CN103924802B - 一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔 - Google Patents

一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，包括立柱、支撑、抗风桁架、檩条和压型钢板；该冷却塔的上部为竖直圆筒状，下部为锥型圆筒状；立柱上部为竖直状，下部朝冷却塔外侧倾斜；该冷却塔的骨架为立柱绕冷却塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转构成的立柱阵列；所述支撑设置在直线立柱之间；所述抗风桁架设置在直线立柱的环向；所述檩条设置在直线立柱的外侧；所述压型钢板设置在檩条的外侧。本发明主要用于富煤缺水区和寒冷地区，以替代传统的混凝土冷却塔，可适用于装机容量在125MW及以上间接冷却火力发电厂机组，其自重轻、施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良，后期维护成本低。

Description

一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔
技术领域
本发明属于电厂大型冷却塔设计技术领域，具体涉及一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔。
背景技术
在传统的火力发电厂中，大型冷却塔基本上都是采用钢筋混凝土薄壳双曲线型冷却塔。这一结构型式已经过多年的研究与实践，并在大量工程中得到应用，取得了良好的效果。但随着技术的发展和业主的多样化需求，间接冷却这一冷却方式在富煤缺水区电厂将大量采用，钢结构冷却塔这一新型结构型式也将成为选择之一。在国际工程项目中，由于受当地材料和施工技术的限制，混凝土材料较难获得或混凝土施工费用较高时钢结构冷却塔的优势更加突出。在寒冷地区，由于混凝土部分可施工时间有限，为不影响整个建设周期以及考虑到混凝土结构在寒冷地区性能劣化较快，钢结构冷却塔就成为可选择方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，它具有相对较低的造价、更快的施工速度和低廉的后期维护成本，能够在寒冷地区或者混凝土材料较难获得的地区进行使用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，包括立柱、斜支撑、抗风桁架、檩条和压型钢板；该冷却塔的上部为竖直圆筒状，下部为锥型圆筒状；立柱上部为竖直状，下部朝冷却塔外侧倾斜；该冷却塔的骨架为立柱绕冷却塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转构成的立柱阵列；立柱之间设置斜支撑，斜支撑为单斜撑或十字交叉支撑；所述抗风桁架设置在直线立柱的内侧环向；所述檩条设置在直线立柱的外侧；所述压型钢板设置在檩条的外侧。
本发明进一步的改进在于：所述立柱的横截面为工字型截面或箱型截面。
本发明进一步的改进在于：所述支撑与立柱通过螺栓或栓焊混合连接。
本发明进一步的改进在于：抗风桁架沿冷却塔的竖直方向均匀布置，在上部直线圆筒和下部圆锥交界处设置的抗风桁架的刚度大于其它位置的抗风桁架，抗风桁架兼做检修平台；抗风桁架采用双工字型钢格构型式，与立柱采用螺栓连接或栓焊混合连接。
本发明进一步的改进在于：檩条端部连接于立柱的外侧，檩条的外侧安装压型钢板，压型钢板为镀铝锌板；压型钢板与檩条采用自攻螺钉连接固定形成应力蒙皮；檩条与立柱的内侧之间布置有水平隅撑。
本发明进一步的改进在于：所述抗风桁架环向设置在立柱与支撑相交位置。
本发明进一步的改进在于：檩条的间距在0.8m至2.0米之间，檩条与立柱采用普通螺栓或高强螺栓连接，同一高度的若干檩条形成环向封闭的檩条环；檩条与斜支撑之间借助节点板采用普通螺栓或高强螺栓连接。
本发明进一步的改进在于：抗风桁架采用工字钢或热轧型钢做内外弦杆,斜腹杆采用角钢或钢管，与立柱采用螺栓连接或栓焊混合连接。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
