高168米的觀景摩天輪“豪客摩天輪”是內華達州拉斯維加斯購物休閑娛樂區的新地標。豪客摩天輪擁有 28 個球形艙，通過環形輪圈支撐，可容納 1120 人，乘坐此摩天輪能讓您獲得身臨其境的聲光影體驗，同時欣賞到目不暇接的城市美景。

Arup 整合Bentley解決方案與第三方軟件，引領世界最高摩天輪的結構工程設計

觀景摩天輪在拉斯維加斯落成

高168米的觀景摩天輪“豪客摩天輪”是內華達州拉斯維加斯購物休閑娛樂區的新地標。豪客摩天輪擁有 28 個球形艙，通過環形輪圈支撐，可容納 1120 人，乘坐此摩天輪能讓您獲得身臨其境的聲光影體驗，同時欣賞到目不暇接的城市美景。Arup 在 Caesars Entertainment Corporation 委任的項目團隊中擔任紀錄工程單位，負責開發 5.5 億美元的區域。該公司曾執行凱撒皇宮酒店對面的摩天輪結構工程、巖土技術工程、機械工程、電氣工程等工作并提供了相關的聲學和消防安全咨詢服務。Bentley Structural Modeler 是團隊使用的主要建筑信息模型 (BIM) 軟件，能夠完美集成其他應用程序，在項目的三維協調和交付過程中發揮著重要作用。

不負厚望

豪客摩天輪于 2014 年 3 月對外開放，滿足了客戶目標，即超越倫敦眼和新加坡摩天觀景輪，成為世界上最高的觀景摩天輪。該摩天輪直徑為 161 米，設計壽命為 50 年，最多可旋轉 65 萬次。它采取抗疲勞結構設計，能夠承受 28 個座艙旋轉時相關軸承、鋼結構、纜索和配件上的集中應力。每個座艙重 4.4 萬磅，外加持續 30 分鐘的乘坐負荷。若讓乘客在座艙內獲得盡量開闊的視野，則必須盡力減少視野范圍內的輪圈組件和可見支撐結構。因此，摩天輪由張緊輻條和一個保持壓縮狀態的獨特單圈構成。通過大量的詳細應力分析，優化了電力、通訊、照明和安全所需的輪圈附件。在施工圖制作前，先在 Bentley Structural Modeler 中對所有組件和支架建立了模型。

現場狹窄的占用空間也給設計團隊帶來了很多難題。豪客摩天輪坐落于毗鄰單軌鐵路的馬路上方，因此，支撐腿的可用位置非常有限。經過深入的設計研究后，Arup 確定出的最佳方案是：使用四條直徑為 2.8 米的斜撐腿并結合一個橫跨馬路的橫向聯桿來支撐輪轂。支撐腿采用斜向設計，既可以提供足夠的寬度，使摩天輪的纜索作為高效的側向系統，同時還可使結構的占用空間最小化。項目中進行了風洞試驗，以預測風致振動和阻尼的要求。因此，支撐腿總共含有 13 個調諧質量阻尼器，以捕捉可能會對乘客乘坐體驗產生負面影響的振動。

摩天輪轉動時，乘客會體驗到一種漂浮感。球形艙展現了醒目的建筑設計，同時還提供了寬敞的內部空間和一覽無余的視野。座艙同時也帶來了氣候控制難題，即防止沙漠溫度和日照輻射產生熱箱環境。Arup 工程師優化了座艙的空調和玻璃裝配設計，為球形面板安裝雙層玻璃，以限制空調系統的電力需求。

選擇合適工具

Arup 通過使用一系列軟件包并針對具體目的選擇應用程序，將這些設計難題一一克服。在早期設計階段，選用 McNeel 的 Rhinoceros 自由曲面建模軟件進行快速、準確地概念建模。在簡化梁單元模型的早期分析中選用 Oasys（Arup 旗下的軟件公司）開發的結構設計和分析軟件包 GSA Suite。在需要較復雜的 BIM 應用程序時，Arup 選擇使用 Bentley 的 Structural Modeler。隨著項目的推進，Arup 也逐步開始應用其他程序。

