專利名稱：一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的空冷島結(jié)構(gòu)，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大型火力發(fā)電廠空冷結(jié)構(gòu)屬于特殊復(fù)雜的新型工業(yè)建筑。從火力發(fā)電等工藝布置的要求，目前國(guó)內(nèi)外普遍采用一種上剛下柔的“高腳雞腿式”結(jié)構(gòu)形式，屋蓋采用鋼網(wǎng)架或桁架，屋蓋支承為鋼管混凝土或混凝土管柱；空冷設(shè)備以及大型風(fēng)機(jī)等幾乎全部質(zhì)量都集中在屋蓋位置，僅300MW機(jī)組時(shí)其上荷載就達(dá)上萬(wàn)噸。這類結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)抗震性能差，特別是屋蓋設(shè)備與荷載難以做到均勻布置而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度分布極不均勻， 進(jìn)而產(chǎn)生第一振型為扭轉(zhuǎn)振型的結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能，進(jìn)一步激發(fā)了地震動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利扭轉(zhuǎn)作用。另外，由于采用獨(dú)立式高雞腿支承結(jié)構(gòu)，獨(dú)立支承柱結(jié)構(gòu)難以提供較大的抗側(cè)剛度，為了抵抗水平地震作用而不得不采用大截面鋼管混凝土柱，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗側(cè)效率低下，并帶來(lái)材料浪費(fèi)以及野外混凝土澆注濕作業(yè)的不便。為了改善這類結(jié)構(gòu)在地震中的不利受力狀態(tài)以及側(cè)向剛度差的缺點(diǎn)，本發(fā)明把防屈曲支撐與這種高腳雞腿式結(jié)構(gòu)巧妙地結(jié)合起來(lái)，提出了一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)形式。為有效改善結(jié)構(gòu)的自振模態(tài)，防止出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)變形，防屈曲支撐最佳的布置位置為結(jié)構(gòu)的角部，故宜在角柱和與其相鄰的支承柱之間設(shè)置防屈曲支撐，并根據(jù)結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置形式以及質(zhì)量與剛度的不均勻分布程度，調(diào)整防屈曲支撐的面積；而在豎向應(yīng)依據(jù)支承柱的高度確定防屈曲支撐的布置層數(shù)，以使支撐發(fā)揮更高效的抗側(cè)力能力。這種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的高腳雞腿式空冷島結(jié)構(gòu)比較，其具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)能有效提供結(jié)構(gòu)的水平抗側(cè)剛度。防屈曲支撐的設(shè)置，提高了原獨(dú)立支承空冷島結(jié)構(gòu)的水平抗側(cè)剛度，使得原結(jié)構(gòu)支承柱的截面用材大幅度減少，節(jié)約了材料與建造成本；(2)能有效調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度。在防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)中，僅僅通過(guò)改變防屈曲支撐截面的大小就可以有效地改變結(jié)構(gòu)某一方向的剛度，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整結(jié)構(gòu)整體剛度的目的，改變了由于質(zhì)量與剛度分布極不均勻產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)作用，使結(jié)構(gòu)第一振型趨向于平動(dòng)振型控制， 極大地改善了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能與抗震性能；C3)能夠通過(guò)調(diào)整防屈曲支撐截面面積的大小控制支撐進(jìn)入屈服的時(shí)間，在中震與大震作用下使得防屈曲支撐首先進(jìn)入屈服并消耗地震輸入的能量，而其它結(jié)構(gòu)保持在彈性范圍內(nèi)，從而有效保護(hù)上部空冷設(shè)備，并使其能夠在震后盡快恢復(fù)運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)，其目的在于提高空冷島結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，減輕結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)帶來(lái)的不利影響，改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)，其特征在于，由支承柱、鋼桁架、防屈曲支撐與連系橫梁組成；所述支承柱為混凝土管柱或鋼管混凝土管柱，下端固定于基礎(chǔ)上；所述鋼桁架垂直于支承柱的頂部，與支承柱頂端鉸接連接，鋼桁架的上部擱置的是直接空冷設(shè)備；
