本发明公开了一种电厂用双曲线型钢结构冷却塔,包括直线斜立柱、相交的节点和加劲环。所述钢结构冷却塔骨架为直线斜立柱绕塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转阵列构成,直线斜立柱相交处即为节点,沿塔高度方向,根据需要布置三至五道加劲环。塔高度超过150m,下部直径约150m。本发明大型双曲线型钢结构冷却塔是一种替代混凝土薄壳双曲线型冷却塔的新型钢结构冷却塔,可适用于装机容量在125MW及以上间接冷却机组,以及极寒冷地区不能采用混凝土冷却塔时。其特点为自重轻、施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良、后期维护成本低等。
1.一种电厂用大型双曲线型钢结构冷却塔,包括直线斜立柱、节点和加劲环,其特征在于:所述钢结构冷却塔骨架为直线斜立柱绕塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转阵列构成,直线斜立柱相交处即为节点。
2.如权利要求1所述大型火力发电厂主厂房结构,其特征在于:所述钢结构冷却塔直线斜立柱为圆钢管柱或方钢管柱,或者是由角钢或槽钢构成的四角格构柱。
3.如权利要求1所述一种大型火力发电厂主厂房结构,其特征在于:所述钢结构冷却塔直线斜立柱下部1/5至1/3范围;根据工程特点在钢管内浇灌混凝土,构成钢管混凝土柱。
4.如权利要求1所述一种大型火力发电厂主厂房结构,其特征在于:所述钢结构冷却塔直线斜立柱的相交节点采用直接焊接,或者采用预先制造好节点核心而周围杆件再与之连接的方式构成。
5.如权利要求1所述一种大型火力发电厂主厂房结构,其特征在于:所述钢结构冷却塔沿塔高度方向,根据需要布置三至五道加劲环。
6.如权利要求1所述一种大型火力发电厂主厂房结构,其特征在于:所述钢结构冷却塔蒙皮结构采用铝或玻璃钢制作。
7.如权利要求1所述一种大型火力发电厂主厂房结构,其特征在于:所述塔高度超过150m,下部直径120-180m。技术领域
本发明属于电厂大型冷却塔设计技术领域,涉及一种电厂用大型双曲线型钢结构冷却塔。
背景技术
在传统的火力发电厂中,大型冷却塔基本上都是采用钢筋混凝土薄壳双曲线型冷却塔。这一结构型式已经过多年的研究与实践,并在大量工程中得到应用,取得了良好的效果。钢筋混凝土薄壳双曲冷却塔的研究成果丰富,目前已可以设计直径超过150m,高度达200m左右的超大塔。随着技术的发展和业主的多样化,间接冷却这一冷却方式在富煤缺水区电厂将大量采用,钢结构双曲线型冷却塔这一新型结构型式也将成为业主的选择之一。在国际工程项目中,由于受当地材料和施工技术的限制,混凝土材料较难获得或混凝土施工费用较高时钢结构双曲线型冷却塔的优势更加突出。在寒冷地区,由于混凝土部分可施工时间有限,为不影响整个建设周期以及考虑到混凝土结构在寒冷地区性能劣化较快,钢结构双曲线型冷却塔就成为可选择方案。在国外存在着一种圆形钢结构大塔,结构为圆形变截面钢结构塔型,其下部圆直径约120m,经过一次或两次变截面变化,到上部圆直径约60m,总高度约125m,主要受力构件为格构柱。格构柱构成大型三角构架后吊装,蒙皮结构固定于三角构架上。此塔结构相对简捷,受力也较为明确,但热工性能比双曲线型冷却塔较差。鉴于国内外对电厂用冷却塔的研究、设计和使用现状,提出一种双曲线型钢结构冷却塔。即不改变冷却塔的双曲线型形状,而采用钢结构来构成冷却塔,使用铝或玻璃钢制蒙皮材料封闭。钢结构冷却塔的骨架由斜立柱在空间交叉后构成,即直线斜立柱绕塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转阵列构成。直线斜立柱可以是圆钢管柱或方钢管柱,也可以是由角钢或槽钢构成的四角格构柱,在下部1/5至1/3范围可在钢管内浇灌混凝土,构成钢管混凝土柱。根据申请人所进行的资料检索,目前针对电厂用双曲线型钢结构冷却塔在国内乃至国外尚属空白。国外所用钢结构塔为圆形截面,与双曲线型塔有本质的不同;国内同济大学曾提出一种钢结构塔,但其采用的是钢骨架+钢拉索的结构形式,与此次申请的塔型结构完全不同。在电厂中采用双曲线型钢结构大塔,具有自重轻、施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良、后期维护成本低等优点。
