CN106088708A - 双曲线板柱结构型钢结构冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，所述双曲线板柱结构型钢结构冷却塔包括：底部格构柱，设置在冷却塔基础上，所述底部格构柱的数目为多个，多个底部格构柱形成环形布置；上部塔筒，连接在所述底部格构柱的上方，所述上部塔筒是双曲线结构；即所述上部塔筒包括：上部钢柱，沿纵向设置，所述上部钢柱的数目为多个，多个所述上部钢柱在周向上形成环形，各所述底部格构柱的上方连接有一个所述上部钢柱；钢筒体，为双曲线形的筒状，连接在所述上部钢柱的内侧。本发明具有自重轻、施工简单、速度快、抗震抗风性能优良、综合造价低等优点，同时在环保方面，钢结构式冷却塔具有易回收利用，环境污染小等突出优势。

Description

双曲线板柱结构型钢结构冷却塔

技术领域

本发明涉及一种冷却塔，尤其是一种双曲线板柱结构型钢结构冷却塔。

背景技术

目前，大型冷却塔多采用双曲线钢筋混凝土薄壳结构，工程中已经使用直径超过150m，高度200m左右的大型冷却塔。对于双曲线钢筋混凝土薄壳结构，自重大，施工周期长。

综上所述，现有技术中至少存在以下问题：现有的双曲线钢筋混凝土薄壳结构的冷却塔，自重大，施工周期长。

发明内容

本发明提供一种双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，以解决有的双曲线钢筋混凝土薄壳结构的冷却塔，自重大，施工周期长的问题。

为此，本发明提出一种双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，所述双曲线板柱结构型钢结构冷却塔包括：

底部格构柱，设置在冷却塔基础上，所述底部格构柱的数目为多个，多个底部格构柱形成环形布置；

上部塔筒，连接在所述底部格构柱的上方，所述上部塔筒是双曲线结构；

即所述上部塔筒包括：

上部钢柱，沿纵向设置，所述上部钢柱的数目为多个，多个所述上部钢柱在周向上形成环形，各所述底部格构柱的上方连接有一个所述上部钢柱；

钢筒体，为双曲线形的筒状，连接在所述上部钢柱的内侧。

进一步地，所述上部塔筒还包括：连接在各所述上部钢柱上并沿横向形成封闭环形的加强环，所述加强环的数目为多个，多个所述加强环从上至下依次布置。

进一步地，所述钢筒体由多块钢板连接形成，所述双曲线板柱结构型钢结构冷却塔还包括：肋板，连接在相邻的两个所述上部钢柱之间并垂直连接所述钢板。

进一步地，所述加强环连接在所述上部钢柱的外侧。

进一步地，所述加强环为平面桁架结构，所述平面桁架所形成的平面为水平平面，所述上部钢柱位于竖直平面内并垂直所述平面桁架，所述双曲线板柱结构型钢结构冷却塔还包括：连接在所述加强环与所述上部钢柱之间的支撑件。

进一步地，所述支撑件包括：位于所述加强环的上方并连接在所述加强环与所述上部钢柱之间的上支撑件、以及位于所述加强环的下方并连接在所述加强环与所述上部钢柱之间的下支撑件。

进一步地，所述上部钢柱沿高度方向设置，所述上部钢柱在相邻两所述加强环之间为直线段，所述上部钢柱通过多线段拟合成双曲线外形。

进一步地，所述底部格构柱采用十字交叉柱、水平双肢柱、空间桁架结构。

进一步地，所述平面桁架具有环型弦杆和腹杆，所述上部钢柱、所述环型弦杆、腹杆及支撑件采用通过焊接、轧制形成的钢构件或成品的钢构件。

进一步地，所述底部格构柱、和/或所述上部钢柱、和/或所述钢板、和/或所述加强环之间的连接，采用螺栓连接、焊接连接或栓焊混合连接。

本发明采用钢结构式冷却塔，通过格构柱、上部钢柱形成钢结构，热工性能良好，基础处理简单，施工便捷，结构的抗震抗风性能优良，与单层网壳结构相比刚度更理想；同时筒体钢板即为受力结构又为维护结构，提高的整体结构的抗腐蚀性能，减少了现场拼装工程量，降低施工难度，缩短施工工期，大大降低了整体造价。本发明具有自重轻、施工简单、速度快、抗震抗风性能优良、综合造价低等优点；同时在环保方面，钢结构式冷却塔具有易回收利用，环境污染小等突出优势。

