CN111677350A - 一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，多个斜支柱沿圆周布置形成支撑体；斜支柱柱顶布置所述柱顶水平环梁，柱顶水平环梁上方支撑冷却塔塔筒；斜支柱柱底通过支墩与环形基础连接；支撑体包括相同数量的顺倾斜支柱和逆倾斜支柱，顺倾斜支柱和逆倾斜支柱分别沿顺时针和逆时针两个方向从下向上倾斜，每个顺倾斜支柱均与顺时针方向上的两个相邻逆倾斜支柱在进风口高度范围内两次交叉，每个逆倾斜支柱均与逆时针方向上的两个相邻顺倾斜支柱在进风口高度范围内两次交叉。本发明具有冷却塔进风口高、散热能力强，抗水平扭转及抗侧向位移能力强，钢结构采用工厂化加工，现场组拼，施工工艺简单，施工周期短、土建造价低等优点。

Description

一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔

技术领域

本发明属于工业自然通风冷却塔技术领域，特别涉及一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔。

背景技术

传统的大型工业用钢筋混凝土自然通风冷却塔斜支柱大多数采用人支柱(或称A字柱)、V字柱、X支柱或I支柱；当冷却塔进风口高度很高时(接近或超过40m)可采用在斜支柱高度方向上两次交叉的双交叉斜支柱。

这些空间双向交叉的斜支柱沿环向和子午向形成许多组稳定的三角形受力结构。斜支柱受力以承受拉、压轴力为主，径向和切向弯矩均较小。

为满足强度及长细比控制要求，钢筋混凝土斜支柱的截面尺寸及钢筋用量都很大。斜支柱浇筑施工时，国内外普遍采用满樘脚手架方案支撑斜支柱模板，分多段浇筑施工。由于斜支柱高度高、重量大，脚手架钢管用量很大，租赁期长，土建造价高，施工工期长(双交叉斜支柱施工工期甚至长达半年之久)。

针对斜支柱尤其是双交叉斜支柱支撑的冷却塔结构体系上的弱点，有必要提出一种新型的冷却塔斜支柱结构体系，简化施工工艺，缩短施工工期，降低土建造价。

发明内容

为解决现有钢筋混凝土斜支柱支撑的冷却塔结构体系上的弱点，本发明提供了一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔。采用该结构的自然通风冷却塔，具有进风口高度高、抗水平扭转及抗侧向位移能力强，钢结构采用工厂化加工现场组拼，施工工艺简单，施工周期短、土建造价低等优点。

为实现上述目的，本发明采取如下技术解决方案：

一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，包括环形基础、斜支柱、柱顶水平环梁和冷却塔塔筒；

多个所述斜支柱沿圆周布置形成支撑体；斜支柱柱顶布置所述柱顶水平环梁，柱顶水平环梁上方支撑冷却塔塔筒；斜支柱柱底通过支墩与环形基础连接；

所述支撑体包括相同数量的顺倾斜支柱和逆倾斜支柱，顺倾斜支柱和逆倾斜支柱分别沿顺时针和逆时针两个方向从下向上倾斜，每个顺倾斜支柱均与顺时针方向上的两个相邻逆倾斜支柱在进风口高度范围内两次交叉，每个逆倾斜支柱均与逆时针方向上的两个相邻顺倾斜支柱在进风口高度范围内两次交叉。

作为本发明的进一步改进，所述斜支柱的两次交叉处形成交叉点，所述交叉点为相贯型X节点；

所述相贯型X节点是交叉处的四个斜支柱短节固定连接形成X型结构且内部相互贯通。

作为本发明的进一步改进，所述斜支柱的两次交叉处形成交叉点，所述交叉点为加强型X节点；

所述加强型X节点是交叉处的四个斜支柱短节固定连接形成X型结构且在连接处之间设置有竖向加强板，交叉处外围设置有多层横向加强板。

作为本发明的进一步改进，所述支撑体沿高度方向设置0道、一道或多道中间水平环梁。

作为本发明的进一步改进，所述柱顶水平环梁、两次交叉处所在的圆形、中间水平环梁、环形基础在地面的投影为同心圆。

作为本发明的进一步改进，相邻且不交叉的顺倾斜支柱和逆倾斜支柱底部设置在同一支墩上。

作为本发明的进一步改进，所述斜支柱为钢管混凝土结构。

作为本发明的进一步改进，所述的冷却塔塔筒为现浇钢筋混凝土薄壳结构。

作为本发明的进一步改进，所述的环形基础为钢筋混凝土结构。

作为本发明的进一步改进，所述斜支柱柱肢横截面为圆形、矩形、圆角矩形或其他截面形状。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，该冷却塔包括塔筒、双交叉钢管混凝土斜支柱、水平环梁、环型基础等。支撑体由切向和径向两个方向倾斜的斜支柱形成了交叉的网络结构，在进风口高度范围内两次交叉。由于网络结构形成一系列三角形体系，故稳定性好；其中，冷却塔塔筒为钢筋混凝土薄壳结构；双交叉斜支柱采用钢管混凝土结构；斜支柱下端通过柱底支墩固定在冷却塔环形基础上，斜支柱上端离散支撑冷却塔塔筒，相邻斜支柱之间通过相贯型X节点或加强型X节点交叉连接。本发明具有冷却塔进风口高、散热能力强，抗水平扭转及抗侧向位移能力强，钢结构采用工厂化加工，现场组拼，施工工艺简单，施工周期短、土建造价低等优点。