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在上述防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)中，所述防屈曲支撐斜向布置于角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間，即在邊榀邊跨布置；若支承柱的高度大于相鄰兩根支承柱的間距，則沿高度方向布置兩層防屈曲支撐，否則沿高度方向布置一層防屈曲支撐；在每層防屈曲支撐中，在角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間布置兩根防屈曲支撐；當(dāng)布置一層防屈曲支撐時(shí)，在角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間布置的兩根防屈曲支撐呈V形布置，每根防屈曲支撐的頂部與所述角部支承柱或與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱的頂部相連， 而底部直接與基礎(chǔ)連接；當(dāng)布置兩層防屈曲支撐時(shí)，在所述角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間的四根防屈曲支撐呈X形交叉布置，并在交叉點(diǎn)處在所述角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間沿水平方向布置一道連系橫梁，所述連系橫梁與所述角部支承柱以及與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱均鉸接連接，上層的兩根防屈曲支撐呈V形布置，其頂部與所述角部支承柱或與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱的頂部相連，其底部與連系橫梁相連，而下層的兩根防屈曲支撐呈倒V形布置，其頂部與連系橫梁相連，其底部與所述角部支承柱或與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱的底部相連；連系橫梁采用工字鋼，其與支承柱的連接節(jié)點(diǎn)采用如下形式自支承柱內(nèi)部伸出兩塊節(jié)點(diǎn)板，使其夾住自連系橫梁腹板伸出的一塊板，二者之間通過(guò)銷軸連接；在上述防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)中，在防屈曲支撐與支承柱的連接處，自支承柱內(nèi)伸出一塊十字形節(jié)點(diǎn)板，防屈曲支撐的十字形端部通過(guò)四塊連接板與十字形節(jié)點(diǎn)板實(shí)現(xiàn)連接，連接采用高強(qiáng)度螺栓；在防屈曲支撐與連系橫梁的連接處，自連系橫梁伸出一塊節(jié)點(diǎn)板，兩根防屈曲支撐的十字形端部分別通過(guò)四塊連接板與節(jié)點(diǎn)板實(shí)現(xiàn)連接。


圖1為傳統(tǒng)的高腳雞腿式空冷島結(jié)構(gòu)的三維示意圖。圖2為一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)的三維示意圖，沿高度方向布置兩層防屈曲支撐。圖3為一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)的三維示意圖，沿高度方向布置一層防屈曲支撐。圖4為一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)的立面示意圖，沿高度方向布置兩層防屈曲支撐。圖5為一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)的平面示意圖。圖6為圖4中A處的連接節(jié)點(diǎn)詳圖，即連系橫梁與支承柱的連接節(jié)點(diǎn)。圖7為圖4中B處的連接節(jié)點(diǎn)詳圖，即防屈曲支撐與支承柱的連接節(jié)點(diǎn)。圖8為圖4中C處的連接節(jié)點(diǎn)詳圖，即防屈曲支撐與連系橫梁的連接節(jié)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。1-支承柱，其中包括1-1、1-2、1-3、1-4-角部支承柱；2-鋼桁架；
3-防屈曲支撐；4-連系橫梁；5-1、5-2、5-3-節(jié)點(diǎn)板；6-1、6-2、6-3-加勁肋；7-銷軸；8-連接板；9-高強(qiáng)度螺栓。圖1為原有的空冷島結(jié)構(gòu)，為一種高腳雞腿式結(jié)構(gòu)，抗側(cè)能力弱，且地震時(shí)扭轉(zhuǎn)變形大，故抗震性能較差；為此，本發(fā)明將防屈曲支撐與原有的空冷島結(jié)構(gòu)體系結(jié)合在一起， 形成了一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)，如圖2所示。這種新型空冷島結(jié)構(gòu)體系的最大特點(diǎn)在于，通過(guò)調(diào)整防屈曲支撐的內(nèi)核截面面積以及平面布置，可有效規(guī)避結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振型，而在中震與大震作用下，防屈曲支撐率先進(jìn)入屈服并消耗地震能量，保護(hù)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)以及設(shè)備免遭破壞。如圖2所示，這種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)，其特征在于，由支承柱1、鋼桁架2、防屈曲支撐3與連系橫梁4組成；所述支承柱1為鋼筋混凝土管柱或鋼管混凝土柱，下端固定于基礎(chǔ)上；所述鋼桁架2垂直于支承柱1的頂部，與支承柱1的頂端鉸接連接；如圖5所示，所述防屈曲支撐3斜向布置于角部支承柱1-1、1-2、1-3、1-4和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間，即在邊榀邊跨布置；若支承柱1的高度大于相鄰兩根支承柱的間距，則如圖2所示沿高度方向布置兩層防屈曲支撐，否則如圖3所示沿高度方向布置一層防屈曲支撐；在每層防屈曲支撐中，在角部支承柱1-1、1-2、1_3、1-4 