本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)建筑，具體涉及一種鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔安裝方法及胎架結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、常規(guī)大型火力發(fā)電廠的間冷塔采用混凝土結(jié)構(gòu)，目前市面上已建成的間冷塔多采用混凝土結(jié)構(gòu)，但是隨著大型混凝土間冷塔高度越來越高，施工工藝越來越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)造價(jià)隨之大幅增加。鋼筋混凝土塔體質(zhì)量巨大，使得間冷塔穩(wěn)定性差。雙曲線拋物面的外形的混凝土間冷塔支模施工帶來很大的挑戰(zhàn)，同時(shí)那些亟需拆除的老舊及危塔會產(chǎn)生大量難降解建筑垃圾。隨著技術(shù)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔已逐漸應(yīng)用。在寒冷地區(qū)，由于混凝土結(jié)構(gòu)可施工時(shí)間有限，為不影響整個(gè)工程的建設(shè)周期，鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔就成為可選擇方案。同樣，當(dāng)混凝土材料采購困難且人工費(fèi)較高時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔也將成為可供選擇的方案。

2、鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔通常由許多個(gè)三角單元拼接而成，通過高強(qiáng)螺栓連接形成整體受力體系。然而，相關(guān)技術(shù)中，鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔的三角單元由于加工精度要求較高，不便于在現(xiàn)場裝配，往往需要在工廠焊接完成，再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場吊裝，施工周期較長，且增加運(yùn)輸費(fèi)用，提高了工程造價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔安裝方法及胎架結(jié)構(gòu)，以解決鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔的三角單元不便于在現(xiàn)場裝配的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔安裝方法，冷卻塔每層由n個(gè)倒置的三角單元圍合形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，冷卻塔共由p層環(huán)形結(jié)構(gòu)堆疊而成；鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔安裝方法包括：

3、基于目標(biāo)層環(huán)形結(jié)構(gòu)建立整體坐標(biāo)系(xyz)，定義整體坐標(biāo)系的原點(diǎn)o為目標(biāo)層環(huán)形結(jié)構(gòu)的底面的圓心處；沿著環(huán)形結(jié)構(gòu)的周向?qū)θ菃卧M(jìn)行順序編號，并使編號的起始軸線與x軸正方向重合；

4、基于環(huán)形結(jié)構(gòu)的外弦直徑dout與內(nèi)弦直徑din，計(jì)算目標(biāo)三角單元在整體坐標(biāo)系的角點(diǎn)坐標(biāo)；

5、以目標(biāo)三角單元的內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)a與內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)b的連線中間位置為原點(diǎn)o’建立局部坐標(biāo)系(x’y’z’)，局部坐標(biāo)系x’軸、y’軸方向分別與整體坐標(biāo)系的x軸、y軸方向一致；基于目標(biāo)三角單元在整體坐標(biāo)系的角點(diǎn)坐標(biāo)，重新計(jì)算目標(biāo)三角單元各角點(diǎn)在局部坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；

6、建立目標(biāo)坐標(biāo)系(x”y”z”)，保持局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)o’位置不變作為目標(biāo)坐標(biāo)系的原點(diǎn)o”，將局部坐標(biāo)系繞z’軸旋轉(zhuǎn)，x’軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)θ角度成為x”軸，使x”軸與內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)a與內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)b的連線重合，且方向從內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)a指向內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)b；此時(shí)y”軸垂直于x”軸并指向環(huán)形結(jié)構(gòu)外側(cè)，z”軸方向與整體坐標(biāo)系z軸一致；基于目標(biāo)三角單元在局部坐標(biāo)系的角點(diǎn)坐標(biāo)，重新計(jì)算目標(biāo)三角單元各角點(diǎn)在目標(biāo)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；

7、根據(jù)目標(biāo)三角單元的圖紙尺寸，選取對應(yīng)規(guī)格的弦桿與節(jié)點(diǎn)球；

8、將弦桿與節(jié)點(diǎn)球放置在胎架結(jié)構(gòu)上，并基于目標(biāo)坐標(biāo)系下的角點(diǎn)坐標(biāo)對胎架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整定位；

9、將弦桿與節(jié)點(diǎn)球進(jìn)行焊接，完成目標(biāo)三角單元的拼裝；

10、基于目標(biāo)三角單元在整體坐標(biāo)系的角點(diǎn)坐標(biāo)，將目標(biāo)三角單元吊裝至整體坐標(biāo)系中對應(yīng)的角點(diǎn)坐標(biāo)位置，并與相鄰三角單元固定，直至完成全部n個(gè)的三角單元的安裝，形成目標(biāo)層的環(huán)形結(jié)構(gòu)；

11、重復(fù)上述步驟，逐層向上安裝其余層環(huán)形結(jié)構(gòu)，直至完成p層環(huán)形結(jié)構(gòu)的堆疊安裝，最終形成完整的冷卻塔鋼結(jié)構(gòu)主體。

