CN216407047U - 一种具有内外承台结构的风机塔筒结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种具有内外承台结构的风机塔筒结构，包含风机塔筒、外包钢空心承台、下部钢管混凝土柱及其支撑体系，空心承台包括内承台、外承台，风机塔筒被内承台、外承台夹紧固定，然后在空心承台下方设置多组钢管混凝土柱，再将钢管混凝土柱与基础进行连接固定。本实用新型的优点是：通过外包钢空心承台连接风机塔筒和下部钢管混凝土立柱，将上部结构荷载及自重经空心承台直接传递至下方钢管混凝土柱，空心承台作为过渡段，传力直接，构造简洁，大大方便了构件的安装，结构更安全可靠、减少了钢材用量、降低了工程造价，方便了构件的运输，缩短工期。下方钢管混凝土柱可外挂太阳能板，实现风电和太阳能发电一体化，节约用地空间。

Description

一种具有内外承台结构的风机塔筒结构

技术领域

本实用新型专利涉及风机塔筒空心承台基础领域，具体的说是涉及风机塔筒与钢管基桩在空心承台中的连接结构。

背景技术

如图14给出了不同风切变条件下，风速变化随高度的变化情况，可以看出，在高切变条件下，随着高度的增加，风速的提升非常明显，也就是说，在风切变较大的地区，可以通过增加塔架高度，捕获更多的风能，从而更加有效地提高机组的发电量，提升机组的经济指标。然而根据刘贻雄等人的论文《大型风力机塔筒结构动力学与稳定性分析》的结论，塔筒高耸化时，屈曲是结构的主要破坏形式，屈曲强度会随壳直径与厚度的比的增加急剧下降，随壳高度与直径的比的增加稍许下降，塔筒最可能发生屈曲失稳的部位为底段，轴压载荷下屈曲失效主要有可能发生在最底端塔筒的顶部法兰连接处。

目前，我国风力发电机组塔架结构，当高度为100m以内时，主要采用纯钢筒塔结构；根据新型钢管混凝土塔筒结构设计，上部塔筒与下部钢管混凝土柱的连接节点至关重要。当高度达到100米以上时，高度的增加导致了塔架整体刚度减小，因纯钢筒结构太柔，使塔顶侧向位移偏大，会存在叶轮碰撞塔筒的风险，会影响风机结构发电。为了提高塔架刚性，一般的做法是增加塔底截面尺寸或增加塔架的壁厚，而塔底直径受道路运输限宽等因素限制很难增大，在风力机机头的同等载荷下以及塔底直径不变的情况下，塔架重量的增加与塔架高度的增加近似成二次方的关系，这意味着同时增肌塔架高度和塔底截面尺寸、塔架壁厚给塔架的造价带来了大幅提高，第二方面，从经济上看高耸且大塔底截面并增加壁厚导致造价难以承受。

同时目前，工程上100m高度以上风机塔筒通常采用的是混凝土+纯钢筒和纯预制混凝土筒结构，该类结构形式存在工程量大，吊装困难，施工周期长，成本高、结构可靠性差等缺点。为了不增加塔筒的高度和截面而增加塔架高度，避免塔筒底段屈曲，已公布的风机塔筒过渡段结构中(CN104110039B、CN204608823U)，是将塔筒嵌入过渡段中，钢管桩内的预应力锚索与过渡段进行锚固，这样做可以通过过渡段将风机塔筒的荷载传递到桩基础上，然而钢管桩与塔筒无连接关系，一方面这导致塔筒底段与桩基础连接部位应力集中，而且过渡段为混凝土材质，抗拉强度低，在长期动作荷载作用下，容易产生疲劳裂缝，降低结构强度；另一方面混凝土的过渡段与风机塔筒的钢结构之间刚度差异很大，变形难以协调，在长期动力荷载作用下，二者之间的结合面容易剥离；第三方面塔筒嵌入过渡段中的方案只是在不增加塔筒高度和截面的情况下，增加钢管桩的高度和截面，从而增加塔架高度，提高发电量，但由于过渡段的高度不能大幅增加，因此过渡段对塔筒刚度影响微弱，该塔筒顶端仍存在侧向偏移大，叶轮有可能撞击过渡段。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型专利目的在于提供一种结构性能可靠、钢材使用量少、工程造价低，施工运输方便，整体刚度大，塔筒顶端仍存在侧向偏移小，抗压性能好、联接可靠的新型风机塔架结构。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种具有内外承台结构的风机塔筒结构，包括空心承台，空心承台底部沿圆周布置多根钢管基桩形成锥台形空间，锥台形空间的底面直径大于空心承台的直径，空心承台连接风机塔筒的底部，空心承台外包覆钢壳，风机塔筒的下端设有塔筒法兰，其中，所述空心承台包括内承台和外承台，内承台设有贴合风机塔筒的底部内周的环形外筒壁，外承台设有贴合风机塔筒的底部外周环形内筒壁，内承台的钢壳的上下端和塔筒法兰、外承台的钢壳的上下端和塔筒法兰各自共同被螺栓一穿设连为一体，该螺栓一沿风机塔筒的内侧和外侧在环向均匀布置；环形外筒壁和环形内筒壁还延伸到内承台及外承台上端以上，并通过螺栓二锚固夹紧风机塔筒；

