[發明專利]預應力鋼混組合式塔柱結構

有效

• 申請號: 201310069141.4
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103161349A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 戰福軍
• 申請（專利權）人: 南京聯眾建設工程技術有限公司
• 主分類號: E04H12/12
• 分類號: E04H12/12;E04H12/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種塔柱結構，尤其涉及風力發電及建筑領域的一種預應力鋼混組合式塔柱結構。

背景技術

目前，風力發電等領域的大型塔柱，大部分是采用鋼板卷制成圓筒形塔柱,為了抵抗高聳結構自上而下的力矩，往往需要厚度很大的鋼板，致使鋼材用量大、成本投資高；其次，制成塔柱的圓筒是整體式的，直徑較大，一般為3米至5米，此時運輸困難、且運輸成本很高；另外，塔柱沒有經過預應力處理，在遇到強風時，塔柱頂端在風力的作用下容易產生較大的撓曲及晃動；再者，大型尺寸的塔柱也有采用鋼筋混凝土式的結構，該結構相當笨重，不僅施工澆注難度大，施工周期長，而且不能實現工業化生產，因此投建成本和管理成本都相當高。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種能夠減少鋼材和混凝土使用量、塔頂基本不產生撓曲及晃動且組裝靈活方便、運輸便捷的預應力鋼混組合式塔柱結構。

技術方案：本發明所述的預應力鋼混組合式塔柱結構，由單構件體組裝而成，所述單構件體由內層波紋鋼板和外層波紋鋼板對稱扣合，對稱合扣后的內外兩層波紋鋼板形成數個空腔柱體，在其中設置鋼筋并填充混凝土。所述波紋鋼板的長度可根據要求定制，如果運輸條件允許，長度一般大于20米。所述內外兩層波紋鋼板采用高強度的耐腐蝕性螺栓連接。在每個空腔柱體內設置兩根或多根帶有護套的貫穿整個空腔體的豎直的精軋螺紋鋼筋，其長度一般大于20米。在每個空腔內填充標號高于或等于C40的混凝土，為防止波紋鋼板板壁與混凝土脫粘，混凝土應采用微膨脹混凝土，待混凝土充滿并具有相應強度后張拉精軋螺紋鋼筋并錨固。

由于波紋鋼板的約束及精軋螺紋鋼筋的預應力，使填充后的混凝土處于X、Y、Z三向受壓的高強度穩定狀態，而兩側的波紋鋼板同時起到縱向鋼筋、橫向套箍及施工模板三個作用；并且，鋼板在形成波紋形狀后本身就具有了極大的截面慣性矩，抗柱狀失穩性能得到了很大的提高，而高強度連接螺栓及填充混凝土，又同時限制的波紋板的波形屈曲及失穩；這樣，空腔柱體在填充混凝土后形成的波紋鋼板組合結構，就具有了很強的抗柱狀失穩能力，從而就制成了單件的預應力波紋鋼板混凝土構件（簡稱單構件體）。

所述單構件體的切面為平面或者圓弧形狀，多個單構件體用螺栓連接的方式，豎向組成一節高聳的圓筒體塔柱或多邊形筒狀塔柱，此時波紋鋼板的豎向波紋與塔柱的高度方向一致。為了提高塔柱體的截面慣性矩，在單節塔柱超過一定值時，可在中間位置設置一節比較短的鋼圓筒（高度大于1000mm）。該圓筒可以是帶有橫向波紋的波紋鋼筒（波紋的數量應不小于4個波），也可以是平鋼板卷制的圓筒。該筒與塔柱體接觸的部位均用螺栓連接。

為保證結構的強度與穩定性，結構還必須滿足以下要求：

1、波紋鋼板對混凝土的約束效應系數K_y不能小于0.6：

Ky=ASfSAcfcd]]>

2、截面含鋼率ρ_c應在0.03～0.08之間：

ρ_c=A_s/A_c

3、混凝土的厚寬比應在0.8～1.6之間。

上式中：A_S—鋼板的截面面積，A_C—混凝土的截面面積，f_s—鋼板屈服強度值，f_cd—混凝土抗壓強度值。