筒节和塔筒

技术领域

本发明涉及塔筒施工技术领域，尤其涉及一种筒节和塔筒。

背景技术

市场上现存的风力发电机的混凝土塔筒均为全预制混凝土塔筒，为保证生产力，此种施工工艺需要投资建设大量预制构件生产工厂和构件生产所必须的模具，成本巨大且需要大量人工。

全预制混凝土塔筒考虑到模具成本，往往一款产品的外型无法随意改变，因为每个改变都意味着模具的投资。

全预制混凝土高塔筒的底部直径一般较大，考虑到运输的可行性，塔筒底部的管节均由两至三片预制管片拼接形成。而拼接节点的设计导致管片竖直拼缝处的受力不连续，只有简单的连接结构可以增加抗力。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：本发明利用预制砼模板预制钢筋混凝土半成品替代了预制构件生产工厂和模具，首次将此半成品应用到风电塔筒产业，节省了工厂和模具的投资。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种筒节，包括多个预制砼模板，多个所述预制砼模板闭合连接形成多边形结构；

每个所述预制砼模板包括间隔设置的两面预制墙板和连接两面所述预制墙板的连接件，两面所述预制墙板之间具有容纳腔，多个所述预制砼模板的容纳腔相互连通；

相邻的两个所述预制砼模板的两个内侧的预制墙板之间设置有第一密封件，所述第一密封件沿所述预制砼模板的高度方向延伸；

相邻的两个所述预制砼模板的两个外侧的预制墙板之间设置有第二密封件，所述第二密封件沿所述预制砼模板的高度方向延伸；

所有所述容纳腔内填充有混凝土，所有所述容纳腔内的混凝土凝固连为一体。

本发明实施例的筒节的外型灵活多变，不论风电主机的品牌、型号有何种变化，均可以灵活调整。本发明实施例的筒节利用预制砼模板产品，将预制的预制墙板与现浇混凝土充分结合，形成的管节为一个整体，保证了筒节受力上的连续性，塔筒结构更加安全可靠。

可选地，所述第一密封件包括第一折弯板，所述第一折弯板具有第一卡槽和第二卡槽；

所述两个内侧的预制墙板中的一者的端部拐角卡置于所述第一卡槽，所述两个内侧的预制墙板中的另一者的端部拐角卡置于所述第二卡槽。

可选地，所述第一卡槽的表面与所对应的端部拐角的表面贴合；所述第二卡槽的表面与所对应的端部拐角的表面贴合。

可选地，两个内侧的预制墙板之间具有第一浇筑空间，所述第一浇筑空间位于所述第一折弯板一侧，所述第一浇筑空间与所述容纳腔连通，以使所述混凝土填充所述第一浇筑空间。

可选地，所述第二密封件包括第二折弯板，所述第二折弯板具有第三卡槽和第四卡槽；

所述两个外侧的预制墙板中的一者的端部拐角卡置于所述第三卡槽，所述两个外侧的预制墙板中的另一者的端部拐角卡置于所述第四卡槽。

可选地，所述第三卡槽的表面与所对应的端部拐角的表面贴合；所述第四卡槽的表面与所对应的端部拐角的表面贴合。

可选地，所述第二折弯板具有第二浇筑空间，所述第二浇筑空间与所述容纳腔连通，以使所述混凝土填充所述第二浇筑空间。

可选地，所述第二密封件包括第三折弯板，所述第三折弯板的两个板面分别与所对应的两个预制墙板的端面贴合，所述第三折弯板具有第三浇筑空间，所述第三浇筑空间与所述容纳腔连通，以使所述混凝土填充所述第三浇筑空间。

可选地，所述第三折弯板具有端部折弯板，所述端部折弯板从所述预制墙板的端面向远离所述预制墙板的端面的方向延伸。

可选地，所述筒节的横截面的形状为正六边形结构、正七边形结构、正八边形结构、正九边形结构、正十边形结构、正十一边形结构、正十二边形结构中的任意一种。

本发明进一步提供一种塔筒，包括本发明任一实施例的筒节。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明一实施例的塔筒的主视图；

