一种新型杂交钢结构网格冷却塔的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型杂交钢结构网格冷却塔，涉及一种适合于间接式冷却用的杂交钢结构网格冷却塔，属于结构工程技术领域。在纯钢双曲面网格冷却塔的基础上，通过增加中心支撑桁架飞柱，并利用预应力索盘及空间斜向辐射预应力拉索将中心支撑桁架飞柱与外围网格壳进行连接，形成更为稳固的空间索桁架(由索盘、飞柱和空间斜向辐射预应力拉索组成)与钢网格壳杂交结构。通过多重抗侧力体系显著提升结构的抗侧刚度与承载力，提升材料使用效率，因而能够满足超大型冷却塔的结构设计需求。采用钢索与全钢构造，具备生产效率高、施工精度高、施工周期短、受季节温度影响小、建造成本低等优势。
【专利说明】
一种新型杂交钢结构网格冷却塔
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种发电厂冷却塔，特别是涉及一种适合于间接式冷却用的杂交钢结构网格冷却塔，属于结构工程技术领域。
【背景技术】
[0002]冷却塔作为一种高效的冷却设备，利用其内部的循环系统达到冷却水循环利用的目的，被大范围使用在火电站、核电站等需要大量冷却水的热力系统中。2007年1月由国务院批准的《国家核电发展专题规划(2005-2020)》表明我国核电发展正处在飞速发展的新阶段，单台机组的容量越来越大，因而，超大型间接冷却塔的设计和建造成为了国际上的研究热点和难点。
[0003]近年来，采用钢筋混凝土结构体系的传统冷却塔逐步向全钢结构冷却塔发展，并体现出了全钢结构的优势:(I)工厂化制作，生产效率和精度大大提升；(2)现场装配化作业，施工难度降低，质量可控，施工周期短；(3)无需混凝土浇筑和养护，因此生产、施工过程不受季节温度控制；(4)综合成本显著降低。
[0004]目前，世界上应用的钢结构冷却塔一般采用单一的双曲面或柱面钢网格壳结构。与混凝土冷却塔相比，钢结构冷却塔在结构材料、受力性能及建造方式等方面均有较大改进，但是其建造成本与其高度和直径紧密相关，随着塔高及塔体直径的增加，其抗侧刚度与承载力显著下降，设计经济性变差。因此单一的双曲面或柱面钢网格壳结构难以适应超大型冷却塔的需求，亟待寻求其他的全钢冷却塔结构体系。
【实用新型内容】
[0005]为满足超大型间接冷却塔的抗侧刚度、承载力和经济性能需求，本实用新型提出了一种新型杂交钢结构网格冷却塔，其包括承力结构部件和功能部件，所述承力结构部件含有钢网格壳、中部支撑桁架飞柱、预应力索盘及空间斜向辐射预应力拉索，所述功能部件包括堆料区、集水池、竖井、喷水管网、冷凝区。
[0006]本实用新型提出的一种新型杂交钢结构网格冷却塔，包括承力结构部件和功能部件，所述承力结构部件含有钢网格壳、中部支撑桁架飞柱、预应力索盘、外围环桁架及空间斜向辐射预应力拉索;所述预应力索盘含有外围环桁架和径向预应力拉索，所述预应力索盘应设置不少于3个，水平放置且联系中部支撑桁架飞柱与钢网格壳协同受力，所述外围环桁架为钢网格壳的一部分，所述径向预应力拉索在轴心位置与中部支撑桁架飞柱连接;所述空间斜向辐射预应力拉索，斜向连接于钢网格壳和中心支撑桁架飞柱之间。
[0007]在上述杂交钢结构网格冷却塔中，所述钢网格壳包括双曲面钢网格壳和柱面锥台钢网格壳两种型式。
[0008]在上述杂交钢结构网格冷却塔中，所述中部支撑桁架飞柱为梭形。
[0009]在上述杂交钢结构网格冷却塔中，所述预应力索盘包括单层平面索盘和轮辐式空间索盘两种型式。
[0010]本实用新型提出的这一类新型杂交钢结构网格冷却塔结构体系，通过在传统双曲面钢网格壳或柱面钢网格壳冷却塔基础上增加预应力索盘、中心支撑桁架飞柱及空间斜向辐射预应力拉索，具备以下优点:
[0011](I)传统双曲面钢网格壳或柱面钢网格壳冷却塔在风、地震等水平荷载作用下的承载机理类似于悬臂柱，其抗侧刚度与承载力较弱。通过在塔体内部增加预应力索盘、中心支撑桁架飞柱及空间斜向辐射预应力拉索，形成稳固的空间索桁架体系。空间索桁架体系与外围传统的曲面网格壳或柱面钢网格壳有效地连接，构成协同受力机制，整体形成更为稳固的杂交结构体系，能显著提升体系的抗侧刚度与承载力。
[0012](2)在冷却塔内部增加水平向预应力索盘(柔性盘)，其作用类似于在该位置嵌入了一个水平刚性盘，能减少双曲面钢网格壳或柱面钢网格壳的面外局部变形，增加水平面内的整体协同受力作用；在此基础上，通过增加中心支撑桁架飞柱与空间斜向辐射预应力拉索，类似于形成了斜向支撑框架结构，能有效提高体系的抗侧刚度与抵抗水平风荷载的能力。
[0013](3)相比于纯双曲面钢网格壳或柱面钢网格壳的单重抗侧力体系，杂交结构形成多重抗侧力体系，随着冷却塔高度和塔体直径的提升，材料使用效率能够保持在较高水平，从而获得优越的经济性能，更加适用于超大型冷却塔的需求。
