户外大型柔性巨型摩天轮结构基本形式和受力性态

    户外大型摩天轮主要由轮盘、支撑系统和驱动系统等三部分组成。轮盘结构形式主要有刚性、柔性和刚柔相结合等。

    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的轮辐采用钢缆索体系，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。

    从现有工程实践角度或观感角度还是从结构主要特性随高度（或尺度）变化规律角度看，超过100m的摩天轮可以称之为巨型摩天轮，因此柔性巨型摩天轮结构是指轮盘的轮辐全部采用钢缆索体系，高度超过100m的摩天轮结构。

    在柔性巨型摩天轮结构中，竖向荷载包括轮箍和轿厢恒荷载、轿厢活荷载等，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，侧向荷载包括风荷载由与轮盘面倾斜的全轮盘面轮辐索传递至轴套，其中绝大部分的风荷载由轮盘面迎风受拉一侧的轮辐索传递，这些荷载再经由轴套下的轴承传至轴心，并由支撑轴心的钢架柱传递至基础。

    柔性巨型摩天轮轮盘结构的受力性态如图所示。在预应力工况下，轮辐索中产生径向的均匀拉力，使封闭的轮缘圆环内均匀受压；在重力恒载荷活载等竖向荷载的工况下，轮缘发生整体向下的位移，导致轮盘上半部分的轮辐索呈现受压状态，下半部分的轮辐索受拉；在垂直于轮盘方向的风荷载作用工况下，风荷载使得轮盘迎风面一侧的轮辐索受拉，背风面一侧的索受压，相应的，轮缘总的压力出现规律的增减。

    在垂直轮面的风荷载作用下，柔性巨型摩天轮轮盘的受力特性如下：轮缘总体受压，压力从上至下逐渐增加，而轮辐索的拉力也相应的从上至下逐渐增加，而轮辐索的拉力也相应的从上至下逐渐变大。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。