CN111065788B - 用于风力驱动的发电机的支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于风力驱动的发电机的支撑结构，所述支撑结构包括管状塔架(1)，该管状塔架具有从顶部到地基部的多个叠置的后张紧环形部段(20)，每个环形部段由至少两个预制混凝土壁件(10)形成，所述壁件之间限定有竖直接头(12)，每个壁件(10)具有两个横向接合面(13)和两个竖直接合面(14)；其中，在竖直接头(12)中，竖直接合面彼此面对地布置，并且在其间没有用于传递结构应力的结构连接器，允许所述壁件(10)的独立结构性能，壁件(10)的高度小于其宽度的两倍。

Description

用于风力驱动的发电机的支撑结构

技术领域

本发明涉及用于风力驱动的发电机的支撑结构的领域，该支撑结构设有由多个预制混凝土壁件制成的塔架，所述多个预制混凝土壁件彼此附接，形成随后张紧的叠置的环形部段。

背景技术

已知通过堆叠由预制混凝土壁件构成的环形部段而获得的用于风力驱动的发电机的支撑结构。

例如，已知PACADAR的专利文献EP2631393描述了这种类型的系统，但是其中每个环形部段的壁件具有较高的高度，整个管状塔架(tubular tower，圆筒式塔架)由几个(例如三个、四个或五个)环形部段构成。这使得所述壁件的制造、运输和提升变得复杂，导致更昂贵的人力成本。

此外，该专利文献中提出的解决方案要求同一环形部段的壁件通过结构连接而横向地连接，例如，围绕每个环形部段的环形后张紧、结构螺钉、钢筋(reinforcing bar)、砂浆和/或现场混凝土浇筑。

这要求壁件包括结构增强件，所述结构增强件设计成用于将应力引导到结构连接器安装于其中的那些位置(point)，使其制造复杂化，并且需要借助于所述结构连接器在每个环形部段中执行形成结构连接的任务，需要必须在较高的高度执行的复杂操作。例如，后张紧需要特定的机械装置，所述机械装置必须被提升到执行所述后张紧的位置，并且结构螺钉是大螺钉，操作者几乎不能用手提起，或者必须一个一个地或小批量地提起，减慢其安装速度，并且需要使用泵送机和模板注入砂浆，使投入运行更加昂贵并减慢其速度。

此外，该专利文献没有考虑整个管状塔架在其整个长度上的完全后张紧，而是在管状塔架的每个横向接头中使用局部后张紧，这就是要通过使用具有大尺寸的壁件来将横向接头的数量保持较少的原因。

还已知专利文献EP1474579明确提及，通过水平、竖直和对角地定位的螺栓将壁件彼此附接，从而实现壁件之间的结构附接，其目的是使得整个管状塔架表现为一个整体。这要求所述螺栓用作结构连接器，因此重型结构螺栓的使用成为必需的，并且除了安装之外，在每个壁件中还需要尺寸制定为适于承受并通过壁件传递所述结构应力的锚固件，所述应力集中在所述结构锚固件中。

所有这些特征使得制造壁件以及组装壁件的任务变得困难且更昂贵。

此外，该专利文献提到，壁件的高度必须等于或大于管状塔架直径的两倍。这意味着即使每个环形部段仅由两个壁件形成，其中的每一个壁件具有的高度均大于其宽度的两倍，因此这些壁件非常高且具有小的基部，并且当在其上端处经受水平负载时将产生大的弯曲力矩，那么如果没有相邻壁件的结构协作的话，它们的基部可能难以支撑。

专利文献FR1145789A还描述了一种管状塔架，在这种情况下是多个壁件构成的烟囱，所述多个壁件随后从顶部到基部后张紧。然而，该专利文献提出通过螺钉来附接上部壁件、下部壁件和侧部壁件等所有壁件，从而实现一整体组件，这需要大量螺纹附接，使结构的组装复杂并减慢其速度。

发明内容

本发明涉及用于风力驱动的发电机的支撑结构。

如现有技术中已知的，所述结构包括：

具有中空内部空间的管状塔架，包括多个叠置的环形部段，在所述环形部段之间限定有横向接头，每个环形部段由至少两个预制混凝土壁件形成，在所述预制混凝土壁件之间限定有竖直接头，每个壁件具有：圆弧形或多边形弧形的水平部段，其长度限定了壁件的宽度；直的竖直部段，其长度限定了壁件的高度；两个横向接合面以及两个竖直接合面，其限定了壁件在其周边上的厚度；

