混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台的制作方法

1.本实用新型属于塔式太阳能光热发电站技术领域，具体的是混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台。


背景技术：

2.目前太阳能光热发电成为了一种很受欢迎的发电方式，目前在国内外均得到了广泛的应用。
3.塔式太阳能光热发电是利用数万个定日镜将太阳辐射能反射并汇聚到中央吸热塔顶的吸热器上，将太阳辐射能转化为传热介质的热能，再通过传热介质加热水形成蒸汽带动汽轮发电机发电。吸热塔是聚光集热系统的核心建构筑物，而转换平台是实现上部吸热器钢结构与下部混凝土塔筒协同工作的关键。
4.混合结构吸热塔在转换平台处呈现结构形式突变、外形突变、结构刚度突变、质量突变等特点，转换平台除应克服上述各种突变实现承上启下的平稳过渡外，同时应满足吸热器、熔盐缓冲罐、电梯、楼梯、管道、通风孔等承载、布置要求，还应便于工厂加工生产、运输、现场高空吊装，因此，混合结构吸热塔的塔顶转换平台采用的结构形式至关重要。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，实现对上部吸热器钢结构和下部混凝土塔筒的承上启下平稳过渡，实现对转换平台上设备、管道等起到承载作用，并为其提供灵活空间，实现转换平台生产加工、运输、吊装的便利性。
6.本实用新型采用的技术方案是：混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，包括轮辐式空间桁架；所述轮辐式空间桁架包括沿着塔筒环向均匀分布于塔筒内的多榀悬臂桁架；所述多榀悬臂桁架呈悬臂式安装于塔筒内壁，且外端固定于塔筒，内端沿着塔筒径向向内延伸，多榀悬臂桁架的内端与中心拉压环梁固定连接；相邻两榀悬臂桁架之间设置有中心拉压环梁，沿着塔筒径向，中心拉压环梁两端分别与对应的悬臂桁架的末端固定连接；并由多榀中心拉压环梁包围形成沿纵向贯通的中空区；相邻两榀悬臂桁架之间设置有外围拉压环梁，沿着塔筒径向，外围拉压环梁两端分别与对应的悬臂桁架的中部固定连接；悬臂桁架之间设置有水平支撑，沿着塔筒径向，所述水平支撑位于外围拉压环梁外侧，其一端固定于外围拉压环梁与悬臂桁架的连接处，另一端固定于悬臂桁架的外端。
7.进一步的，所述悬臂桁架包括悬臂架上弦梁、悬臂架下弦梁和悬臂斜腹杆；所述悬臂架上弦梁和悬臂架下弦梁设置于同一竖直平面内，悬臂斜腹杆顶端与悬臂架上弦梁相连接，底端与悬臂架下弦梁相连接。
8.进一步的，在悬臂桁架的内端设置中心竖腹杆，在悬臂桁架的中部设置有外侧竖腹杆；中心竖腹杆顶端连接于悬臂架上弦梁内端，底端连接于悬臂架下弦梁内端；外侧竖腹杆顶端连接于悬臂架上弦梁中部，底端连接于悬臂架下弦梁中部；
9.在中心竖腹杆、悬臂架上弦梁、悬臂架下弦梁和外侧竖腹杆的包围区域内以及外
侧竖腹杆、悬臂架上弦梁、悬臂架下弦梁和塔筒内壁的包围区域内分别设置有一根悬臂斜腹杆，且两根悬臂斜腹杆呈八字形分布。
10.进一步的，所述中心拉压环梁包括顶部的中心环梁上弦梁、底部的中心环梁下弦梁和设置于悬臂桁架内端的中心竖腹杆；
11.中心环梁上弦梁的两端分别连接于对应的悬臂架上弦梁与中心竖腹杆顶端的接头处；中心环梁下弦梁的两端分别连接于对应的悬臂架下弦梁与中心竖腹杆底端的接头处；
12.相邻两根中心竖腹杆之间设置有中心环梁斜腹杆，中心环梁斜腹杆顶端连接于中心环梁上弦梁与中心竖腹杆的接头处，底端连接于中心环梁下弦梁与另一根中心竖腹杆的接头处。
13.进一步的，所述外围拉压环梁包括顶部的外围环梁上弦梁、底部的外围环梁下弦梁和设置于悬臂桁架中部的外侧竖腹杆；
14.外围环梁上弦梁的两端分别连接于对应的悬臂架上弦梁中部；外围环梁下弦梁的两端分别连接于对应的悬臂架下弦梁中部；
15.相邻两根外侧竖腹杆之间设置有外围环梁斜腹杆，外围环梁斜腹杆顶端连接于外围环梁上弦梁与外侧竖腹杆的接头处，底端连接于外围环梁下弦梁与另一根外侧竖腹杆的接头处。