附图说明

图1为采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔三维图(加强型X节点，有柱间水平环梁)；

图2为双交叉钢管混凝土斜支柱三维图(加强型X节点，有柱间水平环梁)；

图3为双交叉钢管混凝土斜支柱三维图(加强型X节点，无柱间水平环梁)；

图4为双交叉钢管混凝土斜支柱三维图(相贯型X节点，有柱间水平环梁)；

图5为双交叉钢管混凝土斜支柱三维图(相贯型X节点，无柱间水平环梁)；

图6为斜支柱相贯型X节点；

图7为斜支柱加强型X节点；

图中，1、双交叉钢管混凝土斜支柱，1-1顺倾斜支柱，1-2逆倾斜支柱；2、冷却塔塔筒；3、斜支柱柱底支墩；4、环形基础；5、斜支柱交叉节点，5-1、相贯型X节点，5-2、加强型X节点；6、柱顶水平环梁；7、中间水平环梁。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图4，本发明为一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，双交叉斜支柱上部与冷却塔塔筒连接，下部通过支墩与环形基础连接。双交叉斜支柱为钢管混凝土结构；冷却塔塔筒1为钢筋混凝土薄壳结构；环形基础3为钢筋混凝土结构。水平环梁5为钢筋混凝土或钢管混凝土结构。

斜支柱横截面为圆形、矩形、圆角矩形或其他截面形状，斜支柱沿柱轴线方向为等截面本发明具有冷却塔整体受力合理、抗水平扭转能力强，侧向整体稳定性好、支柱截面小、钢筋用量低等优点。

具体的，钢管混凝土斜支柱1沿圆周布置，斜支柱柱顶离散支撑冷却塔塔筒2，斜支柱柱底通过支墩3与环形基础4连接，相邻斜支柱之间在进风口高度范围内两次交叉5，斜支柱柱顶布置有水平环梁6。

如图2和图3所示，两次交叉具体布置是：所述支撑体包括相同数量的顺倾斜支柱1-1和逆倾斜支柱1-2，顺倾斜支柱1-1和逆倾斜支柱1-2分别沿顺时针和逆时针两个方向从下向上倾斜(左手螺旋法则，大拇指向上)，每个顺倾斜支柱1-1均与顺时针方向上的两个相邻逆倾斜支柱1-2在进风口高度范围内两次交叉，每个逆倾斜支柱1-2均与逆时针方向上的两个相邻顺倾斜支柱1-1在进风口高度范围内两次交叉。

其中，冷却塔塔筒2为现浇钢筋混凝土薄壳结构；所述的双交叉钢管混凝土斜支柱1为钢管混凝土结构；所述的环形基础4为钢筋混凝土结构。

作为优选地实施例，如图6所示，斜支柱的两次交叉处形成交叉点5，所述交叉点5为相贯型X节点5-1；所述相贯型X节点5-1是交叉处的四个斜支柱短节固定连接形成X型结构且内部相互贯通。

可选的，钢管混凝土斜支柱1的柱肢横截面为圆型、矩形或长圆形，优选圆形。钢管混凝土斜支柱的两层交叉点5采用相贯型X节点5-1或采用由纵横加强板组成的加强型X节点5-2，优选加强型X节点。

如图7所示，所述斜支柱的两次交叉处形成交叉点5，所述交叉点5为加强型X节点5-2；所述加强型X节点5-2是交叉处的四个斜支柱短节固定连接形成X型结构且在连接处之间设置有竖向加强板，交叉处外围设置有多层横向加强板。

双交叉钢管混凝土斜支柱1的外包钢管采用工厂化加工、现场组拼，整体或分段吊装方案施工；钢管内的混凝土采用顶升法、高抛法或顶升+高抛法，沿柱高一次或分段浇筑。钢管相邻分段之间的连接采用焊接或法兰-螺栓连接。

