CN114382656B - 一种隔振抗震风电机组塔架支撑及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔振抗震风电机组塔架支撑，包括第一构件和与所述第一构件连接的第二构件，其中，所述第一构件包括套筒组件、双锥形组件以及连接件，所述套筒组件呈内部中空的圆筒形状，所述双锥形组件设置于所述套筒组件内且其两端分别连接于所述套筒组件及所述连接件，所述第二构件包括工字钢、第四圆形板、第五圆形板以及相互串接的大耗能阻尼器和小耗能阻尼器。本发明还提供了一种隔振抗震风电机组塔架支撑的组装方法。本发明的有益效果：刚度大、强度高、装配化程度高、更换方便，避免了震后修复工作复杂及成本高等缺点。

Description

一种隔振抗震风电机组塔架支撑及其组装方法

技术领域

本发明涉及风电能源领域，主要用于隔振及抗震结构中以耗散外界输入能量且实现自复位的效果，具体涉及一种隔振抗震风电机组塔架支撑及其组装方法。

背景技术

“双碳”目标意味着能源结构模式的转型，风电是一种绿色的能源，可以预见的是，风电的建设将逐步展开。

对于风电机组支撑结构的各连接部分，工程人员应避免不利振动/震动对结构产生的负面影响。本发明应用于风电机组支撑结构中，承受着上部结构传递下来的振动荷载、风荷载、海浪荷载（应用于海上的风电）、地震荷载等。由于风荷载、海浪荷载、地震荷载具有不确定性，基于单一水准目标设计的支撑可能会导致材料浪费、无法达到预期的变形模式，因此，单一的耗能技术、自复位技术难以构筑高效的支撑建筑物，如摩擦耗能具有松弛老化的问题，塑性耗能对承载力有一定要求；预应力筋亦有预应力松弛、锚固要求高等问题；新型材料造价高等问题。

因此，有必要提供一种适用于隔振及抗震风电机组塔架支撑建筑物。

发明内容

本发明公开了一种隔振抗震风电机组塔架支撑及其组装方法，其可以解决背景技术中涉及的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种隔振抗震风电机组塔架支撑，包括第一构件和与所述第一构件连接的第二构件，其中，

所述第一构件包括套筒组件、双锥形组件以及连接件，所述套筒组件呈内部中空的圆筒形状，所述双锥形组件设置于所述套筒组件内并一端与所述套筒组件连接，所述连接件与所述双锥形组件的另一端连接；

所述双锥形组件包括第一铰支座、多根连杆、圆环、多个水平式耳板、多根高强弹簧、钢圈、第二铰支座以及第一圆形板，所述第一铰支座位于所述圆环的一侧并与所述套筒组件固定连接，所述第一铰支座通过所述连杆与所述水平式耳板铰接，多个所述水平式耳板沿所述圆环的圆周方向均匀间隔设置并铰接于所述圆环的内壁，所述钢圈通过多根所述高强弹簧悬置于所述圆环的圆心位置，所述第二铰支座位于所述圆环的另一侧并与所述第一圆形板固定连接，所述第二铰支座通过所述连杆与所述水平式耳板铰接，所述第一圆形板与所述连接件的一端固定连接；

所述第二构件包括工字钢、第四圆形板、第五圆形板、大耗能阻尼器和小耗能阻尼器，所述工字钢包括两块相互间隔设置的翼板和连接两块所述翼板的腹板，所述大耗能阻尼器和所述小耗能阻尼器沿所述腹板的长度方向相互串接设置于所述腹板上，所述第四圆形板设置于所述大耗能阻尼器远离所述小耗能阻尼器的一端，所述第五圆形板设置于所述小耗能阻尼器远离所述大耗能阻尼器的一端。

作为本发明的一种优选改进，所述套筒组件包括耳板、封板以及依次焊接固定的第一圆钢管、第二圆钢管、第三圆钢管，所述封板设置于所述第一圆钢管远离所述第二圆钢管的一端，所述耳板焊接于所述封板的外侧表面，所述第一铰支座焊接于所述封板的内侧表面。

作为本发明的一种优选改进，所述连接件包括第一高强螺栓、第二圆形板、连接柱、第三圆形板以及第二高强螺栓，所述第一圆形板通过所述第一高强螺栓与所述第二圆形板连接，所述第二圆形板与所述第三圆形板平行间隔设置并通过连接柱连接，所述第四圆形板通过所述第二高强螺栓与所述第三圆形板连接。