12、有益效果：本實(shí)施例通過將鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔的安裝分解為多層環(huán)形結(jié)構(gòu)逐層拼裝，每層再細(xì)分為若干三角單元進(jìn)行模塊化預(yù)制與定位，顯著提升了施工精度與效率；通過建立多級坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模型，實(shí)現(xiàn)從整體布局到局部節(jié)點(diǎn)的精準(zhǔn)映射，確保各弦桿與節(jié)點(diǎn)球在空間中的正確就位；采用胎架輔助定位與坐標(biāo)引導(dǎo)焊接技術(shù)，有效控制變形，保障結(jié)構(gòu)幾何一致性；吊裝過程中結(jié)合三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)校正，使相鄰單元無縫對接。

13、在一種可選的實(shí)施方式中，基于環(huán)形結(jié)構(gòu)的外弦直徑dout與內(nèi)弦直徑din，計(jì)算目標(biāo)三角單元在整體坐標(biāo)系的角點(diǎn)坐標(biāo)，包括：

14、外弦直徑dout與內(nèi)弦直徑din的關(guān)系滿足dout-2d=din，其中d為環(huán)形結(jié)構(gòu)的厚度；

15、第n個(gè)外弦節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)x和y方向坐標(biāo)分別為：

16、x1=（dout/2）×cos[（360°/n）×(n-1)]、

17、y1=（dout/2）×sin[（360°/n）×(n-1)]

18、第n個(gè)內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)x和y方向坐標(biāo)分別為：

19、x2=（din/2）×cos[（360°/n）×(n-1)]、

20、y2=（din/2）×sin[（360°/n）×(n-1)]

21、第n-1個(gè)外弦節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)x和y方向坐標(biāo)分別為：

22、x3=（dout/2）×cos[（360°/n）×(n-2)]、

23、y3=（dout/2）×sin[（360°/n）×(n-2)]

24、第n-1個(gè)內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)x和y方向坐標(biāo)分別為：

25、x4=（din/2）×cos[（360°/n）×(n-2)]、

26、y4=（din/2）×sin[（360°/n）×(n-2)]

27、倒置的三角單元最下面外弦節(jié)點(diǎn)x和y方向坐標(biāo)分別為：

28、x5=（dout/2）×cos[（180°/n）+（360°/n）×(n-2)]、

29、y5=（dout/2）×sin[（180°/n）+（360°/n）×(n-2)]

30、倒置的三角單元最下面內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)x和y方向坐標(biāo)分別為：

31、x6=（din/2）×cos[（180°/n）+（360°/n）×(n-2)]、

32、y6=（din/2）×sin[（180°/n）+（360°/n）×(n-2)]

33、o’在xyz坐標(biāo)系中x和y方向坐標(biāo)分別為：

34、xo=（din/2）×cos[（180°/n）+（360°/n）×(n-2)]、

35、yo=（din/2）×sin[（180°/n）+（360°/n）×(n-2)]。

36、在一種可選的實(shí)施方式中，基于目標(biāo)三角單元在整體坐標(biāo)系的角點(diǎn)坐標(biāo)，重新計(jì)算目標(biāo)三角單元各角點(diǎn)在局部坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，包括：

37、局部坐標(biāo)變換公式：

38、

39、其中，m=1、2、3、4、5或6；當(dāng)m=1時(shí)，對應(yīng)整體坐標(biāo)系下第一個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值，即第n個(gè)外弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x1,y1,z1）；當(dāng)m=2時(shí)，對應(yīng)整體坐標(biāo)系下第二個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值，即第n個(gè)內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x2,y2,z2）；當(dāng)m=3時(shí)，對應(yīng)整體坐標(biāo)系下第三個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值，即第n-1個(gè)外弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x3,y3,z3）；當(dāng)m=4時(shí)，對應(yīng)整體坐標(biāo)系下第四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值，即第n-1個(gè)內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x4,y4,z4）；當(dāng)m=5時(shí)，對應(yīng)倒置三角單元最下方外弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x5,y5,z5）；當(dāng)m=6時(shí)，對應(yīng)倒置三角單元最下方內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x6,y6,z6）；

40、此時(shí)，當(dāng)m=1時(shí)，將（x1,?y1,?z1）代入局部坐標(biāo)變換公式，求得該點(diǎn)在局部坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值（x'1,?y'1,?z'1）如下：

41、

42、當(dāng)m=2、3、4、5或6時(shí)，依次對應(yīng)第二至第六個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)，同樣代入局部坐標(biāo)變換公式，得到各點(diǎn)在以o’為原點(diǎn)的局部坐標(biāo)系下的映射位置。

43、在一種可選的實(shí)施方式中，基于目標(biāo)三角單元在局部坐標(biāo)系的角點(diǎn)坐標(biāo)，重新計(jì)算目標(biāo)三角單元各角點(diǎn)在目標(biāo)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，包括：

