具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

所述海上风机和风机，所述海上风机基础、风机基础和基础，均只是表述的差异，实质相同。但请注意风机本体是风机的一部分，不等同于风机。

图2-17为本发明提供的海上风机及基础的结构示意图，其中2-14为本实施例提供的海上风机及基础的结构示意图，图15-16为本发明的立柱施工的模架结构及模架的使用示意图，图17为其他实施例中的基础结构示意图。

如图3所示，海上风机1包括风机本体50、基础4和锚固系统2，风机本体50安装在其中一根立柱10的顶部，锚固系统2用于固定基础4。

如图4-6所示，海上风机1还包括加强板52，加强板52安装在其中一根立柱10的顶部，风机本体50安装在加强板52上。加强板52起到局部强化的作用。风机本体50的底部设有法兰51，双头螺柱53连接法兰51、加强板52和立柱10的顶部，实现风机本体50在立柱10顶部的安装。

在其他实施例中，风机本体50底部结构也可以为其他结构形式，双头螺柱53连接也可以换成其他连接方式，能实现风机本体50可靠固定在立柱10上即可。

如图3、5所示，外连接板32上设有吊耳3，吊耳3焊接在外连接板32上，锚固系统2包括钢索6，钢索6的一端固定在吊耳3上，另一端固定在海域中(图中未示出)。

在其他实施例中，吊耳3和钢索6也可以换成其他结构形式，在海域中能实现锚固系统2对基础4的可靠固定即可。

在海上风机1安装在海域后，在立柱10的空腔12中放置配重块，在本实施例中，具体为在上部空腔13中放置配重块，以调节基础的水平平衡和垂向的吃水线，即调节海上风机1的平衡。在其他实施例中也可以将配重块悬挂或固定在立柱的外侧，以调节海上风机的平衡。

如图2-4、10所示，其中，基础4为半潜式基础4，包括三根立柱10和三组横梁40，连接形成形状为正三角形的平台5，立柱10对应正三角形的三个顶点，横梁40对应正三角形的三条边。立柱10和横梁40形成正三角形的平台5，正三角形是最稳定的结构，同时正三角形是旋转对称和轴对称结构，各立柱10、横梁40、内连接板31、外连接板32的结构分别对应相同，便于用相同的图纸进行施工，为基础4设计和制造提供便利。

在其他实施例中，基础4也可以为非正三角形，为其他三角形结构，或者为四边形、五边形等多边形结构，也可以为正方形，正五边形等正多边形结构，其中立柱10对应多边形的顶点。基础4为多边形结构时，横梁40数量可以与立柱10数量不一致，横梁40数量可以比立柱10数量多，如基础4为四边形时，四根立柱10对应四边形的四个顶点，四组横梁40对应四边形的四条边，也可以两组横梁40对应四边形的一条边，也可以其他横梁40对应四边形的对角线。但本实施例中的正三角形的基础4结构是在相同耗材下最稳定的结构。

在其他实施例中，基础4还可以为发散型结构。如图14所示，基础4包括一根位于中部的立柱10和3根位于周向的立柱10，周向的立柱10通过横梁40与中心立柱10相连接，将风机本体50安装在中心立柱10上，整个海上风机1结构能维持好的稳定性，但在三立柱10的基础4上增加了一根立柱10，基础4耗材变大。在其他实施例中，基础4还可以为一根中心立柱10，四根、五根等多根周向立柱10的发散结构，周向立柱10通过横梁40与中心立柱10相连。其中，周向立柱10也可以以中心立柱10为圆心，在中心立柱10周向等距均匀分布，相邻周向立柱10之间也可以连接横梁40，以增强基础4的稳定性。

立柱10为钢筋混凝土结构，横梁40为钢制桁架，内连接板31和外连接板32为弧形钢板，外连接板32设置在立柱本体11的外侧，和横梁40通过焊接连接，内连接板31设置在立柱本体11内部的上部空腔13中，内连接板31和外连接板32通过螺栓33夹持在立柱本体11的两侧上。内连接板31和外连接板32上开设有孔，便于螺栓穿过。