16.进一步的，所述水平支撑设置于悬臂架下弦梁之间。
17.进一步的，所述水平支撑间隔均匀设置于悬臂架下弦梁之间。
18.进一步的，所述水平支撑包括水平撑杆一和水平撑杆二，水平撑杆一和水平撑杆二的一端均固定于其中一根悬臂架下弦梁的外端，水平撑杆一的另一端固定于相邻的左侧悬臂架下弦梁与外围拉压环梁的接头处，水平撑杆二的另一端固定于相邻的右侧悬臂架下弦梁与外围拉压环梁的接头处。
19.本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，由悬臂桁架、中心拉压环梁、外围拉压环梁和水平支撑形成的整体空间受力结构体系，整体性好、稳定性强、传力明确、安全可靠，且空间桁架传递到混凝土塔筒上筒壁面外荷载更小，混凝土塔筒埋件、牛腿更易于设计。
20.悬臂桁架沿着塔筒环向布置，悬臂桁架之间镂空，保证了平台上通风孔的均匀布置，且中心拉压环梁的中控区确保了吸热器中心布置电梯的下沉、联络空间。
21.轮辐式空间桁架转换平台仅由悬臂桁架、中心拉压环梁和外围拉压环梁三种标准桁架组成，构件类型少，标准化程度高，运输方便，可实现工厂预制，现场组装，现场仅需少量焊接和现浇工作，施工质量更易保障，且方便、快捷。
22.多榀悬臂桁架与吸热器钢结构柱一一对应，使得吸热器钢结构柱荷载直接传递到轮辐式空间桁架主要受力构件上，不用通过其它构件转换，保证吸热器钢结构柱底支撑刚度的一致性，传力直接、一致、可靠，传递到混凝土塔筒上荷载更均匀、合理。
附图说明
23.图1本实用新型轮辐式空间桁架上弦梁布置图；
24.图2本实用新型轮辐式空间桁架下弦梁布置图；
25.图3本实用新型轮辐式空间桁架的1-1剖视图；
26.图4本实用新型轮辐式空间桁架悬臂桁架布置图；
27.图5本实用新型轮辐式空间桁架中心拉压环梁节间布置图；
28.图6本实用新型轮辐式空间桁架外围拉压环梁节间布置图；
29.图7本实用新型轮辐式空间桁架转换结构示意图。
30.图中，轮辐式空间桁架1、悬臂桁架2、中心拉压环梁3、外围拉压环梁4、吸热器钢结构外围柱5、吸热器钢结构内部柱6；中心竖腹杆7、外侧竖腹杆8、悬臂架上弦梁9、悬臂架下弦梁10、悬臂斜腹杆11、中心环梁上弦梁12、中心环梁下弦梁13、中心环梁斜腹杆14、外围环梁上弦梁15、外围环梁下弦梁16、外围环梁斜腹杆17、水平支撑18、塔筒19。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明如下：
32.本实用新型表示方位的“左”、“右”、“纵向”、“竖向”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以其使用状态位置，即附图3所示为准，为基于附图3所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，如图1、图2、图3和图7所示，包括轮辐式空间桁架1；
34.所述轮辐式空间桁架1包括沿着塔筒19环向均匀分布于塔筒19内的与吸热器钢结构柱一一对应的多榀悬臂桁架2，即悬臂桁架2的榀数与吸热器钢结构柱数量相等，且位置与吸热器钢结构柱位置对应，吸热器钢结构柱均布置于悬臂桁架2节点上，使得吸热器钢结构柱荷载直接传递到轮辐式空间桁架主要受力构件上，不用通过其它构件转换，保证吸热器钢结构柱底支撑刚度的一致性，传力直接、一致、可靠，传递到混凝土塔筒上荷载更均匀、合理。
35.所述多榀悬臂桁架2呈悬臂式安装于塔筒19内壁，且外端固定于塔筒19，内端沿着塔筒19径向向内延伸，多榀悬臂桁架2的内端与中心拉压环梁3固定连接；
36.相邻两榀悬臂桁架2之间设置有中心拉压环梁3，沿着塔筒19径向，中心拉压环梁3两端分别与对应的悬臂桁架2的末端固定连接；并由多榀中心拉压环梁3包围形成沿纵向贯通的中空区；
37.相邻两榀悬臂桁架2之间设置有外围拉压环梁4，沿着塔筒19径向，外围拉压环梁4两端分别与对应的悬臂桁架2的中部固定连接；