地基部，限定了用于管状塔架的支撑平面；

上部固定构造和下部固定构造，该上部固定构造连接到管状塔架的最上部环形部段，该下部固定构造连接到地基部；

后张紧缆索，用于连接上部固定构造与下部固定构造，使叠置的壁件彼此压紧，所述后张紧缆索沿着管状塔架的中空内部空间或其外部延伸；

其中连续的环形部段的竖直接头彼此不重合。

因此，所描述的管状塔架由叠置的环形部段形成，并且每个所述环形部段又由围绕管状塔架的中空内部空间布置的若干壁件形成。

每个壁件将由预制混凝土制成，混凝土能够是预应力混凝土、后张混凝土、或具有被动增强件或甚至用纤维增强的混凝土，或前述的组合。

每个壁件均将具有圆弧形或多边形弧形的水平部段。这意味着，当将所述壁件放在一起时将形成圆形环形部段或多边形环形部段，并且还意味着，由于所述圆形或多边形环形部段形状，每个壁件在处于竖直位置时具有的稳定性将大于完全平坦的壁件的稳定性。

存在于叠置的环形部段之间的接头将被称为横向接头，并且存在于同一个环形部段的壁件之间的竖直接头将被称为竖直接头。

管状塔架的最上部环形部段(即，最远离地面的环形部段)将被连接到上部固定构造，后张紧缆索的上端将被锚固至该处。所述后张紧缆索的下端又被锚固至固定于管状塔架的地基部的下部固定构造。

其结果是，所述后张紧缆索将沿管状塔架的内侧或外侧延伸，并将环形部段向下压靠在彼此上，以压紧壁件。这允许增加管状塔架对水平风负载的抵抗力。

本发明进一步提出在现有技术中未知的以下内容：

在竖直接头中，同一个环形部段的两个相邻壁件的竖直接合面彼此面对地布置，并且在其间没有用于传递结构应力的结构连接器，允许独立的结构性能；

壁件的高度小于其宽度的两倍。

应当理解，结构应力是由于由所述结构支撑的重量而使结构及其不同部分经受的应力，以及由后张紧产生的应力加上所述结构在其使用寿命期间所承受的其它负载所产生的应力，例如由于风在塔架上以及在风力驱动的发电机上的作用所产生的负载，以及诸如振动、地震等其它负载。

当结构负载施加在壁件上时，负载从该壁件竖直地传递到竖直相邻的壁件直至到达地基部。例如，风力驱动的发电机的重量搁置在形成管状塔架的最上部环形部段的壁件上，并且负载从那里连续地从一个环形部段传递到紧邻其下的部段，压紧壁件直至到达地基部。

当必须承受的应力不是竖直的时，诸如由例如风在风力驱动的发电机的叶片上引起的水平推力，通常的解决方案包括连接叠置的壁件以传递由风的水平负载产生的剪切应力，并且还横向连接同一个环形部段的壁件，使得每个环形部段是整体部段。

施加在管状塔架的上端处的水平负载引起弯曲力矩。由于每个环形部段的壁件均横向附接，因此每个所述环形部段整体地起作用并将所述弯曲力矩分解成具有向下分量的负载以及具有向上分量的负载，其中具有向下分量的负载压紧管状塔架的定位成背风的表面(避开风)，具有向上分量的负载张紧管状塔架的定位成迎风的表面(暴露于风)。管状塔架的后张紧连同管状塔架及风力驱动的发电机的实际重量克服所述向上的负载，防止管状塔架翻转并补偿混凝土中张力的出现。

本发明提出的解决方案与所述通常解决方案的不同之处在于，同一个环形部段的壁件之间没有结构连接器，因此其具有独立的结构性能，特别是在抵抗所述水平应力方面。

在所提出的解决方案中，水平应力以剪切应力的形式在每个横向接头中传递，所述应力至少通过壁件的由于后张紧而被彼此压紧的表面之间存在的摩擦而从一个壁件传递到紧邻在其上方或下方的壁件。由所述水平应力产生的弯曲力矩分布在每个壁件中，而不是分布在每个环形部段中，因此具有竖直向下分量的应力不会集中在塔架的背风表面上，具有竖直向上分量的应力也不会集中在塔架的迎风表面上，相反，每个壁件将具有竖直向上分量的应力传递到下方壁件的更靠近管状塔架的迎风表面的区域中，并且将具有竖直向下分量的另一应力传递到其更靠近管状塔架的背风表面的区域中。这允许将负载分布在塔架的整个环形部段中，防止应力集中在特定结构区域中。

必须记住的是，由于圆弧形或多边形弧形的水平部段，接收垂直于其中心区域的水平负载的壁件将在其圆弧形或多边形弧形的端部处传递具有竖直向下分量的负载以及在其中心区域中传递具有竖直向上分量的负载，反之亦然。

相反，接收与其中心区域相切的水平负载的壁件将在其圆弧形或多边形弧形的一个端部处传递具有竖直向下分量的负载，并在其圆弧形或多边形弧形的另一个端部处传递具有竖直向上分量的负载。