作为本发明的一种优选改进，所述第二圆形板的外径大于所述第一圆钢管和所述第三圆钢管的内径，小于所述第二圆钢管的内径。

作为本发明的一种优选改进，还包括橡胶环，所述橡胶环套设于所述第一圆形板和所述第二圆形板外周。

作为本发明的一种优选改进，所述大耗能阻尼器包括第一基板、长长圆孔、第一圆孔以及大耗能开缝钢板，所述第一圆孔与所述长长圆孔间隔设置于所述第一基板上，所述大耗能开缝钢板位于所述长长圆孔和所述第一圆孔之间；所述小耗能阻尼器包括第二基板、短长圆孔、第二圆孔以及小耗能开缝钢板，所述第二圆孔与所述短长圆孔间隔设置于所述第二基板上，所述小耗能开缝钢板位于所述短长圆孔和所述第二圆孔之间。

作为本发明的一种优选改进，所述大耗能阻尼器和所述小耗能阻尼器的数量均为两片，所述腹板夹设于两片所述大耗能阻尼器和两片所述小耗能阻尼器之间。

作为本发明的一种优选改进，所述大耗能开缝钢板的肢数大于所述小耗能开缝钢板。

作为本发明的一种优选改进，所述第二构件还包括加劲肋，所述加劲肋沿所述腹板的长边方向分别固定于所述大耗能阻尼器和所述小耗能阻尼器上。

本发明还提供了一种隔振抗震风电机组塔架支撑的组装方法，该组装方法包括如下步骤：

步骤一、将耳板与第一圆钢管焊接固定；

步骤二、组装双锥形组件，将连杆、圆环、水平式耳板通过铰接的方式连接，连杆的另一侧合并到一起分别形成第一铰支座、第二铰支座，将高强弹簧两端分别焊接在水平式耳板及钢圈上，得到双锥形组件；

步骤三、将第二铰支座与第一圆形板焊接固定，再将第一圆形板与第二圆形板通过第一高强螺栓固定；

步骤四、在第一圆形板和第二圆形板处安装橡胶环；

步骤五、依次将双锥形组件、第一圆形板、第二圆形板、连接件、第三圆形板、橡胶环装入第一圆钢管中；

步骤六、将第一铰支座焊接到封板上，再依次焊接第一圆钢管、第二圆钢管、第三圆钢管；

步骤七、将大耗能阻尼器和小耗能阻尼器组装于工字钢的腹板上；

步骤八、在大耗能阻尼器的端部焊接第四圆形板，在小耗能阻尼器的端部焊接第五圆形板；

步骤九、将第三圆形板与第四圆形板通过第二高强螺栓连接，形成隔振抗震风电机组塔架支撑。

本发明的有益效果如下：

1、通过设置串接的大耗能阻尼器和小耗能阻尼器，在荷载较小时由小耗能阻尼器耗能，而大耗能阻尼器起到传力的作用，随着荷载进一步增大，大阻尼器参与耗能，实现了多阶段分级耗能；

2、通过设置双锥形组件，可以在轴向变形时提供变形及耗能，从而在一定的变形范围内具有减震的效果；

3、刚度大、强度高、装配化程度高、更换方便，避免了震后的修复工作及成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1 为本发明隔振抗震风电机组塔架支撑在风电机组塔架中的装配位置示意图；

图2为本发明的隔振抗震风电机组塔架支撑的整体结构图；

图3为本发明的隔振抗震风电机组塔架支撑的整体结构爆炸图；

图4为本发明双锥形组件的结构图；

图5为本发明圆环、水平式耳板与高强弹簧的组装结构图；

图6为本发明第一铰支座的结构图；

图7为本发明第二铰支座的结构图；

图8为本发明连杆的结构图；

图9为本发明第二构件的结构图；

图10为本发明大耗能阻尼器的结构图；

图11为本发明小耗能阻尼器的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1所示，本发明提供的隔振抗震风电机组塔架支撑（如图1中抗“振-震”风电机组塔架支撑建筑物）可设于风电机组塔架的端部（或设于过渡段部分）。