44、目標(biāo)坐標(biāo)系變換公式為：

45、

46、其中，k=1、2、3、4、5或6；

47、當(dāng)k=1時(shí)，對應(yīng)局部坐標(biāo)系下第一個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值，即第n個(gè)外弦節(jié)點(diǎn)在局部坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（x'1,?y'1,?z'1）；當(dāng)k=2時(shí)，對應(yīng)局部坐標(biāo)系下第二個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值，即第n個(gè)內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x'2,?y'2,?z'2）；當(dāng)k=3時(shí)，對應(yīng)第n-1個(gè)外弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x'3,?y'3,?z'3）；當(dāng)k=4時(shí)，對應(yīng)第n-1個(gè)內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x'4,?y'4,?z'4）；當(dāng)k=5時(shí)，對應(yīng)倒置三角單元最下方外弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x'5,?y'5,?z'5）；當(dāng)k=6時(shí)，對應(yīng)倒置三角單元最下方內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（x'6,?y'6,?z'6）；

48、此時(shí)，當(dāng)k=1時(shí)，將（x'1,?y'1,?z'1）代入目標(biāo)坐標(biāo)系變換公式，求得該點(diǎn)在目標(biāo)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值（x''1,?y''1,?z''1）如下：

49、

50、當(dāng)k=2、3、4、5或6時(shí)，依次將對應(yīng)角點(diǎn)在局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)代入目標(biāo)坐標(biāo)系變換公式，計(jì)算得出各點(diǎn)在目標(biāo)坐標(biāo)系下的映射位置。

51、在一種可選的實(shí)施方式中，將弦桿與節(jié)點(diǎn)球放置在胎架結(jié)構(gòu)上，并基于目標(biāo)坐標(biāo)系下的角點(diǎn)坐標(biāo)對胎架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整定位，包括：

52、首先根據(jù)三角單元的圖紙尺寸將六個(gè)弦桿托架均勻擺放在等腰三角形的輪廓上，每個(gè)等腰三角形的邊擺放兩個(gè)弦桿托架；

53、弦桿包括外弦桿和內(nèi)弦桿，將外弦桿和內(nèi)弦桿分別放置在第一牛腿桿和第二牛腿桿上部；調(diào)整第一牛腿桿和第二牛腿桿的距離h2，并調(diào)整第二牛腿桿距離地面的距離h1；

54、將節(jié)點(diǎn)球放置在節(jié)點(diǎn)球支撐柱上，根據(jù)節(jié)點(diǎn)球在目標(biāo)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，計(jì)算節(jié)點(diǎn)球中心距離地面的高度h，并調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)球支撐柱的高度使節(jié)點(diǎn)球中心精確處于高度h位置。

55、在一種可選的實(shí)施方式中，將節(jié)點(diǎn)球放置在節(jié)點(diǎn)球支撐柱上，根據(jù)節(jié)點(diǎn)球在目標(biāo)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，計(jì)算節(jié)點(diǎn)球中心距離地面的高度h，并調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)球支撐柱的高度使節(jié)點(diǎn)球中心精確處于高度h位置，包括：

56、節(jié)點(diǎn)球支撐柱的半徑為r，高度為h，節(jié)點(diǎn)球的半徑為r，經(jīng)過節(jié)點(diǎn)球圓心的鉛垂線和節(jié)點(diǎn)球圓心與節(jié)點(diǎn)球支撐柱邊緣的連線之間的夾角為α，則有sinα=r/r，得出節(jié)點(diǎn)球支撐柱的高度h=h-r×cosα。

57、在一種可選的實(shí)施方式中，將弦桿與節(jié)點(diǎn)球進(jìn)行焊接，完成目標(biāo)三角單元的拼裝，包括：

58、在弦桿上標(biāo)出與腹桿連接點(diǎn)的位置，將腹桿兩端分別與弦桿進(jìn)行焊接；

59、將節(jié)點(diǎn)球與弦桿相慣焊接連接。

60、第二方面，本發(fā)明還提供了一種胎架結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于如上述的鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔安裝方法，胎架結(jié)構(gòu)包括：

61、六個(gè)弦桿托架，均勻分布于等腰三角形的三條邊上，每邊兩個(gè)，用于支撐外弦桿和內(nèi)弦桿；

62、六個(gè)節(jié)點(diǎn)球支撐柱，均勻布置于等腰三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，其中三個(gè)節(jié)點(diǎn)球支撐柱用于支撐外弦節(jié)點(diǎn)球，另三個(gè)用于支撐內(nèi)弦節(jié)點(diǎn)球。

63、在一種可選的實(shí)施方式中，弦桿托架包括：

64、托架底座；

65、側(cè)立柱，垂直設(shè)置于托架底座；

66、第一牛腿桿和第二牛腿桿，水平且間隔設(shè)置于側(cè)立柱上，分別用于承托外弦桿和內(nèi)弦桿；

67、弦桿支座，設(shè)置于第一牛腿桿和第二牛腿桿上方，弦桿支座具有用于適配外弦桿和內(nèi)弦桿曲率的弧形承托面。

68、在一種可選的實(shí)施方式中，還包括：

69、豎向調(diào)節(jié)件，適于將第一牛腿桿和第二牛腿桿分別與側(cè)立柱活動(dòng)連接，以調(diào)節(jié)第一牛腿桿和第二牛腿桿的高度；

70、橫向調(diào)節(jié)件，適于將弦桿支座分別與第一牛腿桿和第二牛腿桿活動(dòng)連接，以調(diào)節(jié)弦桿支座的橫向位置。