CN106795722A - 用于钢结构建筑的支撑连接和具有支撑连接的钢结构建筑 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于钢结构建筑(1)、尤其是风力发电塔(2)、优选格子形电杆的角架(3)的支撑连接(9、30、40、50)。为了通过所述支撑连接能够在不提高应力集中、没有过多的材料耗费和/或过多的构造耗费的情况下导出高的力而设置为，设置平面部件(13、31、41、51)用于安放在优选起支撑作用的钢结构建筑部件(7、8)之间并且设置至少一个与所述平面部件(13、31、41、51)连接的连接部件(17、32、42、56)用于通过所述平面部件(13、31、41、51)将至少一个支撑件(20)和/或钢结构建筑(1)的系索系在所述钢结构建筑部件(7、8)上。

Description

用于钢结构建筑的支撑连接和具有支撑连接的钢结构建筑
技术领域
本发明涉及一种用于钢结构建筑的支撑连接，尤其用于风力发电塔，优选用于格子形电杆的角架。此外本发明涉及一种钢结构建筑，尤其是一个风力发电塔，优选格子形电杆的角架，其具有一个上述类型的支撑连接。
背景技术
已知许多不同设计的钢结构建筑。通常钢结构建筑用于支撑特定的建筑部件。一种这样的建筑部件举例来说能够是一个工作平台。在电线杆的情况下也能够是一个电力电缆。钢结构建筑也应用于风力发电塔。其支撑风力发电设备的转片并且通常也支撑转动机和/或发动机组。
在钢结构建筑作为框架支撑结构的情况下，所谓的角架形式的支撑部件必须横向或对角线地与支撑件或系索相连。因此需要适合的支撑连接，其按需求或者仅能够应用于系索的安装。
以所谓的锻造节点形式的支撑连接是已知的。这种支撑连接制作成为锻造件平且装载在钢结构建筑的所需位置上。这种支撑连接的缺点在于其复杂且成本昂贵的制造并且重量大。
为了缩减重量并且借此能够节省材料地、简化地生产整体钢结构建筑，提出了将支撑连接设计为焊接到钢结构建筑外侧上。在钢结构建筑部件为了节省材料和缩减重量而由一个具有薄外壳的空心型材制成的情况下，通过所述支撑连接只能够传导很小的力。此外支撑连接在运作中产生很高的应力集中，导致疲劳强度降低。另外支撑连接由许多必须彼此复杂且成本高地焊接的单独部件构成。
因此关于支撑连接及钢结构建筑的设计方案需要进一步优化。
发明内容
因此本发明的目的在于，将开头所述的和先前进一步描述过的类型的支撑连接和所述钢结构建筑设计和改进为，通过这类支撑连接能够在不提高压力集中、不使用过多的材料和/或过多的构造耗费的情况下导出较大的力。
此目的在权利要求1的前序部分所述的支撑连接中由此实现，即设置一个用于安放在优选起支撑作用的钢结构建筑部件之间的平面部件并且设置一个与所述平面部件相连的连接部件，用于通过平面部件将至少一个支撑件和/或钢结构建筑的系索拴在钢结构建筑部件上。
此外先前所述的目的在开头所述类型的钢结构建筑中由此达成，即设置一个根据权利要求1至8中任一项所述的支撑连接，在两个优选起支撑作用的钢结构建筑部件之间设置平面部件并且至少一个支撑件和/或系索借助连接部件和平面部件拴在钢结构建筑部件上。
通过能够相对简单地安放在两个钢结构建筑部件之间的平面部件，能够将要通过支撑件或系索导出的力导出分散在钢结构建筑部件的横截面上。以这种方式能够避免过度的应力集中。借此原则上能够避免增加钢结构建筑部件的壁厚。
此外所述平面部件能够相当紧凑的并且由此尽管是实心结构仍能较轻质地构造。这点尤其是相较于必须大体积高重量构成的铸造节点而言。这个优势不仅体现在钢结构建筑还体现在与钢结构建筑关联的运输和后勤。
