CN107191336B - 结合了钢塔与dsct的混合风塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合风塔，尤其是一种结合了钢塔与DSCT的混合风塔，该混合风塔包括：DSCT结构部分，内部钢管与外部钢管构成同心地竖立于地面，在内部钢管与外部钢管之间充填了混凝土；钢材结构部分，设于DSCT结构部分上部；需要承受大荷重的塑性铰以具备高强度的DSCT塔结构形成，塑性铰上部则形成经济型钢塔结构，因此能够大幅提高风塔的稳定性与经济性。

Description

结合了钢塔与DSCT的混合风塔
【技术领域】
本发明涉及一种结合了钢塔与DSCT的混合风塔，更详细地说，接近地面的下端部制成具备高强度而稳定性优异的DSCT(DOUBLE SKINNED COMPOSITE TUBULAR；双钢管混凝土塔)结构，下端部上侧则形成经济型钢材结构，因此能够提供大幅提高了抗弯性能并且经济性优异的混合风塔。
【背景技术】
MW级风塔的高度平均为80公尺到100公尺。风塔需要制成不会因为涡轮机的较高重量、发电时通过涡轮机生成的推力及风碰撞到风塔时施加到风塔的风荷重而变形。
目前，风塔大部分利用钢材制作，其高度会随着风力涡轮机(turbine)与叶片的大型化而增加。为此，风塔的细长比(SLENDERNESS RATIO)也跟着变大。细长比变大时由钢材制作的风塔的屈曲稳定性(STABILITY)就会降低。而且，风塔下部不可避免地朝大口径化发展并且因此导致风荷重增加。亦即，风塔外观设计必须随着风塔高度的增加而改变。
为了让风塔的屈曲稳定性及风荷重维持适当值，人们正在努力研发高性能的合成结构风塔。
作为高性能合成结构风塔，目前正在研发内部拘束型中空钢筋混凝土(ICH RC；INTERNALLY CONFINED HOLLOW REINFORCED CONCRETE)风塔与双钢管混凝土充填(DSCT；DOUBLE-SKINNED COMPOSITE TUBULAR)风塔。
相比于由钢材制成的现有风塔，ICH RC风塔或DSCT风塔能以较小截面积支持较大荷重，也不会因为细长比增加而导致屈曲稳定性急剧降低，因此不存在所谓的屈曲破坏(BUCKLING FAILURE)问题。
为此，相比于由钢材制成的现有风塔，ICH RC风塔或DSCT风塔可用来支持更大容量的涡轮机并且制造更高的风塔。
但ICH RC风塔或DSCT风塔的制造成本相比于利用钢材制造的现有风塔较高。
另一方面，风塔是一种悬臂(CANTILEVER)结构，荷重集中在和地面接触的风塔下端部分塑性铰(PLASTIC HINGE)。荷重集中的风塔下端部分塑性铰的抗弯性能是评估塔性能时的最重要尺度。
【先前技术文献】
【专利文献】
大韩民国公开实用新型公报第20-2015-0004366号(2015.12.07.)
【解决的技术课题】
本发明旨在解决上述问题，本发明的目的是提供一种结合了钢塔与DSCT的混合风塔，其在接近地面的下端部制成具备高强度而稳定性优异的DSCT(DOUBLE SKINNEDCOMPOSITE TUBULAR；双钢管混凝土塔)结构，下端部上侧则形成经济型钢材结构，因此能够大幅提高抗弯性能并且实现优异的经济性。
【解决课题的技术方案】
可实现上述目的的本发明的一个实施例的混合风塔包括：DSCT结构部分，内部钢管与外部钢管构成同心地竖立于地面，在内部钢管与外部钢管之间充填了混凝土；钢材结构部分，设于DSCT结构部分上部。
而且，钢材结构部分从内部钢管或外部钢管延伸，混凝土的上表面进行平坦化而垂直于DSCT结构部分的长度方向中心轴，在混凝土的上表面可以设有增强钢材结构部分与DSCT结构部分的结合力的维持结合件。
而且，维持结合件包括固定在混凝土的上表面的盘(disk)状钢板、和钢材结构部分接合地沿着钢板的宽度方向突出形成的增强件，可以按照预设间距在钢板形成多个增强件。
而且，混凝土的上表面进行平坦化而垂直于DSCT结构部分的长度方向中心轴，为了安置于混凝土的上表面而在钢材结构部分的端部形成盘板件，安置于混凝土的上表面的盘板件则焊接在内部钢管及外部钢管，贯穿了盘板件的多个螺栓则能紧固到混凝土。
而且，盘板件的内径或外径等于钢材结构部分端部直径，或者盘板件的内径小于钢材结构部分端部直径，盘板件的外径则大于钢材结构部分端部直径。
而且，在盘板件的上表面上让一面接合在钢材结构部分地突出形成多个增强件。
而且，盘板件的内径小于钢材结构部分端部直径，盘板件的外径大于钢材结构部分端部直径，以钢材结构部分的端部为基准划分的盘板件的内部区域或盘板件的外部区域可以形成多个让螺栓贯穿地安装的贯通孔。
而且，钢材结构部分从内部钢管延伸，外部钢管端部设有为了接触钢材结构部分而直径越到上部越变小的外部渐扩管。
而且，钢材结构部分从外部钢管延伸，内部钢管端部设有为了接触钢材结构部分而直径越到上部越变大的内部渐扩管。