再结合图2和3所示，本发明提供一种隔振抗震风电机组塔架支撑，包括第一构件I和与所述第一构件Ⅰ通过高强螺栓连接的第二构件Ⅱ。所述第一构件Ⅰ包括套筒组件1、双锥形组件2以及连接件3，所述套筒组件1呈内部中空的圆筒形状，所述双锥形组件2设置于所述套筒组件1内并一端与所述套筒组件1固定连接，所述连接件3与所述双锥形组件2的另一端固定连接。

再结合图4-8所示，所述双锥形组件2包括第一铰支座201、多根连杆202、圆环2031、多个水平式耳板2032、多根高强弹簧2033、钢圈2034、第二铰支座204以及第一圆形板205，所述第一铰支座201位于所述圆环2031的一侧并与所述套筒组件1连接，所述第一铰支座201通过所述连杆202与所述水平式耳板2032铰接，多个所述水平式耳板2032沿所述圆环2031的圆周方向均匀间隔设置并铰接于所述圆环2031的内壁，所述钢圈2034通过多根所述高强弹簧2033悬置于所述圆环2031的圆心位置，所述第二铰支座204位于所述圆环2031的另一侧并与所述第一圆形板205连接，所述第二铰支座204通过所述连杆202与所述水平式耳板2032铰接，所述第一圆形板205与所述连接件3的一端固定连接。

在本发明的优选实施方式中，所述水平式耳板2032以及所述高强弹簧2033的数量均为4个，所述连杆202的数量为8个。

所述双锥形组件2在受拉或受压状态下均有恢复力，在一定的变形范围内具有减震的效果。所述水平式耳板2032、高强弹簧2033与钢圈2034三者焊接以实现受力变形下始终保持水平的状态。所述水平式耳板2032具有可转动能力而仅传递水平力；所述高强弹簧2033无论在拉、压状态下均可提供恢复力，以使双锥形组件2恢复到初始位置；所述钢圈2034与所述圆环2031作为传力构造带动所述高强弹簧2033伸长或缩短；所述连杆202将力传递到所述圆环2031上。

再结合图9-11所示，所述第二构件Ⅱ包括工字钢5、第四圆形板604、第五圆形板704以及相互串接的大耗能阻尼器6和小耗能阻尼器7，所述工字钢5包括两块相互间隔设置的翼板（未标号）和连接两块所述翼板的腹板（未标号），所述大耗能阻尼器6和所述小耗能阻尼器7沿所述腹板的长度方向相互串接设置于所述腹板上，所述第四圆形板604设置于所述大耗能阻尼器6远离所述小耗能阻尼器7的一端，所述第五圆形板704设置于所述小耗能阻尼器7远离所述大耗能阻尼器6的一端，所述第五圆形板704用于与外部结构连接。

所述大耗能阻尼器6包括第一基板600、长长圆孔601、第一圆孔603以及大耗能开缝钢板602，所述第一圆孔603与所述长长圆孔601间隔设置于所述第一基板600上，所述大耗能开缝钢板602位于所述长长圆孔601和所述第一圆孔603之间；所述小耗能阻尼器7包括第二基板700、短长圆孔701、第二圆孔703以及小耗能开缝钢板702，所述第二圆孔703与所述短长圆孔701间隔设置于所述第二基板700上，所述小耗能开缝钢板702位于所述短长圆孔701和所述第二圆孔703之间。

需要进一步说明的是，所述大耗能阻尼器6和所述小耗能阻尼器7的数量均为两片，所述腹板夹设于两片所述大耗能阻尼器6和两片所述小耗能阻尼器7之间。

所述大耗能开缝钢板602的肢数M大于所述小耗能开缝钢板702的肢数N。通过设置不同肢数M、N以实现大、小耗能阻尼器（6、7）具有不同的屈服承载力，本发明的优选实施方式中，所述M为4、N为3，但不仅限于以上数字，对于任何M＞N的自然数均适应。长圆孔的长度、肢数等参数可灵活的设置大、小耗能阻尼器（6、7）的承载力。另外，需要进一步说明的是，所述双锥形组件2的承载力小于大、小耗能阻尼器（6、7）的承载力，这样，可以使得本发明提供的隔振抗震风电机组塔架支撑达到有效的耗能时序。

所述套筒组件1包括耳板101、封板100、以及依次焊接固定的第一圆钢管102、第二圆钢管103、第三圆钢管104，所述封板100焊接于所述第一圆钢管102远离所述第二圆钢管103的一端，所述耳板101焊接于所述封板100的外侧表面，所述第一铰支座201焊接于所述封板100的内侧表面。