所述外承台的钢壳的上下端面沿环向均开设有数量与钢管基桩数量对应的通孔，钢壳的上端面或下端面的通孔数不小于3，所述钢管基桩的上端依次穿过外承台的钢壳的上下端面的该通孔，所述钢管基桩的下端连接到地基承台中，地基承台下设若干桩基；

所述钢管基桩在外承台中与环形内筒壁通过连接板连接，所述环形外筒壁和环形内筒壁延伸到内承台及外承台上端以上的部分通过紧固件夹紧风机塔筒，并且分别与内承台的外承台的钢壳上端面通过肋板连接；

所述钢壳内预置有钢筋笼并浇筑混凝土。

有利地，纯钢筒塔结构；当高度达到100米以上时，纯钢风机塔筒的尺寸无需做的更大来增加截面尺寸，便于纯钢风机塔筒的运输；由钢管基桩组成的八字形衔架支撑结构来增加截面尺寸，并阻止空心承台相对钢管基桩下滑，将空心承台以上的重量分散到更大的支撑截面上，提高风机塔筒的抗风能力；塔筒法兰与内承台、外承台的钢壳通过螺栓连接为一体，内承台的环形外筒壁、外承台的环形内筒壁将风机塔筒下端夹紧，避免风机塔筒下部与空心承台的连接被剪切。

使外承台部分、钢管基桩可先安装施工，最后吊装连接在一起的风机塔筒和内承台，故便于安装，将常规塔筒设计的地基承台，改为空心承台，同样荷载条件下，地基承台部位受力大大减小，因此地基承台螺栓法兰更安全，并可采用高强预应力螺栓；钢管基桩在与外承台的连接方式牢固稳定，避免了钢管基桩与风机塔筒产生相对位移。

进一步地，所述钢管基桩每两根组成一组，组数不小于3，并按以下方式布置在外承台下：每组钢管基桩的上端穿过外承台上端的通孔后相互靠近，而下端相互远离并与相邻的另一组钢管基桩中邻近的钢管基桩的下端一起连接到地基承台中，地基承台下设若干桩基。

进一步地，所述钢管基桩下部之间通过若干根水平拉梁或X型支撑体系相连。

有利地，以上设置使钢管基桩之间连成整体结构。

进一步地，所述钢管基桩上下端穿过钢壳下端面的通孔后与钢壳下端面通过肋板连接。

有利地，肋板有利于阻止空心承台相对钢管基桩上端下滑。

进一步地，所述钢管基桩的上端设置锚固板，所述钢管基桩内分散设置多组预应力锚索，每组预应力锚索的上端通过锚固板锚固于外承台顶部钢壳，每组预应力锚索的下端通过锚固板与钢管基桩固定连接，预应力锚索外包套管，所述钢管基桩为钢管混凝土结构或混凝土空心钢管结构，若为钢管混凝土结构，则钢管混凝土柱与套管之间还浇筑混凝土；若为混凝土空心钢管结构，则钢管基桩与套管之间设置钢筋或型钢加固。