钢筋混凝土结构的立柱施工容易，使用模具浇筑，对直径没限制，如直径10米以上的混凝土环技术没难度；混凝土不需要如卷板设备等大型设备，混凝土立柱制作容易，节约成本，抗海水腐蚀。

在其他实施例中，横梁和外连接板、内连接板的材料也可以为比的材料，横梁和外连接板的连接方式也可以采用其他形式。

在本实施例中，立柱10和垂荡板20为圆形结构，内连接板31和外连接板32为与立柱本体11相配合的弧形结构。垂荡板20和立柱本体11结构形式保持一致，抵御海水的垂荡作用效果好，采用圆形结构受力均匀，应力集中小。

在其他实施例中，立柱本体11和垂荡板20也可以为多边形等其他形状，外连接板32和内连接板31的形状保持与立柱本体11相配合，采用多边形的立柱本体11和垂荡板20便于浇筑架模，施工方便。不过多边形结构的边角处容易出现应力集中。

如图5、11所示，外连接板32形状为圆柱筒，内连接板31为6块相同大小的弧形板，外连接板32和内连接板31位于上层垂荡板21上方，与横梁40位置相对应。外连接板32的尺寸明显小于立柱本体11的尺寸，用较少的连接板耗材实现了立柱10和横梁40的连接。在立柱10浇筑过程中，预先将内连接板31放入。外连接板32和内连接板31作为浇筑模架的一部分，为浇筑提供便利。外连接板32为一个整体，载荷传递可靠，稳定。内连接板31分为几块，体积小，便于运输和安装。

在其他实施例中，内连接板31可以为一个整体，也可以分为几块板，外连接板32可以为一个整体，也可以分为几块板，均可以实现内连接板31和外连接板32连接立柱10和横梁40的作用。在其他实施例中，在立柱本体11的周向，内连接板31和外连接板32也可以不包围立柱本体11，内连接板31和外连接板32分别为一块或多块钢板。外连接板32和内连接板31的尺寸可以根据实际情况进行调整，满足与横梁40和立柱10配合，能实现立柱10和横梁40的可靠连接即可。

如图8所示，在立柱本体11上设置预埋孔34，螺栓33穿过预埋孔34连接内连接板31和外连接板32，并将内连接板31和外连接板32夹持在立柱本体11上。使得螺栓33与混凝土隔离，避免螺栓33安装、维护对混凝土产生影响，同时使得外连接板32、内连接板31和立柱本体11之间的载荷传递路径明确。

在其他实施例中，预埋孔34也可以换为隔管或采用其他结构形式，起到隔离螺栓33和混凝土的作用即可。也可以不设置预埋孔，螺栓直接与立柱的混凝土接触。

在其他实施例中，外连接板32和内连接板31的螺栓33连接可以增加与连接板形状相配合的垫片，或是采用双螺母等防松措施增加连接的可靠性。外连接板和内连接板的连接的紧固件，螺栓33也可以换成其他连接方式，能实现内连接板31和外连接板32的可靠连接即可。

如图2-3所示，在每根立柱10上分别设置了一块上层垂荡板21和两块下层垂荡板22，每根立柱10上的三块垂荡板20等距分布。其中，最下面的一块垂荡板20位于立柱10的底部，在起到减小垂荡作用的同时还便于施工。下层垂荡板22上具有阻尼孔23，上层垂荡板21上未开设阻尼孔23。如图7所示，立柱本体11和垂荡板20之间设有过渡的倒圆角25，减小应力集中。垂荡板20贯穿立柱本体11，并与立柱本体11形成多个空腔12。上部空腔13为上层垂荡板21和立柱本体11形成的空腔12，上部空腔13内的梯子14和立柱10顶部的端盖15即为通道，梯子14连通至端盖15。如图5所示，横梁40和外连接板32位于上层垂荡板21的上方，内连接板31位于上部空腔13内。

