專利名稱：臺(tái)架結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位于基表上的臺(tái)架結(jié)構(gòu)，該臺(tái)架結(jié)構(gòu)具有豎直排列的、不與基表相連的中心柱，所述中心柱具有用于建筑物的上部支承表面和至少三個(gè)腳構(gòu)件，所述腳構(gòu)件圍繞所述中心柱連接至所述基表，且每個(gè)所述腳構(gòu)件連接至至少一個(gè)上部徑向支柱和一個(gè)下部徑向支柱，每一個(gè)上部徑向支柱和下部徑向支柱各具有縱軸和連接至所述中心柱的上部接頭以及連接至所述腳構(gòu)件的下部接頭。
背景技術(shù)：
臺(tái)架結(jié)構(gòu)可在其支承面表上支承大型和小型建筑，具體大小取決于其尺寸。各種應(yīng)用中都需要用于大型建筑的臺(tái)架結(jié)構(gòu)，例如子結(jié)構(gòu)、支撐框架或支架中使用的技術(shù)構(gòu)造，所述各種應(yīng)用例如，用于支撐能源設(shè)備，如近海風(fēng)電設(shè)備、變電所，且以例如位于風(fēng)力發(fā)電 廠、貯藏容器、工作平臺(tái)、信號(hào)設(shè)備、起重機(jī)、塔吊或天線桿中已安裝的變電站和電纜節(jié)點(diǎn)的形式。依照具體應(yīng)用，大型臺(tái)架結(jié)構(gòu)可設(shè)置在陸地或水中，以水體地表作為基表。當(dāng)設(shè)置在水中時(shí)，可完全坐落在水下，或部分地(永久或偶然地)突出于水面之上。依照具體應(yīng)用，其可由不同材料制成，例如金屬、塑料或混凝土 ；可單獨(dú)使用或作為復(fù)合材料使用，例如纖維復(fù)合材料或雜化材料，例如鋼鐵與混凝土或塑料的組合；其尺寸可具有極大差異，改變材料與尺寸以適應(yīng)臺(tái)架結(jié)構(gòu)中主導(dǎo)的壓縮力和張力。小尺寸的臺(tái)架結(jié)構(gòu)可設(shè)置在簡單的固體扁平基表上，例如由木頭、玻璃或金屬制成的基表，且因在例如消費(fèi)電子產(chǎn)品內(nèi)而被人們所知道，例如屏幕、電視、計(jì)算機(jī)、揚(yáng)聲器和音樂器械等。權(quán)利要求涵蓋的大尺寸臺(tái)架結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要應(yīng)用是作為近海風(fēng)電設(shè)備的底部構(gòu)造。在這種應(yīng)用中，臺(tái)架結(jié)構(gòu)以其上部支承表面支承風(fēng)電設(shè)備塔。目前，可再生能源的發(fā)電量中，風(fēng)力發(fā)電構(gòu)成主要部分，占40%以上。因此，風(fēng)電設(shè)備迅速發(fā)展。塔的高度從30m增加到120m，轉(zhuǎn)子直徑從15m增加到127m。在最新達(dá)到的高度上，按照加快的風(fēng)速和加大的轉(zhuǎn)子，如今設(shè)備可提供高達(dá)6MW的發(fā)電功率。所操作的更大的設(shè)備主要是近海風(fēng)電設(shè)備，因?yàn)樵跓o人居住的環(huán)境中具有足夠的建造空間，且近海區(qū)域的風(fēng)速更高。盡管如此，與在陸地上建造相比，近海區(qū)域具有根本不同的條件，還存在高風(fēng)速，尤其是會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)波浪力。因此，需要對近海風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行改裝，以使其能夠承載巨大的負(fù)載。另外，在近海底部構(gòu)造中，出于環(huán)保原因，在選擇底部構(gòu)造的類型時(shí)，必須考慮設(shè)備退役后的拆卸問題。設(shè)備的全部部件必須在海底約2到4米深處進(jìn)行移除。近海風(fēng)電設(shè)備的底部構(gòu)造類型極大地取決于水深、海底自然特點(diǎn)和環(huán)境狀況，例如海流、潮幅和波浪等。對于達(dá)30米的水深來說，單樁式、重力式、和吸管式底部構(gòu)造之間便呈現(xiàn)出區(qū)別。在吸管式底部構(gòu)造中，多個(gè)小管夯實(shí)在地下。由管道結(jié)構(gòu)構(gòu)成的空間框架結(jié)構(gòu)(夾套)置于其上，并支承著近海風(fēng)電設(shè)備實(shí)際用的塔。塔連接件一般位于水面之下，以使來自水和適用的冰的負(fù)載保持較低。三腳架使結(jié)構(gòu)和夾套結(jié)構(gòu)比單樁式結(jié)構(gòu)更具優(yōu)勢，還可用在更深的水下，而無需對海底做任何準(zhǔn)備工作，同時(shí)達(dá)到相對高的硬度和自然振動(dòng)頻率。