[發明專利]鋼管柱結構物及其制造方法

有效

• 申請號: 201180043565.2
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN103097626A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 村上琢哉;加藤真志
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: E04H12/08
• 分類號: E04H12/08;E04B1/24;E04C3/32
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍;馬立榮

技術領域

本發明涉及鋼制煙囪、橋梁主塔、風力發電用塔、海洋結構物、建筑類結構物等鋼管柱結構物及其制造方法。?

背景技術

作為鋼管柱結構物的例子，例如可以舉出鋼制煙囪、風力發電塔、海上風力發電地基等。?

關于這樣的鋼管柱結構物，著眼于高度方向的鋼管直徑時，大致分為鋼管直徑一樣的鋼管柱結構物、及在高度方向上形成錐度而使鋼管直徑逐漸減小的鋼管柱結構物。?

關于鋼管的板厚，通常在高度方向上相同或逐漸變薄，但周向的板厚相同(參照非專利文獻1)。?

構成鋼管柱結構物的鋼管直徑較大且厚壁。因此，關于這樣的鋼管柱結構物50的制造方法，通過將圖16(a)所示那樣的軋制鋼板51卷起而制作圖16(b)所示那樣的圓形鋼管53。制作好的圓形鋼管53的高度為軋制鋼板的寬度、即3～5m，如圖16(c)所示，將制作好的圓形鋼管53在上方依次堆疊，并通過焊接、螺栓等接合，由此制造鋼管柱結構物50。?

通過在軋制方向(L方向)上形成曲率地將軋制鋼板51彎曲而進行圓形鋼管53的制作。?

當鋼管直徑為10m規模這樣的大徑時，也存在無法用一片軋制鋼板制作圓形鋼管53的情況，在該情況下，將軋制鋼板51連接而成為長板，之后將該長板卷成圓環狀而制作圓形鋼管53。?

如圖17所示，在鋼管柱結構物中，也存在在鋼管柱結構物55的基部設置用于供人出入的開口部57的情況。因為設有開口部57?的部位成為截面缺損，所以耐力降低，因此安裝例如圖18的(a)(b)所示那樣的加強部件。?

根據非專利文獻2、3，示出了下述內容：通過將圖18(a)所示那樣的復板59、或圖18(b)所示那樣的厚壁材料61嵌入并焊接于開口部57而進行開口部57的加強。?

非專利文獻1：塔狀鋼結構設計指南·同解說(1980年)，日本建筑學會?

非專利文獻2：風力發電設備支承物結構設計指南·同解說《2007年版》，土木學會?

非專利文獻3：結構工學叢書17，2007年9月，土木學會?

發明內容

如以往例那樣，在周向的板厚相同的鋼管柱結構物中，在周向上(按方位分)具有相同的剛性。即，鋼管柱結構物的阻力(resistance?force)與方位無關，是相同的。?

另一方面，外力一般根據方位不同而變動。例如，在外力為風力的情況下，因為必然存在主導風向，所以外力的大小根據方位而不同，因此，作用的力的大小根據方位而不同。?

此外，在外力為潮流的情況下，因為潮流的方向是主導的方向，所以與風力的情況相同，作用的力的大小也根據方位而不同。?

在一般的設計中，將阻力和作用力之比作為安全率，對于作用力，使其與某一安全率相乘而決定阻力，以能夠發揮該阻力的方式設計結構物。?

在設計鋼管柱時，阻力由鋼管直徑和板厚決定。但是，有時鋼管直徑由制作、施工、使用性等其他因素決定。因此，多在設計階段通過與阻力的關系只是決定板厚。?

在設計中，將成為最大外力的方位作為作用力，將使作用力與安全率相乘得到的所需阻力作為結構物的最大阻力，根據該最大阻力決定板厚。?

在上述方法中，在成為最大阻力的方位以外，作用力較小，因此與作用力相比，阻力過大。即，阻力和作用力之比即安全率根據方位而不同，成為最大阻力的方位的安全率變得最小，其他方位的安全率變大。?

但是，若要進行合理的設計，則需要將安全率也根據方位而平均化。但是，現狀是未將安全率根據方位而平均化，這一點是鋼管柱結構物的課題。?

此外，如前所述，在鋼管柱結構物中，也存在在基部附近具有用于供人出入的開口部57的情況。在該情況下，由于開口部57的部分成為截面缺損，因此需要進行加強。?

特別是，在風力發電用塔等中，由于風車運轉時產生作用的塔的晃動導致的疲勞很嚴重，因此也采取增加加強部件的板厚并降低產生應力的措施。?

但是，在將鑄鋼用于加強部件、或對加強部件焊接加強用的鋼板的對策中，存在工序數增加、焊接部的質量成為問題的情況。?

本發明是為了解決上述課題而完成，目的在于提供一種能夠實現具有按方位平均化的安全率等的合理設計的鋼管柱結構物及其制造方法。?

本發明的另一個目的在于提供一種在基部附近具有開口部的情況下也無需利用焊接等加強的鋼管柱結構物及其制造方法。?

為解決上述課題，發明人考慮制成如下的鋼管柱結構物，即：在鋼管柱結構物的高度方向上的至少一部分，板厚在周向上發生變化。?