專利名稱：一種電廠用大型雙曲線型鋼結構冷卻塔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電廠大型冷卻塔設計技術領域，涉及一種電廠用大型雙曲線型鋼結構冷卻塔。
背景技術：
在傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠中，大型冷卻塔基本上都是采用鋼筋混凝土薄殼雙曲線型冷卻塔。這一結構型式已經過多年的研究與實踐，并在大量工程中得到應用，取得了良好的效果。鋼筋混凝土薄殼雙曲冷卻塔的研究成果豐富，目前已可以設計直徑超過150m，高度達 200m左右的超大塔。隨著技術的發(fā)展和業(yè)主的多樣化，間接冷卻這一冷卻方式在富煤缺水區(qū)電廠將大量采用，鋼結構雙曲線型冷卻塔這一新型結構型式也將成為業(yè)主的選擇之一。在國際工程項目中，由于受當地材料和施工技術的限制，混凝土材料較難獲得或混凝土施工費用較高時鋼結構雙曲線型冷卻塔的優(yōu)勢更加突出。在寒冷地區(qū)，由于混凝土部分可施工時間有限， 為不影響整個建設周期以及考慮到混凝土結構在寒冷地區(qū)性能劣化較快，鋼結構雙曲線型冷卻塔就成為可選擇方案。在國外存在著一種圓形鋼結構大塔，結構為圓形變截面鋼結構塔型，其下部圓直徑約120m，經過一次或兩次變截面變化，到上部圓直徑約60m，總高度約125m，主要受力構件為格構柱。格構柱構成大型三角構架后吊裝，蒙皮結構固定于三角構架上。此塔結構相對簡捷，受力也較為明確，但熱工性能比雙曲線型冷卻塔較差。鑒于國內外對電廠用冷卻塔的研究、設計和使用現(xiàn)狀，提出一種雙曲線型鋼結構冷卻塔。即不改變冷卻塔的雙曲線型形狀，而采用鋼結構來構成冷卻塔，使用鋁或玻璃鋼制蒙皮材料封閉。鋼結構冷卻塔的骨架由斜立柱在空間交叉后構成，即直線斜立柱繞塔上圓心和下圓心構成的鉛垂線旋轉陣列構成。直線斜立柱可以是圓鋼管柱或方鋼管柱，也可以是由角鋼或槽鋼構成的四角格構柱，在下部1/5至1/3范圍可在鋼管內澆灌混凝土，構成鋼管混凝土柱。根據申請人所進行的資料檢索，目前針對電廠用雙曲線型鋼結構冷卻塔在國內乃至國外尚屬空白。國外所用鋼結構塔為圓形截面，與雙曲線型塔有本質的不同；國內同濟大學曾提出一種鋼結構塔，但其采用的是鋼骨架+鋼拉索的結構形式，與此次申請的塔型結構完全不同。在電廠中采用雙曲線型鋼結構大塔，具有自重輕、施工速度快、地基基礎處理簡單、綜合造價低廉、抗震抗風性能優(yōu)良、后期維護成本低等優(yōu)點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于設計一種雙曲線型鋼結構冷卻塔。它具有相對較低的造價、更快的施工速度和低廉的后期維護成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術解決方案
一種電廠用雙曲線型鋼結構冷卻塔，包括直線斜立柱、相交的節(jié)點和加勁環(huán)。所述鋼結構冷卻塔骨架為直線斜立柱繞塔上圓心和下圓心構成的鉛垂線旋轉陣列構成，直線斜立柱相交處即為節(jié)點，沿塔高度方向，根據需要布置三至五道加勁環(huán)。塔高度超過150m，下部直徑約150m。所述直線斜立柱為圓鋼管柱或方鋼管柱，也可以是由角鋼或槽鋼構成的四角格構柱。所述直線斜立柱下部1/5至1/3范圍可在鋼管內澆灌混凝土，構成鋼管混凝土柱。所述直線斜立柱的相交節(jié)點2可采用直接焊接，也可以采用預先制造好節(jié)點核心而周圍桿件再與之連接的方式。所述鋼結構冷卻塔蒙皮結構采用鋁或玻璃鋼制作。通過使用直線斜立柱可以減少構件加工難度。根據交點位置可將直線斜立柱分段制作，整體吊裝連接。所述的雙曲線型鋼結構冷卻塔與傳統(tǒng)混凝土冷卻塔相比可大幅度減輕結構自重，自重約為混凝土冷卻塔的10% -20%，可節(jié)約地基處理及基礎造價，從而使整體造價更低。通過采用鋁或玻璃鋼蒙皮材料減少了后期維護費用。計算分析表明，本發(fā)明的雙曲線型鋼結構冷卻塔具有自重輕、施工速度快、地基基礎處理簡單、綜合造價低廉、抗震抗風性能優(yōu)良、后期維護成本低等優(yōu)點?？蓮V泛應用區(qū)富煤缺水區(qū)間冷機組冷卻塔工程。