在本实施例中，采用多层垂荡板20，多层垂荡板20对减小海水的垂荡作用效果好。多层垂荡板20之间间隔分布，可有效的减小海水的垂荡作用，增强基础4的稳定性。

在其他实施例中，立柱10上也可以不设置垂荡板20，立柱10能实现为海上风机1提供浮力即可。但没有垂荡板20基础4容易在海水作用下发生大幅度的垂荡运动，稳定性差。

在其他实施例中，可以同时有上层垂荡板21和下层垂荡板22，也可以只有上层垂荡板21或下层垂荡板22。上层垂荡板21与海水面平齐或位于海平面附近均可，也可以高于海平面；当上层垂荡板21高于海平面时不能起到减小海水垂荡的作用，只能避免底部的海水的冲刷腐蚀，同时起到加强立柱本体11的作用。下层垂荡板22位于海水中，可以为一层或多层，能实现减小海水垂荡作用即可。当垂荡板20为多层时，多层垂荡板20之间可以为等间距分布，也可以为非等间距分布，能实现较好的减小海水垂荡作用即可。

在本实施例中，每根立柱10上均设置3层垂荡板20，基础4平衡性好。

在其他实施例中，立柱10上可不设置垂荡板，或不同立柱10上可设置不同数量的垂荡板20，如图14中的四立柱10的基础4，可以在中部的立柱10上设置两块垂荡板20，在周向的立柱10上设置三块垂荡板20，能满足基础4安装在海域后的平衡即可。

如图7所示，上层垂荡板21上未开设阻尼孔23，下层垂荡板22上开设阻尼孔23。上层垂荡板21上未开设阻尼孔23，可以避免底部海水穿过阻尼孔23冲刷到上层垂荡板21上方的外连接板32。阻尼孔23对海水有阻尼效果，海水通过阻尼孔23时与阻尼孔23摩擦生热，可将海水的一部分动能耗散成为热能，减小海水对垂荡板20的垂荡作用，增强基础4的稳定性。

在其他实施例中，垂荡板20上可以不开设阻尼块，或上层垂荡板21上可以开设阻尼孔23，下层垂荡板22可以不开设阻尼孔23，垂荡板20能实现减小海水垂荡即可。

如图9所示，垂荡板20上开设有阻尼孔23，且阻尼孔23为两端大，中部小的通孔。阻尼孔23采用喇叭口的结构形式，阻尼孔23的两端大，中部小，采用该种阻尼孔结构，阻尼孔23多海水的阻尼效果好

在其他实施例中，阻尼孔23可以为圆柱形等其他形状，只要能起到阻尼效果即可。

如图7所示，垂荡板20贯穿立柱本体11，并与立柱本体11形成多个空腔12，避免立柱本体11内单个空腔12承受大的海水压力，加强立柱10结构。同时，垂荡板20贯穿立柱本体11，采用滑模浇筑制造立柱10时，可以借助垂荡板20进行架模，为施工提供便利。

在其他实施例中，垂荡板20可以不贯穿立柱本体11，能实现减小海水垂荡的作用即可。

立柱本体11内最上面的一个空腔12为上部空腔13，在本实施例中，上部空腔13为立柱本体11和上层垂荡板21形成的空腔12。上部空腔13内的梯子14和立柱10顶部的端盖15即为通道，梯子14连通至端盖15。端盖15和梯子14方便人员进入上部空腔13，对上部空腔13内的螺栓33，双头螺柱53，预应力索42等上部空腔13内的装置进行维护，以及在海上风机安装在海域中后在上部空腔内放置配重块。

在其他实施例中，通道可以为其他结构形式，能实现让人员从立柱10外部进入到立柱本体11内部的空腔12即可。如在主钢管41上开设可以开启和关闭的盖板，人员在垂荡板20上从主钢管41的盖板处进入到上部空腔13内。