再者所述至少一个连接部件允许至少一个支撑件和/或系索有针对性地连接在一个平面部件的适当的区域。要么只需加固所述平面部件的所述区域要么由于连接部件的设计完全可取消加强平面部件。原则上例如为了连接多个支撑件和/或系索能够适宜的是，这些支撑件和/或系索通过多个特别是分开的连接部件连接到平面部件上。
所述平面部件能够完全可见地放置在钢结构建筑部件之间。这点本发明并没有要求。平面部件只是尤其是相关于钢结构部件的区域局部地设置在钢结构建筑部件之间就足够了。这样钢结构建筑部件能够例如部分地彼此接触或者不通过平面部件彼此隔开。此情况可以在平面部件之外或者在不完全闭合的平面部件情况下也可以在平面部件内部。
随后为了更好的理解和避免不必要的重复将支撑连接和钢结构建筑的优选设计统一描述，而不总是单独区分支撑连接和钢结构建筑。技术人员根据联系性能够明确哪些特征分别是对于支撑连接和钢结构建筑优选的。
在支撑连接和钢结构建筑的第一优选的实施例中，所述平面部件和所述连接部件互相用螺丝拧紧并且/或者焊接。其中焊接的优势在于，连接更紧密并且不会轻易疏忽地脱落或尽量少的松动。然而焊接相对于用螺丝拧紧原则上更昂贵且费时。此外用螺丝拧紧的额外优势还在于更高的修理方便性，因为损坏的支撑件、损坏的系索和/或损坏的连接部件能够更简单和快速地更换。
基于稳定性和长久性而替换性或额外地优选所述平面部件和/或连接部件由金属制成。也可以考虑相应至少大部分由金属制成，例如设置由塑料制成的涂层。尽管如此对于决定稳定性和长久性的材料性能仍优选由所使用的金属决定。所述平面部件和/或连接部件可以应需地由铸造件构成，尤其是当铸造件能够相对简单、紧凑和/或轻质地制造时。然而大多优选的是，所述平面部件和/或所述连接部件由一个钢板制成。由此这通常能够有轻且同时稳定的结构，对此通过平面部件和/连接部件由厚钢板制成，能够提高固定性和刚性。在所述平面部件由厚钢板制成时可以提供更可靠的力量传导。
对于连接部件无论何种情况都能够适宜的是，其至少局部地通过弯曲、深冲和/或锻造制成。在这种情况下即使较复杂的立体结构也能够简单且成本有利地制造。对于钢结构建筑的结构特别适宜的是，至少两个支撑件和/或系索通过连接部件拴在一个平面部件上。
所述连接部件能够替换地或附加地由多个连接部件部分，尤其是钢板和/或型材组成。例如在这样做更简单并且/或者材料更优化的情况下，可以考虑所述连接部件由多个部件组成并且连接部件的单独部件通过焊接和/或螺丝连接。通过焊接能够在构造上简单地制造更复杂的结构，而用螺丝拧紧能够快速接合并且简单地再分离，这例如在需要修理的情况下是期望的。
为了缩减制作成本至少一个连接部件能够实施成为经变形的钢板。如此不仅制作简单，还能够用于节省材料。为了即使用较少的材料也能够制备出高强度和刚性的连接部件，建议配备具有一个U型截面的变形钢板。为了以简单并且材料节省的方式能够达到预期的结构，原则上所述连接部件能够由锻造件和/或厚钢板制成。但是在要求很高的强度或者复杂成型的连接部件应当更简单地制造时，所述连接部件建议可以构造为铸造件。
为了确保所述支撑件和/或系索有效地使用，所述连接部件可以包含至少一个倾斜于所述平面部件平面的、由所述平面部件向外延伸的连接臂。如此能够达到钢结构建筑的对角线强化。当然同样能够可选择性地或者附加地设置至少一个与所述平面部件平面平行的系索和/或支撑件，进一步加固所述钢结构建筑。为了稳定的钢结构建筑和节约支撑连接能够适宜的是，在所述支撑连接处固定多个支撑件和/或系索。其中优选地为至少两个在所述平面部件的彼此相对面由所述平面部件向外延伸的连接臂分别设置至少一个支撑件和/或系索从而加固。