优选地，所述钢管基桩上端直径较外承台下部的钢管基桩的直径扩大。

有利地，钢管基桩上端扩径，增强了塔筒法兰的抗拔能力。

优选地，每条所述钢管基桩包含若干段钢管混凝土管，相邻两段斜钢管混凝土管之间均通过法兰二连接固定。

有利地，以上设计便于钢管基桩的运输和组装。

由上地，所述风机塔筒替换为钢管混凝土桁架或钢桁架。

优选地，由所述空心承台下方环向布置的钢管基桩围成锥形面，所述锥形面设置若干钢肋板或钢筋焊点，并铺挂太阳能板。

优选地，所述钢壳的上端面或下端面的通孔数不小于6。

优选地，所述内承台具有贯通上下端面的中心通道，内承台和外承台还被螺栓三沿空心承台的横切面横穿串联。

本实用新型专利提供的风机塔筒空心承台基础的具体建造过程如下：

(1)先根据具体风机设备的设计指标确定钢管基桩布置和截面尺寸、确定混凝土强度、确定顶部纯钢塔筒高度和尺寸，确定地基承台及桩基的尺寸；

(2)工厂内，将每条钢管基桩所用到的钢管按1m～100m一段的标准分成多段，并在每段钢管端部均焊接上法兰及钢牛腿，利于完成相应的钢管混凝土管段与水平拉梁连接节点连接；

(3)制作空心承台的内承台和外承台，开设所述通孔，在内承台和外承台内焊接形成钢筋笼；

(4)在工厂内或工地现场完成每条钢管基桩相应的钢管段的混凝土灌注及养护操作，形成包括套管的空心管状结构；

(5)通过大型运输车辆将工厂内完成的各构件运输至工地现场；

(6)先分别将每条钢管基桩最顶端的钢管段分别预安装在外承台内，使钢管基桩穿过所述的通孔并与内筒壁通过连接板连接，钢管基桩的下一段在外承台钢壳中通过法兰和焊接方式与钢管段连接固定；

(7)在地面沿环向进行桩基和地基承台的施工，接着再将每条钢管基桩的其余钢管混凝土管段通过法兰及高强螺栓自地基承台起，由下至上依次连接固定，吊装安装外承台，并使预应力锚索穿过所有钢管混凝土管段的套管，实施预应力施工；

(8)再将内承台安装到纯钢风机塔筒的内周：包括将内承台上端的环形外筒壁的延伸段与风机塔筒的内周通过紧固件紧固，将内承台和风机塔筒一起吊装安装在外承台的内周，将内承台上端的环形外筒壁的延伸段、外承台上端的环形内筒壁的延伸段、风机塔筒通过螺栓二紧固，若风机塔筒底端暴露在空心承台底端以下，则在风机塔筒底端焊接塔筒法兰，并通过螺栓一连接内承台的钢壳的上下端和塔筒法兰，及通过螺栓一连接外承台的钢壳的上下端和塔筒法兰；

若风机塔筒底端在空心承台内，则在外承台或内承台上开人孔，进入人孔，在风机塔筒底端焊接塔筒法兰，并通过螺栓一连接内承台的钢壳的上下端和塔筒法兰，及通过螺栓一连接外承台的钢壳的上下端和塔筒法兰；

最后，将螺栓三沿空心承台的横切面横穿外承台和内承台，将其连接，封闭人孔，在空心承台内浇筑混凝土。

当运输至工地现场的为没有经过混凝土灌注及养护操作的钢管基桩相应的钢管段时，则在步骤(7)中对固定好的钢管基桩的空心钢管进行混凝土灌注并养护操作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果和优点有：

(1)采用本结构设计方案，当采用塔架基础空心承台结构时，上部塔筒与下部塔架连接可靠性至关重要。与其他形式连接方法相比，减少了钢材使用量，降低了工程造价，抗压性能好，可解决当高度超过100m以上时因纯钢筒结构太柔，无法满足风机设备技术要求和解决为满足风机设备技术要求而增加截面尺寸，进而导致结构尺寸大，无法解决运输时受到高速公路的桥涵尺寸限制问题；

