一种由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔制造技术

本申请公开了一种由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔，其包括斜杆、水平杆、面内支撑、加强环桁架、吊杆和撑杆；冷却塔的塔体由一系列倒置的等腰三角形组成，构成若干层封闭的网格结构；每个等腰三角形内设置面内支撑，与等腰三角形共同组成模数单元；模数单元的底边为网格结构的水平杆；模数单元的腰为网格结构的斜杆；最底层模数单元的顶点固定于基础上，作为整个冷却塔的支座，其余各层模数单元由下至上逐层搭设，顶点刚接于下层对应模数单元的底边端点上；加强环桁架设置于塔体内侧，并通过吊杆或撑杆减小加强环桁架的挠度。本申请钢结构冷却塔能充分发挥构件在各方向的力学性能，构件和节点尺寸小，用钢量小，具有良好的经济技术指标。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大型冷却塔结构的设计领域，具体涉及一种由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔。
技术介绍
冷却塔是一种在电力、钢铁、石油、化工等工业领域广泛应用的冷却设施，它的主要作用是为携带废热的冷却水与空气提供热交换的场所，使废热能迅速散入大气，从而保证生产系统的正常运行。在以往的工程实践中，大型冷却塔以钢筋混凝土旋转薄壳结构为主，并以双曲线为子午线。随着冷却塔建设规模的上升，钢结构成为大型冷却塔结构体系选型的新方向。同钢筋混凝土结构相比，钢结构冷却塔具有自重轻、施工简便、工期短等优点，且结构体系布置灵活，不必拘泥于单一的结构外形，这样不但可以通过结构体系优化得到优异的受力性能和经济指标，还能为热工方面的性能优化创造条件。国内外部分科研、设计机构针对大型钢结构冷却塔已经开展了一些工作，但工程实践与混凝土结构相比尚不多见。在已经建成的钢结构冷却塔中，较为常见的塔型由下部圆锥段和上部直筒段组成，采用三角形网格形式，如图1。这种结构的构件既可以采用圆形或矩形截面的实腹式钢管，也可采用格构式构件。但该结构体系不能充分发挥构件在各个方向的力学性能，节点尺寸偏大，用钢量较高。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔，该钢结构冷却塔能充分发挥构件在各个方向的力学性能，构件和节点尺寸小，用钢量小，具有良好的经济技术指标。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔，所述冷却塔为单层网格结构，所述单层网格结构包括斜杆、水平杆、面内支撑、加强环桁架、吊杆和撑杆；所述冷却塔的塔体由一系列倒置的等腰三角形组成，构成若干层封闭的网格结构；每个等腰三角形内设置面内支撑，与等腰三角形共同组成模数单元；模数单元的底边为所述水平杆；模数单元的腰为所述斜杆；最底层模数单元的顶点固定于基础上，作为整个冷却塔的支座，其余各层模数单元由下至上逐层搭设，顶点刚接于下层对应模数单元的底边端点上；所述加强环桁架设置于塔体内侧，并通过所述吊杆或撑杆减小所述加强环桁架的挠度。进一步，所述面内支撑为三根支撑杆构成的一个三角形结构，所述三角形结构的三个顶点分别连接于所述模数单元的三个边的中点处，形成带支撑的三角形网格结构。进一步，所述加强环桁架也由带支撑的等腰三角形组成，加强环桁架设置在所述冷却塔的塔体内侧，加强环桁架的数量可根据需要设置；最上层的加强环桁架通过所述撑杆与构成塔体的所述网格结构连接，其与各层加强环桁架均通过所述吊杆与构成塔体的所述网格结构连接。进一步，所述模数单元和加强环桁架采用矩形钢管或工字型构件作为基本构件。进一步，所述网格结构的构件截面强轴方向垂直于塔身，所述加强环桁架的构件截面强轴沿竖直方向。进一步，所述冷却塔的内表面或外表面设置有围护体系。进一步，所述围护体系为镀锌钢板或铝板制成的刚性围护体系，也可以采用膜材制成的柔性围护体系。本技术具有以下有益技术效果：1、本技术的钢结构冷却塔能充分发挥构件在各个方向的力学性能，构件和节点尺寸小，具有良好的经济技术指标。2、本技术以组成冷却塔结构主受力体系的等腰三角形以及从属于各三角形的面内支撑为模数单元，可以实现标准化设计、工业化生产和装配化施工。附图说明图1为现有技术中钢结构冷却塔的结构示意图；图2为本技术钢结构冷却塔立面图；图3为本技术钢结构冷却塔平面图；图4为本技术钢结构冷却塔轴测图；图5为本技术钢结构冷却塔的各组件的分体结构示意图；图6为冷却塔局部构成示意图；图7为基于模数单元进行装配化施工的示意图；图8为带支撑三角形网格屈曲模态；图9为无支撑三角形网格屈曲模态；图10为三角形模数单元及屈曲模态；图11为水平杆与斜杆内力比值与杆件计算长度系数的关系曲线；图12为两斜杆内力比值与计算长度系数的关系曲线；其中，1为斜杆；2为水平杆；3为加强环桁架；4为吊杆；5为撑杆；6为面内支撑；7为模数单元。