CN210217263U - 一种交叉平面桁架系钢结构冷却塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交叉平面桁架系钢结构冷却塔，其塔身由平面桁架连接组合而成，平面桁架包括两个方向的斜桁架和水平桁架；水平桁架和两个方向的斜桁架形成了一系列等腰三角形网格，在三角形网格内部设有平面桁架面外支撑；在塔身内侧每隔一定高度设置一加强环桁架；在塔身下部外侧设置有展宽平台桁架。与传统钢筋混凝土结构冷却塔相比，本实用新型具有受力性能好、自重轻、施工方便、工期短、造价低等优点。此外，本申请充分利用平面桁架的面内刚度，可使冷却塔塔身具有良好的面外稳定性；通过在平面桁架面外方向设置支撑，可提高桁架的面外稳定性，减小桁架弦杆的面外计算长度。通过合理的结构布置，充分发挥了结构构件的力学性能。

Description

一种交叉平面桁架系钢结构冷却塔

技术领域

本实用新型涉及大型冷却塔结构设计领域，尤其是涉及一种交叉平面桁架系钢结构冷却塔。

背景技术

冷却塔是一种在电力、钢铁、石油、化工等工业领域广泛应用的冷却设施，它的主要作用是为携带废热的冷却水与空气提供热交换的场所，使废热能迅速散入大气，从而保证生产系统的正常运行。

现有大型冷却塔大多采用子午线为双曲线的钢筋混凝土旋转薄壳结构，具有稳定性好、抗腐蚀性能强等特点。然而随着工业建设规模的增大，冷却塔尺寸也随之上升，混凝土结构自重大以及由此引发的成本上升等因素使其逐渐丧失优势，且生产和施工过程中资源消耗大和环境污染严重等问题也与当前倡导的环保理念相悖。在此背景下，钢结构成为大型冷却塔结构体系选型的新方向。同钢筋混凝土结构相比，钢结构冷却塔具有自重轻、施工方便、工期短等优点，且结构体系布置灵活，不必拘泥于单一的结构外形，这样不但可以通过结构体系优化得到优异的受力性能和经济指标，还能为热工方面的性能优化创造条件。国内外针对大型钢结构冷却塔已经进行了一些研究，但与混凝土结构相比，工程实践尚不多见。目前钢结构冷却塔的主要形式有：

(1)传统的由刚性构件组成的钢结构冷却塔：单层、双层或多层网格结构，构件可以采用圆形或矩形截面的实腹式钢管，也可采用格构式构件。

(2)索网结构冷却塔：由形成塔身的索网结构和中央塔柱组成，靠索网结构的预张力建立刚度。

本申请提出了一种由交叉平面桁架系组成的钢结构冷却塔。该冷却塔结构体系由三向交叉的平面桁架组成，同时设置平面桁架面外支撑，提高桁架面外稳定性，可充分发挥构件力学性能。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种交叉平面桁架系钢结构冷却塔，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种交叉平面桁架系钢结构冷却塔，所述冷却塔包括：组成塔身的平面桁架、桁架面外支撑、加强环桁架以及展宽平台桁架；其中，

所述平面桁架包括两个方向的斜桁架和水平桁架；所述水平桁架和两个方向的所述斜桁架形成了一系列等腰三角形网格，在所述三角形网格内部设有所述平面桁架面外支撑；在塔身内侧每隔一定高度设置一所述加强环桁架；在塔身下部外侧设置有所述展宽平台桁架。

作为一种进一步的技术方案，所述加强环桁架由等腰三角形组成，并设置撑杆与塔身连接，以减小加强环桁架的竖向变形。

作为一种进一步的技术方案，所述平面桁架面外支撑分为两层；其中，内层支撑为反向嵌于塔身等腰三角形网格的等腰三角形支撑，等腰三角形支撑顶点位于相应塔身三角形网格内弦杆的中点；外层支撑由反向嵌于塔身等腰三角形网格的等腰三角形支撑和水平封闭杆组成，其中等腰三角形支撑顶点位于相应塔身三角形网格外弦杆的中点；所述水平封闭杆设置于展宽平台桁架以上的三角形网格，连接相邻两个外层等腰三角形支撑的底边端点，与外层三角形支撑的底边共同形成封闭圆环。

作为一种进一步的技术方案，所述水平桁架的外弦杆、所述外层支撑的三角形底边和所述水平封闭杆共同构成一系列水平封闭圆环。

作为一种进一步的技术方案，组成塔身的所述斜桁架和所述水平桁架中每榀桁架均由外弦杆、内弦杆和腹杆组成。

作为一种进一步的技术方案，所述冷却塔的平面桁架间采用焊接球节点或钢管鼓筒节点连接，平面桁架内部的腹杆和弦杆采用相贯节点连接。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

(1)与传统钢筋混凝土结构冷却塔相比，本实用新型具有受力性能好、自重轻、施工方便、工期短、造价低等优点。

(2)充分利用平面桁架的面内刚度，可使冷却塔塔身具有良好的面外稳定性；通过在平面桁架面外方向设置支撑，可提高桁架的面外稳定性，减小桁架弦杆的面外计算长度。通过合理的结构布置，充分发挥了结构构件的力学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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他的附图。