图2是本发明实施例的筒节的俯视图，未浇筑混凝土；

图3是本发明实施例的筒节的俯视图，其中设置了混凝土砌块；

图4是本发明实施例的筒节的俯视图，其中浇筑了混凝土；

图5是图3的局部放大示意图；

图6-图8是本发明不同实施例的两个预制砼模板连接位置的结构示意图；

图9、图11、图14分别是本发明不同实施例的两个预制砼模板连接位置的结构示意图，其中隐藏了连接构件和混凝土；

图10是本发明实施例的上下筒节连接位置的示意图；

图12是本发明实施例的第一折弯板的结构示意图；

图13是本发明实施例的第二折弯板的结构示意图；

图15是本发明实施例的第三折弯板的结构示意图；

图16是本发明实施例的两个靠近筒节内侧的预制墙板连接位置的结构示意图。

附图标记：

10-筒节；11-预制砼模板；111-预制墙板；1111-内侧板面；1112-外侧板面；1113-侧端面；1114-倒角；1101-延伸部；

112-容纳腔；113-连接件；12-柔性密封件；13-发泡胶；14-连接构件；141-钢丝绳；142-钢筋锚环；15-混凝土砌块；16-混凝土；17-膨胀带；18-第一密封件；181-第一卡槽；182-第二卡槽；183-第一浇筑空间；19-第二密封件；191-第三卡槽；192-第四卡槽；193- 第二浇筑空间；194-第三浇筑空间；195-临时支撑设施；196-端部折弯板；

20-环氧树脂砂浆层。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施方式提供一种筒节，该筒节可用于建造塔筒，将多个筒节自下至上依次安装即可形成塔筒。

参阅图2-图4，本实施方式中的筒节包括多个预制砼模板11，多个预制砼模板11闭合连接形成多边形结构，优选为正多边形结构，示例地，多个预制砼模板11可以闭合连接形成正六边形结构、正七边形结构、正八边形结构、正九边形结构、正十边形结构、正十一边形结构、正十二边形结构等。

从而，筒节的横截面的形状为正六边形结构、正七边形结构、正八边形结构、正九边形结构、正十边形结构、正十一边形结构、正十二边形结构中的任意一种。上述结构为一个大致形状，对于因施工工艺造成的误差或者在两个预制砼模板11连接位置设置的倒角，均不影响筒节整体形状的认定，也就是说，若因施工工艺造成了形状发生误差，或者在两个预制砼模板11连接位置设置了倒角，也应认为是本实施方式的正六边形结构、正七边形结构、正八边形结构、正九边形结构、正十边形结构、正十一边形结构或正十二边形结构。

参阅图5，每个预制砼模板11包括间隔设置的两面预制墙板111和连接两面预制墙板 111的连接件113，两面预制墙板111之间具有容纳腔112，多个预制砼模板11的容纳腔112相互连通，所有容纳腔112内填充有混凝土16，所有容纳腔112内的混凝土16凝固连为一体。

参阅图11-图15，相邻的两个预制砼模板11的两个内侧的预制墙板111之间设置有第一密封件18，第一密封件18沿预制砼模板11的高度方向延伸；相邻的两个预制砼模板11的两个外侧的预制墙板111之间设置有第二密封件19，第二密封件19沿预制砼模板11的高度方向延伸；第一密封件18和第二密封件19均起到密封作用，用于避免在浇筑混凝土 16时，未凝固的混凝土16流到塔筒外侧或者塔筒内侧。

第一密封件18和第二密封件19的设置能够起到良好的密封作用，减小或避免未凝固的混凝土16流到塔筒外侧或者塔筒内侧，减少了浇筑时间。

以连接成正八边形结构为例，筒节拼装方法包括：将八个预制砼模板11分别吊装到拼装平台上，调整每个预制砼模板11的角度和位置，拼出正八边形结构，并使相邻的预制砼模板11的容纳腔112相互连通，并将相邻的预制砼模板11的连接位置连接固定好，然后向容纳腔112内浇筑混凝土，并使之凝固，从而将八个预制砼模板11牢牢的固定。

本领域技术人员可以根据所要施工的塔筒的尺寸选择筒节的具体形状和尺寸。

参阅图9，相邻的两面预制墙板111的接缝处自内至外依次设置有柔性密封件12和发泡胶13，柔性密封件12和发泡胶13均沿着接缝自上至下延伸。这里的内侧为需要浇筑混凝土16的空间，即容纳腔112。其中，预制墙板111本身可采用钢筋混凝土结构。