[0014](4)在双曲面钢网格壳或柱面钢网格壳内部空间所增加的空间索桁架体系，不但起到整体结构的承载作用，还能与冷却水循环系统的部件进行组合集成(预应力索盘与喷水管网集成)，进一步提升结构体系的集成度和材料的使用效率，降低成本。
[0015](5)采用钢索与全钢构造，具备了钢结构在工厂标准化化制作和现场装配化作业所产生的生产效率高、施工精度高、施工周期短、受季节温度影响小、建造成本低等优势。
【附图说明】
[0016]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0017]图1为新型杂交钢结构网格冷却塔的正视剖面图；
[0018]图2-1为新型杂交钢结构网格冷却塔承力结构部件的正视剖面图:外围采用双曲面钢网格壳型式；
[0019]图2-2为新型杂交钢结构网格冷却塔承力结构部件的正视剖面图:外围采用柱面锥台钢网格壳型式；
[0020]图3-1为预应力索盘局部的正视图:采用单层平面索盘型式；
[0021]图3-2为预应力索盘局部的正视图:采用轮辐式空间索盘型式；
[0022]图4为冷却塔结构的A-A剖面图，即预应力索盘俯视图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图1?4，详细说明本实用新型的实施方式。
[0024]如图1?4所示，一种新型杂交钢结构网格冷却塔包括以下组成部件:
[0025]I 钢网格壳，包含两种型式:1-1 双曲面钢网格壳、1-2 柱面维台钢网格壳；
[0026]2一一中部支撑桁架飞柱；
[0027]3一一预应力索盘，包含两种型式:3-1—一单层平面索盘、3-2—一轮辐式空间索盘;
[0028]4——外围环桁架；
[0029]5一一空间斜向辐射预应力拉索；
[0030]6--堆料区；
[0031]7--热隔尚层；
[0032]8——冷却水入口；
[0033]9——集水池；
[0034]10——竖井；
[0035]11--嗔水管网；
[0036]12——挂架；
[0037]13——空气入口；
[0038]14——冷凝区。
[0039]如图1所示，所述新型杂交钢结构网格冷却塔，包括承力结构部件和功能部件，承力结构部件包括钢网格壳1、中部支撑桁架飞柱2、预应力索盘3及空间斜向辐射预应力拉索5，所述功能部件包括堆料区6、集水池9、竖井10、喷水管网11、冷凝区14;所述中部支撑桁架飞柱2为梭形。
[0040]待冷却的高温材料放置在堆料区6，所述堆料区6与钢网格壳I之间含有热隔离层7;冷却水从冷却水入口 8进入冷却塔，通过竖井10进入喷水管网11后喷淋到高温材料上表面，吸收热量后到达堆料区6底部并进入冷凝区14，与通过空气入口 13进入的作为冷源的环境空气接触后冷凝进入集水池9，完成冷却水的循环利用。
[0041]如图2所示，所述钢网格壳I包含两种型式，即双曲面钢网格壳1-1和柱面锥台钢网格壳1-2。
[0042]如图3所示，所述预应力索盘3包含两种型式，即单层平面索盘3-1和轮辐式空间索盘 3-2。
[0043]如图1及图4所示，所述预应力索盘3含有外围环桁架4和径向预应力拉索3-1和3-2，外围环桁架4为钢网格壳I的一部分，径向预应力拉索3-1和3-2在轴心位置与中部支撑桁架飞柱2连接;所述预应力索盘3设置不少于3个，水平放置并联系中部桁架支撑飞柱2与钢网格壳I协同受力;所述空间斜向辐射预应力拉索5斜向连接于钢网格壳I和中心支撑桁架飞柱2之间。
[0044]如图1所示，喷水管网11与预应力索盘3通过竖向挂架12连接。
【主权项】
1.一种新型杂交钢结构网格冷却塔，包括承力结构部件和功能部件，其特征在于，所述承力结构部件含有钢网格壳(I)、中部支撑桁架飞柱(2)、预应力索盘(3)、外围环桁架(4)及空间斜向辐射预应力拉索(5);所述预应力索盘(3)含有外围环桁架(4)和径向预应力拉索(3-1、3-2)，所述预应力索盘(3)应设置不少于3个，水平放置且联系中部支撑桁架飞柱(2)与钢网格壳(I)协同受力，所述外围环桁架(4)为钢网格壳(I)的一部分，所述径向预应力拉索(3-1、3-2)在轴心位置与中部支撑桁架飞柱(2)连接;所述空间斜向辐射预应力拉索(5)，斜向连接于钢网格壳(I)和中心支撑桁架飞柱(2)之间。2.根据权利要求1所述的一种新型杂交钢结构网格冷却塔，其特征在于，所述钢网格壳(I)包括双曲面钢网格壳和柱面锥台钢网格壳两种型式。3.根据权利要求1所述的一种新型杂交钢结构网格冷却塔，其特征在于，所述中部支撑桁架飞柱(2)为梭形。4.根据权利要求1所述的一种新型杂交钢结构网格冷却塔，其特征在于，所述预应力索盘(3)包括单层平面索盘和轮辐式空间索盘两种型式。
【文档编号】E04B1/32GK205591608SQ201620320861
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】郭彦林, 童精中, 王宇伟, 李达, 王俊杰, 刘继虎, 沈海英, 王海山
【申请人】清华大学, 浙江中南建设集团钢结构有限公司