在概念階段，由于摩天輪的幾何結構更加清晰，Arup 使用 GenerativeComponents 創建了一個參數模型。GenerativeComponents 是 Bentley 開發的關聯參數建模系統，可實現設計過程的自動化并加速設計迭代。參數模型幫助設定摩天輪幾何的所有變量和尋找能夠驅動設計的尺寸。然后將摩天輪幾何輸出至 GSA Suite 以進行結構分析。

分析表明，摩天輪的各個部分在正常運轉過程中會經受應力波動。這些斷裂臨界組件包括輪圈，在 6 點鐘方位的應力最大，在 12 點鐘方位的應力最小。Arup 使用 Livermore Software Technology Corporation 開發的通用有限元分析程序 LS-DYNA 創建了詳細的有限元模型，以確定在每一輪旋轉完成時應力的范圍和位置。

軟件應用程序的數據互用性在精確計算疲勞應力過程中起著決定性作用。例如，詳細輪圈模型中包括每個螺釘、管道附件、燈具、出入艙口等。在 Rhinoceros 中創建輪圈模型，傳輸至 Structural Modeler 以進行設計，導入至 Altair HyperMesh（一種高性能有限元預處理器），最后在 LS-DYNA 中進行分析。此過程顯示出需減小應力的各個熱點；然后重復此過程。

協調三維設計

Structural Modeler 用來將所有其他第三方產品的輸出結果合并為一個全局協調模型。即使是采用達索系統的 SolidWorks 產品創建用于驅動系統的復雜制造模型，也可以通過 Parasolid 導入功能順利地導入。整體項目協調模型從 Bentley 軟件中導出至歐特克 Navisworks 項目評審軟件。

通過定期更新 Navisworks 模型、便于各設計方使用，Arup 得以與負責設計其他項目組件的各個團隊更加有效的互動。完全集成共享的幾何模型促進了各專業和公司之間的協調。因此，能夠在設計過程中及早發現尺寸沖突，并在制造之前及時解決，為客戶節省了時間和金錢。對鋼結構構件尺寸進行現場檢查時，工程師在 Apple iPad 上使用了 Navigator Mobile®（Bentley 為三維模型和文件導航開發的應用），省去了紙質圖紙。

Arup 依靠 Bentley 的 AECOsim Building Designer 來記錄項目。AECOsim Building Designer 是一種建筑信息模型 (BIM) 應用程序，使多專業團隊能夠對任意大小、形狀和復雜程度的建筑進行設計、分析、建造、記錄和可視化。通過動態查看工具創建摩天輪每個組件的視圖。這樣便推動了快速工作流，使 Arup 得以滿足此挑戰性項目緊張的期限。

經久耐用

Structural Modeler 是豪客摩天輪采用的主要 BIM 應用程序，它提供的精確度符合建造復雜異型結構的要求。Arup 高級 BIM 技術人員 Stephen Corney 解釋道：“三維建模對于融合所有定制組件至關重要。Bentley 產品與其他軟件的集成也促進了項目團隊成員之間的協作。能夠導入和導出設計過程中其他相關顧問的各種文件格式，這一點在項目的三維協調和交付過程中非常重要。

”豪客摩天輪的結構設計不僅高效，而且為游樂場風格的重力式摩天輪提供出色的抗疲勞性能。此標志性乘騎設施計劃使用 50 年，每天工作 18 小時，其詳細設計中考慮到每個焊接點、滲透點和附著點的抗疲勞性。該結構將成為拉斯維加斯大道上一項恒久的工程成就和世界級旅游景點。

感言摘錄

“Structural Modeler 為設計團隊提供了設計分析和生產方面所需的靈活性和準確性?！?/p>