为了节约材料以及将力导入钢结构建筑部件外壳表面中建议所述平面部件实施成环或者至少环形地构造。其中环优选是全部闭合的，即使这样原则上并不是强制的。所述平面部件也可以是C型制成。那然而额外地优选至少其中一个钢结构建筑部件与所述平面部件相应地构造。
关于所述钢结构建筑，在所述平面部件至少部分地相对于所述钢结构建筑部件向外突起的情况下，能够促进结构的简化和更简单的装配。由此至少一个支撑件和/或系索能够通过所述连接部件和所述平面部件的相对于所述钢结构建筑部件向外突出的区域拴在所述钢结构建筑部件上。所述平面部件的向外突出区域特别理解为在至少一个钢结构建筑部件的侧面突出的区域。在具有圆形截面的钢结构建筑部件中所述平面部件的对应区域能够径向地向外延伸。
为了所述平面部件简单迅捷地与钢结构建筑部件连接并且/或者所述平面部件能够设置在所述钢结构建筑部件之间，建议至少其中一个钢结构建筑部件包含与所述平面部件共同作用的、尤其是对应制造的凸缘。这点尤其适用于至少一个钢结构建筑部件作为空心型材或空心建筑制造的情况下。然后为了节约材料能够设置一个较低材料厚度的外壳，从而为了无损坏地吸收由平面部件传导的力,所述外壳在没有凸缘的情况下将不够稳定。
当至少一个钢结构建筑部件形状配合地啮合在所述平面部件里或者反过来的情况下，钢结构建筑的生产能够可选择性地或者额外地简化。由此所述钢结构建筑部件和所述平面部件能够简单的相互插入。此外在适当的情况下可以省略在所述钢结构建筑部件和所述平面部件间的其他连接。为了使形状配合的连接更稳定所述至少一个钢结构建筑部件可以包含一个与所述平面部件对应的凸缘。此点尤其进一步适应于所述至少一个钢结构建筑部件主要由空心型材或空心结构构成的情况下。如此为了节约材料可以设置一个较低材料厚度或者说壁厚的外壳，从而为了无损耗地吸收由所述平面部件传导的力，外壳在没有凸缘的情况下将不够稳定。对此还优选所述两个钢结构建筑部件同样地或相似地制造，特别优选两个钢结构建筑部件形状配合地彼此嵌入和/或形状配合地与所述平面部件共同作用。如此所述两个钢结构建筑部件能够在必要时建造有一个薄的外壳。此点尤其适用于所述两个钢结构建筑部件都含有一个凸缘的情况下，所述凸缘形状配合地与另外一个钢结构建筑部件的凸缘和/或所述平面部件共同作用，或者所述凸缘至少与另外的凸缘和/或所述平面部件对应地制造。
此外出于重量原因原则上非常优选至少一个钢结构建筑部件(至少在一侧具有至少一个凸缘)由空心型材构成。如此所述外壳出于费用和耐久性的原因优选由钢制造。此外在所述外壳由扁钢产品，尤其是带材制造的情况下，生产过程将会简化。
至少一个钢结构建筑部件能够包含纵轴。如此在构造上建议，至少一个支撑件、至少一个系索和/或至少一个所述连接部件的连接臂倾斜于至少一个钢结构建筑部件的纵轴延伸。倾斜特别地表示所述连接臂、所述支撑件和/或所述系索与通过所述平面部件定义的层面之间夹成锐角。
为了节省材料所述平面部件与至少一个钢结构建筑部件，尤其是与其外壳和/或其凸缘至少齐平。如此在所述至少一个钢结构建筑部件和所述平面部件之间仍能获得稳定的连接。此外进一步优选，仅有至少一个与至少一个连接部件相连的所述平面部件的区域相对于至少一个钢结构建筑部件、其外壳和/或凸缘突出。
附图说明
本发明接下来借助仅描绘实施例的附图进行进一步的说明。其中
图1示出了以风力发电塔形式的第一种根据本发明的钢结构建筑的立体视图，
图2a-b示出了图1中钢结构设计在第一种根据本发明的支撑连接区域中的细节的立体视图和分解视图，
图3示出了第二种根据本发明的支撑连接的立体视图，
图4示出了第三种根据本发明的支撑连接的立体视图以及
图5示出了第四种根据本发明的支撑连接的分解视图。
具体实施方式
