本實用新型涉及一種造粒塔，具體為巨型格構柱方形鋼結構造粒塔塔桅體系。

背景技術：

造粒塔多為上下等直徑圓筒結構，主要由圓形筒體和樓電梯間兩部分組成，樓電梯間宜附靠于塔體的一側，在布置樓電梯間時，必須根據(jù)塔徑大小合理布置，使其對塔底部進風口和塔頂出風口的影響最小。電梯井道必須封閉并與塔體完全隔絕，電梯井道門不得開在面對塔體方向。其中，尿素造粒塔主要有刮料層，噴頭層操作室，承水層及屋面這幾個樓面組成。

造粒塔是化肥廠工藝流程中的核心結構，現(xiàn)有的造粒塔大多采用混凝土筒體結構，今年來我國尿素生產能力已由原來的年產4萬噸增加至年產80萬噸以上，對造粒塔的工藝要求提出了更高的要求。然而關于造粒塔結構設計的研究并不多，按照原來年產值4～6萬噸，采用鋼筋混凝土框支剪力墻結構的通用設計顯然已經不再符合國家提倡建設節(jié)約型社會，發(fā)展循環(huán)經濟的方針政策。傳統(tǒng)造粒塔結構多為鋼筋混凝土結構或滿布支撐結構，繞塔身布置支撐為平面支撐，形成類似薄壁筒體結構。該類型的結構整體性較強，但是用鋼量太大，不夠經濟。而且鋼筋混凝土多為現(xiàn)場澆筑，施工麻煩且受季節(jié)影響因素較大。由于鋼筋混凝土塔自重較大，還增加了地基基礎的投資，高烈度地震區(qū)對鋼筋混凝土塔更為不利。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提供巨型格構柱方形鋼結構造粒塔塔桅體系，整體性強，結構穩(wěn)定，節(jié)省材料，裝配方便，施工快捷，經濟效益好。

本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)：

巨型格構柱方形鋼結構造粒塔塔桅體系，包括豎立固定的四根第一鋼管混凝土柱和豎立固定的八根第二鋼管混凝土柱；

所述的四根第一鋼管混凝土柱呈正方形設置且分別對應頂點位置分布；同一邊上的兩根第一鋼管混凝土柱之間共邊設置有均勻分布的兩根第二鋼管混凝土柱；

一根第一鋼管混凝土柱分別與其相鄰的兩根第二鋼管混凝土柱組合形成一根格構柱，其中，第一鋼管混凝土柱分別與兩根第二鋼管混凝土柱通過若干第一橫梁和若干第一柱間支撐連接，兩根第二鋼管混凝土柱之間分別通過若干第二橫梁和若干第二柱間支撐連接；

相鄰兩格構柱之間通過共邊設置的兩根第二鋼管混凝土柱之間的第三橫梁和第三柱間支撐連接合圍形成造粒塔內部圓筒腔體，造粒塔的四個外立面合圍形成正四棱柱。

優(yōu)選的，所述的第一柱間支撐設置在相鄰的兩個第一橫梁之間，第二柱間支撐設置相鄰的兩個第二橫梁之間，第三柱間支撐設置相鄰的兩個第三橫梁之間。

優(yōu)選的，同一層高設置的第一橫梁、第二橫梁和第三橫梁形成一個橫梁面；與造粒塔樓面對應橫梁面中的橫梁采用工字鋼形成樓層支架，其余部分的橫梁采用鋼管。

優(yōu)選的，同一層高設置的第二橫梁和第三橫梁依次通過第二鋼管混凝土柱交替設置連接形成正八邊形，八根第二鋼管混凝土柱對應頂點位置分布；每個第二鋼管混凝土柱在同一層高的八邊形內側通過短節(jié)梁連接呈圓環(huán)設置的圓環(huán)梁；第三橫梁的外側設置有與其平行的外橫梁。

優(yōu)選的，造粒塔一個外立面的外側平行設置有四個側立柱；側立柱分別通過垂直設置的連接橫梁與對應的第一鋼管混凝土柱或第二鋼管混凝土柱連接，相鄰側立柱之間設置第四橫梁；每個連接橫梁下方設置有固定在對應的第一鋼管混凝土柱或第二鋼管混凝土柱上的斜支撐；四個側立柱形成的附屬立面與相鄰的外立面之間合圍形成造粒塔的樓梯空間和附屬空間，與該外立面相鄰的格構柱內設置電梯空間。

優(yōu)選的，格構柱內設置有垂直連接第一橫梁和鋼管混凝土柱的第一加強梁，與第一橫梁平行的第二加強梁，以及與第二橫梁平行的第三加強梁中的至少一種。

優(yōu)選的，設置在同一外立面上且分布在相鄰層高橫梁之間的一個第一柱間支撐、一個第三柱間支撐和一個第一柱間支撐，依次連接呈一體設置，形成兩端連接同一外立面上兩根第一鋼管混凝土柱的一體支撐；一體支撐與同一外立面的兩根第二鋼管混凝土柱焊接固定。