38.悬臂桁架2之间设置有水平支撑18，沿着塔筒19径向，所述水平支撑18位于外围拉压环梁4外侧，其一端固定于外围拉压环梁4与悬臂桁架2的连接处，另一端固定于悬臂桁架2的外端。
39.本实用新型公开的混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，由悬臂桁架2、中心拉压环梁3、外围拉压环梁4和水平支撑18形成的整体空间受力结构体系，整体性好、稳定性强、传力明确、安全可靠，且空间桁架传递到混凝土塔筒19上筒壁面外荷载更小，混凝土塔筒埋件、牛腿更易于设计。
40.悬臂桁架2沿着塔筒19环向布置，悬臂桁架2之间镂空，保证了平台上通风孔的均
匀布置，且中心拉压环梁3的中控区确保了吸热器中心布置电梯的下沉、联络空间。
41.轮辐式空间桁架转换平台仅由悬臂桁架2、中心拉压环梁3和外围拉压环梁4三种标准桁架组成，构件类型少，标准化程度高，运输方便，可实现工厂预制，现场组装，现场仅需少量焊接和现浇工作，施工质量更易保障，且方便、快捷。
42.优选的，如图4所示，所述悬臂桁架2包括悬臂架上弦梁9、悬臂架下弦梁10和悬臂斜腹杆11；所述悬臂架上弦梁9和悬臂架下弦梁10设置于同一竖直平面内，悬臂斜腹杆11顶端与悬臂架上弦梁9相连接，底端与悬臂架下弦梁10相连接。
43.悬臂架上弦梁9和悬臂架下弦梁10的外端通过混凝土塔筒埋件和牛腿连接在混凝土塔筒顶部。悬臂桁架2的榀数随上部吸热器钢结构柱数量调整，悬臂桁架2的悬臂架上弦梁9与吸热器钢结构柱位置保持一致。
44.优选的，在悬臂桁架2的内端设置中心竖腹杆7，在悬臂桁架2的中部设置有外侧竖腹杆8；中心竖腹杆7顶端连接于悬臂架上弦梁9内端，底端连接于悬臂架下弦梁10内端；外侧竖腹杆8顶端连接于悬臂架上弦梁9中部，底端连接于悬臂架下弦梁10中部；
45.在中心竖腹杆7、悬臂架上弦梁9、悬臂架下弦梁10和外侧竖腹杆8的包围区域内以及外侧竖腹杆8、悬臂架上弦梁9、悬臂架下弦梁10和塔筒19内壁的包围区域内分别设置有一根悬臂斜腹杆11，且两根悬臂斜腹杆11呈八字形分布。
46.中心拉压环梁3可以直接采用一个独立的整体圆环形桁架结构，但是，为了节约材料，并提高其与悬臂桁架2组装在一起的整体性，优选的，如图5所示，所述中心拉压环梁3包括顶部的中心环梁上弦梁12、底部的中心环梁下弦梁13和设置于悬臂桁架2内端的中心竖腹杆7；中心环梁上弦梁12的两端分别连接于对应的悬臂架上弦梁9与中心竖腹杆7顶端的接头处；中心环梁下弦梁13的两端分别连接于对应的悬臂架下弦梁10与中心竖腹杆7底端的接头处；相邻两根中心竖腹杆7之间设置有中心环梁斜腹杆14，中心环梁斜腹杆14顶端连接于中心环梁上弦梁12与中心竖腹杆7的接头处，底端连接于中心环梁下弦梁13与另一根中心竖腹杆7的接头处。该中心拉压环梁3与悬臂桁架2共用中心竖腹杆7，简化了整体结构，节约了材料，整体稳定性好。
47.同理，如图6所示，所述外围拉压环梁4包括顶部的外围环梁上弦梁15、底部的外围环梁下弦梁16和设置于悬臂桁架2中部的外侧竖腹杆8；外围环梁上弦梁15的两端分别连接于对应的悬臂架上弦梁9中部；外围环梁下弦梁16的两端分别连接于对应的悬臂架下弦梁10中部；相邻两根外侧竖腹杆8之间设置有外围环梁斜腹杆17，外围环梁斜腹杆17顶端连接于外围环梁上弦梁15与外侧竖腹杆8的接头处，底端连接于外围环梁下弦梁16与另一根外侧竖腹杆8的接头处。该外围拉压环梁4与悬臂桁架2共用外侧竖腹杆8，简化了整体结构，节约了材料，整体稳定性好。
48.若水平支撑18设置于悬臂架上弦梁9之间，呈头重脚轻的趋势，不利于提高混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台的整体稳定性，故，本实用新型中，所述水平支撑18设置于悬臂架下弦梁10之间。
49.可以在相邻悬臂架下弦梁10之间都设置水平支撑18，但是存在浪费材料的问题，本实用新型中，优选的，所述水平支撑18间隔均匀设置于悬臂架下弦梁10之间。即相邻悬臂架下弦梁10之间围成镂空区，水平支撑18位于镂空区，水平支撑18间隔均匀设置，是指相邻两副水平支撑18之间经过未设置水平支撑18的镂空区间隔开来，且相邻两副水平支撑18之