(2)与现有混凝土+纯钢筒和纯预制混凝土筒结构相比，可解决工程量大，吊装困难，施工周期长，成本高及结构可靠性差的问题；

(3)所有构件以及连接节点均在工厂内加工成型，现场采用全螺栓连接，安装方便，连接可靠，降低了施工难度，有利于缩短施工周期；

(4)当风机高度超过一定高度后，可解决风机塔架尺寸过大、不方便运输、结构过重、吊装困难等问题，以及结构过柔、无法满足风机设备安装要求的问题；

(5)具有结构安全可靠、安装方便、施工周期短、工程造价低等优点。

附图说明

图1为本实用新型风机塔架结构一种实施例的立体示意图；

图2为本实用新型风机塔架结构一种实施例的立体示意图；

图3为本实用新型风机塔架结构实施例1的空心承台的剖视图；

图4为本实用新型风机塔架结构实施例1另一结构的空心承台的剖视图；

图5为对比例中风机塔筒直接立于地基承台上时的折算应力图；

图6为对比例中风机塔筒直接立于地基承台上时的推荐风机转动频率；

图7为对比例中风机塔筒直接立于地基承台上时的变形云图；

图8为实施例的风机塔筒结构的一个算例中的折算应力图；

图9为实施例的风机塔筒结构的一个算例中的推荐风机转动频率；

图10为实施例的风机塔筒结构的另一个算例中的变形云图；

图11为实施例的风机塔筒结构的另一个算例中的折算应力图；

图12为实施例的风机塔筒结构的另一个算例中的推荐风机转动频率；

图13为实施例的风机塔筒结构的另一个算例中的变形云图；

图14为不同高度在不同风切变下的风速变化；

图15为坎贝尔图-柔塔频率示意图，风轮额定转速下的1阶频率称为1P，3阶频率为3P。

图中：1、风机塔筒或钢管混凝土桁架或钢桁架；2、空心承台；21、钢壳；22、连接板；23、肋板；31、塔筒法兰；4、钢筋笼；41、混凝土；5、钢管基桩；52、锚固板；6、预应力锚索；7、水平拉梁或X型支撑体系；8、螺栓一；9、地基承台；10、桩基；11、内承台；13、法兰二；14、外承台；15、环形内筒壁；16、环形外筒壁；17、中心通道；81、螺栓二；82、螺栓三。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本实用新型是如何实施的。

实施例1

如图3，一种具有内外承台结构的风机塔筒结构，包括空心承台2，空心承台2底部沿圆周布置多根钢管基桩5形成锥台形空间，锥台形空间的底面直径大于空心承台2的直径，空心承台2连接风机塔筒1的底部，空心承台2外包覆钢壳21，风机塔筒1的下端设有塔筒法兰31，其中，空心承台2包括内承台11和外承台14，内承台11设有贴合风机塔筒1的底部内周的环形外筒壁15，外承台14设有贴合风机塔筒1的底部外周环形内筒壁16，内承台11的钢壳21的上下端和塔筒法兰31、外承台14的钢壳21的上下端和塔筒法兰31各自共同被螺栓一8穿设连为一体，该螺栓一8沿风机塔筒1的内侧和外侧在环向均匀布置；环形外筒壁15和环形内筒壁16还延伸到内承台11及外承台14上端以上，并通过螺栓二81锚固夹紧风机塔筒1；

外承台14的钢壳21的上下端面均开设有数量与钢管基桩5数量对应的通孔，钢管基桩5的上端依次穿过外承台14的钢壳21上下端面的该通孔，如图1和图2使钢管基桩5每两根组成一组按以下方式布置在外承台14下，组数不小于3：每组钢管基桩5的上端穿过外承台14上端的通孔后相互靠近，而下端相互远离并与相邻的另一组钢管基桩5中邻近的钢管基桩5的下端一起连接到地基承台9中，地基承台9下设若干桩基10；钢管基桩5在外承台14中与环形内筒壁16通过连接板22连接；

内承台11及外承台14内预置有钢筋笼4并浇筑混凝土41。

钢管基桩5上端穿过钢壳21下端面的通孔后与钢壳21下端面通过肋板23连接，钢管基桩5上端穿过钢壳21上端面的通孔，环形外筒壁15和环形内筒壁16延伸到内承台11及外承台14上端以上的部分与内承台11的外承台14的钢壳21上端面通过肋板23连接。

如图3和图4，风机塔筒1的底部可以嵌于空心承台2内，塔筒法兰31也在空心承台2内，或风机塔筒1的底部可以穿过空心承台2底端，塔筒法兰31暴露于空心承台2底端面。

作为改进，钢管基桩5的上下端设置锚固板52，钢管基桩5内分散设置多组预应力锚索6，每组预应力锚索6的上端通过锚固板52锚固于外承台14顶部钢壳21，每组预应力锚索6的下端通过锚固板52与钢管基桩5固定连接，预应力锚索6外包套管，钢管基桩5为钢管混凝土结构或混凝土空心钢管结构，若为钢管混凝土结构，则钢管混凝土柱5与套管之间还浇筑混凝土；若为混凝土空心钢管结构，则钢管基桩5与套管之间设置钢筋或型钢加固。

