一種棋盤式四角錐網(wǎng)格鋼結構冷卻塔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種棋盤式四角錐網(wǎng)格鋼結構冷卻塔，塔體為雙層空間網(wǎng)格結構，由外層弦桿(1)、內(nèi)層弦桿(2)和腹桿(3)拼接組成，外層弦桿(1)為矩形網(wǎng)格，內(nèi)層弦桿(2)為菱形網(wǎng)格，內(nèi)層節(jié)點均落在外層矩形網(wǎng)格的平面法線上，內(nèi)層弦桿(2)的一個節(jié)點通過腹桿(3)與對應的外層弦桿(1)組成的矩形網(wǎng)格的每四個節(jié)點相連，形成四角錐單元。相比于其他空間結構體系，本發(fā)明受力合理，可以大幅減少節(jié)點數(shù)量，改善桿件之間的夾角，節(jié)點容易達到設計要求，同時減少了內(nèi)層弦桿和腹桿的數(shù)量，在保證結構承載性能的前提下，可以降低鋼結構冷卻塔的整體用鋼量和節(jié)點處理難度，整體提高冷卻塔的效益。
【專利說明】一種棋盤式四角錐網(wǎng)格鋼結構冷卻塔
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于結構工程技術領域，具體地說是一種棋盤式四角錐網(wǎng)格鋼結構冷卻
+Pt O
【背景技術】
[0003]冷卻塔是利用水和空氣的接觸，通過蒸發(fā)作用來散去工業(yè)上或制冷空調中產(chǎn)生的廢熱的一種設備。目前我國的冷卻塔主要采用鋼筋混凝土結構?；炷两Y構防腐蝕性能較好，使用壽命高，但是也存在笨重粗大、冷卻效率低、穩(wěn)定性較差、施工支模困難等劣勢。
[0004]鋼結構冷卻塔相比混凝土冷卻塔，具有施工簡單、建設周期短、結構輕巧和抗震性能好等優(yōu)點。隨著鋼結構在建筑領域的飛速發(fā)展，鋼結構冷卻塔具有廣闊的應用前景。
[0005]鋼結構冷卻塔屬于空間網(wǎng)格結構，形式靈活多樣。采用不同的結構形式會直接影響結構的受力性能、節(jié)點設計和整體用鋼量，帶來不同的效益。當冷卻塔高度較高時，結構對風荷載極其敏感，桿件受力較大，節(jié)點設計十分困難。因此，需要開發(fā)一種合理的鋼結構冷卻塔結構形式，能夠改善結構受力情況，減輕結構用鋼量，減少節(jié)點數(shù)量從而減小節(jié)點處理難度，使得鋼結構冷卻塔效益最高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種改善結構受力情況、提高整體效益的棋盤式四角錐網(wǎng)格鋼結構冷卻塔。
[0007]本發(fā)明一種棋盤式四角錐網(wǎng)格鋼結構冷卻塔，塔體為雙層空間網(wǎng)格結構，由外層弦桿1、內(nèi)層弦桿2和腹桿3拼接組成，外層弦桿I為矩形網(wǎng)格，內(nèi)層弦桿2為菱形網(wǎng)格，內(nèi)層弦桿2的節(jié)點均落在外層矩形網(wǎng)格的平面法線上，內(nèi)層弦桿2的一個節(jié)點通過腹桿3與對應的外層弦桿I組成的矩形網(wǎng)格的每四個節(jié)點相連，形成一個四角錐單元。
[0008]所述四角錐單元為在正交正放四角錐網(wǎng)格的基礎上采用棋盤式抽空，具體為將四角錐間隔抽空，一個矩形格子為四角錐單元，上下左右與其相鄰的其他四個矩形格子均抽錐，內(nèi)層弦桿2呈斜交斜放，外層弦桿I呈正交正放。
[0009]所述外層弦桿I的節(jié)點上連接有6根桿件，內(nèi)層弦桿2的節(jié)點上連接有8根桿件。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:雙層網(wǎng)格結構采用角錐體系，相比于傳統(tǒng)的其他空間結構體系，可以大幅減少節(jié)點數(shù)量，改善桿件之間的夾角，節(jié)點設計容易達到要求，減少了內(nèi)層弦桿和腹桿的數(shù)量，在不影響結構承載性能的前提下，可以降低大型鋼結構冷卻塔的整體用鋼量和節(jié)點處理難度，整體提高冷卻塔的效益。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本發(fā)明的整體結構圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的俯視圖。
[0013]圖3為外層弦桿的結構示意圖。