在本发明中，当水平负载被施加在例如风力驱动的发电机的叶片上时，所述水平负载被传递到形成管状塔架的最上部环形部段的每个壁件。

所述水平负载以剪切负载的形式在管状塔架的每个横向接头中一直传递到地基部。

然而，鉴于这些壁件不能将水平应力传递到相邻的壁件，由于从其上部传递的水平负载而在每个单独的壁件中产生弯曲力矩，该弯曲力矩分解成具有竖直分量的两个力，因为这两个力是每个单独的壁件仅能够传递的负载，一个具有竖直向下分量，被传递到下方壁件，另一个具有竖直向上分量，被传递到上方壁件。竖直向上负载由其它竖直向下负载(诸如管状塔架的重量或后张紧)平衡。

为了确保每个所述壁件相对于那些水平负载的稳定性，并且为了减小所分解的具有竖直分量的负载的值，需要防止壁件具有的高度大于所述壁件的宽度的两倍，因为壁件的高度相对于其宽度越大，由于杠杆效应而在壁件的基部上的水平应力所产生的力矩将越大，并且所分解的具有竖直分量的负载将越大。将壁件的比例限制在所述描述的范围内防止几乎不能被该结构承受的具有竖直分量的过度应力。

由于所述特征，风的水平负载全部分布在整个环形部段上，而不是集中在迎风表面和背风表面上，并且避免了通过结构连接而横向附接壁件的需要，考虑到这些结构达到的较高高度，所述结构连接可能难以安置。

应当理解，尽管在壁件之间的竖直接头中不存在结构连接器，但是实际上可以存在其它连接器，例如组装连接器，其允许在提升操作期间或在架设管状塔架时将壁件保持在适当位置。组装连接器将是不传递结构力的连接器，或者传递的应力小于其所定位于其中的结构的那个位置处存在的10％的结构应力，被认为是残余应力，因此组装连接器不能传递所述结构应力并因此基本上不改变已经描述的结构操作。

当管状塔架被架设时，在所述管状塔架的后张紧尚未执行时，所述组装连接器允许将壁件固定就位。

优选地，同一个环形部段的两个相邻壁件的竖直接合面彼此面对地布置，并且将没有在结构的使用寿命期间以传递结构应力的结构连接器起作用的结构螺钉、结构螺栓、局部后张紧、环形部段周围的环形后张紧、面对的竖直接合面的剪切键构造、砂浆或现场浇筑混凝土附接件。

剪切键构造是榫舌和凹槽构造、凸轮和袋构造或常用于结构元件中的其它构造。

还可以想到，同一个环形部段的两个相邻壁件的竖直接合面能够彼此分开，限定一间隙，从而确保其间完全没有应力传递。

如上所述，根据一替代实施例，同一个环形部段的两个相邻壁件的竖直接合面可以通过组装连接器彼此连接，所述组装连接器的尺寸和构造被制定为在组装期间将壁件保持在适当位置并且被构造为在结构的使用寿命期间不传递结构应力。如上所述，在结构的一点处设想的小于10％结构应力的那些应力将不被视为结构应力，而是被视为残余应力，因此假若在结构的那个点处存在小于10％结构应力的应力，则组装连接器可以不时地传递一部分应力。所述组装连接器可以是组装粘合剂，诸如硅树脂或组装螺钉或螺栓。

关于连续的环形部段的壁件的横向接合面的横向接头，提出所述面彼此面对并接触地布置，通过所述后张紧缆索压靠在一起，并且提出了所述面对并接触的横向接合面通过接触限定结构连接以传递结构应力。

所述横向接头可以不具有任何其它结构连接器，然而，也提出了在所述横向接头中布置其它结构连接器，例如穿通加强件或螺钉，或者定位器，所述定位器将一个环形部段的壁件与连续环形部段的壁件结构地连接。

所述横向接合面可以是没有剪切键构造的平坦且光滑的面，或者可替代地设置有剪切键构造。如果包括剪切键构造，则由于所述剪切键构造的存在，一个环形部段的壁件相对于紧邻其下的环形部段的壁件克服水平移动的阻力的增加，因而该结构对于具有水平分量的弯曲和剪切应力的抵抗力将增加。

根据另一个实施例，叠置的环形部段的两个相邻壁件的横向接合面彼此面对地布置并且没有在结构的使用寿命期间以传递结构应力的结构连接器起作用的结构螺钉、结构螺栓、局部后张紧、砂浆、结构粘合剂或现场浇筑混凝土附接件。

与竖直接头一样，提出了相邻环形部段的两个叠置壁件的横向接合面能够通过组装连接器彼此连接，所述组装连接器的尺寸和构造被制定为在组装期间将壁件保持在适当位置并且被构造为在结构的使用寿命期间不传递结构应力。在结构的一位置处存在的等于或小于10％结构应力的应力将不被视为结构应力，而是被视为可以由所述组装连接器支撑并通过所述组装连接器传递的残余应力，而不会导致管状塔架的结构性能发生实质性变化。

