[发明专利]预应力钢混组合式塔柱结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种塔柱结构，尤其涉及一种预应力钢混组合式塔柱结构，属于风力发电及建筑领域。 

背景技术

目前，风力发电等领域的大型塔柱，大多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，塔柱直径较大、钢板厚度较厚，同时塔柱由内外至少两层钢板制成，由此导致钢材用量增加、投资成本提高；其次，制成塔柱的圆筒是整体式的，直径一般为3米至5米，运输困难且运输成本高；另外，塔柱没有经过预应力处理，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，如果大型塔柱采用钢筋混凝土式结构，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。 

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能减少钢材和混凝土使用量、塔顶基本不产生挠曲晃动、基座及塔身不使用法兰、塔体组装灵活方便、运输便捷的预应力钢混组合式塔柱结构。 

技术方案：本发明所述的预应力钢混组合式塔柱结构，由带有垂直波形的单构件体竖向组装形成环状结构，所述单构件体由两层波形钢板对称扣合或者由一层钢板与一层波形钢板扣合，两层钢板之间形成间隔的柱体空腔，在柱体空腔的内壁上沿轴向焊接加强筋，同时在柱体空腔内设置拉杆并填充混凝土。 

其中，在所述柱体空腔内沿径向间隔设置环状钢筋，该环状钢筋与加强筋连接或者与拉杆连接。在所述柱体空腔内设置轴向延伸的螺旋状钢筋，该螺旋状钢筋与加强筋连接或者与拉杆连接。所述加强筋为波浪形、矩形或线状结构。 

相邻塔节之间设开有拉杆孔的连接装置，且两个相邻塔节内的拉杆分别穿过连接装置的拉杆孔进入另一塔节内，同时拉杆通过螺母固紧在连接装置上。所述连接装置为钢混结构。 

在中部或下部位置的塔柱内连接至少一节钢圆筒。所述钢圆筒的筒壁与塔柱内壁之间留有间隙，并在该间隙内填充混凝土并固定钢筋。所述钢圆筒由带有水平波形的波形钢板或者平钢板卷制而成。 

所述拉杆为预应力钢拉杆并带有护套。 

由于两层钢板的约束力以及拉杆的预应力，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，两侧的钢板同时起到纵向钢筋、横向套箍及施工模板三个作用，而高强度预应力钢拉杆及填充的混凝土，又可以限制波形钢板的波形屈曲及失稳，钢板在形成波纹形状后本身就具有了极大的截面惯性矩，柱体空腔内壁上的加强筋可使填充的混凝土与柱体空腔形成整体，从而有效防止混凝土从钢板壁上脱落下来，这样就制成了单件的预应力波形钢板混凝土构件（简称单构件体），即竖向排列的预应力钢管混凝土结构，由该单构件体组装形成的塔柱结构完成后，塔体的壁部抗拉强度，主要用拉杆承担，而塔体的抗压强度和上部的载荷，主要由混凝土承担，其次受力的才是波纹钢板板壁，从而大大减少了钢板用量，也减少了波纹钢板的厚度，同时限制了混凝土竖向柱体的失稳，减少了混凝土的使用量。 

为保证塔柱结构的强度与稳定性，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： 

Ky=ASfSAcfcd]]>

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。