CN102795318A - 一种海洋工程浮式网架结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋工程浮式网架结构，由空间网架结构组成，空间网架结构能够提供浮力和承载能力作为浮式结构物；空间网架结构由弦杆、腹杆与结点组成，若干弦杆和腹杆在结点处连接构成空间网状结构。弦杆与结点之间，以及腹杆与结点之间可以通过法兰相连接。弦杆通过结点互相连接构成沿水平面延伸的网状结构。腹杆通过结点分别与弦杆连接，构成每两层水平网状结构之间的支撑结构，从而形成整体的空间网状结构。该网架结构的规模大小，弦杆、腹杆与结点的结构型式及排布方式主要根据其承载要求、使用地的自然条件作设计、制造。本发明提供的海洋工程浮式网架结构，是一种空间网架式结构浮体，消浪性能强，强度高，可工业化高效生产制作。

Description

一种海洋工程浮式网架结构

技术领域

本发明涉及一种水上浮式工程的基础承载结构，具体地，涉及一种海洋工程浮式网架结构，应用范围包括海洋钻探平台、海上飞机场、海上堆场、海上城市、海上风电施工平台、海上大型浮吊、围堰、和水上酒店等。

背景技术

目前国内外的海洋工程中，有浮式和固定式之分，也有永久、半永久和临时之分，种类繁杂，工程规模大小不一。海上钻探平台、海上机场等海洋浮式工程受制于海上恶劣环境，包括水深、风浪等恶劣条件，其浮体结构复杂、庞大，制造成本高、周期长，抗风浪能力弱，极大地制约了其发展；船舶大型化对港口工程的港池、航道水深的要求越来越高，建造难度大、成本高，堆场结构形式单一化制约了港口深水化的发展；另外，如海上风电工程等近海工程涉及大型部件组拼、预制、运输和吊装等内容，受制于海上恶劣工况和工程施工的临时性，大型施工平台、驳船及浮吊等结构单一，工程建设成本扩大；海上城市、海上游乐场及水上酒店等工程受没有合适的工程结构、建造成本高的影响，发展缓慢。

为了充分利用海洋空间，开发海洋资源，大型海洋工程结构物早已成为海洋工程界的研究热点。相比较于常规海洋工程结构，大型海洋浮式结构物具有可移动性、受地震冲击小、对环境影响小和经济性好，可以沿海岛屿或岛屿群为依托, 具有永久或半永久性, 具有综合性、多用途的功能等优点。大型海洋浮式结构物的尺度通常以公里计，目前已得到应用的大型海洋浮式结构由于结构庞大，结构强度要求高，制造和施工难度大、周期长，工程成本高，结构的浮体消力、抗波浪、抗海流作用性能差等原因，发展缓慢，难有作为。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于水上浮式工程的基础承载结构，能够满足海洋工程承载要求，结构强度大，浮体消力、抗波浪、抗海流作用性能强，可工业化生产制造，施工容易、周期短，工程成本低，可满足诸多已发展为浮式结构的或还没有采用浮式结构的海洋工程的建设要求，促进海洋工程的发展。

为了达到上述目的，本发明提供了一种海洋工程浮式网架结构，其中，该网架结构由空间网架结构组成，所述的空间网架结构能够提供浮力和承载能力作为浮式结构物；所述的空间网架结构由弦杆、腹杆与结点组成，若干弦杆和腹杆在结点处连接构成空间网状结构。弦杆与结点之间，以及腹杆与结点之间可以通过法兰相连接。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的弦杆通过结点互相连接构成沿水平面延伸的网状结构。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的腹杆通过结点分别与弦杆连接，构成每两层水平网状结构之间的支撑结构，从而形成整体的空间网状结构。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的弦杆、腹杆与结点由钢材或其他符合要求的材料制成。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的网架结构可以是平行桁架结构、四角锥体系网架、三角锥体系网架等结构形式，即弦杆、腹杆在结点处能够分别构成方形或多角锥形结构，然后根据实际海洋工程要求选择网架结构的结构形式。同样，网架结构的组成部件，包括弦杆、腹杆及结点，其结构形式根据实际工程需要选择方形截面、圆形截面等结构形式。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的弦杆、腹杆与结点能够进行自由拆分和组装。拆分后的组件可以利用与重新拼装原浮式网架结构，也可以利用到其他海洋浮式网架结构当中。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的弦杆与腹杆为密封空心杆状结构。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的结点为实心或密封空心结构。结点是否为密封空心结构根据工程实际情况进行结构选型，选用密封空心结构时可以作为浮式结构物。也可以选择非空心的结构，同时不提供浮力。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的弦杆、腹杆与密封空心结构的结点能够作为压载舱使用，也可以另配压载装置。压载舱是船空载时，用来盛放压载物的舱室，压载物是使船舶稳定便于操作的重物，通常为水，因此空心的弦杆、腹杆与结点可以内部充水作为压载舱使用。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的空间网架结构是单层或多层的网架，具体根据工程要求确定。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的空间网架结构能够全部位于水下，或者一部分位于水下、其余部分位于水上。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的空间网架结构能够进行固定。所述的网架结构可以采用锚链固定位置，也可以利用桩基固定，还可以依托岛屿等固定物固定，方法多样，具体固定方式需参照海洋工程使用要求确立。

