锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架制造技术

本发明专利技术属于土木工程中的结构工程领域，涉及一种锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架，塔身的塔架主杆由多个锥形中空夹层钢管混凝土构件沿长度方向通过法兰盘连接构成，锥形中空夹层钢管混凝土构件的锥形外钢管和锥形内钢管均为上部截面小于下部截面的锥形管，锥形内钢管同轴置于锥形外钢管内，夹层内填充夹层混凝土，锥形外钢管及锥形内钢管的上端和下端分别固接上法兰盘和下法兰盘，2个端板间隔90°纵向固接在锥形外钢管的中部。相邻的塔架主杆之间同层的锥形中空夹层钢管混凝土构件之间通过端板与塔架横撑或塔架斜撑用螺栓连接或焊接方式相连形成电力设施塔架的格构式结构。本发明专利技术适用于电力设施中的电力塔架、风力发电组塔架。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土木工程中的结构工程领域，特别涉及一种锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架。
技术介绍
近年来，随着我国经济的快速发展，各地经济对电力的需求不断增加，使得我国电网建设有了前所未有的发展。目前电力设施中，如电力塔架、风力发电组结构经常采用单杆钢管塔架或格构式钢管塔架。塔架是电力设施的重要部位，是保证电力设备正常工作的关键。随着电网的不断发展升级，电力设施塔架也在向大型化、钢结构化、规模化方向发展，电力设施塔架的用钢量不断增大，需要的单根构件承载力越来越高，对电力塔架结构的设计提出了新的要求。因此，迫切需要一种强度高、刚度大、施工便捷、抗震性能好、自重轻的塔架形式来适应工程方面的需求。中空夹层钢管混凝土是将两层钢管同心放置，并在两层钢管之间浇注混凝土而形成的构件。内外两层钢管可以是圆形、矩形或者其他类型截面。该类构件具有截面开展、抗弯刚度大、自重轻和防火性能好等特点。适于用作海洋平台支架柱、桥墩以及高层建筑中的大直径柱以及塔架等其他有关高耸构筑物及柱构件。利用中空夹层钢管混凝土技术是解决电力设施的强度高、刚度大、施工便捷、抗震性能好、自重轻的塔架的有效途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决
技术介绍
所述的利用中空夹层钢管混凝土技术实现电力设施的强度高、刚度大、施工便捷、抗震性能好、自重轻的塔架的要求，提供一种锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架，该结构类型传力明确、性能优良、施工简便、经济性良好。锥形中空夹层钢管混凝土构件作为受力主杆，沿长度方向从上而下截面逐渐增大， 在上部受力较小的部位截面小，下部受力较大的部位截面大，力学性能更优，适于在电力设施中如电力塔架、风力发电组塔架中应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现，锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架的塔身由塔架主杆1、塔架横撑3和塔架斜撑4构成，其特征在于，所述的塔架主杆 1由5 20个锥形中空夹层钢管混凝土构件2沿长度方向通过法兰盘连接构成，所述锥形中空夹层钢管混凝土构件2中，锥形外钢管201和锥形内钢管202均为上部截面小于下部截面的锥形管，管壁与轴线的夹角均为相同的角度θ，锥形内钢管202置于锥形外钢管201 内并与锥形外钢管201同轴，锥形外钢管201和锥形内钢管202的之间夹层内填充夹层混凝土 203，上法兰盘204与轴线垂直固接在锥形外钢管201和锥形内钢管202的上端，下法兰盘205与轴线垂直固接在锥形外钢管201和锥形内钢管202的下端，2个端板206间隔 90°纵向固接在锥形外钢管201的中部；在同一肢塔架主杆1中，相邻的锥形中空夹层钢管混凝土构件2，下边的锥形中空夹层钢管混凝土构件2的上法兰盘204与上边的锥形中空夹层钢管混凝土构件2的下法兰盘205大小相同，并通过螺栓连接；相邻的塔架主杆1之间同层的锥形中空夹层钢管混凝土构件2之间通过端板206与塔架横撑3或塔架斜撑4用螺栓连接或焊接方式相连形成电力设施塔架的格构式结构。所述锥形外钢管201和锥形内钢管202的横截面为矩形、圆形或椭圆形。所述锥形外钢管201和锥形内钢管202的管壁与轴线的夹角θ为0. 5° 5°。所述锥形外钢管201的材料是普通钢材、高强钢材或不锈钢。所述锥形内钢管202的材料是普通钢材或高强钢材。所述夹层混凝土 203的材料是普通混凝土或高强混凝土。所述塔架横撑3和塔架斜撑4的横截面为矩形、圆形、工字型、L型或者槽型。本专利技术可以作如下改进，根据不同承载力需求，所述锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架的塔身的塔架主杆1的肢数为3肢、4肢或者4肢以上不大于8肢。本专利技术的有益效果为(1)和目前常用的钢结构电力设施塔架相比，该塔架结构截面开展、抗弯刚度大、 稳定性好。由于主杆内部空心，可节约混凝土用量并减轻自重，在带来优良抗震性能的同时节约基础工程造价，经济性好。