這與適于近海的鋼管的高使用成本(主要用于防銹保護(hù))及其運(yùn)輸和組裝形成對比，所述鋼管體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。公開了一種框架形式的臺(tái)架結(jié)構(gòu)，尤其適于近海風(fēng)電設(shè)備，該臺(tái)架結(jié)構(gòu)由豎直排列的中心柱構(gòu)成，所述中心柱的底部構(gòu)造位于基表上，即，將力導(dǎo)至基表上。除近海風(fēng)電設(shè)備的塔和發(fā)電機(jī)吊船的重量之外，還存在風(fēng)和水的作用力(波浪、海流、海潮等)，這些都作用于臺(tái)架結(jié)構(gòu)。同時(shí)，三個(gè)腳構(gòu)件建造在圍繞中心柱的圓周上。臺(tái)架結(jié)構(gòu)的重量因此由中心柱和腳構(gòu)件導(dǎo)入基表。對于與中心柱的連接，每個(gè)腳構(gòu)件都設(shè)置有一個(gè)上部徑向支柱和一個(gè)下部徑向支柱，術(shù)語“徑向支柱”的含義源于其朝向位于圓周半徑的方向上。臺(tái)架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)對稱式，即，上部和下部徑向支柱全都連接至中心柱，其上部接頭都在同一徑向平面內(nèi)。每一對上部徑向支柱和下部徑向支柱通過各腳構(gòu)件而位于共同的軸面內(nèi)，從而通過該腳構(gòu)件彼此對應(yīng)。已知的徑向支柱的中心縱軸具有直線形輪廓。上部徑向支柱傾斜走向，而下部徑向支柱水平走向。在負(fù)載時(shí)，在以銳角直線形走向的上部徑向支柱與中心柱的連接部分產(chǎn)生大的缺口應(yīng)力，這可導(dǎo)致不利效應(yīng)。對此，需要具有特別構(gòu)成的過渡件的連接環(huán)來幫助解決問題。公開了一種具有上部和下部徑向支柱的通用臺(tái)架結(jié)構(gòu)，該文獻(xiàn)是與本發(fā)明最接近 的現(xiàn)有技術(shù)。與上述臺(tái)架結(jié)構(gòu)相反，該臺(tái)架結(jié)構(gòu)中的中心柱沒有根基，因此產(chǎn)生的全部力都通過所建造的腳構(gòu)件導(dǎo)入地面。相同的是旋轉(zhuǎn)對稱構(gòu)造以及每個(gè)腳構(gòu)件的共軸面的上部和下部徑向支柱。上部徑向支柱在其整個(gè)長度上也具有中心縱軸作為的直線形輪廓。而上部徑向支柱則沿極大的傾斜率走向，并成銳角連接至中心柱。為避免因缺口應(yīng)力而導(dǎo)致的對上部徑向支柱與中心柱相連的上部接頭的不利作用，同時(shí)減小臺(tái)架結(jié)構(gòu)的體積而降低其建造成本，該臺(tái)架結(jié)構(gòu)的中心柱和上部徑向支柱的外形具有一種圓錐形輪廓，其上部連接點(diǎn)處的橫截面最大。下部負(fù)載點(diǎn)處的橫截面相應(yīng)地較小。公開了一種用在具有多個(gè)直立支柱的框架與風(fēng)電設(shè)備塔之間的過渡件。該過渡件的外形具有稍微彎曲的輪廓。這使塔的尺寸能夠適應(yīng)框架。所述過渡件的優(yōu)點(diǎn)是其能分成等同的分部件，以例如四分之一外殼的形式，這些外殼在現(xiàn)場組裝時(shí)通過簡單的垂直焊縫便能相互連接。EP 2 067 915 A2公開了一種用于近海建筑物的格狀結(jié)構(gòu)的腳節(jié)點(diǎn)部件，該腳節(jié)點(diǎn)部件是能夠在基礎(chǔ)樁與立柱之間進(jìn)行曲形過渡的鑄件。公開了一種框架形式的臺(tái)架結(jié)構(gòu)，其僅具有中心柱和上部徑向支柱，所述上部徑向支柱沿直線走向，并成極小銳角連接至中心柱。為在運(yùn)輸臺(tái)架結(jié)構(gòu)時(shí)穩(wěn)固上部徑向支柱，在徑向支柱的上部區(qū)域設(shè)置有穩(wěn)固構(gòu)件，每個(gè)所述穩(wěn)固構(gòu)件都連接至徑向支柱并與徑向支柱相交。公開了一種用于水中建筑物的彈性纜繩支架，該支架連接至建筑物外部，并用于支撐建筑物以抵抗在負(fù)載下發(fā)生過度彎曲。DE 103 16 405 Al也公開了一種具有籠狀構(gòu)造的框架形式的臺(tái)架結(jié)構(gòu)，其具有在不同高度處以環(huán)替代徑向支柱進(jìn)行加固的中心柱。為實(shí)現(xiàn)這一目的，所述環(huán)由鋼制張力纜繩彼此相對地朝上和朝下托起，形成口形。纜繩的一部分連接至中心柱并傾斜走向，另一部分平行于中心柱分布于環(huán)之間。中心柱通過中央腳構(gòu)件建造在基表，并將主要的力弓I導(dǎo)至地面。最后,DE 35 09 721 Al公開了一種用于安裝亭頂?shù)目蚣芙Y(jié)構(gòu),所述亭頂用于穩(wěn)固目的，具有位于其中心縱軸輪廓上的向外彎曲的橫向支柱。這些橫向支柱由多個(gè)管道部段構(gòu)成，這些管道部段成鈍角相互連接，但水平地建造。

發(fā)明內(nèi)容
