[发明专利]一种杂交钢结构网格冷却塔

说明书

本发明公开了一种杂交钢结构网格冷却塔，涉及一种适合于间接式冷却用的杂交钢结构网格冷却塔，属于结构工程技术领域。在纯钢双曲面网格冷却塔的基础上，通过增加中心支撑桁架飞柱，并利用预应力索盘及空间斜向辐射预应力拉索将中心支撑桁架飞柱与外围网格壳进行连接，形成更为稳固的空间索桁架(由索盘、飞柱和空间斜向辐射预应力拉索组成)与钢网格壳杂交结构。通过多重抗侧力体系显著提升结构的抗侧刚度与承载力，提升材料使用效率，因而能够满足超大型冷却塔的结构设计需求。采用钢索与全钢构造，具备生产效率高、施工精度高、施工周期短、受季节温度影响小、建造成本低等优势。

技术领域

本发明涉及一种发电厂冷却塔，特别是涉及一种适合于间接式冷却用的杂交钢结构网格冷却塔，属于结构工程技术领域。

背景技术

冷却塔作为一种高效的冷却设备，利用其内部的循环系统达到冷却水循环利用的目的，被大范围使用在火电站、核电站等需要大量冷却水的热力系统中。2007年10月由国务院批准的《国家核电发展专题规划(2005-2020)》表明我国核电发展正处在飞速发展的新阶段，单台机组的容量越来越大，因而，超大型间接冷却塔的设计和建造成为了国际上的研究热点和难点。

近年来，采用钢筋混凝土结构体系的传统冷却塔逐步向全钢结构冷却塔发展，并体现出了全钢结构的优势：(1)工厂化制作，生产效率和精度大大提升；(2)现场装配化作业，施工难度降低，质量可控，施工周期短；(3)无需混凝土浇筑和养护，因此生产、施工过程不受季节温度控制；(4)综合成本显著降低。

目前，世界上应用的钢结构冷却塔一般采用单一的双曲面或柱面钢网格壳结构。与混凝土冷却塔相比，钢结构冷却塔在结构材料、受力性能及建造方式等方面均有较大改进，但是其建造成本与其高度和直径紧密相关，随着塔高及塔体直径的增加，其抗侧刚度与承载力显著下降，设计经济性变差。因此单一的双曲面或柱面钢网格壳结构难以适应超大型冷却塔的需求，亟待寻求其他的全钢冷却塔结构体系。

发明内容

为满足超大型间接冷却塔的抗侧刚度、承载力和经济性能需求，本发明提出了一种杂交钢结构网格冷却塔，其包括承力结构部件和功能部件，所述承力结构部件含有钢网格壳、中部支撑桁架飞柱、预应力索盘及空间斜向辐射预应力拉索，所述功能部件包括堆料区、集水池、竖井、喷水管网、冷凝区。

本发明提出的一种杂交钢结构网格冷却塔，包括承力结构部件和功能部件，所述承力结构部件含有钢网格壳、中部支撑桁架飞柱、预应力索盘及空间斜向辐射预应力拉索；所述预应力索盘含有外围环桁架和径向预应力拉索，所述预应力索盘应设置不少于3个，水平放置且联系中部支撑桁架飞柱与钢网格壳协同受力，所述外围环桁架为钢网格壳的一部分，所述径向预应力拉索在轴心位置与中部支撑桁架飞柱连接；所述空间斜向辐射预应力拉索，斜向连接于钢网格壳和中心支撑桁架飞柱之间。

在上述杂交钢结构网格冷却塔中，所述钢网格壳包括双曲面钢网格壳和柱面锥台钢网格壳两种型式。

在上述杂交钢结构网格冷却塔中，所述中部支撑桁架飞柱为梭形。

在上述杂交钢结构网格冷却塔中，所述预应力索盘包括单层平面索盘和轮辐式空间索盘两种型式。

本发明提出的这一类杂交钢结构网格冷却塔结构体系，通过在传统双曲面钢网格壳或柱面钢网格壳冷却塔基础上增加预应力索盘、中心支撑桁架飞柱及空间斜向辐射预应力拉索，具备以下优点：

(1)传统双曲面钢网格壳或柱面钢网格壳冷却塔在风、地震等水平荷载作用下的承载机理类似于悬臂柱，其抗侧刚度与承载力较弱。通过在塔体内部增加预应力索盘、中心支撑桁架飞柱及空间斜向辐射预应力拉索，形成稳固的空间索桁架体系。空间索桁架体系与外围传统的曲面网格壳或柱面钢网格壳有效地连接，构成协同受力机制，整体形成更为稳固的杂交结构体系，能显著提升体系的抗侧刚度与承载力。