圖1本發(fā)明雙曲線型鋼結構冷卻塔三維視圖；圖2本發(fā)明雙曲線型鋼結構冷卻塔加勁環(huán)平面圖；圖3本發(fā)明雙曲線型鋼結構冷卻塔立柱剖面圖；圖4本發(fā)明雙曲線型鋼結構冷卻塔節(jié)點大樣圖；其中1為直線斜立柱；2為節(jié)點；3為加勁環(huán)。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。參見圖1、2、3和4，一種雙曲線型鋼結構冷卻塔，包括直線斜立柱、相交的節(jié)點和加勁環(huán)，直線斜立柱繞塔上圓心和下圓心構成的鉛垂線旋轉陣列構成雙曲冷卻塔的骨架，直線斜立柱相交處為節(jié)點，沿塔高度方向，根據需要布置三至五道加勁環(huán)。塔高度超過 150m，下部直徑約150m。所述直線斜立柱為圓鋼管柱或方鋼管柱，截面直徑或邊長在500mm-1000mm之間； 也可以是由角鋼或槽鋼構成的四角格構柱，肢與肢之間距離約1000mm。所述直線斜立柱下部1/5至1/3范圍可在鋼管內澆灌混凝土，構成鋼管混凝土柱。所述直線斜立柱的相交的節(jié)點可采用直接焊接，也可以采用預先制造好節(jié)點核心而周圍桿件再與之連接的方式。所述鋼結構冷卻塔蒙皮結構采用鋁或玻璃鋼制作。計算分析表明，鋼結構冷卻塔由于自重輕，地震作用大大減小，傳遞給地基基礎的作用力也大幅度減小。塔的破壞主要是整體失穩(wěn)破壞或局部桿件失穩(wěn)破壞，由于水平向沒有太多的約束，此塔可比擬為單層豎向布置的網殼。下部1/5-1/3范圍構件內澆灌了混凝土，可有效避免下部受力較大立柱的失穩(wěn)破壞，同時將結構重心下移。由于鋼結構冷卻塔應用于間冷機組，其內部干空氣對鋼構件腐蝕并不嚴重，所以后期維護費用不高。
在實際工程設計當中，首先根據所受風荷載大小、地震設防烈度、塔型及高度等因素選擇合適的截面類型和節(jié)點類型，然后采用有限元分析軟件進行結構在靜、動力荷載作用下的屈曲分析、時程分析等，最后根據內力進行截面設計。申請人:通過計算分析及研究，認為所發(fā)明的雙曲線型鋼結構冷卻塔，具有自重輕、 施工速度快、地基基礎處理簡單、綜合造價低廉、抗震抗風性能優(yōu)良、后期維護成本低等優(yōu)點?？蓮V泛應用于富煤缺水區(qū)間冷機組冷卻塔工程。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
權利要求
1.一種電廠用大型雙曲線型鋼結構冷卻塔，包括直線斜立柱、節(jié)點和加勁環(huán)，其特征在于所述鋼結構冷卻塔骨架為直線斜立柱繞塔上圓心和下圓心構成的鉛垂線旋轉陣列構成，直線斜立柱相交處即為節(jié)點。
2.如權利要求1所述大型火力發(fā)電廠主廠房結構，其特征在于所述鋼結構冷卻塔直線斜立柱為圓鋼管柱或方鋼管柱，或者是由角鋼或槽鋼構成的四角格構柱。
3.如權利要求1所述一種大型火力發(fā)電廠主廠房結構，其特征在于所述鋼結構冷卻塔直線斜立柱下部1/5至1/3范圍；根據工程特點在鋼管內澆灌混凝土，構成鋼管混凝土柱。
4.如權利要求1所述一種大型火力發(fā)電廠主廠房結構，其特征在于所述鋼結構冷卻塔直線斜立柱的相交節(jié)點采用直接焊接，或者采用預先制造好節(jié)點核心而周圍桿件再與之連接的方式構成。
5.如權利要求1所述一種大型火力發(fā)電廠主廠房結構，其特征在于所述鋼結構冷卻塔沿塔高度方向，根據需要布置三至五道加勁環(huán)。
6.如權利要求1所述一種大型火力發(fā)電廠主廠房結構，其特征在于所述鋼結構冷卻塔蒙皮結構采用鋁或玻璃鋼制作。
7.如權利要求1所述一種大型火力發(fā)電廠主廠房結構，其特征在于所述塔高度超過 150m，下部直徑 120-180m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電廠用雙曲線型鋼結構冷卻塔，包括直線斜立柱、相交的節(jié)點和加勁環(huán)。所述鋼結構冷卻塔骨架為直線斜立柱繞塔上圓心和下圓心構成的鉛垂線旋轉陣列構成，直線斜立柱相交處即為節(jié)點，沿塔高度方向，根據需要布置三至五道加勁環(huán)。塔高度超過150m，下部直徑約150m。本發(fā)明大型雙曲線型鋼結構冷卻塔是一種替代混凝土薄殼雙曲線型冷卻塔的新型鋼結構冷卻塔，可適用于裝機容量在125MW及以上間接冷卻機組，以及極寒冷地區(qū)不能采用混凝土冷卻塔時。其特點為自重輕、施工速度快、地基基礎處理簡單、綜合造價低廉、抗震抗風性能優(yōu)良、后期維護成本低等。
文檔編號E04H5/12GK102505880SQ20111033002
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權日2011年10月27日
發(fā)明者李紅星, 趙春蓮 申請人:中國電力工程顧問集團西北電力設計院