技术领域
[0001] 本实用新型涉及冷却塔，特别是涉及一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔。
背景技术
[0002] 目前，国内大型冷却塔多采用双曲线
钢筋混凝土薄壳结构。这种结构型式因其运行可靠性高、防
腐蚀性能好，使用寿命长而被广泛应用。目前已可以设计直径超过150m，高度200m左右的大型冷却塔。随着钢结构技术的发展，大型干式自然通
风钢结构冷却塔较混凝土结构有了越来越多的技术优势。其自重轻，施工简单、速度快，抗震、抗风性能优良，综合造价低，环保方面，钢塔使用寿命结束后钢材可以重新
回收利用，诸多因素使钢塔的优势更为突出。
[0003]
专利号是201110330021.6的中国专利公开了一种电厂用大型双曲线型钢结构冷却塔，该塔采用直线斜立柱交叉组成的
单层网壳结构，沿高度分布加劲环加强层增加单层网壳的抗侧
刚度。斜柱以为压弯受
力为主，用钢量大，单层网壳钢结构需做刚接
节点，构造及施工复杂。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于，提供一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔，采用双曲线外形，热工性能良好，
基础处理简单，施工便捷，用钢量低，与单层网壳结构相比，同样用钢量下结构刚度大，可实现构件现场拼装，施工简单，速度快，结构抗震、抗风性能优良。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：
[0006] 一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔，包括底部格构柱、转换桁架和上部塔筒，转换桁架安装在底部格构柱上部，上部塔筒安装在转换桁架的上部，上部塔筒是双层网壳结构。本实用新型采用双层网壳结构代替单层网壳钢塔，在用钢量相同的情况下刚度更大，抗震、抗风性能更加优秀。其中，转换桁架的作用是将底部格构柱和上部塔筒相连，实现下部格构柱和上部塔筒之间结构体系的转换，将上部塔筒的自重、
温度荷载、风荷载及
地震作用等荷载通过转换桁架施加给底部格构柱。底部格构柱的节点采用节点板或者相贯焊
焊接。
[0007] 前述的一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔中，上部塔筒包括
水平平面桁架和竖向平面桁架，水平平面桁架和竖向平面桁架
正交设置。水平平面桁架和竖向平面桁架相结合形成空间钢结构，并且水平平面桁架和竖向平面桁架设有斜杆，能够将水平平面桁架和竖向平面桁架构成稳定的结构，相较于单层网壳结构的冷却塔具有更大的刚度。
[0008] 前述的一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔中，水平平面桁架包括塔筒外环
弦杆、塔筒内环弦杆和第一腹杆，塔筒外环弦杆和塔筒内环弦杆位于同一水平面，塔筒外环弦杆由多根第一弦杆通过第一节点首尾相连组成，塔筒内环弦杆由多根第一弦杆通过第二节点首尾相连组成，第一腹杆连接第一节点和第二节点。此种设置方式能够将上部塔筒设置成具有稳定形态的双层钢结构，上部塔筒的内层和外层相互依持，相较于单层网壳结构的冷却塔具有更大的刚度。并且，此种设计施工便捷，基础处理简单，在构建过程中能够节省大量的时间。
[0009] 前述的一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔中，竖向平面桁架包括塔筒外侧竖向弦杆和塔筒内侧竖向弦杆，塔筒外侧竖向弦杆由第二弦杆通过第一节点首尾相连组成，塔筒内侧竖向弦杆由第二弦杆通过第二节点首尾相连组成。
[0010] 前述的一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔中，相邻的塔筒外环弦杆的第一节点通过第二腹杆相连，相邻的塔筒内环弦杆的第二节点通过第二腹杆相连。