图1中示出了以风力发电塔2形式的钢结构建筑1。风力发电塔在此至少部分地以框架结构构成。所示出的钢结构建筑1至少部分地通过格子形电杆构成，其包括已有的四个角架3以及在角架之间加固的支撑件4，支撑件能够稳定格子形电杆，然而根据负载条件可以不用或者仅有限制地使用支撑件。此外该塔包含具有吊舱5和转片6的风力发电装置。
图2a和2b示出了图1中钢结构建筑1的细节，其具有角架3的两个相邻的钢结构建筑部件7、8及其间安放的支撑连接9。所示的并且就此优选的钢结构建筑部件7、8构造为具有基本圆形截面的空心型材。必要时钢结构建筑部件7、8可以构造为向上逐渐变细的，即基本上呈圆锥形。钢结构建筑部件7、8主要包含一个由钢板构成的外壳10。在所示及就此优选的钢结构建筑部件7、8的至少一个末端设置有凸缘11、12。凸缘11、12同样地可以包含一个中心孔洞，但是优选地具有与外壳10相比明显更大的材料厚度。
支撑连接9包含一个与钢结构建筑部件7、8的相邻凸缘11、12相应设置的平面部件13。所描述的且就此优选的平面部件13构造为具有中心孔洞14的环形。此外两个钢结构建筑部件7、8的凸缘11、12和平面部件13如此彼此相应地构造，即，两个钢结构建筑部件7、8和平面部件13形状配合地互相啮合。在所描述的钢结构建筑1中下部钢结构建筑部件7的凸缘11的内部边缘15不仅形状配合地啮合到支撑连接9的平面部件8的中心孔洞14中并且啮合到上部钢结构建筑部件8的凸缘12的中心孔洞中。支撑连接9和上部钢结构建筑部件8能够因此插在下部钢结构建筑部件7上。平面部件13在所示且就此优选的钢结构建筑1中由相应厚度的厚钢板通过变形，尤其是锻造制成。
所描述的且就此优选的平面部件13的外部直径在平面部件13的大部分周边上与两个钢结构建筑部件7、8的相邻凸缘11、12的外周边相对应。因此平面部件13在此特别地和钢结构建筑部件7、8的凸缘11、12齐平。在一侧上平面部件13相对于钢结构建筑部件7、8，确切地说相对于凸缘11、12和外壳10侧面向外地伸出。在这个向外突出的区域16上支撑连接9的连接部件17和平面部件13连接。连接部件17包含两个倾斜向外指向的连接臂18、19，在连接臂的自由末端各连接一个支撑件20。代替所描述的及其就此优选的支撑件20还能够与连接臂18、19进行系索或类似的固定。所描述的及就此优选的支撑件20类似于钢结构建筑部件7、8由空心型材构成并且通过连接件21和连接臂18、19焊接。原则上也可以考虑螺纹连接。
支撑连接9的设计方案促使由支撑件20传输的传递力传送到平面部件13上，并且在此分散在平面部件13的周边上以及因此最终分散在钢结构建筑部件7、8的周边，例如通过代表相应力的箭头所示出。相应地实现了均匀的力传递以及传递的力的均匀传导，由此尽可能地避免了应力集中。
连接部件16通过多个板材22、23、24，尤其是由钢制成的板材，彼此进行焊接。每个连接臂18、19由板材22构成，其垂直地通过两个另外的板材23连接并且稳定住。此外构成连接臂18、19的板材22还设有连接板24用于焊接支撑件的连接件21。
图3示出了一个替换的支撑连接30，其包含一个与图2a-b中支撑连接9的平面部件13相似的平面部件31。但是连接部件32相对于支撑连接30包含较少的单独部件。这点通过连接部件32包含通过弯曲大致变形成V形的板材部件33而实现，板材部件33能够焊接或者用螺丝拧紧在平面部件31上。在用螺丝拧紧的情况下提供与平面部件31的平面平行的螺丝。为了支撑连接部件32将两个与平面部件31垂直延伸的板材34以支柱的形式和经弯曲的、与平面部件31连接的板材部件33焊接。该支柱在此支撑相对放置的并且与平面部件31岔开放置的连接臂35、36，连接臂由板材部件33变形而成。