到目前为止描述的结构的特征允许一旦所述壁件已被放置在最终位置中后，则建造管状塔架，而不必在竖直接头中安装结构连接器，这简化了组装操作。

如果壁件包括组装连接器或定位器，与结构连接器相比，其放置将更加简单，因为其需要承受的负载非常小，因此其可以是小尺寸的连接器，可以容易地由操作员使用手动工具操纵和安装。

这种解决方案的另一个优点是竖直和水平接头的数量(当水平接头没有结构连接器时)不再是与结构成本相关的因素，因为由于不需要复杂的组装操作，因而接头不必保持较小数量。这允许减小壁件的尺寸，并因此减小其重量，其中其运输变得更简单并且允许将其提升到更高的高度，这允许以有竞争力的价格架设更高的塔。

尽管壁件以最大的尺寸精度制造，但是在堆叠连续的环形部段时其尺寸上的小误差具有累积效应，可能发生导致管状塔架的竖直度的轻微偏差。

增加环形部段的数量后，也可能增加所述累积误差。

为了矫正所述竖直度的偏差，提出了形成管状塔架的至少一个环形部段的壁件具有彼此不平行的横向接合面，在彼此不平行的平面上一起限定具有下部横向接头和上部横向接头的矫正环形部段。该矫正环形部段将用作楔形件，该楔形件将允许矫正位于所述矫正环形部段上方的后续环形部段的倾斜度。

为了其放置，将在架设管状塔架的不同步骤中测量该塔架的倾斜度，并且当检测到与竖直度的偏差大于某个阈值时，所提到的矫正环形部段将被放置在允许矫正管状塔架的竖直度的位置中。

根据另一个实施例，管状塔架包括两个连续的矫正环形部段。一个矫正环形部段相对于随后的相邻矫正环形部段的相应角位置允许两个连续的矫正环形部段的矫正被相加或被抵消。这允许在知道管状塔架中是否存在偏差之前就在管状塔架中制备和制造所述矫正环形部段，并且根据是否检测到偏差或者所检测到的偏差程度将所述矫正环形部段放置在一个位置中或另一个位置中。

还提出了管状塔架包括多个非连续的矫正环形部段，允许沿其长度进行多次矫正。

提出了将上述上部固定构造整合在管状塔架的最上部金属环中，所述最上部金属环被支撑在管状塔架的最后环形部段的壁件的横向接合面上。所述最上部金属环还可包括用于固定风力驱动的发电机的机舱的锚固件。

该方案允许利用单个元件锚固后张紧缆索，将管状塔架的最上部环形部段的壁件彼此附接，并且提供机舱到管状塔架的锚固。

还应当理解，任何所提供的数值范围的端点值可能不是最佳的，并且该数值范围可能需要适应本发明，以使得所述端点值是适用的，所述适应性落在本领域技术人员的能力范围内。

在以下对实施例的详细描述中将看到本发明的其它特征。

附图说明

基于以下参考附图对实施例的详细描述，将更好地理解前述和其它优点及特征，必须以说明性而非限制性方式解释附图，其中：

图1示出了用于风力驱动的发电机的例如所提出的支撑结构的侧视图，支撑结构的上部包括风力驱动的发电机和叶片；

图2以立体图示出了管状塔架的两个叠置的最上部环形部段，每个环形部段由四个壁件形成，为了更容易地理解附图，其余的环形部段已经被移除。上部固定构造也示出为围绕金属环布置，为了更容易地理解附图，已经示出了金属环与塔架的最上部环形部段分开。该视图还包括后张紧电缆，该后张紧电缆附接到固定构造锚固到管状塔架的地基部的上部固定构造和下部固定构造并沿着塔架的内部延伸；

图3示出了根据第一实施例构成管状塔架的壁件的横向展开布局，其中在壁件之间没有结构连接器或组装连接器，并且其中相邻壁件的竖直接合面被分开而限定一间隙；

图4示出了根据第二实施例构成管状塔架的壁件的横向展开布局，其中在彼此接触的壁件的竖直接合面之间没有结构连接器，并且其中叠置的壁件的横向接头面设有剪切键构造；

图5示出了根据第三实施例构成管状塔架的壁件的横向展开布局，其中在壁件之间没有结构连接器，但是在横向接头中以及在竖直接头中布置有组装螺钉或组装销形式的组装连接器；

图6示出了根据第四实施例构成管状塔架的壁件的横向展开布局，其中在竖直接头中没有结构连接器和组装连接器，但是在横向接头中具有钢质双锥体形式的组装定位器，其放置位于壁件的横向接合面中的凹槽中；

图7示出了根据第五实施例构成管状塔架的壁件的横向展开布局，其中在竖直接头中没有结构连接器和组装连接器，但是在横向接头中具有锚固在叠置的壁件上的穿透加强件形式的结构连接器；

