用于建造混凝土塔的系统和方法以及获得的混凝土塔的制作方法
【技术领域】
[0001]正如题目指示的，本发明涉及用于建造混凝土塔的系统和方法，它们是基于使用具有恒定半径的模块化模板。根据本发明建造的塔具有可变横截面，经由定位以及固定模板部件来实施，模板部件限定了要建造的塔的段的外表面，而无论用以建造塔内部空间的形式或系统是如何。
[0002]本发明的建造方法具有的建造特征旨在，通过使用由有限数量的模板部件构成的建造系统允许形成接连的模板段以建造混凝土塔。
[0003]本发明还包括依靠所述建造方法和系统获得的塔。
[0004]本发明能够应用于建造领域，尤其是建造钢筋混凝土塔或者预应力混凝土塔，它们优选适合于(但不限于)固定不同装置(诸如风力涡轮或者其他)于一定高度处。
【背景技术】
[0005]在特定应用中，诸如安装风力涡轮或者其他升降装备时，通常要使用支撑塔，支撑塔能够由不同材料制成，通常是金属或者混凝土。
[0006]这两种类型的塔的建造过程是不同的，在金属塔的情形下，它们是基于柱形或者锥形管建造的，而混凝土塔能够由预制件建造而成，通过使用模板元件将这些预制件方便地原地组装或建造以限定塔的形状，并且通过将混凝土浇入模板而建造成塔。
[0007]虽然它们的建造是不同的，但是所有现有技术共同的几何特征是，它们的外表面和内表面在数学上是连续表面。这种连续性利于在原地或以预制方式将钢件彼此附接，或利于混凝土元件的附接。这种连续性限定了迄今为止实施的每个塔的几何形状，包括:柱形、锥形或者抛物线形状的塔，它们具有多边形横截面和/或多边形及弯曲横截面的混合横截面。
[0008]在垂直结构的构造作业中，使用这样的建造系统，该建造系统包括各单独面板，这些面板结合于一起以形成模板。在高垂直结构的情形下，模板在不同阶段制成，为此使用爬升系统，爬升系统由未安装的模板面板构成，这些未安装的模板面板位于较低高度，将它们安装在紧邻的较高高度以使该模板处于新尺寸并且建造出额外的塔段，重复该过程直到达到期望的总体高度。
[0009]正如公知的，在爬升模板系统中，面板安装在支架或者脚手架单元上，支架或者脚手架单元被锚固在依靠爬锥已经制成的塔段的顶部。能够使用吊车进行将模板元件从一个高度提升到另一高度，或者在所谓的自爬升系统中使用机械梯或液压梯进行将模板元件从一个高度提升到另一高度。
[0010]具有恒定横截面的混凝土结构的构造(例如柱形或者棱镜形)允许使用相同面板以符合模板用于塔的随后段或者水平；但是，混凝土塔的构造或者可变横截面结构要求对于要建造的塔的每个水平或塔段使用不同形状和曲率的模板面板。这使得需要非常大量的模板面板，它们必须足以覆盖要建造的塔的整个表面，以及处理和存储大量的材料，这最终会增加作业成本。
[0011]毫无疑问的是，市场上已经存在一些模板面板用于构造锥形塔，在组装和固定之前允许调节面板的曲率；但是，这种调节是特别困难的，尤其是当任何面板已经发生了任何变形时。
【发明内容】
[0012]本发明的用于建造混凝土塔的系统是这样的类型:用于通过定位以及固定模板部件来分段建造钢筋或者预应力混凝土塔，模板部件限定了要建造的塔的塔段的外表面，具有的建造特征旨在，通过仅改变所使用的部件的数量允许使用相同部件来形成位于塔的随后塔段处的模板。
[0013]本发明的另一目的是开发一种用于建造混凝土塔的方法，通过使用本发明的模板系统并且在构筑要建造的塔的每个塔段时仅改变所使用的部件的数量，允许形成用于具有可变横截面的塔段的模板，可变横截面包括横截面增加以及横截面向上降低，当需要时形成用于具有恒定横截面的塔段的模板，使得接连的塔段的表面联接于一起，而无论这种塔段是具有可变横截面还是恒定横截面。
[0014]本发明的主题的建造系统允许生产具有可变数量弯曲侧面的塔，通过使用爬升技术和用于由模板形成塔的接连塔段的相同部件，通过仅从每个塔段移除具有恒定宽度的一个部件，尤其是塔段的至少一部分具有可变横截面，并且塔的表面在几何学方面上不是连续表面，因为在每个塔段或提升段处存在混凝土所吸收的间隙或调整。
[0015]在几何学方面，所建造的塔的区域在每个塔段处由η个柱形区域的交叉所形成，其中η是讨论的混凝土塔的侧面的数量。以一个塔段在一个塔段之上的这种方式所产生的若干塔段的堆积获得了塔。
[0016]为此，根据本发明，根据要建造的塔的侧面或外面的数量，该建造系统包括相同的有限数量组模板部件。
[0017]每组模板部件至少包括:
[0018]-中间部件，其具有基底、顶端和两个平行的垂直侧面，所述中间部件沿着其整个长度具有恒定曲率的弯曲表面以及宽度，以及，
[0019]-端部部件，其形成两个对称的横向拐角，所述横向拐角具有三角形或者梯形轮廓，设置有基底、上顶点、垂直侧面以及斜向侧面；所述横向拐角具有与所述中间部件相同曲率的弯曲表面，以及具有从所述基底至所述上顶点的降低宽度。