所述连接件3包括第一高强螺栓301、第二圆形板302、连接柱305、第三圆形板303以及第二高强螺栓304，所述第一圆形板205通过所述第一高强螺栓301与所述第二圆形板302连接，所述第二圆形板302与所述第三圆形板303平行间隔设置且通过连接柱305连接，所述第四圆形板604通过所述第二高强螺栓304与所述第三圆形板303连接。采用高强螺栓连接，不但结构强度高，而且具有易于更换的优点。

所述第二圆形板302的外径大于所述第一圆钢管102和所述第三圆钢管104的内径，小于所述第二圆钢管103的内径，这样，可以实现限位止动的效果。

该隔振抗震风电机组塔架支撑还包括橡胶环4，所述橡胶环4套设于所述第一圆形板205和所述第二圆形板302外周。通过设置所述橡胶环4，可以防止所述双锥形组件2与所述第二圆钢管103接触。

所述第二构件Ⅱ还包括加劲肋8，所述加劲肋8沿所述腹板的长边方向分别固定于所述大耗能阻尼器6和所述小耗能阻尼器7上。

本发明还提供了一种隔振抗震风电机组塔架支撑的组装方法，该组装方法包括如下步骤：

步骤一、将耳板101与第一圆钢管102焊接固定；

步骤二、组装双锥形组件2，将连杆202、圆环2031、水平式耳板2032通过铰接的方式连接，连杆202的另一侧合并到一起分别形成第一铰支座201、第二铰支座204，将高强弹簧2033两端分别焊接在水平式耳板2032及钢圈2034上，得到双锥形组件2；

步骤三、将第二铰支座204与第一圆形板205焊接固定，再将第一圆形板205与第二圆形板302通过第一高强螺栓301固定；

步骤四、在第一圆形板205和第二圆形板302处安装橡胶环4；

步骤五、依次将双锥形组件2、第一圆形板205、第二圆形板302、连接柱305、第三圆形板303、橡胶环4装入第一圆钢管102中；

步骤六、将第一铰支座201焊接到封板100上，再依次焊接第一圆钢管102、第二圆钢管103、第三圆钢管104；

步骤七、将大耗能阻尼器6和小耗能阻尼器7组装于工字钢5的腹板上；

步骤八、在大耗能阻尼器6的端部焊接第四圆形板604，在小耗能阻尼器7的端部焊接第五圆形板704；

步骤九、将第三圆形板303与第四圆形板604通过第二高强螺栓304连接，形成隔振抗震风电机组塔架支撑。

本发明的有益效果如下：

1、通过设置串接的大耗能阻尼器和小耗能阻尼器，在荷载较小时由小耗能阻尼器耗能，而大耗能阻尼器起到传力的作用，随着荷载进一步增大，大阻尼器参与耗能，实现了多阶段分级耗能；

2、通过设置双锥形组件，可以在轴向变形时提供变形及耗能，从而在一定的变形范围内具有减震的效果；

3、刚度大、强度高、装配化程度高、更换方便，避免了震后的修复工作及成本。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种隔振抗震风电机组塔架支撑，其特征在于，包括第一构件和与所述第一构件连接的第二构件，其中，

所述第一构件包括套筒组件、双锥形组件以及连接件，所述套筒组件呈内部中空的圆筒形状，所述双锥形组件设置于所述套筒组件内并一端与所述套筒组件连接，所述连接件与所述双锥形组件的另一端连接；

所述双锥形组件包括第一铰支座、多根连杆、圆环、多个水平式耳板、多根高强弹簧、钢圈、第二铰支座以及第一圆形板，所述第一铰支座位于所述圆环的一侧并与所述套筒组件固定连接，所述第一铰支座通过所述连杆与所述水平式耳板铰接，多个所述水平式耳板沿所述圆环的圆周方向均匀间隔设置并铰接于所述圆环的内壁，所述钢圈通过多根所述高强弹簧悬置于所述圆环的圆心位置，所述第二铰支座位于所述圆环的另一侧并与所述第一圆形板固定连接，所述第二铰支座通过所述连杆与所述水平式耳板铰接，所述第一圆形板与所述连接件的一端固定连接；