间的楼空区的数量相等。
50.水平支撑18可以仅仅采用一根水平撑杆，但是为了提高支撑的稳定性，优选的，所述水平支撑18包括水平撑杆一和水平撑杆二，水平撑杆一和水平撑杆二的一端均固定于其中一根悬臂架下弦梁10的外端，水平撑杆一的另一端固定于相邻的左侧悬臂架下弦梁10与外围拉压环梁4的接头处，水平撑杆二的另一端固定于相邻的右侧悬臂架下弦梁10与外围拉压环梁4的接头处。
51.水平支撑18布置在轮辐式空间桁架下弦梁平面，保证轮辐式空间桁架下弦梁平面外稳定性。
52.混合结构吸热塔上部吸热器钢结构不仅会受到竖向恒、活作用，还会受到顺风向和横风向风荷载及风振作用，也可能受到地震作用，本实用新型公开的轮辐式空间桁架转换平台1将承载并传递上述各种荷载作用给下部混凝土塔筒，并保证上部吸热器钢结构、轮辐式空间桁架转换平台与下部混凝土塔筒协同变形，满足上部吸热器钢结构在正常使用过程中摆幅限值，实现上部吸热器钢结构到下部混凝土塔筒的平稳转换。
53.安装时，首先将所述悬臂桁架2同下部混凝土塔筒19安装，安装连接后，悬臂桁架2能够独立承载后续中心拉压环梁3、外围拉压环梁4及水平支撑18的施工安装荷载，但此时为悬臂受力状态，尚不能承载吸热器荷载。待上述部件均吊装、连接完成后，每一条直线上的两个悬臂桁架2和中心拉压环梁3、外围拉压环梁4便组成一个平面桁架，中心拉压环梁3、外围拉压环梁4能够很好的传递两侧悬臂桁架上、下弦梁的拉力和压力，使得两侧悬臂桁架合为一个整体，不再是悬臂受力状态。进而所有轴对称、中心对称的辐条平面桁架组合在一起便形成一个整体受力的轮辐式空间桁架。
54.轮辐式空间桁架上弦梁顶面与压型钢板底膜混凝土板连接，并设置足够数量的栓钉，以有效传递悬臂架上弦梁9与压型钢板底膜混凝土板间的剪力，不仅有助于保证轮辐式空间桁架上弦梁平面外的稳定性，还能分担悬臂架上弦梁9、中心环梁上弦梁12及外围环梁上弦梁15的轴力。其中轮辐式空间桁架上弦梁包括悬臂架上弦梁9、中心环梁上弦梁12及外围环梁上弦梁15。

技术特征：
1.混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，其特征在于：包括轮辐式空间桁架(1)；所述轮辐式空间桁架(1)包括沿着塔筒(19)环向均匀分布于塔筒(19)内的与吸热器钢结构柱一一对应的多榀悬臂桁架(2)；多榀悬臂桁架(2)呈悬臂式安装于塔筒(19)内壁，且外端固定于塔筒(19)，内端沿着塔筒(19)径向向内延伸，多榀悬臂桁架(2)的内端与中心拉压环梁(3)固定连接；相邻两榀悬臂桁架(2)之间设置有中心拉压环梁(3)，沿着塔筒(19)径向，中心拉压环梁(3)两端分别与对应的悬臂桁架(2)的末端固定连接；并由多榀中心拉压环梁(3)包围形成沿纵向贯通的中空区；相邻两榀悬臂桁架(2)之间设置有外围拉压环梁(4)，沿着塔筒(19)径向，外围拉压环梁(4)两端分别与对应的悬臂桁架(2)的中部固定连接；悬臂桁架(2)之间设置有水平支撑(18)，沿着塔筒(19)径向，所述水平支撑(18)位于外围拉压环梁(4)外侧，其一端固定于外围拉压环梁(4)与悬臂桁架(2)的连接处，另一端固定于悬臂桁架(2)的外端。2.如权利要求1所述的混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，其特征在于：所述悬臂桁架(2)包括悬臂架上弦梁(9)、悬臂架下弦梁(10)和悬臂斜腹杆(11)；所述悬臂架上弦梁(9)和悬臂架下弦梁(10)设置于同一竖直平面内，悬臂斜腹杆(11)顶端与悬臂架上弦梁(9)相连接，底端与悬臂架下弦梁(10)相连接。3.