[0014]圖4為內(nèi)層弦桿的結構示意圖。
[0015]圖5為腹桿的結構示意圖。
[0016]圖6a為基本單元的結構示意圖；
圖6b為基本單元實體結構示意圖。
[0017]圖7為外層弦桿節(jié)點的示意圖。
[0018]圖8為內(nèi)層弦桿節(jié)點的不意圖。
[0019]圖中，I為外層弦桿，2為內(nèi)層弦桿，3為腹桿。
【具體實施方式】
[0020]下面通過實施例，并結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0021 ]本發(fā)明一種棋盤式四角錐網(wǎng)格鋼結構冷卻塔，塔體為雙層空間網(wǎng)格結構，空間網(wǎng)格采用正交正放四角錐體系，在此基礎上對四角錐網(wǎng)格采用棋盤式抽空，在保證結構的安全性和穩(wěn)定性的前提下，對結構進行優(yōu)化，改善結構的受力性能，減輕節(jié)點設計的難度。
[0022]上述的冷卻塔可通過旋轉曲面方式生成，曲面由控制冷卻塔造型的曲線旋轉而成。形成自由曲面后，對曲面進行網(wǎng)格劃分，外層網(wǎng)格為正交正放網(wǎng)格。如圖1-圖8所示，若要建立如圖1所示的鋼結構冷卻塔結構，需要獲取塔筒母線方程，再利用一些現(xiàn)有設計軟件進行建模和劃分網(wǎng)格。建好的模型的外層弦桿如圖3所示，內(nèi)層弦桿如圖4所示，腹桿層如圖5所示。內(nèi)層節(jié)點(即錐頂點)在一般情況下在外層矩形網(wǎng)格的法向上。
[0023]上述的棋盤式四角錐網(wǎng)格采用的是四角錐體系。四角錐體系相比與交叉桁架體系，具有傳力明確、空間性能好、桿件之間夾角良好等優(yōu)勢。在進行焊接相貫節(jié)點設計時，交叉桁架體系由于桿件空間夾角不好，腹桿與腹桿相交位置會有大量的隱蔽焊縫，對節(jié)點設計很不利的，而四角錐體系腹桿一般不會相交，即使腹桿與腹桿相交也可通過適當調整結構的厚度和桿件截面使其不相交或相交很少，減少隱蔽焊縫對節(jié)點的影響。
[0024]上述的棋盤式抽錐形式是將四角錐間隔抽空，內(nèi)層弦桿呈斜交斜放，外層弦桿呈正交正放。由于大型鋼結構冷卻塔的節(jié)點設計困難，采用抽錐形式可以減少節(jié)點的數(shù)目，從而降低節(jié)點設計的費用。而且抽錐后，結構的桿件也有所減少(內(nèi)弦層節(jié)點和桿件減少一半，腹桿亦大幅度減少)，在保證結構安全性前提下，改變結構的傳力方式，對結構進行優(yōu)化，降低結構的整體用鋼量。
[0025]上述的鋼結構冷卻塔由外層弦桿、內(nèi)層弦桿和腹桿拼接組成，外層弦桿為矩形網(wǎng)格，內(nèi)層弦桿為菱形網(wǎng)格，外層的矩形網(wǎng)格上的四個節(jié)點與內(nèi)層一個節(jié)點相連，形成一個四角錐體系。外層節(jié)點上連接著6根桿件，內(nèi)層節(jié)點上連接著8根桿件。節(jié)點上交匯的桿件數(shù)量相對較少。
【主權項】
1.一種棋盤式四角錐網(wǎng)格鋼結構冷卻塔，塔體為雙層空間網(wǎng)格結構，其特征在于:由外層弦桿(I)、內(nèi)層弦桿(2)和腹桿(3)拼接組成，外層弦桿(I)為矩形網(wǎng)格，內(nèi)層弦桿(2)為菱形網(wǎng)格，內(nèi)層弦桿(2)的節(jié)點均落在外層矩形網(wǎng)格的平面法線上，內(nèi)層弦桿(2)的一個節(jié)點通過腹桿(3)與對應的外層弦桿(I)組成的矩形網(wǎng)格的每四個節(jié)點相連，形成一個四角錐單J L ο2.如權利要求1所述的冷卻塔，其特征在于:所述四角錐單元為在正交正放四角錐網(wǎng)格的基礎上采用棋盤式抽空，具體為將四角錐間隔抽空，一個矩形格子為四角錐單元，上下左右與其相鄰的其他四個矩形格子均抽錐，內(nèi)層弦桿(2)呈斜交斜放，外層弦桿(I)呈正交正放。3.如權利要求1所述的冷卻塔，其特征在于:所述外層弦桿(I)的節(jié)點上連接有6根桿件，內(nèi)層弦桿(2)的節(jié)點上連接有8根桿件。
【文檔編號】E04H5/12GK106088706SQ201610448411
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】杜新喜, 劉武, 袁煥鑫, 程曉燕, 林士凱
【申請人】武漢大學