附图说明

图1为本发明实施例的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔的主视结构示意图；

图2为图1中的E-E的剖面结构示意图；

图3为图1中的F-F的剖面结构示意图；

图4为图2中a-a的剖面结构示意图；

图5为图3中b-b的剖面结构示意图；

图6为钢板、上部钢柱和肋板连接的结构示意图；

图7为图6中c-c的剖面结构示意图。

附图标号说明：

1-底部格构柱；2-上部塔筒；3-上部钢柱；4-加强环；5-钢筒体；6-钢板；7-肋板(板加劲)；8-支撑件

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

如图1所示，本发明实施例的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔包括：

底部格构柱1(即设置在冷却塔底部的格构柱)，如图4所示，设置在冷却塔基础上，所述底部格构柱的数目为多个，多个底部格构柱形成环形布置，是将冷却塔整体荷载传导至基础的主体受力结构；底部格构柱1可采用多种结构形式，单根柱子需在工厂进行预制，制作完成后整根格构柱运送至现场进行拼装，柱体本身及格构式缀条和支撑之间可采用螺栓连接、焊接连接或栓焊混合连接；

上部塔筒2，连接在所述底部格构柱1的上方，所述上部塔筒是双曲线结构或上部塔筒2是双曲线板柱结构形式；

即所述上部塔筒包括：

上部钢柱3，沿纵向设置(沿高度方向或竖直方向)，所述上部钢柱3的数目为多个，多个所述上部钢柱3在周向上形成环形，各所述底部格构柱1的上方连接有一个所述上部钢柱，例如，底部格构柱1单肢向上延伸，形成上部钢柱这样，便于制作，便于在底部格构柱1的基础上制作上部钢柱3；

钢筒体5，如图3所示，为双曲线形的筒状，连接在所述上部钢柱3的内侧。

本发明在设计中能充分发挥钢结构构件的强度性能，同时由于双曲线板柱结构型钢结构冷却塔构件主要为实腹柱(上部钢柱3)和筒体钢板(钢筒体5)组成，钢板即为受力结构又为维护结构，提高的整体结构的抗腐蚀性能，减少了现场拼装工程量，降低施工难度，缩短施工工期，大大降低了整体造价。本发明较双曲线网壳型钢冷却塔相比，在具有优良的抗风抗震性能同时，采用更加优良的抗腐蚀性能。同时采用一板双用，利用钢板、钢柱及加强环组成的整体受力体系抵抗各自外部荷载，维持结构的整体稳定，同时利用钢板充当维护结构，减少了设计、招标、采购施工的相应工序，提高了进度及效率的同时，降低了整体造价。

进一步地，如图1和图2所示，所述上部塔筒还包括：连接在各所述上部钢柱上并沿横向形成封闭环形的加强环4，所述加强环4的数目为多个，多个所述加强环4从上至下依次布置。加强环4起到加强各上部钢柱3之间的横向连接的作用，加强冷却塔水平方向的连接强度。

进一步地，所述钢筒体5由多块钢板6连接形成，如图6和图7所示，所述双曲线板柱结构型钢结构冷却塔还包括：肋板7(也称为板加劲)，连接在相邻的两个所述上部钢柱3之间并垂直连接所述钢板6。如图6所示，钢板6与上部钢柱3连接，即充当受力结构又为维护结构。钢筒体5可以采用弧形钢板6，钢板6可采用波纹板或平钢板，根据设计计算钢板6可设置肋板7加强连接。钢板6与肋板7可在工厂进行连接制作，制作完成后整块带加劲的钢板6运送至现场进行拼装，这样，减少现场工作量。

进一步地，如图5所示，钢筒体5连接在所述上部钢柱3的内侧，所述加强环4连接在所述上部钢柱3的外侧，以保证钢筒体5用于冷却，而且加强环4所占空间小，重量轻。

进一步地，如图5所示，所述加强环4为平面桁架结构，所述平面桁架所形成的平面为水平平面或者说平面桁架水平设置，所述上部钢柱3位于竖直平面内并垂直所述平面桁架，所述双曲线板柱结构型钢结构冷却塔还包括：连接在所述加强环4与所述上部钢柱3之间的支撑件8，以增加加强环4与所述上部钢柱3之间的连接强度。

进一步地，如图5，所述支撑件8包括：位于所述加强环4的上方并连接在所述加强环4与所述上部钢柱3之间的上支撑件、以及位于所述加强环4的下方并连接在所述加强环4与所述上部钢柱3之间的下支撑件。这样，加强环4与所述上部钢柱3之间的上下两个方向的连接都得以增强。