可选的，斜支柱的外钢管吊装就位采用临时塔内侧斜支撑或塔外侧斜拉杆索实现定位；

水平环梁6、7为钢结构、钢筋混凝土结构、型钢-混凝土组合结构。水平环梁与钢管混凝土斜支柱连接，为斜支柱提供增强的水平径向刚度。

所述支撑体沿高度方向设置0道、一道或多道中间水平环梁7。钢管混凝土斜支柱柱间沿高度方向设置一道或多道水平环梁7，也可不设中间环梁7，优选设置一道水平环梁。

所述柱顶水平环梁6、两次交叉处所在的圆形、中间水平环梁7、环形基础4在地面的投影为同心圆。

相邻且不交叉的顺倾斜支柱1-1和逆倾斜支柱1-2底部设置在同一支墩3上。

实施例1

如图1所示，为双交叉钢管混凝土斜支柱自然通风冷却塔三维图；图2为图1中双交叉钢管混凝土斜支柱三维图；双交叉斜支柱上部与冷却塔塔筒连接，下部通过支墩与冷却塔环形基础连接；柱间及柱顶设置水平环梁；双交叉斜支柱为钢筋混凝土或钢管混凝土结构；冷却塔塔筒1为钢筋混凝土薄壳结构；环形基础3为钢筋混凝土结构；柱间和柱顶水平环梁6为钢结构、钢管混凝土或型钢-混凝土组合结构。

具体施工方法为：先施工冷却塔环基；环基预留支墩竖向插筋；部分施工柱底支墩；钢管混凝土柱钢管结构工厂化分段加工、防腐，运输至现场；组拼成形，分段吊装，内部斜支撑或外部锚拉结构辅助定位；钢管底部与支墩埋件焊接或螺栓连接，相邻钢管柱之间采用焊接或法兰螺栓连接；柱间水平环梁环梁拼接成环；吊装上半截钢管柱，外部锚拉结构辅助定位，柱顶水平环梁环梁拼接成环；施工上方塔筒。

实施例2

如图3所示，双交叉斜支柱采用加强型X节点，无柱间水平环梁，其他结构与实施例1相同。

实施例3

如图4所示，双交叉斜支柱采用相贯型X节点，有柱间水平环梁，其他结构与实施例1相同。

实施例4

如图5所示，双交叉斜支柱采用相贯型X节点，无柱间水平环梁，其他结构与实施例1相同。

以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定发明保护范围。

Claims (10)

1.一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于，包括环形基础(4)、斜支柱(1)、柱顶水平环梁(6)和冷却塔塔筒(2)；

多个所述斜支柱(1)沿圆周布置形成支撑体；斜支柱(1)柱顶布置所述柱顶水平环梁(6)，柱顶水平环梁(6)上方支撑冷却塔塔筒(2)；斜支柱(1)柱底通过支墩(3)与环形基础(4)连接；

所述支撑体包括相同数量的顺倾斜支柱(1-1)和逆倾斜支柱(1-2)，顺倾斜支柱(1-1)和逆倾斜支柱(1-2)分别沿顺时针和逆时针两个方向从下向上倾斜，每个顺倾斜支柱(1-1)均与顺时针方向上的两个相邻逆倾斜支柱(1-2)在进风口高度范围内两次交叉，每个逆倾斜支柱(1-2)均与逆时针方向上的两个相邻顺倾斜支柱(1-1)在进风口高度范围内两次交叉。

2.根据权利要求1所述的一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于，所述斜支柱的两次交叉处形成交叉点(5)，所述交叉点(5)为相贯型X节点(5-1)；

所述相贯型X节点(5-1)是交叉处的四个斜支柱短节固定连接形成X型结构且内部相互贯通。

3.根据权利要求1所述的一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于，所述斜支柱的两次交叉处形成交叉点(5)，所述交叉点(5)为加强型X节点(5-2)；

所述加强型X节点(5-2)是交叉处的四个斜支柱短节固定连接形成X型结构且在连接处之间设置有竖向加强板，交叉处外围设置有多层横向加强板。

4.根据权利要求2或3所述的一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于，所述支撑体沿高度方向设置0道、一道或多道中间水平环梁(7)。

5.根据权利要求4所述的一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于，所述柱顶水平环梁(6)、两次交叉处所在的圆形、中间水平环梁(7)、环形基础(4)在地面的投影为同心圆。

6.根据权利要求1所述的一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于：相邻且不交叉的顺倾斜支柱(1-1)和逆倾斜支柱(1-2)底部设置在同一支墩(3)上。

7.根据权利要求1所述的一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于，所述斜支柱(1)为钢管混凝土结构。

8.根据权利要求1所述的一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于，所述的冷却塔塔筒(2)为现浇钢筋混凝土薄壳结构。

9.根据权利要求1所述的一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于，所述的环形基础(4)为钢筋混凝土结构。

10.根据权利要求1所述的一种采用双交叉斜支柱的自然通风冷却塔，其特征在于，所述斜支柱(1)柱肢横截面为圆型或矩形。

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