從以上敘述可知，本發(fā)明的目的是進(jìn)一步改進(jìn)通用的臺(tái)架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，特別針對其有效缺口應(yīng)力，同時(shí)進(jìn)一步降低臺(tái)架結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本，尤其從所使用的材料上來降低。獨(dú)立權(quán)利要求中給出了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的目的的方案。本發(fā)明的優(yōu)勢性改進(jìn)展示在從屬權(quán)利要求中，并在以下說明中更詳細(xì)地進(jìn)行敘述。根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋的臺(tái)架結(jié)構(gòu)具有上部徑向支柱的縱軸的輪廓，該輪廓開始于上部徑向支柱連接中央軸的上部接頭處，并在其整個(gè)長度上凸起彎曲。由于上部徑向支柱可通過其外部形狀吸收力，因此，上部徑向支柱與中心柱相連的上部接頭處產(chǎn)生的力極大地減少了。因此，上部徑向支柱的上部接頭產(chǎn)生了補(bǔ)償性豎直位移。凸起彎曲輪廓意味著中心柱的縱軸被移至最遠(yuǎn)距離處。為有效地防止彎曲的上部徑向支柱在吸收力時(shí)屈曲，在根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋的臺(tái)架結(jié)構(gòu)中，還為每個(gè)上部徑向支柱設(shè)置有至少一個(gè)張拉構(gòu)件，所述構(gòu)件通過外部接頭連接至上部徑向支柱，通過內(nèi)部接頭連接至中心柱或相關(guān)的下部徑向支柱。
所述張拉構(gòu)件的設(shè)置方式和尺寸使得其能夠有效地補(bǔ)償因釋放在臺(tái)架結(jié)構(gòu)上的多軸力和扭矩而導(dǎo)致的上部徑向支柱上的任何屈曲力。上部徑向支柱的上部接頭僅允許產(chǎn)生預(yù)定程度的豎直位移。由于上部徑向支柱的曲形輪廓，根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)在上部接頭區(qū)域進(jìn)一步具有比已知臺(tái)架結(jié)構(gòu)范圍更寬泛的形狀。對于經(jīng)近海風(fēng)電設(shè)備塔而傳遞的力效應(yīng)，更大的封閉空間提供了增強(qiáng)了的穩(wěn)固性。由于中心柱與上部徑向支柱之間具有近似水平的過渡，因此引進(jìn)了其上可均勻分布支承力的大型水平支承表面。在根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)中，所述支承表面可位于水面上方。因此，根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)可建造在至少臨時(shí)性暴露的、具有大的潮幅的區(qū)域。與此同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)驗(yàn)證了一種特殊材料——以及由此而帶來的節(jié)省成本的輕型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有極高的穩(wěn)固性和可靠性。與框架形式中的已知臺(tái)架結(jié)構(gòu)相比，可實(shí)現(xiàn)相同負(fù)載下節(jié)省高達(dá)50%的材料。從放射蟲物種中的格藍(lán)蟲屬iClathrocorys')的自然構(gòu)造也能看出這種穩(wěn)固性優(yōu)點(diǎn)。這種以海洋中浮游生物的形式被發(fā)現(xiàn)的放射蟲為真核單細(xì)胞生物，具有二氧化硅構(gòu)成的球形或帽形內(nèi)骨骼。放射蟲具有徑向伸出的細(xì)胞質(zhì)延伸部分，這些延伸部分從內(nèi)部由二氧化硅的細(xì)硬刺所支撐。這些刺以放射狀從內(nèi)骨骼散發(fā)出，所述內(nèi)骨骼也由二氧化硅構(gòu)成，為一個(gè)球形帶孔的囊團(tuán)，或多個(gè)集中分布的這種類型的囊團(tuán)。所述延伸部分能使放射蟲懸浮在水中并保護(hù)放射蟲免受獵食者的侵害。將纖細(xì)格盔蟲選擇為尤其適用于本發(fā)明的放射蟲，是在關(guān)于一種確定用于技術(shù)性輕重量結(jié)構(gòu)的初始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的方法的申請(參見DE 10356 682 Al, bionic lightweight structure and optimisation method "EvolutionaryLight Structure Engineering" ELiSE )中提到的,其基本結(jié)構(gòu)根據(jù)進(jìn)化策略已經(jīng)最優(yōu)化了，并被轉(zhuǎn)化為一種技術(shù)性設(shè)計(jì)(另一種可用放射蟲物種為麗巾蟲屬當(dāng)然還有其它具有極大潛能以用作臺(tái)架或底部構(gòu)造的微生物)。