发明内容
本发明的目的在于设计一种双曲线型钢结构冷却塔。它具有相对较低的造价、更快的施工速度和低廉的后期维护成本。为实现上述目的,本发明采取如下技术解决方案:一种电厂用双曲线型钢结构冷却塔,包括直线斜立柱、相交的节点和加劲环。所述钢结构冷却塔骨架为直线斜立柱绕塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转阵列构成,直线斜立柱相交处即为节点,沿塔高度方向,根据需要布置三至五道加劲环。塔高度超过150m,下部直径约150m。所述直线斜立柱为圆钢管柱或方钢管柱,也可以是由角钢或槽钢构成的四角格构柱。所述直线斜立柱下部1/5至1/3范围可在钢管内浇灌混凝土,构成钢管混凝土柱。所述直线斜立柱的相交节点2可采用直接焊接,也可以采用预先制造好节点核心而周围杆件再与之连接的方式。所述钢结构冷却塔蒙皮结构采用铝或玻璃钢制作。通过使用直线斜立柱可以减少构件加工难度。根据交点位置可将直线斜立柱分段制作,整体吊装连接。所述的双曲线型钢结构冷却塔与传统混凝土冷却塔相比可大幅度减轻结构自重,自重约为混凝土冷却塔的10%-20%,可节约地基处理及基础造价,从而使整体造价更低。通过采用铝或玻璃钢蒙皮材料减少了后期维护费用。计算分析表明,本发明的双曲线型钢结构冷却塔具有自重轻、施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良、后期维护成本低等优点。可广泛应用区富煤缺水区间冷机组冷却塔工程。
附图说明
图1本发明双曲线型钢结构冷却塔三维视图;图2本发明双曲线型钢结构冷却塔加劲环平面图;图3本发明双曲线型钢结构冷却塔立柱剖面图;图4本发明双曲线型钢结构冷却塔节点大样图;其中:1为直线斜立柱;2为节点;3为加劲环。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。参见图1、2、3和4,一种双曲线型钢结构冷却塔,包括直线斜立柱、相交的节点和加劲环,直线斜立柱绕塔上圆心和下圆心构成的铅垂线旋转阵列构成双曲冷却塔的骨架,直线斜立柱相交处为节点,沿塔高度方向,根据需要布置三至五道加劲环。塔高度超过150m,下部直径约150m。所述直线斜立柱为圆钢管柱或方钢管柱,截面直径或边长在500mm-1000mm之间;也可以是由角钢或槽钢构成的四角格构柱,肢与肢之间距离约1000mm。所述直线斜立柱下部1/5至1/3范围可在钢管内浇灌混凝土,构成钢管混凝土柱。所述直线斜立柱的相交的节点可采用直接焊接,也可以采用预先制造好节点核心而周围杆件再与之连接的方式。所述钢结构冷却塔蒙皮结构采用铝或玻璃钢制作。计算分析表明,钢结构冷却塔由于自重轻,地震作用大大减小,传递给地基基础的作用力也大幅度减小。塔的破坏主要是整体失稳破坏或局部杆件失稳破坏,由于水平向没有太多的约束,此塔可比拟为单层竖向布置的网壳。下部1/5-1/3范围构件内浇灌了混凝土,可有效避免下部受力较大立柱的失稳破坏,同时将结构重心下移。由于钢结构冷却塔应用于间冷机组,其内部干空气对钢构件腐蚀并不严重,所以后期维护费用不高。在实际工程设计当中,首先根据所受风荷载大小、地震设防烈度、塔型及高度等因素选择合适的截面类型和节点类型,然后采用有限元分析软件进行结构在静、动力荷载作用下的屈曲分析、时程分析等,最后根据内力进行截面设计。申请人通过计算分析及研究,认为所发明的双曲线型钢结构冷却塔,具有自重轻、施工速度快、地基基础处理简单、综合造价低廉、抗震抗风性能优良、后期维护成本低等优点。可广泛应用于富煤缺水区间冷机组冷却塔工程。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。