钢管基桩5上端直径较外承台14下部的钢管基桩5的直径扩大。

如图1和图2，钢管基桩5下部之间通过若干根水平拉梁7或X型支撑体系7相连。图1的风机塔筒为纯钢整体塔筒，图2的风机塔筒为钢管混凝土衔架或钢结构衔架结构。由空心承台2下方环向布置的钢管基桩5围成锥形面，该锥形面设置若干钢肋板或钢筋焊点，并铺挂太阳能板，用于发电。

优选地，每条所述钢管基桩5包含若干段钢管混凝土管，相邻两段斜钢管混凝土管之间均通过法兰二13连接固定。风机塔筒1可以为纯钢塔筒或替换为钢管混凝土桁架或钢桁架。

上述实施例中，钢管基桩5也可以一根为一组，每根钢管基桩5的上端依次穿过外承台钢壳21的上下端面的该通孔，每根钢管基桩5的下端连接到地基承台9中，地基承台9下设若干桩基10，钢管基桩5数量大于3，如6根。

更进一步改进的，内承台11和外承台14还被螺栓三82沿空心承台2的横切面横穿串联。

上述方案中，内承台11具有贯通上下端面的中心通道17。

本实用新型专利提供的风机塔筒空心承台基础的具体建造过程如下：

(1)先根据具体风机设备的设计指标确定钢管基桩布置和截面尺寸、确定混凝土强度、确定顶部纯钢塔筒高度和尺寸，确定地基承台及桩基的尺寸；

(2)工厂内，将每条钢管基桩5所用到的钢管按1m～100m一段的标准分成多段，并在每段钢管端部均焊接上法兰及钢牛腿，利于完成相应的钢管混凝土管段与水平拉梁连接节点连接；

(3)制作空心承台的内承台11和外承台14，开设所述通孔，在内承台和外承台内焊接形成钢筋笼4；

(4)在工厂内或工地现场完成每条钢管基桩相应的钢管段的混凝土灌注及养护操作，形成包括套管的空心管状结构；

(5)通过大型运输车辆将工厂内完成的各构件运输至工地现场；

(6)先分别将每条钢管基桩5最顶端的钢管段12分别预安装在外承台14内，使钢管基桩5穿过所述的通孔并与内筒壁16通过连接板22连接，钢管基桩5的下一段在外承台14钢壳中通过法兰和焊接方式与钢管段12连接固定；

(7)在地面沿环向进行桩基和地基承台的施工，接着再将每条钢管基桩5的其余钢管混凝土管段通过法兰及高强螺栓自地基承台9起，由下至上依次连接固定，吊装安装外承台14，并使预应力锚索6穿过所有钢管混凝土管段的套管，实施预应力施工；

(8)再将内承台11安装到纯钢风机塔筒1的内周：包括将内承台11上端的环形外筒壁15的延伸段与风机塔筒1的内周通过紧固件紧固，将内承台11和风机塔筒1一起吊装安装在外承台14的内周，将内承台11上端的环形外筒壁15的延伸段、外承台14上端的环形内筒壁16的延伸段、风机塔筒1通过螺栓二81紧固，若风机塔筒1底端暴露在空心承台2底端以下，则在风机塔筒1底端焊接塔筒法兰31，并通过螺栓一8连接内承台11的钢壳21的上下端和塔筒法兰31，及通过螺栓一8连接外承台14的钢壳21的上下端和塔筒法兰31；

若风机塔筒1底端在空心承台2内，则在外承台14或内承台11上开人孔，进入人孔，在风机塔筒1底端焊接塔筒法兰31，并通过螺栓一8连接内承台11的钢壳21的上下端和塔筒法兰31，及通过螺栓一8连接外承台14的钢壳21的上下端和塔筒法兰31；

最后，将螺栓三82沿空心承台2的横切面横穿外承台14和内承台11，将其连接，封闭人孔，在空心承台内浇筑混凝土。

当运输至工地现场的为没有经过混凝土灌注及养护操作的钢管基桩相应的钢管段时，则在步骤(7)中对固定好的钢管基桩的空心钢管进行混凝土灌注并养护操作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果和优点有：

