[实用新型]预应力钢混组合式塔柱结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种塔柱结构，尤其涉及风力发电及建筑领域的一种预应力钢混组合式塔柱结构。 

背景技术

目前，风力发电等领域的大型塔柱，大部分是采用钢板卷制成圆筒形塔柱,为了抵抗高耸结构自上而下的力矩，往往需要厚度很大的钢板，致使钢材用量大、成本投资高；其次，制成塔柱的圆筒是整体式的，直径较大，一般为3米至5米，此时运输困难、且运输成本很高；另外，塔柱没有经过预应力处理，在遇到强风时，塔柱顶端在风力的作用下容易产生较大的挠曲及晃动；再者，大型尺寸的塔柱也有采用钢筋混凝土式的结构，该结构相当笨重，不仅施工浇注难度大，施工周期长，而且不能实现工业化生产，因此投建成本和管理成本都相当高。 

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种能够减少钢材和混凝土使用量、塔顶基本不产生挠曲及晃动且组装灵活方便、运输便捷的预应力钢混组合式塔柱结构。 

技术方案：本实用新型所述的预应力钢混组合式塔柱结构，由单构件体组装而成，所述单构件体由内层波纹钢板和外层波纹钢板对称扣合，对称合扣后的内外两层波纹钢板形成数个空腔柱体，在其中设置钢筋并填充混凝土。所述波纹钢板的长度可根据要求定制，如果运输条件允许，长度一般大于20米。所述内外两层波纹钢板采用高强度的耐腐蚀性螺栓连接。在每个空腔柱体内设置两根或多根带有护套的贯穿整个空腔体的竖直的精轧螺纹钢筋，其长度一般大于20米。在每个空腔内填充标号高于或等于C40的混凝土，为防止波纹钢板板壁与混凝土脱粘，混凝土应采用微膨胀混凝土，待混凝土充满并具有相应强度后张拉精轧螺纹钢筋并锚固。 

由于波纹钢板的约束及精轧螺纹钢筋的预应力，使填充后的混凝土处于X、Y、Z三向受压的高强度稳定状态，而两侧的波纹钢板同时起到纵向钢筋、横向套箍及施工模板三个作用；并且，钢板在形成波纹形状后本身就具有了极大的截面惯性矩，抗柱状失稳性能得到了很大的提高，而高强度连接螺栓及填充混凝土，又同时限制的波纹板的波形屈曲及失稳；这样，空腔柱体在填充混凝土后形成的波纹钢板组合结构，就具有了很强的抗柱状失稳能力，从而就制成了单件的预应力波纹钢板混凝土构件（简称单构件体）。 

所述单构件体的切面为平面或者圆弧形状，多个单构件体用螺栓连接的方式，竖向组成一节高耸的圆筒体塔柱或多边形筒状塔柱，此时波纹钢板的竖向波纹与塔柱的高度方向一致。为了提高塔柱体的截面惯性矩，在单节塔柱超过一定值时，可在中间位置设置一节比较短的钢圆筒（高度大于1000mm）。该圆筒可以是带有横向波纹的波纹钢筒（波纹的数量应不小于4个波），也可以是平钢板卷制的圆筒。该筒与塔柱体接触的部位均用螺栓连接。 

为保证结构的强度与稳定性，结构还必须满足以下要求： 

1、波纹钢板对混凝土的约束效应系数K_y不能小于0.6： 

2、截面含钢率ρ_c应在0.03～0.08之间： 

ρ_c=A_s/A_c

3、混凝土的厚宽比应在0.8～1.6之间。 

上式中：A_S—钢板的截面面积，A_C—混凝土的截面面积，f_s—钢板屈服强度值，f_cd—混凝土抗压强度值。