本发明使用直线工字型钢立柱或直线箱型立柱可以减少构件加工难度和安装工艺难度。该大型直筒锥段型钢结构冷却塔与传统混凝土冷却塔相比可大幅度减轻结构自重，自重约为混凝土冷却塔的10%左右，可节约地基处理及基础造价，从而使整体造价更低。通过采用铝、镀铝锌板或玻璃钢蒙皮材料减少了后期维护费用。
本发明冷却塔是一种替代传统双曲线型混凝土冷却塔的新型钢结构冷却塔，可适用于装机容量在125MW及以上间接冷却火力发电厂机组，以及寒冷地区不适宜采用混凝土冷却塔时。其具有自重轻、施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良、后期维护成本低等优点。可广泛应用于富煤缺水区和寒冷地区的间冷机组冷却塔工程。
本发明一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，即不再采用传统的混凝土冷却塔，也不采用传统的双曲线型形状，而采用钢结构来构成一种上部为竖直圆筒下部为锥型圆筒的冷却塔；竖向主要承重结构为直线立柱，直线立柱绕塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转阵列构成钢结构骨架，直线立柱为焊接工字型截面；直线立柱间采用十字交叉撑或单斜撑；沿高度每隔一定距离设置环向抗风桁架；在上部直线圆筒和下部圆锥交界处设置刚度更大的抗风桁架,檩条端部连接于立柱的外侧，檩条的外侧安装压型钢板（即蒙皮结构），压型钢板与檩条采用自攻螺钉连接固定,檩条与立柱的内侧之间布置有水平隅撑。在电厂中采用直筒锥段型钢结构冷却塔，具有自重轻、施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良、后期维护成本低、残值高等优点。
附图说明
图1本发明大型直筒锥段型钢结构冷却塔立面图；
图2本发明大型直筒锥段型钢结构冷却塔轴测图；
图3本发明大型直筒锥段型钢结构冷却塔单线条轴测图；
图4本发明大型直筒锥段型钢结构冷却塔立柱、檩条、压型钢板连接详图；
图5本发明大型直筒锥段型钢结构冷却塔立柱大样图；
图6本发明大型直筒锥段型钢结构冷却塔立柱大样图；
图7本发明大型直筒锥段型钢结构冷却塔抗风桁架详图；
图8本发明大型直筒锥段型钢结构冷却塔立柱、檩条、压型钢板连接平面图。
其中：1为直线立柱；2为斜支撑；3为抗风桁架；4为檩条；5为压型钢板；6为隅撑；7为自攻螺钉。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图8所示，本发明一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，包括立柱1、斜支撑2、抗风桁架3、檩条4和压型钢板5；该冷却塔的上部为竖直圆筒，下部为锥型圆筒，立柱1上部为竖直状，下部朝冷却塔外侧倾斜；该冷却塔的骨架为立柱1绕冷却塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转构成的立柱阵列；立柱1之间设置斜支撑2，斜支撑2为单斜撑或十字交叉支撑；沿塔高度方向，均匀布置格构式抗风桁架3，抗风桁架3设置在立柱1的内侧环向；檩条4设置在立柱1的外侧；压型钢板5设置在檩条4的外侧。冷却塔的主要受力结构为立柱1和环向抗风桁架3，减小了对冷却塔内部气流的阻力。抗风桁架3环向设置在立柱1与支撑2相交位置，抗风桁架3采用双工字型钢格构型式工字钢或热轧型钢做内外弦杆,斜腹杆采用角钢或钢管，与立柱1采用螺栓连接或栓焊混合连接。
立柱1采用焊接工字型截面或箱型截面，使冷却塔内部气流空间尽可能大；截面高度1000mm～2000mm之间；立柱1与立柱1之间设置十字交叉撑或单斜撑，斜支撑2也选择工字型截面，斜支撑2与立柱1采用螺栓连接或栓焊混合连接，确保连接可靠。抗风桁架3沿该冷却塔的竖直方向均匀布置，在上部直线圆筒和下部圆锥交界处设置抗风桁架3的刚度大于其它位置的抗风桁架，抗风桁架3可兼做检修平台。抗风桁架3采用双工字型钢格构型式，与立柱1采用螺栓连接或栓焊混合连接，确保连接可靠。