[0020]根据本发明，各组模板部件定尺寸为通过将可变数量的垂直布置且横向附接的中间部件组合来形成用于建造具有恒定横截面的塔段的模板。依靠端部部件和可变数量的横向附接且相对于垂向以一定倾斜布置的中间部件的组合来形成用于建造具有可变横截面的塔段的模板。
[0021]该系统允许使用中间部件的组合或者通过使用每组的中间部件和端部部件的组合，并且利用传统技术将这些部件的组合附接在一起来形成模板的环形表面或者周表面以用于建造混凝土塔段。
[0022]由建造系统的每组部件所形成的组合必须是相同的，部件的每个所述组合限定了与要建造的塔的塔段的一个侧面或外面对应的模板表面。
[0023]该建造系统通过使用模板即中间部件以及端部部件的组合允许在要建造的混凝土塔的塔段的每侧限定沿着所述塔段具有统一曲率的模板表面。
[0024]每组的部件的尺寸是这样的，使得通过简单地改变所使用的中间部件或者端部部件的数量或者通过改变所使用的端部部件的布置，用以形成第一塔段的模板的部件允许形成用于第二塔段的模板，这取决于要建造的塔段是增加的横截面还是向上降低的横截面。
[0025]因而，例如:
[0026]-通过移除中间部件能够限定用于第二塔段的模板，第二塔段构成了塔的侧面的延伸，这些塔段在塔的每个侧面保持它们的横截面变化和曲率；
[0027]-通过翻转符合端部拐角的部件的位置，能够限定用于第一塔段的模板和用于第二塔段的模板，它们的横截面沿相反方向增加，第一和第二塔段的最大横截面端部是相对的或者最小横截面端部是相对的，由所述模板限定的侧面在垂直方向上保持对准随后的塔段，以及
[0028]-通过去除符合拐角的所述部件，能够在具有可变横截面的塔段(收敛塔段或者发散塔段)之后，符合用于具有统一横截面的第二塔段的模板。
[0029]在本发明的一个实施例中，由端部部件形成的横向拐角的斜向侧面和基底之间限定了可变角度，根据倾斜，所述模板必须相对于垂直方向具有要建造的塔的外表面的收敛角。
[0030]根据本发明，所述横向拐角的基底具有的长度与中间部件之一的基底的长度相同，或者与两个或多个中间部件的基底的总和的长度相同，从而在用于第二塔段的模板中去除在用于第一塔段的模板中所使用的中间部件的一部分，并且符合第二塔段的部件的基底的长度或弯曲周长满足用于第一塔段的模板中所使用的中间部件的顶端的长度或弯曲周长。
[0031]本发明还包括用于建造混凝土塔的方法通过使用上述提到的建造系统。
[0032]该建造方法包括以下步骤:
[0033]a)提供相同的η组模板部件，每组模板部件包括中间部件以及端部部件，所述中间部件沿着其整个长度具有恒定曲率的弯曲表面以及宽度，所述端部部件具有三角形或者梯形轮廓，具有与所述中间部件相同曲率的弯曲表面，以及具有从所述基底至所述上顶点的降低宽度；
[0034]b)以顺序方式布置每组的端部部件以及具体数量的中间部件，因而形成具有环形构造的第一模板段，所述第一模板段具有η个外面或者侧面，具有相同曲率和相同倾斜，所述第一模板段具有随高度成比例变化的横截面；
[0035]c)通过将混凝土浇入第一模板段来建造第一塔段，其中，已经先前插入了钢筋框架；
[0036]d)将符合所述第一模板段的所述部件提升至第二水平，从每个模板侧面去除相同数量的中间部件或者端部部件，形成具有环形构造的第二模板段，第二模板段具有η个外面或者侧面、相同曲率以及相同倾斜，所述第二模板段构成了所述第一塔段的延伸，具有可变或者恒定横截面；
[0037]e)通过将混凝土浇入第二模板段中来建造第二塔段；以及
[0038]f)重复步骤d)和e)，直到达到期望的塔高度。
[0039]根据本发明，用建造系统和上述方法所建造的混凝土塔具有的建造特征以及结构特性明显不同于当前现有的塔，其中，塔的所有侧面是具有恒定半径的曲线，并且塔的横截面根据高度成比例的变化。
[0040]该混凝土塔包括可变数量的具有恒定曲率的侧面，所述侧面由位于不同水平处的接连的相应塔段形成，所述塔段由η个柱形表面的交叉形成，所述η个柱形表面在每个水平以相同角度倾斜，它们的交叉限定了描述多边形的脊，其中η是混凝土塔的侧面的数量。
[0041]在该发明中，所述混凝土塔具有至少一个塔段，所述塔段的横截面以随高度成比例地增加或减少的方式变化，提供的是塔可以包括一个或多个具有可变横截面的塔段与至少一个具有恒定横截面的塔段的组合，具有恒定横截面的塔段至少在其一端连接具有可变横截面的塔段之一。
【附图说明】
[0042]为了完成要执行的说明以及为了利于理解本发明的特征，本说明书附有说明书附图，其中，通过非限制例子示出了以下图:
[0043]-图1a和图1b示出了任一组部件1、2的平面图，它们构成模板建造系统，彼此隔开并且横向附接。
[0044]-图2示出了先前图的一组部件的顶视图，由金属板制成的柱形段形成。
[0045]-图3和图4示出了三组部件的立体图以及顶视图，它们形成了模板段。
[0046]-图5、图6和图7示意地示出了依靠本发明的建造系统和方