如图5所示，横梁40和外连接板32位于上层垂荡板21的上方，内连接板31位于上部空腔13内。可以减小海水对横梁40和垂荡板20的冲刷和腐蚀。

在其他实施例中，横梁40和外连接板32也可以位于海水中，内连接板31可以不设置在立柱10的上部空腔13中，外连接板32和内连接板31的位置与横梁40位置相对应，能实现和横梁40和立柱10的连接即可。

如图2所示，横梁40为桁架结构，横梁40包括主钢管41和副钢管45，一组横梁40上有四根主钢管41，主钢管41除外的其他钢管为副钢管45。如图11所示，副钢管45焊接在主钢管41上，主钢管41穿过外连接板32延申至上部空腔13内，主钢管41与外连接板32通过焊接连接。如图12所示，主钢管41内设置有具有拉伸预应力的预应力索42，并通过锚具43和端板44固定在主钢管41的两端。

主钢管41的端部穿过外连接板32和立柱本体11，延申至上部空腔13内，主钢管41的长度较长，便于横梁40和外连接板32之间的焊接施工，同时主钢管41的端部位于上部空腔13内，便于在海上风机1的工作过程中对预应力索42进行维护。

在本实施例中，横梁40的主管钢管和外连接板32通过焊接固连。焊接是一种常见的固定连接方式，连接可靠。在施工过程中，可以先完成横梁40和外连接板32的连接，然后再将横梁40和外连接板32放置在相应位置，完成立柱10的浇筑。

在其他实施例中，横梁40的结构形式，以及横梁40和立柱的连接也可以采用其他结构形式。在其他实施例中，除主钢管41和外连接板32焊接，横梁40的副钢管45也可以和外连接板32焊接。在其他实施例中，横梁40和外连接板32也可以采用其他的固定连接方式，能实现横梁40和外连接板32的可靠连接即可。如在主钢管41的端部设置T型法兰，然后用螺纹连接将T型法兰固定在外连接板32上。

在其他实施例中，横梁40也可以和内连接板31固定连接，只要实现横梁40和立柱10的可靠连接即可。不过横梁40与外连接板32固定连接，与横梁40和内连接板31固定连接相比，施工更为便利。

横梁40采用桁架结构，钢材用量小，通过焊接连接施工方便，且结构强度高，经济性较好。

在主钢管41中设置预应力索42，通过预应力索42把预应力施加在主钢管41上，提高主钢管41的承载能力和抗疲劳性能。

如图13所示，立柱本体11内设有内、外两层的多根纵向主筋16和普通钢筋17，且纵向主筋16和普通钢筋17绑扎在一起。如图14所示，一块垂荡板20中设有上、下两层径向钢筋24和普通钢筋17，且径向钢筋24和普通钢筋17绑扎在一起。采用双层的钢筋结构以提高立柱的结构强度和承载能力。

其中纵向主筋16和径向钢筋24上施加有拉伸预应力。如图15-16所示，纵向主筋16和径向钢筋24在立柱10结构浇筑过程中在张拉并固定在模架60上，其中纵向主筋16通过上部模板61和下部模板62固定，径向钢筋通过内部模板63和外部模板64固定，并在纵向主筋16和径向钢筋24上施加拉伸预应力。纵向主筋16和径向钢筋24的长度较模架的长，便于钢筋在模架上的固定和预应力的施加，在完成浇筑后，剪去多余部分钢筋。

通过在纵向主筋16和径向钢筋24上施加拉伸预应力，当完成立柱10浇筑后，拆掉模架，钢筋上的预应力会施加到混凝土上，使混凝土处于受压状态，能减少混凝土的开裂和腐蚀，并提高其抗疲劳性能，从而提高立柱10的耐腐蚀性和抗疲劳性能。

在其他实施例中，立柱本体11和垂荡板20中的钢筋也可以采用其他的布置形式或预应力加载方式，能实现提高立柱10的耐腐蚀性、抗疲劳性能、结构强度或承载能力即可。

立柱10和横梁40的外部还涂刷有防腐涂料，立柱10上涂刷有混凝土专用涂料，横梁40上涂刷有油漆，以提高基础4的抗腐蚀性能。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。