图4示出了具有平面部件41和一件式的连接部件42的支撑结构40，连接部件42能够通过例如与平面部件41的平面平行的螺丝和平面部件41拧紧。替代螺纹连接还能够例如采用焊接连接。连接部件42的一件式设计能够通过使用深冲部件或锻造部件43来实现，在此能够使用平面产品作为初始材料，尤其钢板材形式的扁钢产品。由此获得这样一个连接部件42，其在垂直区段中包含一个V型截面和在水平区段包含一个U型截面。如此能够减少焊接周长并且加快连接部件42的生产。由此能够取消对根据图3所示的支撑连接30的连接部件32的支撑，因为支撑部44在根据图4的支撑连接40中通过变形产生。
图5示出了一个多部件的支撑结构50的分解视图，其单独部件互相用螺丝拧紧。为了清楚起见图中没有绘制出相应的螺丝。为了与至少一个钢结构建筑部件拧紧，平面部件51环绕环形的区域具有多个孔洞52。此外在平面部件的相对于至少连接一个钢结构建筑部件的向外突出区域54处设置有孔洞53。平面部件51的相应区域54通过孔洞53与连接部件56的中间部件55拧紧，其中具有向外突出区域54的平面部件51首先插入中间部件55的槽57中。之前所述的孔洞52、53和螺纹连接基本垂直延伸。与此相反地所描述的且就此优选的支撑结构50中的中间部件55通过基本水平延伸的孔洞58、59用螺丝与型材60水平地拧紧，型材60具有与平面部件51的平面相斜的向上和向下延伸的连接臂61、62。相应型材60弯曲并且具有与平面部件51反向弯曲或者弯边的、用于支撑型材60的边缘63。
除了上述已说明的在角架上的支撑连接的应用实例外，所述类型的支撑连接还能够安置在其他的钢结构建筑部件之间。例如此类支撑连接尤其能够具有多个周边分散的连接部件、也具有不同种类塔部件之间的过渡节点或者用于在连接管式塔段之间系紧连接。

Claims (15)

1.一种用于钢结构建筑(1)、尤其是风力发电塔(2)的支撑连接(9、30、40、50)，
其特征在于，
平面部件(13、31、41、51)设置用于安置在优选起支撑作用的钢结构建筑部件(7、8)之间并且设置至少一个与所述平面部件(13、31、41、51)相连的连接部件(17、32、42、56)用于通过所述平面部件(13、31、41、51)将至少一个支撑件(20)和/或钢结构建筑(1)的系索连接在所述钢结构建筑部件(7、8)上。
2.根据权利要求1所述的支撑连接，
其特征在于，
所述平面部件(13、31、41、51)和所述连接部件(17、32、42、56)互相用螺丝拧紧和/或焊接。
3.根据权利要求1或2所述的支撑连接，
其特征在于，
所述平面部件(13、31、41、51)和/或所述连接部件(17、32、42、56)分别主要由金属制成，优选地分别至少部分地由至少一个铸件和/或由至少一个钢板，特别厚钢板制成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的支撑连接，
其特征在于，
所述连接部件(17、32、42、56)至少部分地通过弯曲、深冲、锻造和/或焊接制成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的支撑连接，
其特征在于，
所述连接部件(17、32、56)由多个优选地彼此拧紧和/或焊接的连接部件部分，尤其是钢板(22、23、24、33、34)和/或型材(56)构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的支撑连接，
其特征在于，
至少一个连接部件部分构造为尤其具有一个U型切面的变形的钢部件(33、43、60)，构造为锻件、厚钢板和/或铸件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的支撑连接，