柔性密封件12和发泡胶13的作用和第一密封件18、第二密封件19的作用相似，都是起到密封作用。

参阅图9，预制墙板111具有内侧板面1111、外侧板面1112以及侧端面1113，内侧板面1111和外侧板面1112平行，侧端面1113与内侧板面1111倾斜设置；相邻的两面预制墙板111的接缝位于两侧端面1113之间；两相对应的侧端面1113平行。该结构使得设置的柔性密封件12和发泡胶13具有良好的密封性，保证在浇筑混凝土时，不会从两面预制墙板111的缝隙流出。

示例地，两相对应的侧端面1113中的至少一者设置有凹槽，凹槽沿着接缝自上至下延伸，柔性密封件12和/或发泡胶13位于凹槽内。通过设置凹槽进一步提高了缝隙的密封性。

参阅如11和图12，第一密封件18包括第一折弯板，第一折弯板具有第一卡槽181和第二卡槽182；两个内侧的预制墙板111中的一者的端部拐角卡置于第一卡槽181，两个内侧的预制墙板111中的另一者的端部拐角卡置于第二卡槽182。从而，两个内侧的预制墙板111的端部拐角将第一折弯板卡住，因此当浇筑混凝土16时，不会因流动的混凝土16 挤压而发生位置移动。也就是说，第一折弯板设置好以后，其位置不会发生变动，从而在浇筑混凝土16时不必设置其他支护结构。

在一些实施例中，第一卡槽181的表面与所对应的端部拐角的表面贴合；第二卡槽182 的表面与所对应的端部拐角的表面贴合。也就是说第一卡槽181的形状与所对应的端部拐角的形状相匹配，第二卡槽182的形状与所对应的端部拐角的形状相匹配。

示例地，第一折弯板整体可以为对称结构，可以由如图5所示的5个条形板相连形成。

在一些实施例中，两个内侧的预制墙板111之间具有第一浇筑空间183，第一浇筑空间 183位于第一折弯板一侧，第一浇筑空间183与容纳腔112连通，以使混凝土16填充第一浇筑空间183。也就是说，第一折弯板没有完全占据两个内侧的预制墙板111之间空间，而是预留了一定的空间(即第一浇筑空间183)，从而在浇筑混凝土16后，提高筑混凝土 16对相邻的两个预制墙板111的连接强度。

参阅图16，在一些实施例中，第一密封件18包括第四折弯板，第四折弯板的横截面呈 V型，第四折弯板的两个板面分别贴在预制墙板111的端面，第四折弯板结构简单，且安装方便。

参阅图11和图13，第二密封件19包括第二折弯板，第二折弯板具有第三卡槽191和第四卡槽192；两个外侧的预制墙板111中的一者的端部拐角卡置于第三卡槽191，两个外侧的预制墙板111中的另一者的端部拐角卡置于第四卡槽192。从而，两个外侧的预制墙板111的端部拐角将第二折弯板卡住，因此当浇筑混凝土16时，不会因流动的混凝土16 挤压而发生位置移动。也就是说，第二折弯板设置好以后，其位置不会发生变动，从而在浇筑混凝土16时不必设置其他支护结构。

在一些实施例中，第三卡槽191的表面与所对应的端部拐角的表面贴合；第四卡槽192 的表面与所对应的端部拐角的表面贴合。也就是说第三卡槽191的形状与所对应的端部拐角的形状相匹配，第四卡槽192的形状与所对应的端部拐角的形状相匹配。

示例地，第二折弯板具有第二浇筑空间193，第二浇筑空间193与容纳腔112连通，以使混凝土16填充第二浇筑空间193。通过设置第二浇筑空间193，可以提高混凝土16对相邻的两个预制砼模板11的连接强度。

参阅图14和图15，第二密封件19包括第三折弯板，第三折弯板的两个板面分别与所对应的两个预制墙板111的端面贴合，第三折弯板具有第三浇筑空间194，第三浇筑空间194与容纳腔112连通，以使混凝土16填充第三浇筑空间194。

在浇筑混凝土16前，可以在第三折弯板的外侧设置临时支撑设施195，以保证在浇筑混凝土16过程中，第三折弯板位置的稳定。在浇筑的混凝土16凝固后可将临时支撑设施195拆除，拆除的临时支撑设施195可以重复使用。