图1为本实用新型钢结构冷却塔立面图；

图2为本实用新型钢结构冷却塔平面图；

图3为本实用新型钢结构冷却塔轴测图；

图4为按杆件种类划分的本实用新型冷却塔组成——斜桁架、水平桁架、加强环桁架及其撑杆与展宽平台桁架、平面桁架外层支撑、平面桁架内层支撑；

图5为冷却塔平面桁架与外层、内层支撑关系示意图；

图6为加强环桁架及其撑杆与塔身关系示意图；

图7为展宽平台桁架与塔身关系示意图；

图8为塔身焊接球节点示意图；

图9为塔身钢管鼓筒节点示意图；

图标：1-斜桁架；2-水平桁架；3-加强环桁架；4-撑杆；5-展宽平台桁架；6-外层三角形支撑；7-水平封闭杆；8-内层等腰三角形支撑； 9-斜桁架外弦杆；10-斜桁架内弦杆；11-斜桁架腹杆；12-水平桁架外弦杆；13-水平桁架内弦杆；14-水平桁架腹杆；15-焊接球节点； 16-钢管鼓筒节点。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

结合图1-4和7所示，本实施例提供了一种交叉平面桁架系钢结构冷却塔，所述冷却塔包括：组成塔身的平面桁架、平面桁架面外支撑、加强环桁架3以及展宽平台桁架5；其中，

所述平面桁架包括两个方向的斜桁架1和水平桁架2；所述水平桁架2和两个方向的所述斜桁架1形成了一系列等腰三角形网格，在所述三角形网格内部设有所述平面桁架面外支撑；在塔身内侧每隔一定高度设置一所述加强环桁架3；在塔身下部外侧设置有所述展宽平台桁架5。展宽平台桁架5作为散热器支架，同时也起到加强塔身的作用。

在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述加强环桁架3 由等腰三角形组成，并设置撑杆4与塔身连接，以减小加强环桁架3 的竖向变形。

在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述平面桁架面外支撑分为两层；其中，内层支撑为反向嵌于塔身等腰三角形网格的等腰三角形支撑8，等腰三角形支撑8顶点位于相应塔身三角形网格内弦杆的中点；外层支撑由反向嵌于塔身等腰三角形网格的等腰三角形支撑6和水平封闭杆7组成，其中等腰三角形支撑顶点位于相应塔身三角形网格外弦杆的中点；所述水平封闭杆7设置于展宽平台桁架 5以上的三角形网格，连接相邻两个外层等腰三角形支撑6的底边端点，与外层三角形支撑6的底边共同形成封闭圆环。

在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述水平桁架2 的外弦杆12、所述外层支撑的三角形底边和所述水平封闭杆共同构成一系列水平封闭圆环；优选地，可在此基础上沿竖向布置冷却塔的檩条系统，并进一步在塔身外表面设置冷却塔蒙皮系统。

结合图5和6所示，在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，组成塔身的所述斜桁架1和所述水平桁架2中每榀桁架均由外弦杆、内弦杆和腹杆组成；其中，斜桁架1由斜桁架外弦杆9、斜桁架内弦杆10以及斜桁架腹杆11构成，水平桁架2由水平桁架外弦杆12、水平桁架内弦杆13以及水平桁架腹杆14构成。

结合图8和9所示，在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述冷却塔的平面桁架间采用焊接球节点15或钢管鼓筒节点16连接，平面桁架内部的腹杆和弦杆采用相贯节点连接。

综上，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)与传统钢筋混凝土结构冷却塔相比，本实用新型具有受力性能好、自重轻、施工方便、工期短、造价低等优点。

(2)充分利用平面桁架的面内刚度，可使冷却塔塔身具有良好的面外稳定性；通过在平面桁架面外方向设置支撑，可提高桁架的面外稳定性，减小桁架弦杆的面外计算长度。通过合理的结构布置，充分发挥了结构构件的力学性能。

(3)外形不受传统冷却塔结构选型中大部分约束条件的限制，可依照工艺专业的要求采用双曲线形、圆锥直筒型等,具有构造简单、施工便捷、便于维护和造价低廉等特点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种交叉平面桁架系钢结构冷却塔，其特征在于，所述冷却塔包括：组成塔身的平面桁架、平面桁架面外支撑、加强环桁架以及展宽平台桁架；其中，

所述平面桁架包括两个方向的斜桁架和水平桁架；所述水平桁架和两个方向的所述斜桁架形成了一系列等腰三角形网格，在所述三角形网格内部设有所述平面桁架面外支撑；在塔身内侧每隔一定高度设置一所述加强环桁架；在塔身下部外侧设置有所述展宽平台桁架。

2.根据权利要求1所述的交叉平面桁架系钢结构冷却塔，其特征在于，所述加强环桁架由等腰三角形组成，并设置撑杆与塔身连接，以减小加强环桁架的竖向变形。

3.根据权利要求1所述的交叉平面桁架系钢结构冷却塔，其特征在于，所述平面桁架面外支撑分为两层；其中，内层支撑为反向嵌于塔身等腰三角形网格的等腰三角形支撑，等腰三角形支撑顶点位于相应塔身三角形网格内弦杆的中点；外层支撑由反向嵌于塔身等腰三角形网格的等腰三角形支撑和水平封闭杆组成，其中等腰三角形支撑顶点位于相应塔身三角形网格外弦杆的中点；所述水平封闭杆设置于展宽平台桁架以上的三角形网格，连接相邻两个外层等腰三角形支撑的底边端点，与外层三角形支撑的底边共同形成封闭圆环。

4.根据权利要求3所述的交叉平面桁架系钢结构冷却塔，其特征在于，所述水平桁架的外弦杆、所述外层支撑的三角形底边和所述水平封闭杆共同构成一系列水平封闭圆环。

5.根据权利要求1所述的交叉平面桁架系钢结构冷却塔，其特征在于，组成塔身的所述斜桁架和所述水平桁架中每榀桁架均由外弦杆、内弦杆和腹杆组成。

6.根据权利要求1所述的交叉平面桁架系钢结构冷却塔，其特征在于，所述冷却塔的平面桁架间采用焊接球节点或钢管鼓筒节点连接，平面桁架内部的腹杆和弦杆采用相贯节点连接。

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