利用這種方法，自然界的大量幾何形狀都能被轉(zhuǎn)化并改進(jìn)為所有類型和尺寸的日常用品。通過上部徑向支柱從其與中心柱相連的上部接頭的凸起彎曲，根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)形成了特別的穩(wěn)固性和輕重量，以及與此同時(shí)的增大了的空間范圍。上部徑向支柱首先從中心柱處后退，并能夠持續(xù)退至其下部接頭處，以形成上部徑向支柱的開放形狀。在抵達(dá)最大距離后，上部徑向支柱也可再次接近中心柱，例如，在位于上部徑向支柱的上部接頭與下部徑向支柱的上部接頭之間的中心柱的中心處或中心區(qū)域處，以使所述形狀的開放角再次閉合，或在中心可平行走向之后再次靠近，從而使該形狀的開口角度保持恒定。上部徑向支柱的中心縱軸的對稱或非對稱凸起彎曲輪廓因此朝向位于上部徑向支柱的上部接頭與下部徑向支柱的上部接頭之間的中心柱的中心。因此，對于根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)，如果上部徑向支柱的中心縱軸的凸起彎曲輪廓至少延伸至其中心，則是有利的。為使用而預(yù)定的上部徑向支柱的凸起彎曲輪廓取決于最大負(fù)載和設(shè)計(jì)特性。也可以依據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)的最大負(fù)載而相應(yīng)地改變各種設(shè)計(jì)參數(shù)。一項(xiàng)基本參數(shù)是腳構(gòu)件設(shè)置所在的圓周的半徑。另外，位于徑向支柱以及中心柱上的張拉構(gòu)件的數(shù)量和設(shè)置也是特別相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)，另外還有中心柱、徑向支柱和張拉構(gòu)件的長度、橫截面和材料，所述張拉構(gòu)件有效地防止上部徑向支柱在本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)負(fù)載時(shí)發(fā)生屈曲。因此，如果為每個(gè)徑向支柱設(shè)置至少一個(gè)上部和下部張拉構(gòu)件，則是極為有利的。如果上部張拉構(gòu)件的外部接頭位于上部徑向支柱中心的上方、內(nèi)部接頭位于上部徑向支柱的上部接頭與下部徑向支柱的上部接頭之間的中心柱中心的上方，則是有利的設(shè)置。如果下部張拉構(gòu)
件的外部接頭位于上部徑向支柱中心的下方、其內(nèi)部接頭位于相關(guān)的下部徑向支柱、即連接至與上部徑向支柱相的腳構(gòu)件的徑向支柱的中心區(qū)域，則是有利的設(shè)置。為每個(gè)上部徑向支柱僅設(shè)置兩個(gè)張拉構(gòu)件，便實(shí)現(xiàn)了在力效應(yīng)作用下極其穩(wěn)固的輕型設(shè)計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如果將下部徑向支柱的上部接頭設(shè)置在中心柱上位于上部徑向支柱的上部接頭與基表之間高度的三分之一到二分之一高度處，則是更為有利的。下部徑向支柱也可沿相對于中心柱較大的角度走向。如果具有三個(gè)下部徑向支柱，則形成具有尖的頂點(diǎn)的四面體。與已知的臺(tái)架結(jié)構(gòu)相比，下部徑向支柱與中心柱相連的下部接頭位于相對高的高度上，或者會(huì)形成腳構(gòu)件所用的較小的圓周，或者，在下部徑向支柱較長時(shí)，使中心柱下方具有更大程度的建筑自由，因此，即使在曲面、多崖和多巖、甚至已建造有別的建筑的基表上，也能實(shí)現(xiàn)建造。對于本發(fā)明，由于必須在具有這種傾斜輪廓的接頭位置處分別使用這么多張拉構(gòu)件，因此有效地補(bǔ)償了任何產(chǎn)生的屈曲力，并避免各種情形中上部徑向支柱的屈曲。在根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)中，每個(gè)徑向支柱可設(shè)置兩個(gè)以上的張拉構(gòu)件。例如，可設(shè)置兩個(gè)都連接至中心柱的上部張拉構(gòu)件。也可設(shè)置平行的拉伸支柱，例如具有相應(yīng)的內(nèi)部或外部接頭的拉伸支柱。還可設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上設(shè)置在上部徑向支柱與相關(guān)的下部徑向支柱之間的張拉構(gòu)件。為使臺(tái)架結(jié)構(gòu)進(jìn)一步具有穩(wěn)固性，還可優(yōu)選地在上部徑向支柱中心的上方設(shè)置具有兩個(gè)接頭的另外的水平張拉構(gòu)件。