而且，内部钢管端部设有其直径越到上部越变大的内部渐扩管，外部钢管端部设有其直径越到上部越变小的外部渐扩管，在内部渐扩管与外部渐扩管接触的内部渐扩管及外部渐扩管的端部则接合钢材结构部分的端部。
而且，内部钢管的宽度方向截面为圆形，外部钢管的宽度方向截面为四角形、六角形、八角形之类的多角形或圆。
【有益效果】
根据上述本发明，需要承受大荷重的塑性铰以具备高强度的DSCT塔结构形成，塑性铰上部则形成经济型钢塔结构，因此能够大幅提高风塔的稳定性与经济性。
而且，本发明容易应用于桥墩或建筑物的柱结构。
【附图说明】
图1是本发明的一个实施例的混合风塔的概要图。
图2是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图3是图1所示混合风塔的局部立体图。
图4是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图5是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图6是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图7是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图8是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图9是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图10是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图11是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图12是图1所示混合风塔的长度方向的局部剖视图。
图13是图1所示混合风塔的宽度方向局部剖视图。
图14是图1所示混合风塔的宽度方向局部剖视图。
【具体实施方式】
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。首先，附图中同一构成要素或零件将尽可能使用同一图形符号。
在说明本发明时，为了避免混淆本发明的主旨而省略了相关的公知技术的具体说明。
如图1所示，本发明的一个实施例的结合了钢塔与DSCT的混合风塔包括：DSCT结构部分100，内部钢管110与外部钢管120构成同心地竖立于地面，在内部钢管110与外部钢管120之间充填了混凝土130；钢材结构部分200，设于DSCT结构部分100上部。
如前所述，DSCT结构部分100是一种在内部钢管110与外部钢管120之间充填了混凝土130的结构。本发明以DSCT结构部分100形成塑性铰。
如图2、图3或图5所示，本发明的一个实施例的混合风塔的钢材结构部分200可以从内部钢管110或外部钢管120延伸形成。
此时，混凝土130的上表面进行平坦化而垂直于DSCT结构部分100的长度方向中心轴。在混凝土130的上表面设有增强钢材结构部分200与DSCT结构部分100的结合力的维持结合件300。
维持结合件300包括：固定在混凝土130的上表面的盘(disk)状钢板310；和钢材结构部分200接合地沿着钢板310的宽度方向突出形成的增强件320。按照预设间距在钢板310形成多个增强件320。
如图4、图6、图7、图8或图9所示，本发明的一个实施例的混合风塔的混凝土130的上表面进行平坦化而垂直于DSCT结构部分100的长度方向中心轴，为了安置于混凝土130的上表面而在钢材结构部分200的端部形成盘板件210。
此时，安置于混凝土130的上表面的盘板件210则焊接到内部钢管110及外部钢管120。而且，贯穿了盘板件210的多个螺栓220则紧固到混凝土130。
在盘板件210的上表面上让一面接合在钢材结构部分200地突出形成多个增强件230。
如图4或图6所示，盘板件210可制成让盘板件210的内径或外径等于钢材结构部分200端部直径。
而且如图7、图8或图9所示，盘板件210可制成让盘板件210的内径小于钢材结构部分200端部直径而盘板件210的外径则大于钢材结构部分200端部直径。
此时，以钢材结构部分200的端部为基准划分的盘板件210的内部区域或盘板件210的外部区域形成多个让螺栓220贯穿地安装的贯通孔。
如图10所示，本发明的一个实施例的混合风塔的钢材结构部分200从外部钢管120延伸，内部钢管110端部可以设有为了接触钢材结构部分200而直径越到上部越变大的内部渐扩管400。
而且，图11所示，钢材结构部分200从内部钢管110延伸，外部钢管120端部可以设有为了接触钢材结构部分200而直径越到上部越变小的外部渐扩管500。