優(yōu)選的，四根第一鋼管混凝土柱和豎立固定的八根第二鋼管混凝土柱內的混凝土內摻入亂向分布的鋼纖維；四根第一鋼管混凝土柱和豎立固定的八根第二鋼管混凝土柱的管徑從下向上呈階梯性減小。

優(yōu)選的，第一柱間支撐設置在兩相鄰第一橫梁之間，一端與一個第一橫梁和第一鋼管混凝土柱的連接節(jié)點連接，另一端與另一個第一橫梁和第二鋼管混凝土柱的連接節(jié)點連接；造粒塔下部相鄰的第一柱間支撐收尾相接，上部相鄰的第一柱間支撐呈相同傾斜朝向設置。

優(yōu)選的，第二柱間支撐和第三柱間支撐均呈V字形設置；第二柱間支撐設置在兩相鄰第二橫梁之間，兩端與一個第二橫梁和第二鋼管混凝土柱的連接節(jié)點連接，中間頂點與另一個第二橫梁連接；第三柱間支撐設置在兩相鄰第三橫梁之間，兩端與一個第三橫梁和第二鋼管混凝土柱的連接節(jié)點連接，中間頂點與另一個第三橫梁連接。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果：

本實用新型采用空間桁架結構，將各角處的一根第一鋼管混凝土柱和與其相鄰的兩根第二鋼管混凝土柱組合成一根格構柱；再通過四個格構柱之間的支撐連接為一個整體，形成外方柱內圓筒的塔狀結構，塔身的整體性更強，利用設置的柱間支撐起綴條的作用，設置的橫梁綴板作用，起到不僅增強了柱子的抗彎性能，而且增強了塔身結構的整體性，使得結構更穩(wěn)定，抗側移能力較滿布支撐的薄壁狀塔身更好；并且能夠通過形成的空間桁架結構，將各承重柱用支撐連接為外方內圓筒的塔狀結構，其各連接處傳力直接，各部件受力明確合理，連接處便于施工裝配，綜合造價低；相較于鋼筋混凝土結構，鋼結構塔的結構玲瓏剔透，外形豐富多彩，自重輕，抗震性能好，構件可在工廠預制、工地安裝，質量保證，工期縮短，從整體上提高了經濟效益，更有利于在刮料層以上塔壁開設進風口。

進一步的，通過格構柱內兩兩鋼管混凝土之間形成的三角形單元連接的橫梁和柱間支撐形成空間桁架構成，從而能充分利用材料的強度，比實腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度。

進一步的，利用依附固定在鋼管混凝土柱上的側立柱形成側立面，使得樓梯間的布置在造粒塔的塔身之外，功能分區(qū)更明確，且用鋼量更少。

進一步的，通過多種加強橫梁的設置，能夠針對不同樓層中的具體要求進行適應性設置，更好的滿足實際要求，減少用鋼量。

進一步的，通過設置的一體支撐，在加強外立面整體性的同時，提高了施工和裝配效率，保證了減少用鋼量的同時滿足使用要求。

進一步的，能夠提高鋼管混凝土柱在節(jié)點處的受壓承載力和受拉承載力，提高了節(jié)點區(qū)強度，使整體結構設計中達到強節(jié)點的設計要求。

附圖說明

圖1為本實用新型實例中所述造粒塔塔桅體系的結構平面布置圖。

圖2為圖1的1-1向的設置V字形支撐的結構示意圖。

圖3為圖1的2-2向結構示意圖。

圖4為圖1的3-3向結構示意圖。

圖5為圖1的1-1向的設置一體支撐的結構示意圖。

圖中：第一鋼管混凝土柱1，第二鋼管混凝土柱2，第一橫梁3，第一柱間支撐4，第二橫梁5，第二柱間支撐6，第三橫梁7，第三柱間支撐8，側立柱9，連接橫梁10，第四橫梁11，斜支撐12，第一加強梁13，第二加強梁14，第三加強梁15，短節(jié)梁16，圓環(huán)梁17，外橫梁18。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，所述是對本實用新型的解釋而不是限定。

本實用新型巨型格構柱方形鋼結構造粒塔塔桅體系，為提高生工業(yè)產效率，將裝配化鋼管結構形式在國內首次應用于化肥工業(yè)造粒塔上而提出的巨型格構柱方形塔形。本實用新型采用空間桁架結構，將各角處三根鋼管混凝土柱組合成四根格構柱,塔身的整體性更強，抗側移能力較滿布支撐薄壁狀塔身更好。格構柱綴材形式主要有綴條和綴板，格構柱的結構特點是，將材料面積向距離慣性軸遠的地方布置，能保證相同軸向抗力條件下增強構件抗彎性能，并且節(jié)省材料。本實用新型柱間支撐起綴條的作用，不僅增強了柱子的抗彎性能，而且增強了塔身結構的整體性，使得結構更穩(wěn)定。

本實用新型所提出的新型裝配式巨型格構柱方形鋼結構造粒塔塔桅結構直接應用于河南帝益肥年產85萬噸復合肥項目造粒塔等工程中，在日常生產過程中具有良好的使用效果；由于新型塔桅結構施工速度快，可以顯著縮短工期，明顯提高經濟效益。