其特征在于，
所述连接部件(17、32、42、56)包含至少一个与所述平面部件(13、31、41、51)的平面相斜的、由所述平面部件(13、31、41、51)向外延伸的连接臂(18、19、34、35、61、62)并且优选包含两个在所述平面部件(13、31、41、51)的相对放置的侧面由所述平面部件(13、31、41、51)向外延伸的连接臂(18、19、34、35、61、62)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的支撑连接，
其特征在于，
所述平面部件(13、31、41、51)构造成环。
9.一种具有根据权利要求1至8中任一项所述的支撑连接(9、30、40、50)的钢结构建筑(1)，尤其是风力发电塔(2)，优选格子形电杆的角架，其在两个优选起支撑作用的钢结构建筑部件(7、8)之间设置所述平面部件(13、31、41、51)并且至少一个支撑件(20)和/或系索借助至少一个连接部件(17、32、42、56)和所述平面部件(13、31、41、51)拴在钢结构建筑部件(7、8)上。
10.根据权利要求9所述的钢结构建筑，
其特征在于，
所述平面部件(13、31、41、51)至少部分地相对于所述钢结构建筑部件(7、8)向外地、特别是侧向地突出并且其中至少一个支撑件(20)和/或系索通过所述连接部件(17、32、42、56)和所述平面部件(13、31、41、51)的相对于钢结构建筑部件(7、8)向外突出的区域(16、54)拴在钢结构建筑部件(7、8)上。
11.根据权利要求9或10所述的钢结构建筑，
其特征在于，
至少一个所述钢结构建筑部件(7、8)包含与所述平面部件(13、31、41、51)共同作用的凸缘(11、12)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的钢结构建筑，
其特征在于，
至少一个优选具有凸缘(11、12)的钢结构建筑部件(7、8)形状配合地啮合在所述平面部件(13、31、41、51)中或者所述平面部件形状配合地啮合在钢结构建筑部件中，并且优选地两个优选具有凸缘(11、12)的钢结构建筑部件(7、8)形状配合地彼此啮合。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的钢结构建筑，
其特征在于，
所述钢结构建筑部件(7、8)至少在凸缘(11、12)一侧构造为具有外壳(10)的空心型材，所述空心型材由钢制成，特别地由扁钢产品制成，优选地由带材制成。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的钢结构建筑，
其特征在于，
至少一个支撑件(20)和/或系索或者所述连接部件(17、32、42、56)的至少一个连接臂(18、19、34、35、61、62)与钢结构建筑部件(7、8)的至少一个纵轴倾斜地延伸。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的钢结构建筑，
其特征在于，
所述平面部件(13、31、41、51)至少与至少一个钢结构建筑部件(7、8)，尤其是与外壳(10)和/或凸缘(11、12)齐平并且在至少一个连接部件(17、32、42、56)的区域中优选部分地相对于至少一个钢结构建筑部件(7、8)，尤其是外壳(10)和/或凸缘(11、12)突起。
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