如权利要求2所述的混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，其特征在于：在悬臂桁架(2)的内端设置中心竖腹杆(7)，在悬臂桁架(2)的中部设置有外侧竖腹杆(8)；中心竖腹杆(7)顶端连接于悬臂架上弦梁(9)内端，底端连接于悬臂架下弦梁(10)内端；外侧竖腹杆(8)顶端连接于悬臂架上弦梁(9)中部，底端连接于悬臂架下弦梁(10)中部；在中心竖腹杆(7)、悬臂架上弦梁(9)、悬臂架下弦梁(10)和外侧竖腹杆(8)的包围区域内以及外侧竖腹杆(8)、悬臂架上弦梁(9)、悬臂架下弦梁(10)和塔筒(19)内壁的包围区域内分别设置有一根悬臂斜腹杆(11)，且两根悬臂斜腹杆(11)呈八字形分布。4.如权利要求3所述的混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，其特征在于：所述中心拉压环梁(3)包括顶部的中心环梁上弦梁(12)、底部的中心环梁下弦梁(13)和设置于悬臂桁架(2)内端的中心竖腹杆(7)；中心环梁上弦梁(12)的两端分别连接于对应的悬臂架上弦梁(9)与中心竖腹杆(7)顶端的接头处；中心环梁下弦梁(13)的两端分别连接于对应的悬臂架下弦梁(10)与中心竖腹杆(7)底端的接头处；相邻两根中心竖腹杆(7)之间设置有中心环梁斜腹杆(14)，中心环梁斜腹杆(14)顶端连接于中心环梁上弦梁(12)与中心竖腹杆(7)的接头处，底端连接于中心环梁下弦梁(13)与另一根中心竖腹杆(7)的接头处。5.如权利要求3所述的混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，其特征在于：所述外围拉压环梁(4)包括顶部的外围环梁上弦梁(15)、底部的外围环梁下弦梁(16)和设置于悬臂桁架(2)中部的外侧竖腹杆(8)；外围环梁上弦梁(15)的两端分别连接于对应的悬臂架上弦梁(9)中部；外围环梁下弦梁(16)的两端分别连接于对应的悬臂架下弦梁(10)中部；相邻两根外侧竖腹杆(8)之间设置有外围环梁斜腹杆(17)，外围环梁斜腹杆(17)顶端
连接于外围环梁上弦梁(15)与外侧竖腹杆(8)的接头处，底端连接于外围环梁下弦梁(16)与另一根外侧竖腹杆(8)的接头处。6.如权利要求2或3所述的混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，其特征在于：所述水平支撑(18)设置于悬臂架下弦梁(10)之间。7.如权利要求6所述的混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，其特征在于：所述水平支撑(18)间隔均匀设置于悬臂架下弦梁(10)之间。8.如权利要求6所述的混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，其特征在于：所述水平支撑(18)包括水平撑杆一和水平撑杆二，水平撑杆一和水平撑杆二的一端均固定于其中一根悬臂架下弦梁(10)的外端，水平撑杆一的另一端固定于相邻的左侧悬臂架下弦梁(10)与外围拉压环梁(4)的接头处，水平撑杆二的另一端固定于相邻的右侧悬臂架下弦梁(10)与外围拉压环梁(4)的接头处。

技术总结
本实用新型混合结构吸热塔轮辐式空间桁架转换平台，属于塔式太阳能光热发电站领域，目的是实现对上部吸热器钢结构和下部混凝土塔筒的承上启下平稳过渡。轮辐式空间桁架包括沿着塔筒环向均匀分布的多榀悬臂桁架；多榀悬臂桁架的内端与中心拉压环梁固定连接；相邻两榀悬臂桁架之间设置有中心拉压环梁；并由多榀中心拉压环梁包围形成沿纵向贯通的中空区；相邻两榀悬臂桁架之间设置有外围拉压环梁；臂桁架之间设置有水平支撑。轮辐式空间桁架整体空间受力结构体系，整体性好、稳定性强、传力明确、安全可靠。悬臂桁架之间镂空，保证了平台上通风孔的均匀布置，且中心拉压环梁的中控区确保了吸热器中心布置电梯的下沉、联络空间。联络空间。联络空间。


技术研发人员：梅攀 李锐 漆桧 李龙华 卓越 甘立胜 周再举 李辉 代晓 龚节福 黄强 石继兵 杨松 杨龙城 古兴宇
受保护的技术使用者：四川电力设计咨询有限责任公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/19