所述第二构件包括工字钢、第四圆形板、第五圆形板、大耗能阻尼器和小耗能阻尼器，所述工字钢包括两块相互间隔设置的翼板和连接两块所述翼板的腹板，所述大耗能阻尼器和所述小耗能阻尼器沿所述腹板的长度方向相互串接设置于所述腹板上，所述第四圆形板设置于所述大耗能阻尼器远离所述小耗能阻尼器的一端，所述第五圆形板设置于所述小耗能阻尼器远离所述大耗能阻尼器的一端。

2.根据权利要求1所述的一种隔振抗震风电机组塔架支撑，其特征在于：所述套筒组件包括耳板、封板以及依次焊接固定的第一圆钢管、第二圆钢管、第三圆钢管，所述封板设置于所述第一圆钢管远离所述第二圆钢管的一端，所述耳板焊接于所述封板的外侧表面，所述第一铰支座焊接于所述封板的内侧表面。

3.根据权利要求2所述的一种隔振抗震风电机组塔架支撑，其特征在于：所述连接件包括第一高强螺栓、第二圆形板、连接柱、第三圆形板以及第二高强螺栓，所述第一圆形板通过所述第一高强螺栓与所述第二圆形板连接，所述第二圆形板与所述第三圆形板平行间隔设置并通过连接柱连接，所述第四圆形板通过所述第二高强螺栓与所述第三圆形板连接。

4.根据权利要求3所述的一种隔振抗震风电机组塔架支撑，其特征在于：所述第二圆形板的外径大于所述第一圆钢管和所述第三圆钢管的内径，小于所述第二圆钢管的内径。

5.根据权利要求4所述的一种隔振抗震风电机组塔架支撑，其特征在于：还包括橡胶环，所述橡胶环套设于所述第一圆形板和所述第二圆形板外周。

6.根据权利要求1所述的一种隔振抗震风电机组塔架支撑，其特征在于：所述大耗能阻尼器包括第一基板、长长圆孔、第一圆孔以及大耗能开缝钢板，所述第一圆孔与所述长长圆孔间隔设置于所述第一基板上，所述大耗能开缝钢板位于所述长长圆孔和所述第一圆孔之间；所述小耗能阻尼器包括第二基板、短长圆孔、第二圆孔以及小耗能开缝钢板，所述第二圆孔与所述短长圆孔间隔设置于所述第二基板上，所述小耗能开缝钢板位于所述短长圆孔和所述第二圆孔之间。

7.根据权利要求6所述的一种隔振抗震风电机组塔架支撑，其特征在于：所述大耗能阻尼器和所述小耗能阻尼器的数量均为两片，所述腹板夹设于两片所述大耗能阻尼器和两片所述小耗能阻尼器之间。

8.根据权利要求6所述的一种隔振抗震风电机组塔架支撑，其特征在于：所述大耗能开缝钢板的肢数大于所述小耗能开缝钢板。

9.根据权利要求1或6所述的一种隔振抗震风电机组塔架支撑，其特征在于：所述第二构件还包括加劲肋，所述加劲肋沿所述腹板的长边方向分别固定于所述大耗能阻尼器和所述小耗能阻尼器上。

10.一种如权利要求1所述的隔振抗震风电机组塔架支撑的组装方法，其特征在于，该组装方法包括如下步骤：

步骤一、将耳板与第一圆钢管焊接固定；

步骤二、组装双锥形组件，将连杆、圆环、水平式耳板通过铰接的方式连接，连杆的另一侧合并到一起分别形成第一铰支座、第二铰支座，将高强弹簧两端分别焊接在水平式耳板及钢圈上，得到双锥形组件；

步骤三、将第二铰支座与第一圆形板焊接固定，再将第一圆形板与第二圆形板通过第一高强螺栓固定；

步骤四、在第一圆形板和第二圆形板处安装橡胶环；

步骤五、依次将双锥形组件、第一圆形板、第二圆形板、连接件、第三圆形板、橡胶环装入第一圆钢管中；

步骤六、将第一铰支座焊接到封板的内侧表面，再依次焊接第一圆钢管、第二圆钢管、第三圆钢管；

步骤七、将大耗能阻尼器和小耗能阻尼器组装于工字钢的腹板上；

步骤八、在大耗能阻尼器的端部焊接第四圆形板，在小耗能阻尼器的端部焊接第五圆形板；

步骤九、将第三圆形板与第四圆形板通过第二高强螺栓连接，形成隔振抗震风电机组塔架支撑。

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