[0011] 前述的一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔中，底部格构柱是X形交叉平面桁架、人字形四管立体桁架或八字形四管立体桁架。
[0012] 前述的一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔中，转换桁架是四管立体桁架。
[0013] 前述的一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔中，底部格构柱和转换桁架通过刚性支座节点或焊接球节点相连。
[0014] 前述的一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔中，第二腹杆是刚性
支撑或柔性支撑。
[0015] 前述的一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔中，第二腹杆是斜杆或钢拉索。其中，斜杆和/或钢拉索采用高强
螺栓和/或销轴现场拼装，此种拼装方式施工简单、安装速度快。
[0016] 与
现有技术相比，本实用新型采用双曲线外形，热工性能良好；与混凝土薄壳塔比，自重轻，基础处理简单，施工便捷；与单层网壳钢塔相比，结构构件以拉压受力为主，充分发挥材料的强度，用钢量低，同样用钢量下结构刚度大；通过合理的连接节点设计，可实现构件现场拼装，施工简单、速度快，并且抗震、抗风性能优良。
附图说明
[0017] 图1是本实用新型的一种
实施例的结构示意图；
[0018] 图2是转换桁架的一种实施例的结构示意图；
[0019] 图3是底部格构柱的一种实施例的结构示意图；
[0020] 图4是底部格构柱的另一种实施例的结构示意图；
[0021] 图5是底部格构柱的又一种实施例的结构示意图；
[0022] 图6是底部格构柱的再一种实施例的结构示意图；
[0023] 图7是水平平面桁架的一种实施例的结构示意图；
[0024] 图8是竖向平面桁架的一种实施例的结构示意图；
[0025] 图9是本实用新型的另一种实施例的结构示意图；
[0026] 图10是底部格构柱的节点的一种实施例的结构示意图。
[0027] 附图标记：1-底部格构柱，2-转换桁架，3-上部塔筒，4-水平平面桁架，5-竖向平面桁架，6-塔筒外环弦杆，7-塔筒内环弦杆，8-第一腹杆，9-第一节点，10-第二节点，11-塔筒外侧竖向弦杆，12-塔筒内侧竖向弦杆，13-第二弦杆，14-第二腹杆，15-第一弦杆,16-加强肋，17-穿心板。
[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
[0029] 本实用新型的实施例1：如图1至8所示，一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔，包括底部格构柱1、转换桁架2和上部塔筒3，转换桁架2安装在底部格构柱1上部，上部塔筒3安装在转换桁架2的上部，上部塔筒3是双层网壳结构。
[0030] 上部塔筒3包括水平平面桁架4和竖向平面桁架5，水平平面桁架4和竖向平面桁架5正交设置。
[0031] 水平平面桁架4包括塔筒外环弦杆6、塔筒内环弦杆7和第一腹杆8，塔筒外环弦杆6和塔筒内环弦杆7位于同一水平面，塔筒外环弦杆6由多根第一弦杆15通过第一节点9首尾相连组成，塔筒内环弦杆7由多根第一弦杆15通过第二节点10首尾相连组成，第一腹杆8连接第一节点9和第二节点10。
[0032] 竖向平面桁架5包括塔筒外侧竖向弦杆11和塔筒内侧竖向弦杆12，塔筒外侧竖向弦杆11由第二弦杆13通过第一节点9首尾相连组成，塔筒内侧竖向弦杆12由第二弦杆13通过第二节点10首尾相连组成。
[0033] 相邻的塔筒外环弦杆6的第一节点9通过第二腹杆14相连，相邻的塔筒内环弦杆7的第二节点10通过第二腹杆14相连。
[0034] 如图10所示，底部格构柱1是X形交叉平面桁架。底部格构柱1的节点通过设置穿心板17进行加固，穿心板17上设置加强肋16。
[0035] 转换桁架2是四管立体桁架。