這些水平張拉構(gòu)件不包括中心柱，但使上部拉伸柱相對于彼此而穩(wěn)固。所有張拉構(gòu)件還可以一定角度或水平地同時(shí)分布在上部和下部徑向支柱的上部接頭之間的中心柱的整個(gè)高度上，張拉構(gòu)件與中心柱以及上部和下部徑向支柱相連的接頭位置相應(yīng)地取決于具體設(shè)置。特別地，也可依據(jù)臺(tái)架結(jié)構(gòu)的負(fù)載和建筑地點(diǎn)而不對稱式設(shè)置張拉構(gòu)件。在本發(fā)明中，通過同一腳構(gòu)件將一個(gè)上部和下部徑向支柱精確地設(shè)置在共同的軸面內(nèi)是有利的。另外，在根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)中，為根據(jù)負(fù)載及設(shè)計(jì)需求而進(jìn)一步增強(qiáng)其穩(wěn)固性，可優(yōu)選地為每個(gè)腳構(gòu)件以例如平行方式設(shè)置三個(gè)以上的上部和/或下部徑向支柱和/或數(shù)個(gè)上部和/或下部徑向支柱。例如，形成多個(gè)具有平行曲形輪廓的上部徑向支柱。在這種情形下，如果拉伸支柱的兩端接頭分布在平行的上部徑向支柱之間，則是有利的。臺(tái)架結(jié)構(gòu)還可優(yōu)選地旋轉(zhuǎn)對稱式形成，從而更易于生產(chǎn)和組裝。為適應(yīng)特殊的底部構(gòu)造、例如斜坡，或特殊情形的負(fù)載、例如持續(xù)強(qiáng)度的水流或氣流，也可將根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)優(yōu)選地設(shè)置為非對稱式建構(gòu)，使用不同數(shù)量和設(shè)置的上部與下部徑向支柱和張拉構(gòu)件以及相應(yīng)的各接頭。另外，通過單獨(dú)部件的形式，也可對臺(tái)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)。上部和/或下部張拉構(gòu)件和/或水平張拉構(gòu)件采用纜繩，這在本發(fā)明中首次提出，是可能并有利的。由于在使用臺(tái)架結(jié)構(gòu)時(shí)作用在張拉構(gòu)件上 的主要的拉伸負(fù)載，前述觀點(diǎn)是極其可能的，所述拉伸負(fù)載是由作用在負(fù)重的上部徑向支柱上的彎曲負(fù)載施加的。如果在臨時(shí)的異常嚴(yán)重的偏轉(zhuǎn)、例如由于極其嚴(yán)重的風(fēng)或波浪負(fù)載所導(dǎo)致的偏轉(zhuǎn)之后，上部徑向支柱發(fā)生相應(yīng)的復(fù)位，則張拉構(gòu)件也可臨時(shí)進(jìn)行壓縮。纜繩于是變得松弛，但并不妨礙復(fù)位過程。在上部徑向支柱特定的向外彎曲作用下，張拉構(gòu)件再次處于張力下，并有效地防止上部徑向支柱屈曲。纜繩、特別是鋼纜繩形式的張拉構(gòu)件具有特別的好處，其極大地減輕了重量，同時(shí)并不降低安全性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的運(yùn)輸和組裝也得以簡化。中心柱優(yōu)選地可由鋼管構(gòu)成，所述鋼管為單件或多件，具有直線形外形。所述鋼管可由數(shù)件焊接在一起。替代性地，中心柱也可由Y形鋼管構(gòu)成。極輕的重量帶來高穩(wěn)固性。Y形鋼型材的每個(gè)翼部可接合有一個(gè)上部徑向支柱和一個(gè)下部徑向支柱，因此，一共有三對所述上部和下部徑向支柱，以及三個(gè)腳構(gòu)件。所述上部徑向支柱也可優(yōu)選地由單件或多件鋼管構(gòu)成，其中央軸凸起彎曲。如果至少上部徑向支柱由帶有角度的連接區(qū)域的直線形或曲形鋼管道部段形成，則是極其有利的。相應(yīng)地形成了多面體環(huán)部段，其中心縱軸具有本發(fā)明的凸起彎曲輪廓的特征。通過這種多面體形式，如果張拉構(gòu)件的外部接頭設(shè)置在有角度的連接區(qū)域內(nèi)，例如位于其上方或下方，則是進(jìn)一步有利的。因此，可有效地防止上部徑向支柱在連接區(qū)域的屈曲。替代性地，上部徑向支柱可由鋼板構(gòu)成，該鋼板為肋形，在凸曲率方向上具有大的縱橫比，即，其高度遠(yuǎn)大于其寬度。這使臺(tái)架結(jié)構(gòu)具有額外的穩(wěn)固性，并降低了屈曲的風(fēng)箱。然而，該結(jié)構(gòu)在負(fù)載下產(chǎn)生垂直位移的可能性也更低。最后，下部徑向支柱也可由單件或多件鋼管構(gòu)成。替代性地，下部徑向支柱也可由T形鋼管構(gòu)成，其抵消了在負(fù)載時(shí)下部徑向支柱在基表方向上的變形。為中心柱和徑向支柱的管道及輪廓的選擇取決于各具體負(fù)載情況。對于大型近海風(fēng)電設(shè)備，優(yōu)選的管道，但上部徑向支柱也可有所例外，其可以簡單地設(shè)置為大尺寸的板。在選擇管道時(shí)，中心柱和徑向支柱、包括曲形上部徑向支柱，都可以是圓錐形的，以進(jìn)一步節(jié)省材料。在這種情形下，所述設(shè)置優(yōu)選地具有以下特征