具体实施方式下面，参考附图，对本技术进行更全面的说明，附图中示出了本技术的示例性实施例。然而，本技术可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本技术全面和完整，并将本技术的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。如图2-7所示，本申请提供了一种由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔，所述冷却塔为单层网格结构，所述单层网格结构包括斜杆1、水平杆2、加强环桁架3、吊杆4和撑杆5、面内支撑6；所述冷却塔的塔体由一系列倒置的等腰三角形组成，构成若干层封闭的网格结构；每个等腰三角形内设置面内支撑6，与等腰三角形共同组成模数单元7；模数单元7的底边为所述水平杆2；模数单元7的腰构成所述斜杆1；最底层模数单元7的顶点固定于基础上，作为整个冷却塔的支座，其余模数单元7由下至上逐层搭设，刚接于下层对应模数单元的底边端点上；所述加强环桁架3设置于塔体内侧，并通过所述吊杆4或撑杆5减小所述加强环桁架的挠度。模数单元内设置面内支撑6，所述面内支撑6为三根支撑杆构成的一个三角形支撑，铰接于所述模数单元7三个边的中点处。面内支撑6的设置减小了主受力体系构件在塔体或加强环桁架面内的计算长度。加强环桁架3也由带支撑的等腰三角形组成，加强环桁架3设置在所述冷却塔的塔体内侧，加强环桁架3的数量可根据需要设置；最上层的加强环桁架3通过所述撑杆5与构成塔体的所述网格结构连接，其与各层加强环桁架3均通过所述吊杆4与构成塔体的所述网格结构连接。根据实际条件，本技术的冷却塔可采用镀锌钢板或铝板等刚性围护体系，也可采用膜材等柔性围护体系。围护体系可依据需要安装于结构的外表面或内表面。如图8-12所示，在三角形网格面内支撑的协调作用下，可以使三条边在面内屈曲时均形成两个半波，从而使构件在三角形面内的计算长度减小为无支撑时的一半。当三角形各边构件轴力不同时，在刚接节点和支撑的协调作用下，各构件可同时屈曲，此时压力较小构件可对压力较大构件提供支援，提高压力较大构件的稳定性。以下以一个典型三角形模数单元为例，通过二阶内力分析位移法对上述支援作用进行证明。证明过程采用如下假定：①忽略周围构件对该三角形单元受力性能的影响，三角形顶点铰支固定；②两斜杆和水平杆为等比例加载，且同时发生屈曲；③面内支撑构件内力为零；④三角形单元为无侧移屈曲，且屈曲时各杆中点不发生位移。如图10所示，斜杆AB、AC和水平杆BC均被面内支撑等分为两段，每根杆件两个分段的线刚度和内力相等，即iAD＝iBD，iBE＝iCE，iAF＝iCF，FAD＝FBD，FBE＝FCE，FAF＝FCF。各杆件分段的两端弯矩可分别表示为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔，其特征在于，所述冷却塔为单层网格结构，所述单层网格结构包括斜杆、水平杆、面内支撑、加强环桁架、吊杆和撑杆；所述冷却塔的塔体由一系列倒置的等腰三角形组成，构成若干层封闭的网格结构；每个等腰三角形内设置面内支撑，与等腰三角形共同组成模数单元；模数单元的底边为所述水平杆；模数单元的腰为所述斜杆；最底层模数单元的顶点固定于基础上，作为整个冷却塔的支座，其余各层模数单元由下至上逐层搭设，顶点刚接于下层对应模数单元的底边端点上；所述加强环桁架设置于塔体内侧，并通过所述吊杆或撑杆减小所述加强环桁架的挠度。

【技术特征摘要】
1.一种由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔，其特征在于，所述冷却塔为单层网格结构，所述单层网格结构包括斜杆、水平杆、面内支撑、加强环桁架、吊杆和撑杆；所述冷却塔的塔体由一系列倒置的等腰三角形组成，构成若干层封闭的网格结构；每个等腰三角形内设置面内支撑，与等腰三角形共同组成模数单元；模数单元的底边为所述水平杆；模数单元的腰为所述斜杆；最底层模数单元的顶点固定于基础上，作为整个冷却塔的支座，其余各层模数单元由下至上逐层搭设，顶点刚接于下层对应模数单元的底边端点上；所述加强环桁架设置于塔体内侧，并通过所述吊杆或撑杆减小所述加强环桁架的挠度。2.根据权利要求1所述的由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔，其特征在于，所述面内支撑为三根支撑杆构成的一个三角形结构，所述三角形结构的三个顶点分别连接于所述模数单元的三个边的中点处，形成带支撑的三角形网格结构。3.根据权利要求1所述的由带支撑的三角形网格构成的钢结构冷却塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忠义，白光波，董石麟，刘飞，赵保庆，周忠发，秦凯，
申请(专利权)人：北京市建筑设计研究院有限公司，浙江大学，中国科学院国家天文台，
类型：新型
国别省市：北京;11