福州在建摩天轮倒塌，疑因构件脱落，其它地方的摩天轮会倒吗？

10月18日下午，福州市晋安湖旁边一座超120米高的在建摩天轮发生事故，疑似因外围轮毂的钢构件脱落导致碰撞，然后整个轮盘结构逐渐散落坍塌，场面和声音骇人，所幸未造成人员死亡。这座摩天轮如果建成的话，将是福建省最大最高的一座，而在倒塌之前，它的轮盘已经仅剩一小节未合拢。

倒塌的摩天轮

一个万众期待的地标性设施就这么毁了，令人十分惋惜。这次事故也留下了众多疑点：钢构件是如何脱落的？为什么一块构件掉落会导致整个摩天轮倒塌？现在中国有很多摩天轮，这次事件一出，令人们心里不禁打起了鼓：其它地方的摩天轮会发生类似事件吗？

现场一片狼藉

要想解开这些疑问，首先要了解一下摩天轮的结构和建造过程。摩天轮是一种大型转轮状机械建筑设施，最早由美国人乔治·法利士在1893年为芝加哥的一场博览会设计的。该摩天轮重达2200吨，可乘坐2160人，高度相当于26层楼，壮观之极，此后人们就以“法利士巨轮”来称呼摩天轮。

这些庞然大物已经在世界各地普及，成为许多城市的地标，例如著名的“伦敦眼”、广州塔摩天轮、上海“大转盘”，天津永乐桥“天津之眼”等，为城市风景增添了许多亮色。人们登上摩天轮，可以俯瞰都市全景，大饱眼福。夜晚的摩天轮灯火璀璨，也十分漂亮。

著名的“伦敦眼”

根据运作机构不同，摩天轮可分为重力式、观景式两种。重力式摩天轮的乘客座舱悬挂在轮上，靠重力来维持水平状态。观景式的座舱则位于轮的外侧，根据所处位置的不同，用连杆类机械结构来维持水平。

摩天轮结的构则主要由支架、中心轴、轮缘（即外环）和轮辐组成，将轮盘结构竖直放置，通过带侧向拉索的空间支承架来支撑中心轴，再在底部用机械驱动轮缘，使其绕中心轴转动，就形成了摩天轮。福州晋安湖摩天轮的中心轴重达160吨，可见中心轴是摩天轮的关键设备。此外，还有一种无辐式摩天轮，没有中心轴，只有一个空心大圆环，非常奇特。

晋安湖公园摩天轮效果图

对于有中心轴的摩天轮，根据轮辐结构性质不同，可分为刚性、柔性以及刚柔混合结构三类。最简单的摩天轮就是刚性摩天轮，它的轮辐是刚性的桁架结构，非常可靠，早期的摩天轮都采用这种结构。但是随着摩天轮越来越高，越来越大，如果完全采用刚性桁架，自重将非常惊人，于是就出现了柔性结构。

柔性摩天轮的轮辐是柔性的拉索（轮辐索），巨大的轮缘外环通过无数条放射状的拉索与中心轴连接，大大节省了结构重量。这些拉索都被事先施加了一定的预应力，这样才能保证一直处于拉紧状态，使外环与中心轴保持着一种奇妙的平衡。轮辐拉索一旦松驰，就使不上力量了。如果在柔性拉索基础上，再加上少量的刚性轮辐，就形成了刚柔混合摩天轮。

刚性摩天轮

柔性摩天轮

柔性摩天轮给人一种“空心”的观感，更加震撼和美丽，因此迅速成为热门。伦敦眼就是一种典型的柔性摩天轮。从效果图上来看，晋安湖摩天轮也是柔性结构，外环与中心轴完全靠拉索连接。不过从建造过程照片上来看，应该是采用了几个临时的径向刚性支撑，在安装完成后，这些支撑将会被去掉。

根据之前市民拍摄的照片，晋安湖摩天轮只剩下一小节就合拢了，就在这个节骨眼上出了事。这就不得不提一下柔性摩天轮的建造过程，大致可分为两种：整体吊装和竖立旋转法。

正在建造的晋安湖摩天轮

英国的“伦敦眼”就采用了整体吊装法，将轮盘分为3部分在工厂加工，然后运到现场，在地面上拼装为一个完整的轮盘，然后整体吊装就位。这种方法安装简便，但需要较大的施工场地，而且对起吊设备要求较高。

竖立旋转法则是充分利用了摩天轮可以旋转的特性，并不在水平面上拼装轮盘，而是支架和中心轴就位后，在竖直面上分瓣安装轮缘和拉索，这样安装工作可以一直在摩天轮的底部进行，装一段就转个角度再装下一段，避免了高空作业，也节省了施工场地。

但这样也产生了一个问题：未合拢的轮盘呈“C”形，在轮辐索的拉力作用下，有变成“O”形的趋势，而且容易出现整体失稳。大家应该都有这种体验：一个不完整的圆环很容易被压扁，但一个完整的圆环，抗失稳的能力就会大大增强。因此，在摩天轮还没有安装完成，形成完整的轮盘之前，其结构强度会处在比较差的状态。

倒塌的摩天轮只差一节就要合拢

如果此时受到外力撞击，摩天轮将会很难承受。根据目前的官方通报，晋安湖摩天轮倒塌的直接原因是在钢构件在施工过程中意外脱落，撞击了其它结构。这里面显然有施工失误，可能存在质量问题，才造成了构件的掉落，还需要进一步的调查才能明确原因。

而此时摩天轮尚未合拢，正处在比较脆弱的状态，沉重的钢构件砸到其它部分，很可能导致拉索或刚性支撑断裂，结构失稳，整个轮盘如同多米诺骨牌一样断裂、倒塌。

构件脱落并撞击导致倒塌

这次事故发生在施工阶段，因此没造成大的伤亡。相信大家都会有种担心：现在中国的摩天轮这么多，如果是正在运行的摩天轮，正装载着大量乘客时发生倒塌事故，岂不是会伤亡惨重？下面就给大家分析一下这种可能性大不大。

前面已经说过，当摩天轮合拢形成完整的圆环之后，强度将大大增加，再加上轮辐拉索的拉力，就不太会出现失稳的情况。此时摩天轮更容易出现的是平面外变形，即在风力、重力等作用下，轮盘变得不再是一个平面。通过合理设置轮辐索的预应力，可以改善这种情况，同时由于驱动机构位于地面上，相当于给摩天轮增加了一个平面外约束，也限制了它的变形。

日本摩天轮在台风中旋转

在摩天轮设计时，需要考虑拉索预应力、自重、制动力，以及地震、风、雪的荷载。只要设计方案合理，施工也没有质量问题，并且按时进行维护，摩天轮的安全性还是可以依赖的。即使是地震、大风，也不能使一架质量合格的摩天轮倒塌，因此大可不必过于担心。当然，在设计和施工建造过程中把好每一道关，才是这一切的前提。

#福建一在建摩天轮倒塌#