具體的，如圖1-圖5所示，其包括豎立固定的四根第一鋼管混凝土柱1和豎立固定的八根第二鋼管混凝土柱2；四根第一鋼管混凝土柱1呈正方形設置且分別對應頂點位置分布；同一邊上的兩根第一鋼管混凝土柱1之間共邊設置有均勻分布的兩根第二鋼管混凝土柱2；一根第一鋼管混凝土柱1分別與其相鄰的兩根第二鋼管混凝土柱2組合形成一根格構柱，其中，第一鋼管混凝土柱1分別與兩根第二鋼管混凝土柱2通過若干第一橫梁3和若干第一柱間支撐4連接，兩根第二鋼管混凝土柱2之間分別通過若干第二橫梁5和若干第二柱間支撐6連接；相鄰兩格構柱之間通過共邊設置的兩根第二鋼管混凝土柱2之間的第三橫梁7和第三柱間支撐8連接，四個格構柱依次連接合圍形成造粒塔內部圓筒腔體，造粒塔的四個外立面合圍形成正四棱柱。本實例中，如圖1所示，將橫向由左向右的第一鋼管混凝土柱1、第二鋼管混凝土柱2、第二鋼管混凝土柱2和第一鋼管混凝土柱1對應縱向軸線標識為B、C、D、E；縱向的由下向上的第一鋼管混凝土柱1、第二鋼管混凝土柱2、第二鋼管混凝土柱2和第一鋼管混凝土柱1對應的橫向軸線標識為①、②、③、④。

如圖2-圖5所示，所述的第一柱間支撐4設置在相鄰的兩個第一橫梁3之間，第二柱間支撐6設置相鄰的兩個第二橫梁5之間，第三柱間支撐8設置相鄰的兩個第三橫梁7之間。

如圖1-圖5所示，同一層高設置的第一橫梁3、第二橫梁5和第三橫梁7形成一個橫梁面；與造粒塔樓面對應橫梁面中的橫梁采用工字鋼形成樓層支架，其余部分的橫梁采用鋼管。同一層高設置的第二橫梁5和第三橫梁7依次通過第二鋼管混凝土柱2交替設置連接形成正八邊形，八根第二鋼管混凝土柱2對應頂點位置分布；每個第二鋼管混凝土柱2在同一層高的八邊形內側通過短節(jié)梁16連接呈圓環(huán)設置的圓環(huán)梁17；第三橫梁7的外側設置有與其平行的外橫梁18，同軸設置的若干圓環(huán)梁17形成造粒塔內部的圓筒腔體。

如圖1和圖2所示，造粒塔一個外立面的外側平行設置有四個側立柱9；側立柱9分別通過垂直設置的連接橫梁10與對應的第一鋼管混凝土柱1或第二鋼管混凝土柱2連接，相鄰側立柱9之間設置第四橫梁11；每個連接橫梁10下方設置有固定在對應的第一鋼管混凝土柱1或第二鋼管混凝土柱2上的斜支撐12；四個側立柱9形成的附屬立面與相鄰的外立面之間合圍形成造粒塔的樓梯空間和附屬空間，與該外立面相鄰的格構柱內設置電梯空間。

如圖1所示，格構柱內設置有垂直連接第一橫梁3和鋼管混凝土柱1的第一加強梁13，與第一橫梁3平行的第二加強梁14，以及與第二橫梁5平行的第三加強梁15中的至少一種。

如圖5所示，設置在同一外立面上且分布在相鄰層高橫梁之間的一個第一柱間支撐4、一個第三柱間支撐8和一個第一柱間支撐4，依次連接呈一體設置，形成兩端連接同一外立面上兩根第一鋼管混凝土柱1的一體支撐；一體支撐與同一外立面的兩根第二鋼管混凝土柱2焊接固定。

四根第一鋼管混凝土柱1和豎立固定的八根第二鋼管混凝土柱2內的混凝土內摻入亂向分布的鋼纖維；四根第一鋼管混凝土柱1和豎立固定的八根第二鋼管混凝土柱2的管徑從下向上呈階梯性減小。

如圖2-圖4所示，第一柱間支撐4設置在兩相鄰第一橫梁3之間，一端與一個第一橫梁3和第一鋼管混凝土柱1的連接節(jié)點連接，另一端與另一個第一橫梁3和第二鋼管混凝土柱2的連接節(jié)點連接；造粒塔下部相鄰的第一柱間支撐4收尾相接，上部相鄰的第一柱間支撐4呈相同傾斜朝向設置。

第二柱間支撐6和第三柱間支撐8均呈V字形設置；第二柱間支撐6設置在兩相鄰第二橫梁5之間，兩端與一個第二橫梁5和第二鋼管混凝土柱2的連接節(jié)點連接，中間頂點與另一個第二橫梁5連接；第三柱間支撐8設置在兩相鄰第三橫梁7之間，兩端與一個第三橫梁7和第二鋼管混凝土柱2的連接節(jié)點連接，中間頂點與另一個第三橫梁7連接。