参阅图15，第三折弯板具有端部折弯板196，端部折弯板196从预制墙板111的端面向远离预制墙板111的端面的方向延伸。端部折弯板196具有束缚所浇筑的混凝土的作用，能够提高凝固的混凝土16和第三折弯板的连接稳定性，避免第三折弯板脱离凝固的混凝土16。

本实施方式还提供一种塔筒，包括上述任一实施例的筒节。该塔筒可作为风力发电的塔筒。参阅图1，本实施方式的塔筒包括：多段正多边形结构的筒节10，多段筒节10自下至上依次连接至预定高度。示例地，筒节10可以是正六边形结构、正七边形结构、正八边形结构、正九边形结构、正十边形结构等。其中，筒节10可以参照上述任一实施例实施。

参阅图2-图5，每个筒节10均包括多个预制砼模板11，多个预制砼模板11闭合连接形成正多边形结构，每个预制砼模板11包括间隔设置的两面预制墙板111和连接两面预制墙板111的连接件113，两面预制墙板111之间具有容纳腔112，多个预制砼模板11的容纳腔112相互连通，所有容纳腔112内浇筑满混凝土。混凝土凝固后将所有预制砼模板11 在内部连接为一体，保证了筒节10的稳定性。

其中，预制砼模板11可以直接从建筑市场购买，预制砼模板11的尺寸可做到3.1m× 12m，匹配不同的风力发电机时，选择不同的规格。

由于塔筒的原材料可以从建筑市场直接购买，因此在制作筒节10时，不必准备模具对塔筒的管片单独开模，降低了投资成本；进一步，所购买的预制砼模板11可直接运输至施工场地现场拼装，运输成本低。

在一些实施例中，塔筒还包括设置于筒节10外侧的多个预应力钢绞线，预应力钢绞线的两端分别连接在不同的筒节10上。预应力钢绞线将筒节10之间拉紧，以提高塔筒的整体结构稳定性。预应力钢绞线也可以根据需求设置在筒节10内侧。

参阅图10，上下相邻的两段筒节10之间具有连接上下相邻的两段筒节10的环氧树脂砂浆层20；环氧树脂砂浆层20的厚度范围为7mm-13mm，例如，可以是8mm、9mm、10mm、11mm、12mm等。

环氧树脂砂浆层20具有较强的粘结作用，能够提高上下相邻的两段筒节10之间的连接可靠性。

在一些实施例中，预制砼模板11与水平面的夹角范围为87°-90°，例如：88°、89°等。也就是说，塔筒的至少部分区段为的预制砼模板11可以设置为非竖直放置，参阅图 1，塔筒的底部的最大横向尺寸大于上部的最大横向尺寸。塔筒的上部区段也可以设置预制砼模板11与水平面垂直，即竖直设置。从而筒节10至少可以分为两种类型，第一种是等内径的等径筒节，第二种是非等径的变径筒节，变径筒节具有一定的锥度，这里的等径是指筒节10的内切圆直径或者外接圆直径。

参阅图1，塔筒整体可以分成两部分，下侧部分采用变径筒节，上侧部分采用等径筒节。塔筒整体可以分成三部分，下侧部分采用内径较大的等径筒节，中间部分采用具有一定锥度的变径筒节，上侧部分采用内径较小的等径筒节。

因为部分预制砼模板11具有一定的倾斜角度，而预制砼模板11的顶部和底部均为直角，故生产的预制砼模板11倾斜放置时，顶部具有轻微的高差，为将此高差控制在3mm以内，塔筒设计时的倾斜角度可小于3度，预制砼模板11与水平面的夹角范围为87°-90°。在拼装场进行浇筑时，可将筒节10顶面浇筑成平面。筒节10底部的找平通过10mm厚左右的环氧树脂完成，即将上部筒节10置于未硬化的环氧树脂上时即可自然压平。

参阅图9，在一些实施例中，相邻的两面预制墙板111的接缝处自内至外依次设置有柔性密封件12和发泡胶13。柔性密封件12和发泡胶13均用于密封，以避免在后期浇筑时混凝土从该缝隙中流出。