图8a至8e示出了根据若干实施例的壁件的一部分的立体图，其中所述壁件具有周边唇缘，增加了壁件在横向和/或竖直接合面中的周边厚度；

图9示出了用于风力驱动的发电机的诸如所提出的支撑结构的侧视图，其中在架设所述塔时管状塔架的下部经历了其竖直度的偏差，并且其中已插入了允许管状塔架的其余部分呈竖直的矫正环形部段，为了清楚起见，该图中所示的偏差被放大了；

图10示出了管状塔架的中心部分的放大视图，其中布置有两个连续的矫正环形部段，两者布置成使得其矫正角度将相加，在紧邻所述两个连续的矫正环形部段下方的环形部段与紧邻所述两个连续的矫正环形部段上方的环形部段之间矫正管状塔架的竖直度；

图11示出了图10中所示的管状塔架的相同部分，但其中管状塔架的下部部分没有显示其竖直度方面的任何偏差，并且其中两个连续的矫正环形部段已被定位成使得各自的对竖直度的矫正被抵消。

具体实施方式

附图示出了本发明的说明性非限制性实施例。

图1示出了用于风力驱动的发电机的支撑结构，该支撑结构由多个叠置的具有截头锥形部段的环形部段20形成，管状塔架1具有中空的内部空间，因此获得了越来越小的横截面。

每个环形部段20由多个壁件10形成，每个壁件具有环形部段形式的横截面，使得在将所有壁件10放在一起时形成圆形环形部段。

对于本领域技术人员显而易见的是，如果壁件10具有多边形截面形状的横截面，则由所述壁件形成的环形部段也将具有管形式的闭合多边形截面。

存在于叠置的环形部段20之间的接头是横向接头11，而存在于同一个环形部段20的相邻壁件10之间的接头是竖直接头12。

环形部段20的竖直接头12与紧邻在其上方或下方的另一个环形部段20的竖直接头12将不重合，以防止结构缺陷。

例如，如图2中详细示出的，所提出的解决方案可以包括形成每个环形部段的四个壁件10，并且可以包括十个以上的环形部段20。本发明适用于任何高度的塔，其中本发明也可用于高度超过150米的非常高的塔架，并且可包括20个以上的环形部段20。

每个壁件10具有两个竖直接合面14和两个横向接合面13。在本示例中，所有所述竖直接合面14和横向接合面13均具有限定壁件10的周边厚度的相同厚度，在该示例中，整个壁件10具有相同的厚度。该实施例也对应于图8a中所示的实施例。

然而，可以设想，壁件10可以比其周边厚度薄，竖直接合面14和/或横向接合面13由壁件10的唇缘或加宽部限定，从而减小每个壁件10的重量，例如，如图8b至8e所示。

在图8b和8e所示的例子中，由于壁件10的厚度的变化，竖直接合面14具有可变的宽度。相反，在图8c所示的实施例中，竖直接合面14具有恒定的宽度，然而横向接合面13具有可变的宽度。

环形部段20的叠置形成具有中空内部空间的管状塔架1。最后环形部段20(即，离地面最远的环形部段)连接到上部固定构造31，在该示例中，如图2所示，该上部固定构造由金属环构成，该金属环被支撑在位于离地面最远的最后环形部段20的横向接合面13上。后张紧缆索30的上端锚固至所述上部固定构造31，所述后张紧缆索沿着所述管状塔架1的内部延伸到所述管状塔架1架设于其上的地基部2，其中所述后张紧缆索30的下端通过下部固定构造32锚固至地基部2上。

所述上部固定构造31和下部固定构造32可由任何传统已知的后张紧技术组成。

在该实施例中，壁件10的横向接合面13是平坦光滑的水平面，使得在叠置环形部段时，由于结构的重量以及张紧所述后张紧缆索30引起的过载，横向接合面13将在横向接头11处被压在一起，从而确保壁件10相对于紧接在其上方和下方的壁件的相对位置，而不需要任何附加的结构连接器将叠置的环形部段20彼此连接。这极大地促进和加速了建造管状塔架1的任务，因为不再需要进行可能是昂贵的、危险的和缓慢的在很高的高度处进行结构连接的操作。

应当理解，这是说明性实施例，但是也可以考虑其它实施例，其中横向接合面借助于结构连接器彼此附接，如图4至图7所示。

同一个环形部段20的那些相邻壁件10的壁件10的竖直接合面14彼此面对地布置，但是没有任何类型的结构连接器将其连接。所述竖直接合面14可以布置成彼此接触，如图4的实施例所示，或者甚至可以间隔开，在其间留有间隙，如图2和图3所示，所述间隙随后可以用硅酮或其它具有很小应力传递能力的粘合剂密封，以防止水或风进入管状塔架，在任何情况下都不需要结构连接。

该特征允许壁件10能够以结构独立的方式起作用，特别是抵抗诸如风的水平动作。由于壁件10不是横向地彼此连接，因此每个壁件必须将接收到的水平负载传递到下部壁件和上部壁件10。