和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間布置兩根防屈曲支撐；當(dāng)布置一層防屈曲支撐時(shí)，如圖3所示，在角部支承柱1-1、1-2、1-3、1-4和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間布置的兩根防屈曲支撐呈V形布置，每根防屈曲支撐的頂部與所述角部支承柱或與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱的頂部相連，而底部直接與基礎(chǔ)連接；當(dāng)布置兩層防屈曲支撐時(shí)，如圖2、圖4所示，在角部支承柱1-1、1-2、1-3、1-4和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間的四根防屈曲支撐呈X形交叉布置，并在交叉點(diǎn)處在所述角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間沿水平方向布置一道連系橫梁4，連系橫梁4采用工字鋼，所述連系橫梁4與所述角部支承柱以及與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱均鉸接連接，上層的兩根防屈曲支撐呈V形布置，其頂部與所述角部支承柱或與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱的頂部相連，其底部與連系橫梁4相連，而下層的兩根防屈曲支撐呈倒V形布置，其頂部與連系橫梁4 相連，其底部與所述角部支承柱或與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱的底部相連。連系橫梁4與支承柱1的連接節(jié)點(diǎn)，即圖4中A處，其構(gòu)造方式具體如圖6所示， 自支承柱1內(nèi)部伸出兩塊節(jié)點(diǎn)板5-1，使其夾住自連系橫梁4腹板伸出的一塊板，二者之間通過(guò)銷軸7連接，并在連系橫梁4端部按照通用做法布置加勁肋6-1 ；在上述防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)中，如圖7所示，在防屈曲支撐3與支承柱1的連接處，也即圖4中的B處，自支承柱1內(nèi)伸出一塊十字形節(jié)點(diǎn)板5-2，防屈曲支撐的十字形端部通過(guò)四塊連接板8與十字形節(jié)點(diǎn)板5-2實(shí)現(xiàn)連接，連接采用高強(qiáng)度螺栓9 ；在防屈曲支撐3與連系橫梁4的連接處，也即圖4中的C處，如圖8所示，自連系橫梁4伸出一塊節(jié)點(diǎn)板 5-3，兩根防屈曲支撐的十字形端部分別通過(guò)四塊連接板8與節(jié)點(diǎn)板5-2實(shí)現(xiàn)連接，連接采用高強(qiáng)度螺栓9 ；在上述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中，需按照通用做法布置加勁肋6-2、6-3。
權(quán)利要求
1. 一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)，其特征在于，由支承柱、鋼桁架、防屈曲支撐與連系橫梁組成；所述支承柱為混凝土管柱或鋼管混凝土柱，下端固定于基礎(chǔ)上；所述鋼桁架垂直于支承柱的頂部，與支承柱頂端鉸接連接；所述防屈曲支撐斜向布置于角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間；若支承柱的高度大于相鄰兩根支承柱的間距，則沿高度方向布置兩層防屈曲支撐，否則沿高度方向布置一層防屈曲支撐；在每層防屈曲支撐中，在角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間布置兩根防屈曲支撐；當(dāng)布置一層防屈曲支撐時(shí)，在角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間布置的兩根防屈曲支撐呈V形布置，每根防屈曲支撐的頂部與所述角部支承柱或與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱的頂部相連，而底部直接與基礎(chǔ)連接；當(dāng)布置兩層防屈曲支撐時(shí)，在所述角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間的四根防屈曲支撐呈X形交叉布置，并在交叉點(diǎn)處在所述角部支承柱和與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱之間沿水平方向布置一道連系橫梁，所述連系橫梁與所述角部支承柱以及與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱均鉸接連接，上層的兩根防屈曲支撐呈V形布置，其頂部與所述角部支承柱或與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱的頂部相連，其底部與連系橫梁相連，而下層的兩根防屈曲支撐呈倒V形布置，其頂部與連系橫梁相連，其底部與所述角部支承柱或與所述的這個(gè)角部支承柱相鄰的另一個(gè)支承柱的底部相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防屈曲支撐空冷島結(jié)構(gòu)，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于，由支承柱、鋼桁架、防屈曲支撐與連系橫梁組成；其中，鋼桁架位于支承柱的頂部，而防屈曲支撐布置于邊榀邊跨的支承柱之間；視支承柱的高度，沿高度方向布置一層或兩層防屈曲支撐；當(dāng)布置一層支撐時(shí)，支撐呈V形布置，下端與基礎(chǔ)直接連接；當(dāng)布置兩層支撐時(shí)，在支承柱中部布置連系橫梁，上層支撐呈V形布置，下層支撐呈倒V形布置，在中間與連系橫梁相連。設(shè)置防屈曲支撐后的空冷島結(jié)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)的水平抗側(cè)剛度大大提高，而且能極為方便地調(diào)整結(jié)構(gòu)在某一方向的剛度；同時(shí)，通過(guò)調(diào)整支撐的截面積使其大震作用下率先屈服，從而保護(hù)上部結(jié)構(gòu)及設(shè)備。
文檔編號(hào)E04B1/98GK102392499SQ20111034612
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者蘭濤, 姜子欽, 王小安, 竇超, 郭彥林 申請(qǐng)人:清華大學(xué)