上述的海洋工程浮式网架结构，其中，所述的网架结构不但可以应用于海洋工程，还可以应用到内陆一般水上工程。

本发明提供的海洋工程浮式网架结构，将空间网架结构的弦杆与腹杆做成密封空心结构，结点是否为密封空心结构根据工程要求确定，为网架结构提供浮力，形成海洋工程的浮式基础结构。这样的海洋浮式网架结构不仅具备空间网架结构的优点，同时扩展了海洋工程的基础结构形式，具体优点包括：

结构刚性过剩、强度高；结构规模可适应多样海洋工程的需要；浮体消力、抗波浪、抗海流作用性能强；弦杆、腹杆及结点等组件可工业化生产制造，高效拼装施工，建造成本低、工期短，运输简单，可根据需要进行拆分再做重新拼装且其部件可以利用至其他海洋工程结构；本发明涉及的海洋浮式网架结构可应用与多种海洋工程结构，包括海上钻探平台、海上机场、海上城市、水上游乐场、水上酒店、海上临时施工平台、海上大型浮吊、围堰结构等，应用广泛，可以极大地促进海洋工程、内陆水上工程的发展。

附图说明

图1a为本发明海洋工程浮式网架结构的侧视图。

图1b为本发明海洋工程浮式网架结构的上层结构示意图。

图2a和图2b为本发明海洋工程浮式网架结构的弦杆的两种常见截面形式示意图。

图3为本发明海洋工程浮式网架结构的结点截面形式以及杆件与结点的一种连接方式示意图。

图4a和图4b分别为本发明海洋工程浮式网架结构的两种单元结构，四角锥和三角锥示意图。

图5为本发明海洋工程浮式网架结构应用于海上钻探平台的示意图。

图6a为海上飞机场的平面示意图。

图6b为本发明海洋工程浮式网架结构应用于海上飞机场的示意图。

图7为本发明海洋工程浮式网架结构应用于海上城市的示意图。

图8为本发明海洋工程浮式网架结构应用于海上临时施工平台的示意图。

图9a为港口码头的平面示意图。

图9b为本发明海洋工程浮式网架结构应用于港口码头的海上堆场示意图。

图9c为本发明海洋工程浮式网架结构应用于港口码头的防波堤的示意图。

图10为本发明海洋工程浮式网架结构应用于大型浮吊的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1a和图1b所示，本发明海洋工程浮式网架结构，由空间网架结构组成，该空间网架结构能够提供浮力和承载能力作为浮式结构物。

空间网架结构由弦杆1、腹杆2与结点3组成，若干弦杆1和腹杆2在结点3处连接构成空间网状结构。

弦杆1通过结点3互相连接构成沿水平面延伸的网状结构。腹杆2通过结点3分别与弦杆1连接，构成每两层水平网状结构之间的支撑结构，从而形成整体的空间网状结构。弦杆1、腹杆2与结点3由钢材制成。弦杆1、腹杆2与结点3能够进行自由拆分和组装。拆分后的组件可以利用与重新拼装原浮式网架结构，也可以利用到其他海洋浮式网架结构当中。

该空间网架结构可以是单层或多层的网架，具体根据工程要求确定。空间网架结构能够全部位于水下，或者一部分位于水下、另一部分位于水上。该网架结构不但可以应用于海洋工程，还可以应用到内陆一般水上工程。

如图2a和图2b所示，本发明海洋工程浮式网架结构的弦杆1与腹杆2为密封空心结构，截面形式可以是圆形截面、方形截面及其他符合工程要求的截面形式，另外，可以根据需要确定是否利用弦杆1与腹杆2作为压载仓4，还是另设配载。