[0036] 底部格构柱1和转换桁架2通过刚性支座节点相连。
[0037] 如图9所示，第二腹杆14是刚性支撑，如斜杆等。
[0038] 实施例2：如图1至8所示，一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔，包括底部格构柱1、转换桁架2和上部塔筒3，转换桁架2安装在底部格构柱1上部，上部塔筒3安装在转换桁架2的上部，上部塔筒3是双层网壳结构。
[0039] 上部塔筒3包括水平平面桁架4和竖向平面桁架5，水平平面桁架4和竖向平面桁架5正交设置。
[0040] 水平平面桁架4包括塔筒外环弦杆6、塔筒内环弦杆7和第一腹杆8，塔筒外环弦杆6和塔筒内环弦杆7位于同一水平面，塔筒外环弦杆6由多根第一弦杆15通过第一节点9首尾相连组成，塔筒内环弦杆7由多根第一弦杆15通过第二节点10首尾相连组成，第一腹杆8连接第一节点9和第二节点10。
[0041] 竖向平面桁架5包括塔筒外侧竖向弦杆11和塔筒内侧竖向弦杆12，塔筒外侧竖向弦杆11由第二弦杆13通过第一节点9首尾相连组成，塔筒内侧竖向弦杆12由第二弦杆13通过第二节点10首尾相连组成。
[0042] 相邻的塔筒外环弦杆6的第一节点9通过第二腹杆14相连，相邻的塔筒内环弦杆7的第二节点10通过第二腹杆14相连。
[0043] 底部格构柱1是人字形四管立体桁架。
[0044] 转换桁架2是四管立体桁架。
[0045] 底部格构柱1和转换桁架2通过焊接球节点相连。
[0046] 第二腹杆14是柔性支撑如钢拉索等。
[0047] 实施例3：如图1至8所示，一种双曲线双层网壳钢结构冷却塔，包括底部格构柱1、转换桁架2和上部塔筒3，转换桁架2安装在底部格构柱1上部，上部塔筒3安装在转换桁架2的上部，上部塔筒3是双层网壳结构。
[0048] 上部塔筒3包括水平平面桁架4和竖向平面桁架5，水平平面桁架4和竖向平面桁架5正交设置。
[0049] 水平平面桁架4包括塔筒外环弦杆6、塔筒内环弦杆7和第一腹杆8，塔筒外环弦杆6和塔筒内环弦杆7位于同一水平面，塔筒外环弦杆6由多根第一弦杆15通过第一节点9首尾相连组成，塔筒内环弦杆7由多根第一弦杆15通过第二节点10首尾相连组成，第一腹杆8连接第一节点9和第二节点10。
[0050] 竖向平面桁架5包括塔筒外侧竖向弦杆11和塔筒内侧竖向弦杆12，塔筒外侧竖向弦杆11由第二弦杆13通过第一节点9首尾相连组成，塔筒内侧竖向弦杆12由第二弦杆13通过第二节点10首尾相连组成。
[0051] 相邻的塔筒外环弦杆6的第一节点9通过第二腹杆14相连，相邻的塔筒内环弦杆7的第二节点10通过第二腹杆14相连。
[0052] 底部格构柱1是八字形四管立体桁架。
[0053] 转换桁架2是四管立体桁架。
[0054] 本实用新型的一种实施例的工作原理：竖向平面桁架5采用相贯焊接节点，按运输段长度工厂加工，现场拼接；水平平面桁架4化整为零，各杆件采用高强螺栓或销轴现场拼装；斜杆或拉索也采用高强螺栓或销轴现场拼装。施工简单、速度快。
[0055] 计算分析表明，本实用新型的双曲线双层网壳钢结构冷却塔热工性能良好；与单层网壳相比，本冷却塔的结构构件以拉压受力为主，充分发挥材料的强度，用钢量低，杆件拉压受力是全截面均匀受力，同样用钢量下结构刚度大；通过合理的连接节点设计，可实现构件现场拼装，施工简单，速度快；结构抗震抗风性能优良。
[0056] 在实际工程设计中，应根据工艺条件，拟合合理的双曲线；根据场地条件、抗震设防烈度、风荷载和塔高等因素选择合适的结构型式、构件截面和节点类型，建立结构空间模型，采用
有限元分析软件进行结构静力分析、地震反应谱分析、时程分析补充计算、结构整体及局部的屈曲分析，必要的情况下进行结构非线性分析；根据分析结果选择合适的结构型式，进行结构整体及构件截面设计。
[0057] 通过计算分析及研究发现，本实用新型的双曲线双层网壳钢结构冷却塔，热工性能良好，用钢量小，结构刚度大，施工简单、速度快，结构抗震、抗风性能优良。可以广泛应用于各行业的自然
通风冷却塔设计。
