阶阶数阶数12345周期周期(s)2.7262.2831.2190.9740.855阶数阶数678910周期周期(s)0.6890.5640.5140.4720.4024、结构分析(3)影响结构设计的主要影响因素荷载:
竖向荷载主要是自重,活荷载比例很小风荷载:
摩天轮是一个镂空的结构,风荷载对摩天轮的作用主要体现为风对结构构件的作用,杆件体形系数取为0.6。
地震作用:
根据设计要求,考虑地震作用影响时,选用规范中震反应谱进行计算。
关键节点设计基础设计4、结构分析(4)结构整体稳定恒+垂直轮盘风荷载(第1阶屈曲系数27.0)恒+轮盘面内方向风荷载(第1阶屈曲系数26.4)4、结构分析(4)结构变形恒载+活载跨中最大变形70mm垂直轮盘方向水平作用极限风荷载作用下顶端水平变形927mm地震作用于摩天轮时,其顶端水平变形371mm运营状态下结构变形不得影响轿厢运行极限状态下可参考高耸结构相关变形要求进行控制。
5、节点设计
(1)主要连接节点:
轮盘节点轮盘网格节点典型轮盘节点有限元分析模型5、结构设计
(2)主要连接节点:
铸钢节点摩天轮斜柱与轮盘加劲弦杆、加劲环相连接,支承起整个轮盘。
斜柱截面较大,与众多杆件相交,采用焊接连接存在定位难度大,焊接变形难以控制,安装误差较大的问题,在该位置采用铸钢节点,将节点与每一种构件的连接面均铸造成型,以保证杆件连接精度5、结构设计
(2)主要连接节点:
铸钢节点1倍设计内力3倍设计内力5、结构设计
(2)主要连接节点:
铸钢节点1倍设计内力3倍设计内力5、结构设计(3)基础:
拉索基础预埋钢构件预应力钢筋5、结构设计(3)基础:
斜柱基础预埋钢桁架延伸至承台斜柱箱形钢支座摩天轮设计使用年限50年,在设计使用年限内运营维护要求如下:
主要部件均需按设定的期限定期进行检验(一般每年检验一次)。
钢结构在服务20年后可能需要进行重新涂装。
钢索均采用可更换的设计,根据材料的使用寿命,可在不拆卸整体结构的情况下进行钢索更换。
机械部分(驱动系统)均需每月检验,并可在不整体拆卸的情况下进行更换。
6、摩天轮运营维护要求
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- 马明 潍坊 125 摩天轮 结构设计