如图12所示，内部渐扩管400及外部渐扩管500同时设于内部钢管110端部及外部钢管120端部，在内部渐扩管400及外部渐扩管500的接合部上部延伸地形成钢材结构部分200。
如图13所示，可以把内部钢管110的宽度方向截面制成圆形而外部钢管120的宽度方向截面则制成四角形、六角形、八角形之类的多角形或圆。
如图14所示，可以把外部钢管120的宽度方向截面制成四角形、六角形、八角形之类的多角形或圆。
如前所述地构成的本发明的一个实施例的结合了钢塔与DSCT的混合风塔以DSCT结构形成了接近地面的塑性铰而得以大幅提高结构稳定性。尤其是，屈曲稳定性比现有钢塔高了很多，因此能够设计出直径更小的塑性铰。
而且，在塑性铰上端安置了制作风塔时普遍使用的钢材结构而得以实现所需塔高，因此能够大幅减少塔的总制作成本。
前文结合例示图说明了本发明的结合了钢塔与DSCT的混合风塔，但不能以本说明书上揭示的实施例和附图限定本发明，本领域的技术人员可以在本发明的技术思想范畴内实现各种变形。
<图形主要符号的说明>
100：DSCT结构部分
110：内部钢管
120：外部钢管
130：混凝土
200：钢材结构部分
210：盘板件(disk plate)
220：螺栓
230：增强件
300：维持结合件
310：钢板
320：增强件
400：内部渐扩管
500：外部渐扩管

Claims (12)

1.一种混合风塔，其特征在于，
包括：
双钢管混凝土塔结构部分，内部钢管与外部钢管构成同心地竖立于地面，在上述内部钢管与上述外部钢管之间充填了混凝土；
钢材结构部分，其从上述外部钢管延伸设于上述双钢管混凝土塔结构部分上部；以及
内部渐扩管，其一端接合于上述内部钢管的端部且直径越到上部越变大地形成，另一端接合于上述钢材结构部分的端部。
2.根据权利要求1所述的混合风塔，其特征在于，
上述钢材结构部分从上述内部钢管或上述外部钢管延伸，
上述混凝土的上表面进行平坦化而垂直于上述双钢管混凝土塔结构部分的长度方向中心轴，
在上述混凝土的上表面设有增强上述钢材结构部分与上述双钢管混凝土塔结构部分的结合力的维持结合件。
3.根据权利要求2所述的混合风塔，其特征在于，
上述维持结合件包括：
固定在上述混凝土的上表面的盘形状的钢板；
和上述钢材结构部分接合地沿着上述钢板的宽度方向突出形成的增强件；
按照预设间距在上述钢板形成多个上述增强件。
4.根据权利要求1所述的混合风塔，其特征在于，
上述混凝土的上表面进行平坦化而垂直于上述双钢管混凝土塔结构部分的长度方向中心轴，
为了安置于上述混凝土的上表面而在上述钢材结构部分的端部形成盘板件，
安置于上述混凝土的上表面的上述盘板件则焊接在上述内部钢管及上述外部钢管，
贯穿了上述盘板件的多个螺栓则紧固到上述混凝土。
5.根据权利要求4所述的混合风塔，其特征在于，
上述盘板件的内径或外径等于上述钢材结构部分端部直径，或者,
上述盘板件的内径小于上述钢材结构部分端部直径，上述盘板件的外径则大于上述钢材结构部分端部直径。
6.根据权利要求4所述的混合风塔，其特征在于，
在上述盘板件的上表面上让一面接合在上述钢材结构部分地突出形成多个增强件。
7.根据权利要求4所述的混合风塔，其特征在于，
上述盘板件的内径小于上述钢材结构部分端部直径，上述盘板件的外径大于上述钢材结构部分端部直径，
以上述钢材结构部分的端部为基准划分的上述盘板件的内部区域或上述盘板件的外部区域形成多个让上述螺栓贯穿地安装的贯通孔。
8.根据权利要求1所述的混合风塔，其特征在于，
上述钢材结构部分从上述内部钢管延伸，
上述外部钢管端部设有为了接触上述钢材结构部分而直径越到上部越变小的外部渐扩管。
9.根据权利要求1所述的混合风塔，其特征在于，
上述钢材结构部分从上述外部钢管延伸，
上述内部钢管端部设有为了接触上述钢材结构部分而直径越到上部越变大的内部渐扩管。
10.根据权利要求1所述的混合风塔，其特征在于，
上述内部钢管端部设有其直径越到上部越变大的内部渐扩管，
上述外部钢管端部设有其直径越到上部越变小的外部渐扩管，
在上述内部渐扩管与上述外部渐扩管接触的上述内部渐扩管及上述外部渐扩管的端部则接合上述钢材结构部分的端部。
11.根据权利要求1所述的混合风塔，其特征在于，
上述内部钢管的宽度方向截面为圆形，
上述外部钢管的宽度方向截面为四角形、六角形、八角形之类的多角形或圆。
12.一种混合风塔，其特征在于，
包括：
双钢管混凝土塔结构部分，内部钢管与外部钢管构成同心地竖立于地面，在上述内部钢管与上述外部钢管之间充填了混凝土；
钢材结构部分，其设于上述双钢管混凝土塔结构部分上部；
内部渐扩管，其一端接合于上述内部钢管的端部且直径越到上部越变大地形成，另一端接合于上述钢材结构部分的端部；以及
外部渐扩管，其一端接合于上述外部钢管的端部且直径越到上部越变小地形成，另一端接合于上述钢材结构部分的端部。
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