进一步地，所述上部钢柱3沿高度方向设置，所述上部钢柱3在相邻两所述加强环之间4为直线段，所述上部钢柱4通过多线段拟合成双曲线外形。这样，便于制作。

进一步地，所述底部格构柱1采用十字交叉柱、水平双肢柱、空间桁架等多种形式。底部格构柱1各构件根据设计计算可采用焊接、轧制、成品的各类型截面钢构件，其材质可以为钢材，但还可以为不限于钢材的其他材料。

进一步地，所述平面桁架具有环型弦杆和腹杆，所述上部钢柱、所述环型弦杆、腹杆及支撑件采用通过焊接、轧制或成品的钢构件。根据设计计算，上部钢柱、所述环型弦杆、腹杆及支撑件可采用焊接、轧制、成品的各类型截面钢构件。

进一步地，所述底部格构柱、和/或所述上部钢柱、和/或所述钢板、和/或所述加强环之间的连接，采用螺栓连接、焊接连接或栓焊混合连接。

本发明的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔在实际工程设计中，根据相应的工艺要求，拟合确定合理的双曲线外形；根据场地地质条件、抗震设防烈度、风雪荷载自然条件和塔高等因素选择合适的结构型式、构件截面类型、节点类型和连接形式，建立结构空间三维模型，并采用有限元软件进行结构的静力分析、地震反应谱分析、时程分析、整体及局部屈曲分析和非线性分析，根据分析结构选择合适结构型式，进行整体结构构件截面和连接节点设计。

计算分析表明，本发明的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔热工性能良好；与混凝土双曲线冷却塔相比，具有自重轻、施工简单、速度快、抗震抗风性能优良、综合造价低等优点；同时在环保方面，具有易回收利用，环境污染小等突出优势。与双曲线网壳型钢结构冷却塔相比，具有更大整体刚度及更加优良的抗风抗震性能，在设计中能充分发挥钢结构构件的强度性能，同时由于双曲线板柱结构型钢结构冷却塔构件主要为实腹柱和筒体钢板组成，钢板即为受力结构又为维护结构，提高的整体结构的抗腐蚀性能，减少了现场拼装工程量，降低施工难度，缩短施工工期，大大降低了整体造价，可广泛应用于各行业各地区的冷却塔设计。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述双曲线板柱结构型钢结构冷却塔包括：

底部格构柱，设置在冷却塔基础上，所述底部格构柱的数目为多个，多个底部格构柱形成环形布置；

上部塔筒，连接在所述底部格构柱的上方，所述上部塔筒是双曲线结构；

即所述上部塔筒包括：

上部钢柱，沿纵向设置，所述上部钢柱的数目为多个，多个所述上部钢柱在周向上形成环形，各所述底部格构柱的上方连接有一个所述上部钢柱；

钢筒体，为双曲线形的筒状，连接在所述上部钢柱的内侧。

2.如权利要求1所述的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述上部塔筒还包括：连接在各所述上部钢柱上并沿横向形成封闭环形的加强环，所述加强环的数目为多个，多个所述加强环从上至下依次布置。

3.如权利要求2所述的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述钢筒体由多块钢板连接形成，所述双曲线板柱结构型钢结构冷却塔还包括：肋板，连接在相邻的两个所述上部钢柱之间并垂直连接所述钢板。

4.如权利要求2所述的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述加强环连接在所述上部钢柱的外侧。

5.如权利要求4所述的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述加强环为平面桁架结构，所述平面桁架所形成的平面为水平平面，所述上部钢柱位于竖直平面内并垂直所述平面桁架，所述双曲线板柱结构型钢结构冷却塔还包括：连接在所述加强环与所述上部钢柱之间的支撑件。

6.如权利要求5所述的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述支撑件包括：位于所述加强环的上方并连接在所述加强环与所述上部钢柱之间的上支撑件、以及位于所述加强环的下方并连接在所述加强环与所述上部钢柱之间的下支撑件。

7.如权利要求2所述的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述上部钢柱沿高度方向设置，所述上部钢柱在相邻两所述加强环之间为直线段，所述上部钢柱通过多线段拟合成双曲线外形。

8.如权利要求1所述的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述底部格构柱采用十字交叉柱、水平双肢柱、空间桁架结构。

9.如权利要求5所述的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述平面桁架具有环型弦杆和腹杆，所述上部钢柱、所述环型弦杆、腹杆及支撑件采用通过焊接、轧制形成的钢构件或成品的钢构件。

10.如权利要求3所述的双曲线板柱结构型钢结构冷却塔，其特征在于，所述底部格构柱、和/或所述上部钢柱、和/或所述钢板、和/或所述加强环之间的连接，采用螺栓连接、焊接连接或栓焊混合连接。