(2)锥形主杆上部截面小，下部截面大，刚度沿长度方向均勻变化。一般来说，电力设施结构顶端受力较小，低端受力较大。在受力较小的部位采用的杆件刚度和承载力也小， 经济性好。钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，延性得到改善。(3)中空夹层钢管混凝土主杆内钢管可以作为夹层混凝土浇筑的模板，加快施工速度。内部空间可布置管线等设备并对其起到保护作用。附图说明图1为本专利技术的实施例的塔架示意图；图2为图IA处塔架局部放大正视图；图3为图3的B-B截面剖视图；图4为锥形中空夹层钢管混凝土构件正视示意图；图5为图4的C-C截面示意图。图中，1-塔架主杆，2-锥形中空夹层钢管混凝土构件，3-塔架横撑，4-塔架斜撑，201-锥形外钢管，202-锥形内钢管，203-夹层混凝土，204-上法兰盘，205-下法兰盘，206—端板。具体实施例方式本专利技术提供了一种锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架，下面结合实施例和附图对本专利技术的结构及具体实施方式作进一步的说明。图1为本专利技术的实施例的塔架示意图，锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架的塔身由4肢塔架主杆1、塔架横撑3和塔架斜撑4构成，一肢塔架主杆1由12个锥形中空夹层钢管混凝土构件2沿长度方向通过法兰盘连接构成。如图4和图5所示，锥形中空夹层钢管混凝土构件2中，锥形外钢管201和锥形内钢管202均为上部截面小于下部截面的锥形管，管壁与轴线的夹角均为相同的角度θ，锥形内钢管202置于锥形外钢管201内并与锥形外钢管201同轴，锥形外钢管201和锥形内钢管202的之间夹层内填充夹层混凝土 203，上法兰盘204与轴线垂直固接在锥形外钢管201和锥形内钢管202的上端，下法兰盘205与轴线垂直固接在锥形外钢管201和锥形内钢管202的下端，2个端板206间隔90°纵向固接在锥形外钢管201的中部。在同一肢塔架主杆1中，相邻的锥形中空夹层钢管混凝土构件2，下边的锥形中空夹层钢管混凝土构件2的上法兰盘204与上边的锥形中空夹层钢管混凝土构件2的下法兰盘205大小相同，并通过螺栓连接，相邻的塔架主杆1 之间同层的锥形中空夹层钢管混凝土构件2之间通过端板206与塔架横撑3或塔架斜撑4 用螺栓连接或焊接方式相连形成电力设施塔架的格构式结构，如图2和图3所示。锥形外钢管201和锥形内钢管202的横截面为圆形。锥形外钢管201和锥形内钢管202的管壁与轴线的夹角θ为1° 1. 5°。锥形外钢管201的材料是普通钢材、高强钢材或不锈钢。锥形内钢管202的材料是普通钢材或高强钢材。夹层混凝土 203的材料是普通混凝土或高强混凝土。塔架横撑3和塔架斜撑4的横截面为矩形、圆形、工字型、L型或者槽型。本专利技术的结构体系截面开展、抗弯刚度大、稳定性好、自重较轻，并且锥形构件使得在受力较小的部位主杆的刚度和承载力也小，在保证优良抗震性能的同时节约造价，经济性好，适用于电力设施中的电力塔架、风力发电组塔架。权利要求1.一种锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架，锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架的塔身由塔架主杆(1)、塔架横撑(3)和塔架斜撑(4)构成，其特征在于，所述的塔架主杆(1)由5 20个锥形中空夹层钢管混凝土构件(2)沿长度方向通过法兰盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架，锥形中空夹层钢管混凝土格构式结构电力设施塔架的塔身由塔架主杆（１）、塔架横撑（３）和塔架斜撑（４）构成，其特征在于，所述的塔架主杆（１）由５～２０个锥形中空夹层钢管混凝土构件（２）沿长度方向通过法兰盘连接构成，所述锥形中空夹层钢管混凝土构件（２）中，锥形外钢管（２０１）和锥形内钢管（２０２）均为上部截面小于下部截面的锥形管，管壁与轴线的夹角均为相同的角度θ，锥形内钢管（２０２）置于锥形外钢管（２０１）内并与锥形外钢管（２０１）同轴，锥形外钢管（２０１）和锥形内钢管（２０２）的之间夹层内填充夹层混凝土（２０３），上法兰盘（２０４）与轴线垂直固接在锥形外钢管（２０１）和锥形内钢管（２０２）的上端，下法兰盘（２０５）与轴线垂直固接在锥形外钢管（２０１）和锥形内钢管（２０２）的下端，２个端板（２０６）间隔９０°纵向固接在锥形外钢管（２０１）的中部；在同一肢塔架主杆（１）中，相邻的锥形中空夹层钢管混凝土构件（２），下边的锥形中空夹层钢管混凝土构件（２）的上法兰盘（２０４）与上边的锥形中空夹层钢管混凝土构件（２）的下法兰盘（２０５）大小相同，并通过螺栓连接；相邻的塔架主杆（１）之间同层的锥形中空夹层钢管混凝土构件（２）之间通过端板（２０６）与塔架横撑（３）或塔架斜撑（４）用螺栓连接或焊接方式相连形成电力设施塔架的格构式结构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩林海，李威，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11