(1)采用本结构设计方案，当采用塔架基础空心承台结构时，上部塔筒与下部塔架连接可靠性至关重要。与其他形式连接方法相比，减少了钢材使用量，降低了工程造价，抗压性能好，可解决当高度超过100m以上时因纯钢筒结构太柔，无法满足风机设备技术要求和解决为满足风机设备技术要求而增加截面尺寸，进而导致结构尺寸大，无法解决运输时受到高速公路的桥涵尺寸限制问题；

(2)与现有混凝土+纯钢筒和纯预制混凝土筒结构相比，可解决工程量大，吊装困难，施工周期长，成本高及结构可靠性差的问题；

(3)所有构件以及连接节点均在工厂内加工成型，现场采用全螺栓连接，安装方便，连接可靠，降低了施工难度，有利于缩短施工周期；

(4)当风机高度超过一定高度后，可解决风机塔架尺寸过大、不方便运输、结构过重、吊装困难等问题，以及结构过柔、无法满足风机设备安装要求的问题；

(5)具有结构安全可靠、安装方便、施工周期短、工程造价低等优点。

应力检验：

对比例

如图5，塔筒为纯钢塔筒，其底部直接立于地基承台上，塔筒底部直径5米，塔筒顶部直径4.4米，塔筒高162.5米，塔筒采用的钢材的弹性模量为2.1×10¹¹pa，泊松比为0.3，钢材密度为7800kg/m³。塔顶风机重500吨，塔顶受到三个方向的荷载分别为Fx＝1000吨，Fy＝1000吨，Fz＝-1000吨。

采用ABAQUS软件进行计算，计算结果如表1和图5、图6、图7所示，频率过低，变形过大。频率是塔筒整体结构自振特性的动力指标，需要符合风机的需要，变形是塔筒整体结构顶部的侧向位移，太大会影响风机结构发电。

表1

指标	Mises应力(MPa)	频率(HZ)	变形(米)
				计算结果	256	0.108	5.01

实施例1

如图1和图2，塔架即空心承台底部沿圆周布置多根钢管基桩形成锥台形空间的高度为100米，风机塔筒高度70米，空心承台高度2.5米，合计总高度171米。钢管基桩直径800mm，钢管厚25mm，承台外壳20mm，塔筒钢材厚度20～-30mm。如图4中的结构进行模拟运算得到以下结构。

空心承台中混凝土为C30，密度2400kg/m³，弹性模量3.15×10¹¹pa，泊松比为0.2；

塔筒选用的钢材的弹性模量为2.1×10¹¹pa，泊松比0.3，密度7800kg/m³。塔顶风机重500吨，塔顶受到三个方向的荷载分别为Fx＝1000吨，Fy＝1000吨，Fz＝-1000吨。

采用ABAQUS软件进行计算，计算结果如表2和图8、图9、图10所示。塔筒底段能承受228Mpa的应力，塔筒顶端侧向位移因此仅有1.08米。

表2

指标	Mises应力	频率	变形
				计算结果	228MPa	0.24	1.08

如图3中的结构，塔架即空心承台底部沿圆周布置多根钢管基桩形成锥台形空间的高度为100米，风机塔筒高度70米，空心承台高度2.5米，合计总高度171米。钢管基桩直径800mm，钢管厚25mm，承台外壳20mm，塔筒钢材厚度20～-30mm。

空心承台中混凝土为C30，密度2400kg/m³，弹性模量3.15×10¹¹p，泊松比为0.2；

塔筒选用的钢材的弹性模量为2.1×10¹¹pa，泊松比0.3，密度7800kg/m³。塔顶风机重500吨，塔顶受到三个方向的荷载分别为Fx＝1000吨，Fy＝1000吨，Fz＝-1000吨。

采用ABAQUS软件进行计算，计算结果如表3和图11、图12、图13所示。塔筒底段能承受315Mpa的应力，塔筒顶端侧向位移因此仅有2.77米。

表3

指标	Mises应力	频率	变形
				计算结果	315MPa	0.15	2.77

相比于对比例，实施例1的新设计中更符合工程设计需求。

Claims (11)