距横向接合面13一定距离施加的水平负载将在每个壁件上产生弯曲力矩，并且所述弯曲力矩将分解成竖直向下的力和竖直向上的力，所述竖直向下的力即为用于压紧布置在其下方的壁件10的压紧力，所述竖直向上的力即为张紧力，由于其小于由结构的重量和由后张紧引起的向下负载，因此将被抵消。

这允许由于风的负载而产生的向下负载(或压紧负载)全面地分布在管状塔架1的整个环形部段中，而不是如其它构造解决方案那样集中在背风表面中，从而减少偶尔的过载并允许减少结构的重量。

图2通过大箭头示出了从风力驱动的发电机传递到设置有上部固定构造31的金属环的水平负载。所述水平负载是由风冲击所述风力驱动的发电机的叶片引起的，所述叶片将连接到金属环。

尽管为了更容易地理解组装，在该图中示出了所述环和接合面都彼此分开，但所述金属环与管状塔架1的最后环形部段20(即，最远离地面的那个环形部段)的壁件10的横向接合面13接触。通过所述接触，施加到金属环的水平负载传递到构成最上部环形部段20的所有壁件10的上端并在所述上端之间分布。

图2中的较小箭头表示传递到构成最上部环形部段20的四个壁件10中的每一个壁件的水平力。

由于水平力被施加在每个壁件10的上端，并且由于没有结构连接器而使得应力不能被传递到横向相邻的壁件10，因此在每个壁件10中产生弯曲力矩(在该图中用半圆箭头示意性地表示)，取决于每个壁件10相对于水平力方向的位置，所述弯曲力矩将具有一个方向或另一个方向。

所描述的弯曲力矩分解成一对竖直向上的力和竖直向下的力，每个壁件必须通过横向接合面13单独地将其传递到下部壁件10。在该图中所述竖直力用竖直箭头表示。

应当理解，为了更容易理解附图，没有表示出其它应力(例如剪切应力)，并且仅部分地表示出应力的传递。该附图仅示出了两个环形部段，且并非布置在其下方的所有环形部段20都一直到地基部，这与所示的环形部段20分开示出以使附图更容易理解。

另一个附加的优点是，由于竖直接头12的附接件总是没有昂贵且安装复杂的结构连接器，降低了成本并允许通过增加接头的数量来减小壁件10的尺寸，而不会增加结构的成本。具有更小尺寸的壁件10更容易运输和提升到其最终位置，具有较低的物流成本并且使得管状塔架1具有更大的高度，因为更小且因此更轻的壁件10可以被提升到更大的高度。

为了使该解决方案稳定，每个壁件10的高度不得超过其宽度的两倍，因为壁件10的高度越大，弯曲力矩将越大，并且当壁件的宽度越小时，所述弯曲力矩分解而成的具有竖直分量的两个力将越大。因此已经确定2:1的高度:宽度比是最大比率，其中如果大于该比率，具有竖直分量的应力变得过大。

作为示例，提出壁件10具有等于或小于10米的高度，其中其宽度等于或大于5米。所述尺寸可以改变，例如，提供高度等于或小于5米且宽度等于或大于2.5米(优选等于或大于5米)的壁件。

这些尺寸明显不同于由预制混凝土制成的管状塔架1的壁件10中的常规尺寸，因为通常使用具有最大可能尺寸的壁件10(通常是高度大于25米的壁件)，使其非常重且很难通过公路运输，并且很难处理和提升到很高的高度。

此外，还设想了本发明的横向接头11和竖直接头12能够包括其它方案，使得组装操作更容易，或者在架设管状塔架1的操作期间在后张紧组件之前固定壁件10的位置，此时管状塔架1可能相当不稳定，但不采用如上所述的昂贵且安装复杂的结构连接器。

图4示出了横向接合面13如何能够包括剪切键构造，该剪切键构造增加了在叠置的环形部段20之间传递剪切应力和弯曲应力的能力。类似地，图6示出了包含作为组装定位器40的双锥体，其允许当壁件10叠置时使壁件10的位置居中。

替代地或附加地，还设想了能够在横向接合面13之间和/或在竖直接合面14之间插入膜材料、砂浆或粘合剂，其将改善面对的表面之间的接触或通常防止水、风、昆虫或灰尘进入。在膜(例如，弹性膜)的情况下，其可以在提升壁件10之前被包括在该壁件中，因此也不会导致组装任务的任何复杂化。

在使用砂浆或粘合剂的情况下，需要操作者在将每个壁件10放置在管状塔架1中的其最终位置中之前放置所述新料；在架设管状塔架1时这些任务实际上会带来复杂性，但是操作者只需使用手动工具就可以容易地执行这些任务，而不会涉及很大的复杂性或过高的成本。

可选地，叠置的壁件10的所述横向接合面13和/或相邻壁件10的所述竖直接合面14也可以通过组装连接器40(例如，图5所示的组装螺钉)彼此连接。

替代性地，所述组装连接器40可以是横向接合面13的插入在面对的横向接合面13上预想的互补空间中突起，或者是同时插入面对的横向接合面13中的面对的预想空间中的部件。

