CN107806274A - 一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔 - Google Patents

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范峰
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Abstract

一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，它涉及一种钢结构冷却塔。本发明为了解决现有超大型单层钢结构冷却塔抗风稳定承载力低、结构刚度弱、用钢量大、成本造价较高的问题。本发明包括单层网壳(1)、交叉斜立柱(4)、多组外拉索(3)和多个竖向加强桁架(2)，交叉斜立柱(4)竖直安装，单层网壳(1)安装在交叉斜立柱(4)上，多个竖向加强桁架(2)沿单层网壳(1)的中心对称安装在单层网壳(1)的内部，每组外拉索(3)的一端与一个竖向加强桁架(2)的外部节点相连，每组外拉索(3)的另一端锚于地面上。本发明用于电力行业。

Description

一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔
技术领域
本发明涉及一种双曲线型单层网壳钢结构冷却塔，具体涉及一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔,属于土木工程技术领域。
背景技术
自然通风冷却塔是一种广泛应用于电力行业的工业建筑。其中钢筋混凝土冷却塔是最为常见的冷却塔结构形式，但由于其自重大，水资源消耗大，施工周期较长，工艺复杂的局限性，而钢结构冷却塔因其强度高、质量轻、施工周期短等显著的结构优势，近年来逐渐被人们认识和接受。通常单层“自立式”网壳钢结构冷却塔的结构形式为采用矩形或三角形网格，延环向设置环向加强，底部柱采用交叉斜立柱。对于大型自然通风冷却塔，冷却塔单层网壳钢结构冷却塔也面临着诸多问题：抗风稳定承载力低，结构刚度弱，喉部风压区易发生较大位移。为满足结构的整体刚度比限制，不得不增大截面尺寸，因此钢材的强度无法得到充分利用，结构用钢量大，成本造价较高。
综上所述,现有超大型单层钢结构冷却塔抗风稳定承载力低、结构刚度弱、用钢量大、成本造价较高的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有超大型单层钢结构冷却塔抗风稳定承载力低、结构刚度弱、用钢量大、成本造价较高的问题。进而提供一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔。
本发明的技术方案是：一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，它包括单层网壳、交叉斜立柱、多组外拉索和多个竖向加强桁架，交叉斜立柱竖直安装，单层网壳安装在交叉斜立柱上，多个竖向加强桁架沿单层网壳的中心对称安装在单层网壳的内部，每组外拉索的一端与一个竖向加强桁架的外部节点相连，每组外拉索的另一端锚于地面上。
进一步地，每个竖向加强桁架均为双层平行桁架。
进一步地，每个竖向加强桁架均包括外弦杆、平面内腹杆、内弦杆和平面外杆，平面内腹杆安装于外弦杆和内弦杆的平面内，平面外腹杆用于连接外弦杆平面与内弦杆的平面，外弦杆、平面内腹杆、内弦杆和平面外杆形成双层平行桁架结构。
进一步地，外腹杆和内腹杆的倾角为30°-60°。
进一步地，外腹杆和内腹杆的倾角为40°-50°。
进一步地，每组外拉索包括多根外拉索，每根外拉索均沿竖向加强桁架的外中心节点连线由上至下等高度布置。
进一步地，每组外拉索的地面锚固位置等间距布置于竖向加强桁架的外中心节点连线地面投影线上。
进一步地，每根外拉索在施工完成后施加预应力。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、本发明施加了预拉力的外拉索能够分担迎风面风压以及抵消大部分侧风面与背风面的风吸力，为抵抗任意风向角的风荷载，沿塔体中心对称布置多个竖向加强桁架，竖向加强结构为双层平行桁架，以避免拉索附近网壳的局部失稳破坏，同时也增强结构的抗侧刚度以及整体性。使得本发明的整个塔体刚度以及抗风承载力得到显著提高，同时竖向加强桁架结构也能够有效地防止拉索处网壳的局部失稳。
2、本发明的塔体构件中的拉索和加劲肋提高了结构的稳定承载力，故可以减小构件尺寸，自重显著减轻，经济性优越。
3、现有技术采用的内索结构塔体内部拉索易影响冷却塔循环水的冷却效率，本发采用了外拉索冷却塔的冷却性能更优，拉索放置在塔体内部会影响冷却塔的循环效率，且钢索易腐蚀。拉索与结构连接处可能会发生局部失稳。
附图说明
图1是本发明外拉索结构单层网壳冷却塔的整体结构示意图；
图2是本发明竖向加强桁架结构示意图；
图3是本发明单层网壳结构局部示意图；
图4是本发明拉索布置示意图；
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，它包括单层网壳1、交叉斜立柱4、多组外拉索3和多个竖向加强桁架2，交叉斜立柱4竖直安装，单层网壳1安装在交叉斜立柱4上，多个竖向加强桁架2沿单层网壳1的中心对称安装在单层网壳1的内部，每组外拉索3的一端与一个竖向加强桁架2的外部节点相连，每组外拉索3的另一端锚于地面上。
本实施方式的外拉索3在连接过程中，施加了预拉力的外拉索能够分担迎风面风压以及抵消大部分侧风面与背风面的风吸力。本发明具有自重轻，造价低，刚度以及抗风承载力高，冷却效率良好的优点。
外拉索沿竖向加强桁架外中心节点等高度布置，地面基础锚固位置等距布置于加强桁架外节点中心连线地面投影线上。超大型冷却塔结构对于风荷载尤为敏感，冷却塔体表面按风荷载分布可分为风压区以及风吸区。迎风面拉索能够有效的减小风压区的风压荷载，同时侧风面以及背风面拉索能够塔筒对称两侧对称风吸力大部分相互抵消。因此外拉索能够有效地增加结构的抗侧刚度以及提高结构的抗风稳定性，从而降低结构自重，降低造价。
具体实施方式二：结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式的每个竖向加强桁架2均为双层平行桁架。如此设置，竖向加强桁架结构能够防止拉索处网壳的局部失稳。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的每个竖向加强桁架2均包括外弦杆5、平面内腹杆6、内弦杆7和平面外杆8，平面内腹杆6安装于外弦杆5和内弦杆7的平面内，平面外腹杆7用于连接外弦杆平面与内弦杆7的平面，外弦杆5、平面内腹杆6、内弦杆7和平面外杆8形成双层平行桁架结构。如此设置，结构简单竖向加强桁架结构能够防止拉索处网壳的局部失稳。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的外腹杆6和内腹杆8的倾角为30°-60°。如此设置，在上述结构中，单层矩形网壳以及竖向加强桁架结构内部均设置有倾角30°-60°斜腹杆，以增强结构的整体刚度。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的外腹杆6和内腹杆8的倾角为40°-50°。如此设置，增强结构的整体刚度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的每组外拉索3包括多根外拉索，每根外拉索均沿竖向加强桁架的外中心节点连线9由上至下等高度布置。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图4说明本实施方式，本实施方式的每组外拉索3的地面锚固位置等间距布置于竖向加强桁架的外中心节点连线地面投影线10上。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式的每根外拉索在施工完成后施加预应力。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