在下部徑向支柱的內(nèi)部接頭的方向上的、位于上部和下部徑向支柱的內(nèi)部接頭之間的中心柱的外部輪廓為圓錐形輪廓，和/或在腳構(gòu)件方向上的、上部徑向支柱和/或下部徑向支柱的外部輪廓為圓錐形輪廓。根據(jù)本發(fā)明的更多具體細(xì)節(jié)可從說明書具體部分中更清晰地呈現(xiàn)。在這一點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，未作描述的細(xì)節(jié)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是本領(lǐng)域已知的。這些細(xì)節(jié)例如腳構(gòu)件的底部構(gòu)造的類型，如具有根基的或長的沉入管，以及臺(tái)架結(jié)構(gòu)中各部件之間的連接類型，例如單件式、焊縫、套筒、套管、螺釘扣件等。鋼纜繩形式的張拉構(gòu)件可緊固至徑向支柱和中心柱，通過例如將其圍繞在環(huán)內(nèi)的孔眼、套筒或凸耳或其它形式。從例如橋梁建構(gòu)的例子中，可獲得足夠的將拉伸纜繩緊固在柱和支柱上的知識(shí)。示范性實(shí)施例
以下結(jié)合示意圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)，所述圖不是按比例縮放的。權(quán)利要求所涵蓋的臺(tái)架結(jié)構(gòu)并不限于示范性實(shí)施例，尤其是所公開的具有三個(gè)腳構(gòu)件、以及相應(yīng)的三個(gè)上部和下部徑向支柱的那些實(shí)施例。其它實(shí)施例，例如具有四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或多個(gè)腳構(gòu)件以及相應(yīng)的四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或多個(gè)上部和下部徑向支柱的實(shí)施例都可通過類比配置而得到。作為近海建筑的底部構(gòu)造，其使用也不受限制。所示意的設(shè)計(jì)尤其可用在小尺寸場合，作為位于桌子、架子和地面上并以其作為基表的電子裝置的臺(tái)架結(jié)構(gòu)。


圖I展示了現(xiàn)有技術(shù)中的放射蟲物種的格盔蟲屬； 圖2為臺(tái)架結(jié)構(gòu)的示意 圖3A到3C為臺(tái)架結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)對稱的三個(gè)視 圖4A到4D展示了臺(tái)架結(jié)構(gòu)的變形例；
圖5A到5E展示了臺(tái)架結(jié)構(gòu)的更多設(shè)計(jì)；
圖6展示了臺(tái)架結(jié)構(gòu)的上部區(qū)域的細(xì)節(jié)；
圖7為臺(tái)架結(jié)構(gòu)的平面透視 圖8為具有直線形管道部段的多面體形式的臺(tái)架結(jié)構(gòu)的透視平面圖。圖I展示了現(xiàn)有技術(shù)中的放射蟲物種中的格盔蟲屬。圖中可見的有四個(gè)中央桿構(gòu)件，其分布為四面體，并被圓頂環(huán)繞在中心。在所有桿構(gòu)件之間分布有帶絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的曲形桿。在桿構(gòu)件與圓頂之間設(shè)置有多個(gè)支柱。由于其負(fù)載分布極其均勻，這種輕型結(jié)構(gòu)理想地適于使用最少的材料來吸收大的力。圖2為臺(tái)架結(jié)構(gòu)01的示意圖,簡要地標(biāo)記出基本的構(gòu)件。該圖展示了具有凸起彎曲的上部徑向支柱03的中心柱02、下部徑向支柱04和位于基表06上的腳構(gòu)件05。中心柱
02、上部徑向支柱03和下部徑向支柱04都分別用其中心縱軸19、20和21表示?？汕宄吹缴喜繌较蛑е?3的中心縱軸20的凸起彎曲輪廓。上部徑向支柱03通過上部接頭07連接至中心柱02，通過下部接頭08連接至腳構(gòu)件05。下部徑向支柱04通過上部接頭09連接至中心柱02，通過下部接頭10連接至腳構(gòu)件05。此外，還展示了上部張拉構(gòu)件11和下部張拉構(gòu)件12。上部張拉構(gòu)件11通過內(nèi)部接頭13連接至中心柱02，通過外部接頭14連接至上部徑向支柱03。下部張拉構(gòu)件12通過內(nèi)部接頭15連接至下部徑向支柱04，通過外部接頭16連接至上部徑向支柱03。臺(tái)架結(jié)構(gòu)01中導(dǎo)入的力和力的方向由實(shí)線箭頭概括性地表示。