示例地，柔性密封件12为橡胶管或乳胶棒，柔性密封件12具有一定的变形能力，以更好的在相邻的两面预制墙板111的接缝处实现密封，提高密封效果。

在一些实施例中，参阅图6-图8，每个筒节10还包括连接构件14，任意相邻的两个预制砼模板11之间均设置有连接构件14，连接构件14的一部分位于其中一个容纳腔112内，连接构件14的其余部分位于相邻的容纳腔112内，浇筑的混凝土将连接构件14浇筑其中。设置连接构件14能够提高两个预制砼模板11连接的牢固性，从而提升筒节10的结构稳定性。

示例地，连接构件14包括至少一个钢筋网片146，如图7所示，钢筋网片146位于两面预制墙板111的中间，如图6所示，钢筋网片146也可以贴附于预制墙板111的内壁。钢筋网片146的数量可以是多个，分别设置在不同的位置。

在一些实施例中，钢筋网片146贴附于预制墙板111的内壁，且钢筋网片与相连的两个预制墙板111均锚固连接。通过锚固连接进一步提高了连接的可靠性。

示例的，钢筋网片146的横截面的形状为V形。钢筋网片146的横截面也可以设置为波浪状，以增大与混凝土的接触面积，从而提高连接的可靠性。

在一些实施例中，参阅图8，连接构件14包括多个钢丝绳141和多个钢筋锚环142，每个预制墙板111的内壁均预埋有钢筋锚环142，钢丝绳141穿设于所对应的钢筋锚环142内，钢丝绳141在相邻的两个预制砼模板11内交错分布。

钢丝绳141可以设置为闭合的环形结构，两个钢丝绳141交错在一起，能够增加浇筑混凝土后的连接可靠性。

本实施方式进一步提供一种塔筒的施工方法，包括以下步骤：

S1，提供预制砼模板11，每个预制砼模板11包括间隔设置的两面预制墙板111和连接两面预制墙板111的连接件113，两面预制墙板111之间具有容纳腔112；依次吊装多个预制砼模板11至拼装台上拼成正多边形结构，并使多个预制砼模板11的容纳腔112相互连通；

S2，向所有容纳腔112内浇筑满混凝土，待混凝土凝固后形成筒节10；

S3，将所制备的筒节10依次吊装，并相互连接至预定高度。

该方法利用了建筑行业的预制砼模板产品，此款产品在建筑行业中用于民用建筑(如住宅)的建设。在民用建筑中，预制砼模板的连接节点多为L型和T型，每层之间有楼板相隔；上述方法的预制砼模板11被直接运送至施工现场，进行拼装，结构稳定性高，且节省模具制造费用，也节省了运输费用。

在一些实施例中，参阅图3，吊装预制砼模板11包括以下步骤：在预制砼模板11内浇筑具有吊钩的混凝土砌块15，通过吊钩将预制砼模板11吊装至拼装台上。具体地，可以先浇筑具有吊钩的混凝土砌块15，然后在制作预制砼模板时，将具有吊钩的混凝土砌块15 与预制砼模板浇筑为一体，保证浇筑的牢固性。混凝土砌块15和容纳腔112内所浇筑的混凝土16可融为一体，使吊钩外漏，以便于实施吊装作业。

若不设置混凝土砌块15，预制砼模板11也可利用桁架钢筋进行临时吊装，再向容纳腔 112内浇筑混凝土16时，可以在容纳腔112内设置套筒，待浇筑的混凝土16凝固后，将吊钩拧到预埋的套筒上。

在一些实施例中，S1还包括在相邻的两预制砼模板11之间设置连接构件14。连接构件14能够提高相邻的预制砼模板11之间的连接可靠性。其具体实施方式可参照上文介绍实施。

在一些实施例中，S1还包括在相邻的两面预制墙板111的接缝处自内至外依次设置柔性密封件12和发泡胶13。

柔性密封件12和发泡胶13均用于密封，以避免在后期浇筑时混凝土从该缝隙中流出。待柔性密封件12和发泡胶13稳定后再实施S2。

在一些实施例中，在S3中，上下相邻的两段筒节10之间通过环氧树脂砂浆连接；预制砼模板11与水平面的夹角范围为87°-90°；位于上侧的筒节10的底部通过环氧树脂砂浆找平。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。