组装连接器40允许在结构组装操作期间在放置后张紧缆索之前固定每个壁件10的位置，但是不足以在其被放置的位置处传递设想的结构应力，即，其可以传递应力等于或小于10％的所述应力，因此所传递的应力被认为是残余应力。换句话说，例如，组装连接器允许承受在组装任务期间由于风撞击管状塔架1而引起的水平负载，但是其不足以承受由于风撞击风力驱动的发电机的涡轮机的叶片而引起的水平负载，这构成大的迎风表面并且因此表现为所述水平负载的值的大幅增加，其进一步施加到管状塔架1的顶点，在顶点处在管状塔架1上引起更大的弯曲力矩。

例如，这可以通过在组装连接器40与壁件10之间留下一些间隙来实现，这将允许通过所述组装连接器40附接的壁件10的几毫米的相对运动，从而防止结构应力的传递。

另一种等效方案包括在组装连接器40与壁件10之间插入可压紧元件(例如橡胶元件)，同样允许壁件10之间的所述相对运动，而不允许结构应力的传递，但允许在一定程度上传递残余应力。

还可以设想，如果超过某个应力阈值，则所述组装连接器断开，诸如对于具有微小应力传递能力的某些粘合剂将会发生这样的情况，例如其将允许在组装期间将壁件10保持在适当位置，传输残余应力，但在受到大的结构应力时会断开。同样，另一种类型的连接器(例如螺钉或螺栓)的尺寸可以制定成当超过某些应力时其断开或断裂。

而且，传递到壁件的残余应力不需要在壁件内部具有复杂的结构增强件，以将应力引导到连接器的锚固点并将应力集中在锚固点中，因为锚固点周围的壁件容易承受所述应力，或者需要轻微的局部加固，这使得可更容易和更便宜地制造壁件。

由于组装连接器40具有比结构连接器更低的抗性要求，所述组装连接器也可以具有更小的尺寸和更少的数量，促进和加速由一个或几个操作者用手动工具手动安装，这几乎不影响架设所述结构的成本和时间。

在横向接头11的情况下，认为可以存在将叠置的壁件10彼此连接的结构连接器41。在图7所示的示例中，所述结构连接器41包括同时连接到叠置的壁件10的穿通加强杆，但是也可以设想其它实施例，例如结构螺钉、局部后张紧电缆、局部混凝土浇筑等。

由于环形部段20的数量相对于传统的等效结构的增加，因此，尽管已采取了所有防备措施尽可能精确地制造壁件10，但每个环形部段20的壁件10的长度方面的可能误差可能具有达到一定程度的累积效应，该累积效应导致管状塔架1的竖直度的偏离。在架设管状塔架1的任务期间也可以发生地基部差异沉降的现象。

为了允许逆转所述偏离，提出在架设管状塔架1时插入矫正环形部段21。

矫正环形部段21是这样的环形部段20，其中形成其的壁件10的上部和下部横向接合面13彼此不平行，因此矫正环形部段21形成彼此不平行的上部和下部横向接头11。这允许矫正环形部段21用作楔形件，从而在连续环形部段20中矫正管状塔架1的竖直度的偏差。

这个特征可以在图9中看到，其中为了使这个特征更加突出，倾斜显然被放大了。

事实上，设想管状塔架1沿其长度能够包含多个矫正环形部段21。

图10和图11示出了如何连续放置两个矫正环形部段21。根据这两个矫正环形部段的相对角度位置，当两个矫正环形部段21的长边叠置时，每个矫正环形部段21提供的倾斜矫正可以相加，实现显著的倾斜矫正，如图10所示。或者，如果两个矫正环形部段21的所述长边布置在管状塔架1的相对侧上，则由每个矫正环形部段提供的倾斜矫正可以相互抵消，因此管状塔架1的倾斜度不会改变，如图11所示。

两个连续的矫正环形部段21的这种构造允许在组装管状塔架1之前制造矫正环形部段21，而不管是否存在偏差或者是否已经开始管状塔架1的架设，并且允许在组装管状塔架1的操作期间通过精确测量所架设的管状塔架1的下部部分相对于已经设想了包含矫正环形部段21的水平面的实际倾斜度来确定必须放置所述矫正环形部段21的位置，根据在架设所述管状塔架1时是否存在所述塔架的偏差而在更大或更小程度上进行矫正或根本不进行矫正。

应当理解，在一个实施例中描述的构成本发明的不同部分可以与在其它不同实施例中描述的部分自由组合，尽管没有明确地描述所述组合，只要该组合不会带来缺点即可。

Claims (15)