檩条4端部连接于立柱1的外侧，檩条4的外侧安装压型钢板5，压型钢板5即蒙皮，采用镀铝锌板。压型钢板5与檩条4采用自攻螺钉7连接固定,檩条4与立柱1的内侧之间布置有水平隅撑6，形成了能够相互提供支持、共同工作的结构部件，提高钢材强度的利用率，减小结构自重。
檩条4的间距在0.8m至2.0米之间，檩条4与立柱1采用普通螺栓或高强螺栓连接，一段段檩条4形成环向封闭的檩条环。檩条4与斜支撑2也要连接，檩条4被用于协助保证斜支撑2绕弱轴的承载稳定性，檩条4与斜支撑2借助节点板采用普通螺栓或高强螺栓连接。
檩条4和压型钢板5通过密集的自攻螺钉7连接后，利用压型钢板5平面内的抗剪刚度和强度，形成应力蒙皮，与主结构骨架一起参与抵抗风荷载和地震作用。
计算分析表明，该种大型直筒锥段型钢结构冷却塔由于自重轻，地震作用大大减小，传递给地基基础的作用力也大幅度减小。由于钢结构冷却塔应用于间冷机组，其内部热干空气对钢构件腐蚀并不严重，所以后期维护费用不高。
本发明的大型直筒锥段型钢结构冷却塔，具有自重轻、施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良以及后期维护成本低等优点。可广泛应用于富煤缺水区和寒冷地区的冷机组冷却塔工程。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，其特征在于：包括立柱（1）、斜支撑（2）、抗风桁架（3）、檩条（4）和压型钢板（5）；该冷却塔的上部为竖直圆筒状，下部为锥型圆筒状；立柱（1）上部为竖直状，下部朝冷却塔外侧倾斜；该冷却塔的骨架为立柱（1）绕冷却塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转构成的立柱阵列；立柱（1）之间设置斜支撑（2），斜支撑（2）为单斜撑或十字交叉支撑；所述抗风桁架（3）设置在直线立柱（1）的内侧环向；所述檩条（4）设置在直线立柱（1）的外侧；所述压型钢板（5）设置在檩条（4）的外侧；
抗风桁架（3）沿冷却塔的竖直方向均匀布置，在上部直线圆筒和下部圆锥交界处设置的抗风桁架（3）的刚度大于其它位置的抗风桁架，抗风桁架（3）兼做检修平台；抗风桁架（3）采用双工字型钢格构型式，与立柱（1）采用螺栓连接或栓焊混合连接；
檩条（4）的间距在0.8m至2.0米之间，檩条（4）与立柱（1）采用普通螺栓或高强螺栓连接，同一高度的若干檩条（4）形成环向封闭的檩条环；檩条（4）与斜支撑（2）之间借助节点板采用普通螺栓或高强螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，其特征在于：所述立柱（1）的横截面为工字型截面或箱型截面。
3.根据权利要求1所述的一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，其特征在于：所述支撑（2）与立柱（1）通过螺栓或栓焊混合连接。
4.根据权利要求1所述的一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，其特征在于：檩条（4）端部连接于立柱（1）的外侧，檩条（4）的外侧安装压型钢板（5），压型钢板（5）为铝板、镀铝锌板或玻璃钢蒙皮；压型钢板（5）与檩条（4）采用自攻螺钉（7）连接固定形成应力蒙皮；檩条（4）与立柱（1）的内侧之间布置有水平隅撑（6）。
5.根据权利要求1所述的一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，其特征在于：所述抗风桁架（3）环向设置在立柱（1）与支撑（2）相交位置。
6.根据权利要求1所述的一种大型直筒锥段型钢结构冷却塔，其特征在于：抗风桁架（3）采用工字钢或热轧型钢做内外弦杆,斜腹杆采用角钢或钢管，与立柱(1)采用螺栓连接或栓焊混合连接。
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