臺(tái)架結(jié)構(gòu)01中可能產(chǎn)生的位移由虛線箭頭表示。還標(biāo)記出了位于上部徑向支柱03與中心柱相連02的上部接頭07與下部徑向支柱04與中心柱相連02的上部接頭09之間的中心柱02的中心22，以及上部徑向支柱03的中心23和下部徑向支柱04的中心24。還繪出了上部徑向支柱03與中心柱相連02的上部接頭在基表06上方的高度H。下部徑向支柱04與中心柱相連02的上部接頭的高度h優(yōu)選地在高度H的三分之一到二分之一范圍內(nèi)。圖3A、3B和3C展示了根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)對稱框架形態(tài)中的設(shè)計(jì)變形例(圖3A為透視圖，圖3B為側(cè)視圖，圖3C為平面圖)。還展示了可能的設(shè)計(jì)參數(shù)(接頭的位置和半徑)，用于在后續(xù)使用時(shí)針對相關(guān)的負(fù)載情況而對臺(tái)架結(jié)構(gòu)01進(jìn)行的可能的設(shè)計(jì)改進(jìn)。在該例中，(I)為下部徑向支柱04與中心柱相連02的上部接頭09，(2)為腳構(gòu)件05設(shè)置所在的圓周的半徑，(3)為上部張拉構(gòu)件11與中心柱相連02的內(nèi)部接頭13，(4)為下部張拉構(gòu)件12連接下部徑向支柱04的內(nèi)部接頭15.圖4A、4B、4C和4D展示了根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)01以這些參數(shù)的可能的設(shè)計(jì)變形例。在基表上方48米處(Fx-2024 kN, Fy -2483 kN, Fz -10130 kN, Mx 160. 160 kNm,My 148.700 kNm, Mz -11.740 kNm)吸收以下極端負(fù)載(三個(gè)平移力、三個(gè)旋轉(zhuǎn)力)時(shí)，以下的接頭位置處的值可例如假定在下表的范圍內(nèi)
權(quán)利要求
1.一種臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，具有垂直排列的、不連接至基表(06)的中心柱(02)，所述中心柱(02)具有用于建筑物的上支承表面和至少三個(gè)腳構(gòu)件(05)，所述腳構(gòu)件(05)圍繞所述中心柱(02)連接至所述基表(06)，且每個(gè)所述腳構(gòu)件(05)連接至至少一個(gè)上部徑向支柱(03)和一個(gè)下部徑向支柱(04)，所述上部徑向支柱(03)和下部徑向支柱(04)各具有中心縱軸(20，21)以及與所述中心柱(02)相連的上部接頭(07，09)和與所述腳構(gòu)件(05)相連的下部接頭(08，10)， 其特征在于 所述上部徑向支柱的中心縱軸(20)具有凸起彎曲輪廓,該凸起彎曲輪廓開始于所述上部徑向支柱(03)與所述中心柱(02)相連的所述上部接頭(07)處；所述臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)還設(shè)置有至少一個(gè)用于向每個(gè)上部徑向支柱(03)補(bǔ)償屈曲力的張拉構(gòu)件(11，12)，所述張拉構(gòu)件(11，12)具有外部接頭(14，16)和內(nèi)部接頭(13，15)，所述外部接頭(14，16)與所述上部徑向支柱(03)相連，所述內(nèi)部接頭(13，15)與所述中心柱(02)或下部徑向支柱(04)或設(shè)置在所述腳構(gòu)件(05)上方的另外的上部徑向支柱(29)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述上部徑向支柱(03)的中心縱軸(19)的凸起彎曲輪廓至少延伸至所述上部徑向支柱(03)的中心(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)設(shè)置為具有至少一個(gè)上部張拉構(gòu)件(11)，該上部張拉構(gòu)件的外部接頭(14)位于所述上部徑向支柱(03 )的中心(23 )的上方，而其內(nèi)部接頭(13 )位于處在所述上部徑向支柱(03 )和所述下部徑向支柱(04)的上部接頭(07，09)之間的所述中心柱(02)中心(22)的上方；所述臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)還具有至少一個(gè)下部張拉構(gòu)件(12)，該下部張拉構(gòu)件的外部接頭(16)位于所述上部徑向支柱(03 )的中心(23 )的下方，而其內(nèi)部接頭(15 )位于所述下部徑向支柱(04)的中心(24)所在區(qū)域，所述下部徑向支柱(04)與所述上部徑向支柱(03)都連接至同一腳構(gòu)件(05)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述下部徑向支柱(04)的上部接頭(09)在位于基表(06)上方的高度(h)處連接至所述中心柱(02)，所述高度(h)為位于基表(06)上方的上部徑向支柱(03)的上部接頭(07)的高度(H)的三分之一到二分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)還具有另外的水平張拉構(gòu)件(18)，該另外的水平張拉構(gòu)件(18)的兩個(gè)接頭(25)都處在所述上部徑向支柱(03)中心(23)的上方連接在所述上部徑向支柱(03)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，每個(gè)腳構(gòu)件(05)對應(yīng)多個(gè)上部和/或下部徑向支柱(03，04)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)具有旋轉(zhuǎn)對稱的形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述下部徑向支柱(04)的中心縱軸(21)具有凸起彎曲輪廓，該凸起彎曲輪廓開始于所述下部徑向支柱(04)與所述中心柱(02)相連的上部接頭(09)處。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)被構(gòu)造為具有纜繩(17)形式的上部和/或下部張拉構(gòu)件(11，12)和/或水平張拉構(gòu)件(18)，單件式或多部分式鋼管或鋼型材形式的中心柱(02)，單件式或多部分式鋼管或鋼板形式的上部徑向支柱(03)，和/或單件式或多部分式鋼管或鋼型材形式的下部徑向支柱(04)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)被構(gòu)造為具有鋼纜繩形式的纜繩(17)、Y形鋼型材形式的中心柱(02)，和/或T形鋼型材形式的下部徑向支柱(04)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)被構(gòu)造為至少上部徑向支柱(03)由帶有成角度連接部分(28)的直線形或曲形鋼管部段(27)形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述張拉構(gòu)件(11，12)的外部接頭(14，16)位于成角度連接部分(28)的區(qū)域內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)，其特征在于，所述中心柱(02)的外部輪廓為圓錐形輪廓，該圓錐形輪廓從所述上部徑向支柱(03)與所述中心柱(02)相連接處的上部接頭(07)延伸至所述下部徑向支柱(04)的上部接頭(09);和/或所述上部徑向支柱(03)和/或下部徑向支柱(04)的外部輪廓為圓錐形輪廓，該圓錐形輪廓從所述上部和/或下部徑向支柱與所述中心柱(02)相連接處的上部接頭(07，09)延伸至腳構(gòu)件(05)。
全文摘要
一種例如用于近海風(fēng)電設(shè)備的通用臺(tái)架結(jié)構(gòu)，由以下部分構(gòu)成具有上支承表面(26)的中心柱(02)、多個(gè)腳構(gòu)件(05)和每個(gè)腳構(gòu)件的上部和下部徑向支柱(03,04)，所述上部和下部徑向支柱(03,04)在中心柱(02)與腳構(gòu)件(05)之間延伸。已知的上部徑向支柱直線形走向，并以很小的銳角連接至中心柱。在負(fù)載時(shí)刻產(chǎn)生不利的缺口應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明的臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)具有在其中心縱軸(20)上的凸起彎曲上部徑向支柱(03)，該上部徑向支柱(03)通過其上部接頭(07)成大角度地連接至中心柱(02)。在負(fù)載時(shí)，彎曲增強(qiáng)，因而產(chǎn)生向下的唯一，因此，在上部接頭(07)處難以產(chǎn)生缺口應(yīng)力。為有效地防止上部徑向支柱(03)在負(fù)載時(shí)屈曲，上部徑向支柱(03)被張拉構(gòu)件(11,12)固定在中心柱(02)和下部徑向支柱(04)上，所述張拉構(gòu)件(11,12)優(yōu)選地以材料節(jié)省型鋼纜繩的形式。所述臺(tái)架結(jié)構(gòu)(01)重量輕、穩(wěn)定性好，因此，其生產(chǎn)和組裝成本也得以降低。
文檔編號(hào)F03D11/04GK102884316SQ201180019755
公開日2013年1月16日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月18日
發(fā)明者克里斯汀·漢姆-督碧斯喬 申請人:極地海洋研究所阿爾弗雷德-維格納基金會(huì)