1.一种用于风力驱动的发电机的支撑结构，包括：

管状塔架(1)，所述管状塔架设有中空内部空间，所述管状塔架(1)包括多个叠置的环形部段(20)，在所述多个叠置的环形部段之间限定有横向接头(11)，每个环形部段(20)由预制混凝土制成的至少两个壁件(10)形成，在所述壁件之间限定有竖直接头(12)，每个壁件(10)具有：圆弧形或多边形弧形水平部段，其长度限定所述壁件(10)的宽度；直的竖直部段，其长度限定了所述壁件(10)的高度；两个具有恒定或可变厚度的横向接合面(13)和两个具有恒定或可变厚度的竖直接合面(14)，限定了所述壁件(10)在其周边的厚度；

地基部(2)，限定用于所述管状塔架(1)的支撑平面；

上部固定构造(31)和下部固定构造(32)，所述上部固定构造连接至所述管状塔架(1)的最上部的环形部段(20)，所述下部固定构造连接至所述地基部(2)；

后张紧缆索(30)，连接所述上部固定构造(31)和下部固定构造(32)，将叠置的所述壁件(10)彼此压紧，所述后张紧缆索(30)沿着所述管状塔架(1)的中空内部空间延伸；

其中连续的环形部段(20)的竖直接头(12)彼此不重合；

其特征在于：

在所述竖直接头(12)中，同一个环形部段(20)的两个相邻壁件(10)的竖直接合面(14)彼此面对地布置，并且在其间没有用于传递结构应力的结构连接器，允许所述壁件(10)的独立结构性能；

其中所述壁件(10)的高度小于其宽度的两倍。

2.根据权利要求1所述的结构，其中，同一个环形部段(20)的两个相邻壁件(10)的竖直接合面(14)彼此面对地布置，并且没有在结构的使用寿命期间用于传递结构应力的结构连接器，所述结构连接器限定为以下中之一：结构螺钉、结构螺栓、局部后张紧、环形部段(20)周围的环形后张紧、面对的竖直接合面的剪切键构造、或现场浇筑混凝土附接件。

3.根据权利要求1所述的结构，其中，同一个环形部段(20)的两个相邻壁件(10)的竖直接合面(14)彼此分开，限定一间隙。

4.根据权利要求2所述的结构，其中，同一个环形部段(20)的两个相邻壁件(10)的竖直接合面(14)彼此分开，限定一间隙。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其中，同一个环形部段(20)的两个相邻壁件(10)的竖直接合面(14)和/或连续的环形部段(20)的两个叠置的壁件(10)的横向接合面(13)通过组装连接器(40)彼此附接，所述组装连接器的尺寸和构造被制定为在组装期间将所述壁件(10)保持到位并且被配置用于在通过所述组装连接器(40)附接的壁件(10)之间传递至多残余应力。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其中，连续的环形部段(20)的壁件(10)的横向接合面(13)的横向接头(11)布置成彼此面对并且接触，通过所述后张紧缆索(30)压在一起，并且其中所述面对和接触的横向接合面(13)通过接触限定结构连接，以用于传递结构应力。

7.根据权利要求6所述的结构，其中，叠置的壁件(10)的横向接合面(13)通过组装连接器(40)和/或通过结构连接器(41)和/或通过剪切键构造和/或通过定位器彼此附接。

8.根据权利要求6所述的结构，其中，叠置的环形部段(20)的两个相邻壁件(10)的横向接合面(13)布置成彼此面对，并且没有在结构的使用寿命期间用于传递结构应力的结构连接器，所述结构连接器限定为以下中之一：结构螺钉、结构螺栓、局部后张紧、砂浆、结构粘合剂或现场浇筑混凝土附接件。

9.根据权利要求5所述的结构，其中，所述组装连接器(40)是组装螺钉、组装螺栓、砂浆、粘合剂，其尺寸制定为在所述壁件之间传递至多残余应力，并且当其经受超过所述残余应力的应力时与其所附接的所述壁件(10)中的至少一个断开连接。

10.根据权利要求5所述的结构，其中，所述组装连接器(40)的尺寸和构造设计为承受和传递最多这样的残余应力：该残余应力等于或小于所述结构的所述组装连接器(40)所位于的位置处预想的10％结构应力。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其中，形成所述管状塔架(1)的至少一个环形部段(20)的所述壁件(10)具有不平行的横向接合面(13)，限定一矫正环形部段(21)，所述矫正环形部段在不平行于彼此的平面上具有下部横向接头(11)且具有上部横向接头(11)。

12.根据权利要求11所述的结构，其中，所述管状塔架(1)包括两个连续的矫正环形部段(21)。

13.根据权利要求11所述的结构，其中，所述管状塔架(1)包括多个不连续的矫正环形部段(21)。

14.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其中，所述上部固定构造(31)整体形成在所述管状塔架(1)的最上部金属环中，所述最上部金属环被支撑在所述管状塔架(1)的最后环形部段(20)的壁件(10)的横向接合面(13)上。

15.根据权利要求14所述的结构，其中，所述最上部金属环包括用于固定风力驱动的发电机的机舱的锚固件。

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