Claims (8)

1.一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，其特征在于：它包括单层网壳(1)、交叉斜立柱(4)、多组外拉索(3)和多个竖向加强桁架(2)，交叉斜立柱(4)竖直安装，单层网壳(1)安装在交叉斜立柱(4)上，多个竖向加强桁架(2)沿单层网壳(1)的中心对称安装在单层网壳(1)的内部，每组外拉索(3)的一端与一个竖向加强桁架(2)的外部节点相连，每组外拉索(3)的另一端锚于地面上。
2.根据权利要求1所述的一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，其特征在于：每个竖向加强桁架(2)均为双层平行桁架。
3.根据权利要求2所述的一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，其特征在于：每个竖向加强桁架(2)均包括外弦杆(5)、平面内腹杆(6)、内弦杆(7)和平面外杆(8)，平面内腹杆(6)安装于外弦杆(5)和内弦杆(7)的平面内，平面外腹杆(7)用于连接外弦杆平面与内弦杆(7)的平面，外弦杆(5)、平面内腹杆(6)、内弦杆(7)和平面外杆(8)形成双层平行桁架结构。
4.根据权利要求3所述的一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，其特征在于：外腹杆(6)和内腹杆(8)的倾角为30°-60°。
5.根据权利要求4所述的一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，其特征在于：外腹杆(6)和内腹杆(8)的倾角为40°-50°。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，其特征在于：每组外拉索(3)包括多根外拉索，每根外拉索均沿竖向加强桁架的外中心节点连线(9)由上至下等高度布置。
7.根据权利要求6所述的一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，其特征在于：每组外拉索(3)的地面锚固位置等间距布置于竖向加强桁架的外中心节点连线地面投影线(10)上。
8.根据权利要求6所述的一种含外拉索结构的单层网壳钢结构冷却塔，其特征在于：每根外拉索在施工完成后施加预应力。
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