如图3所示，本发明海洋工程浮式网架结构结点3的结构形式，弦杆1、腹杆2与结点3的连接方式，弦杆1与结点3之间，以及腹杆2与结点3之间可以通过法兰5相连接。实际应用过程中，结点3的结构形式、杆件与结点3的连接方式、结点3是否制造成为密封空心结构等具体问题根据实际海洋工程的需求设计、建造。

如图4a和图4b所示，本发明海洋工程浮式网架结构的弦杆1、腹杆2与结点3可以按四角锥体系、三角锥体系以及其他符合具体工程要求的形式进行排布。使网架结构形成平行桁架结构、四角锥体系网架、三角锥体系网架等结构形式，并根据实际海洋工程要求选择网架结构的具体结构形式。

如图5所示，本发明海洋工程浮式网架结构用于海上钻探平台的基础承载结构，平台规模可以根据要求进行扩展，建造成本低、周期短，消浪性能强，遇特殊天气拖带叫容易，平台上可以设置钻机、储藏仓、工作生活区、停机坪等。

如图6a和图6b所示，本发明海洋工程浮式网架结构用于海上飞机场7的基础承载结构，可以依托现有海岛、山体等固定物6，也可以独立置于海中，用合适方法进行固定，作为永久、半永久或是临时海上飞机场。

如图7所示，本发明海洋工程浮式网架结构用于海上城市的基础承载结构，可以依托现有海岛等固定物，也可以独立置于海中，根据承载量要求选定结构形式与规模，用合适方法进行固定。

如图8所示，本发明海洋工程浮式网架结构用于海上风电工程临时施工平台的基础承载结构，平台上可以堆放塔筒、机舱、轮毂及叶片等部件，利用平台上设置的吊机进行拼装风机，然后利用大型浮吊进行整机吊装；也可以设计成浮动围绕示平台，直接在风机基础上进行拼装风机。

如图9a~图9c所示，本发明海洋工程浮式网架结构用于港口码头8的堆场9与围绕港池10的防波堤11的基础承载结构，依托山体等固定物6。浮式堆场9避免了大量的回填工程，降低成本，缩减工期；在浮式网架结构上安装防波附属装置12，利用锚链、桩基等方式进行固定，同样降低成本，缩减成本，且位置调整方便，可控性强。

如图10所示，本发明海洋工程浮式网架结构用于大型浮吊的基础承载结构，根据浮吊使用要求决定浮式网架结构基础的结构形式与规模，设计、制造符合不同使用要求多样的浮吊形式，扩展水上大型浮吊的制造方式，降低了制造成本，减少工程使用成本。

本发明提供的海洋工程浮式网架结构，将空间网架结构应用到海洋工程中形成水上浮式网架结构，作为海洋工程基础承载结构。该网架结构制造工业化、拼装施工工期短、运输简便，同时，根据需要可以进行快速拆分。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种海洋工程浮式网架结构，其特征在于，该网架结构由空间网架结构组成，所述的空间网架结构能够提供浮力和承载能力作为浮式结构物；

       所述的空间网架结构由弦杆（1）、腹杆（2）与结点（3）组成，所述的弦杆（1）和腹杆（2）在结点（3）处连接构成空间网状结构。

2.如权利要求1所述的海洋工程浮式网架结构，其特征在于，所述的弦杆（1）通过结点（3）互相连接构成水平方向的网状结构。

3.如权利要求1或2所述的海洋工程浮式网架结构，其特征在于，所述的腹杆（2）通过结点（3）分别与弦杆（1）连接，构成每两层水平网状结构之间的支撑结构。

4.如权利要求1所述的海洋工程浮式网架结构，其特征在于，所述的弦杆（1）、腹杆（2）与结点（3）能够进行拆分和组装。

5.如权利要求4所述的海洋工程浮式网架结构，其特征在于，所述的弦杆（1）与腹杆（2）为密封空心杆状结构。

6.如权利要求4所述的海洋工程浮式网架结构，其特征在于，所述的结点（3）为实心或密封空心结构。

7.如权利要求5或6所述的海洋工程浮式网架结构，其特征在于，所述的弦杆（1）、腹杆（2）与密封空心结构的结点（3）能够作为压载舱（4）使用。

8.如权利要求1所述的海洋工程浮式网架结构，其特征在于，所述的空间网架结构是单层或多层的网架。

9.如权利要求8所述的海洋工程浮式网架结构，其特征在于，所述的空间网架结构能够全部处于水下，或者一部分位于水下、其余部分位于水上。

10.如权利要求9所述的海洋工程浮式网架结构，其特征在于，所述的空间网架结构能够进行固定。

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