1.一种具有内外承台结构的风机塔筒结构，包括空心承台(2)，空心承台(2)底部沿圆周布置多根钢管基桩(5)形成锥台形空间，锥台形空间的底面直径大于空心承台(2)的直径，空心承台(2)连接风机塔筒(1)的底部，空心承台(2)外包覆钢壳(21)，风机塔筒(1)的下端设有塔筒法兰(31)，其特征在于，所述空心承台(2)包括内承台(11)和外承台(14)，内承台(11)设有贴合风机塔筒(1)的底部内周的环形外筒壁(15)，外承台(14)设有贴合风机塔筒(1)的底部外周环形内筒壁(16)，内承台(11)的钢壳(21)的上下端和塔筒法兰(31)、外承台(14)的钢壳(21)的上下端和塔筒法兰(31)各自共同被螺栓一(8)穿设连为一体，该螺栓一(8)沿风机塔筒(1)的内侧和外侧在环向均匀布置；环形外筒壁(15)和环形内筒壁(16)还延伸到内承台(11)及外承台(14)上端以上，并通过螺栓二(81)锚固夹紧风机塔筒(1)；

所述外承台(14)的钢壳(21)的上下端面沿环向均开设有数量与钢管基桩(5)数量对应的通孔，钢壳(21)的上端面或下端面的通孔数不小于3，所述钢管基桩(5)的上端依次穿过外承台(14)的钢壳(21)的上下端面的该通孔，所述钢管基桩(5)的下端连接到地基承台(9)中，地基承台(9)下设若干桩基(10)；

所述钢管基桩(5)在外承台(14)中与环形内筒壁(16)通过连接板(22)连接，所述环形外筒壁(15)和环形内筒壁(16)延伸到内承台(11)及外承台(14)上端以上的部分通过紧固件夹紧风机塔筒(1)，并且分别与内承台(11)的外承台(14)的钢壳(21)上端面通过肋板(23)连接；

所述钢壳(21)内预置有钢筋笼(4)并浇筑混凝土。

2.根据权利要求1所述的风机塔筒结构，其特征在于，所述钢管基桩(5)每两根组成一组，组数不小于3，并按以下方式布置在外承台(14)下：每组钢管基桩(5)的上端穿过外承台(14)上端的通孔后相互靠近，而下端相互远离并与相邻的另一组钢管基桩(5)中邻近的钢管基桩(5)的下端一起连接到地基承台(9)中，地基承台(9)下设若干桩基(10)。

3.根据权利要求2所述的风机塔筒结构，其特征在于，所述钢管基桩(5)下部之间通过若干根水平拉梁或X型支撑体系相连。

4.根据权利要求3所述的风机塔筒结构，其特征在于，所述钢管基桩(5)上端穿过钢壳(21)下端面的通孔后与钢壳(21)下端面通过肋板(23)连接。

5.根据权利要求4所述的风机塔筒结构，其特征在于，所述钢管基桩(5)的上下端设置锚固板(52)，所述钢管基桩(5)内分散设置多组预应力锚索(6)，每组预应力锚索(6)的上端通过锚固板(52)锚固于外承台(14)顶部钢壳(21)，每组预应力锚索(6)的下端通过锚固板与钢管基桩(5)固定连接，预应力锚索(6)外包套管，所述钢管基桩(5)为钢管混凝土结构或混凝土空心钢管结构，若为钢管混凝土结构，则钢管基桩(5)与套管之间还浇筑混凝土；若为混凝土空心钢管结构，则钢管基桩(5)与套管之间设置钢筋或型钢(7)加固。

6.根据权利要求5所述的风机塔筒结构，其特征在于，所述钢管基桩(5)上端直径较外承台(14)下部的钢管基桩(5)的直径扩大。

7.根据权利要求6所述的风机塔筒结构，其特征在于，每条所述钢管基桩(5)包含若干段钢管混凝土管，相邻两段斜钢管混凝土管之间均通过法兰二(13)连接固定。

8.根据权利要求1～7任一项所述的风机塔筒结构，其特征在于，所述风机塔筒(1)替换为钢管混凝土桁架或钢桁架。

9.根据权利要求8所述的风机塔筒结构，其特征在于，由所述空心承台(2)下方环向布置的钢管基桩(5)围成锥形面，所述锥形面设置若干钢肋板或钢筋焊点，并铺挂太阳能板。

10.根据权利要求9所述的风机塔筒结构，其特征在于，所述钢壳(21)的上端面或下端面的所述通孔数不小于6。

11.根据权利要求10所述的风机塔筒结构，其特征在于，所述内承台(11)具有贯通上下端面的中心通道(17)，内承台(11)和外承台(14)还被螺栓三(82)沿空心承台(2)的横切面横穿串联。

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