烟囱设计实例

1、 2600x12的钢管,10-15m,15-20m,烟囱形式：直径2600mm,高28.1m,基础顶至10m标高采用 上段采用 2596x10钢管，计算时将烟囱按标高分为 0-10m, 20-28.1m 共 4 段。1、有关几和参数:见下表:几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数标高外径B(m)(m)28.12.596202.596152.596102.600形心高度z (m)24.0517.512.550风荷载作用面积形心处的外径。-(m2)21.0312.9812.9826(m)2.5962.5962.5962.600Z/H高度变化系数脉动影响系数0.8561.390.8230.6231

2、.200.8230.4451.070.8230.1781.000.8232、风荷载体型系数:总高度为28.1m，平均直径为近似可按2.6m,卩 Z3 0d2=u z*0.6*2.62=4.1 卩 z,地面粗糙度类别为 B类，所以 卩z 1.0,得 卩Z3 0d20.015, H/d=28.1/2.6=10.8, 又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得卩s=0.6+(0.5-0.6)/(7-25)*(10.8-25)=0.523、风载的高度变化系数地面粗糙度类别为B类，查建筑结构荷载规范表7.2.1,得各高度处的风压高 度变化系数卩Z见上表。4、风振系数根据建筑结构荷载规范7.4.2条，知本烟囱可只

3、考虑第一振型的影响，顺风 向风振系数可按P z=1+(E V Z)/卩Z计算。查建筑结构荷载规范附录 E结 构基本自振周期的经验公式得烟囱基本自振周期为T1=0.011H=0.011x28.1=0.31s0.25s故需要考虑顺风向风振影响。由3 0T12=0.6*0.31*0.31=0.058 kNs2/m2，查得脉动增大系数 E =1.69+(1.77-1.69)/(0.06-0.04)*(0.058-0.04)=1.762。烟囱属于结构迎风面宽度远小于 其高度的情况，且其外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表建筑结构荷 载规范7.4.4-1确定，查得当总高度为28.1时，脉动影响系数为V

4、 =0.79+(0.83-0.79)/(30-20)*(28.1-20)=0.823。迎风面宽度远小于其高度的高耸结 构，其振型系数 Z可按表F.1.1采用。顺风向风振系数计算标 高 ZVZP ZZ(m)Z/H24.0.80.79+(0.86-0.79)/(0.9-0.8)*(0.851.70.81.31+(1.76*0.823*0.83)/1.05566-0.8)=0.83623939=1.8617.0.60.46+(0.59-0.46)/(0.7-0.6)*(0.621.70.81.21+(1.76*0.823*0.49)/1.5233-0.6)=0.4962302=1.60标高Z/H Z

5、EV口ZP ZZ(m)12.0.40.23+(0.34-0.23)/(0.5-0.4)*(0.441.70.81.01+(1.76*0.823*0.28)/1.5455-0.4)=0.28623707=1.3850.10.02+(0.06-0.02)/(0.2-0.1)*(0.171.70.81.01+(1.76*0.823*0.05)/1.788-0.1)=0.0562300=1.075、各段风荷载的集中力应用建筑结构荷载规范中式7.1.1条3 k=p zp Sy Z3 0求风荷载，各分段的 集中力Pi =3 kAw，此处Aw的为风荷载作用面积，其计算过程见下表：风荷载标值计算标高z (m)

6、风荷 载作 用面 积卩s3 0卩zP z3 k(kN/m2)24.0521.030.520.61.391.860.52*0.6*1.39*1.86=0.8117.512.980.520.61.201.600.52*0.6*1.2*1.60=0.6012.512.980.520.61.071.380.52*0.6*1.07*1.38=0.435260.520.61.001.070.52*0.6*1.0*1.07=0.33集中力Pk(kN)21.03*0.81=17.0312.98*0.60=7.7912.98*0.43=5.5826*0.33=8.586、底部产生的弯矩和剪力Vk=17.03+7

7、.79+5.58+8.58=38.98 kNMk=17.03*24.05+7.79*17.5+5.58*12.5+8.58*5=658 kN.m 7、叛断是否考虑横向风振当烟囱坡度W2%寸，对于钢烟囱应按国家标准建筑结构荷载规范(GB 50009) 的规定验算横风向风振影响。由建筑结构荷载规范7.6节知，雷诺数Re=69000vD,其中风速 vH=sqrt(2000 卩 H 0/ p )=sqrt(2000*1.39*0.6/1.25)=36.5m/sRe= 69000vcrD=69000*34.2*2.6= 6.1 x1063.5x106U cr=D/T1/St=2.6/(0.010*28.

8、1)/0.2=46.2636.5*1.2=43.8 m/s不用考虑横向风振8、钢烟囱强度验算本烟囱为自立式钢烟囱，H/d=28.1/2.6=10.8v20,满足自立式钢烟囱的直径 d和 高度h之间的关系宜满足h 20d的要求。考虑到此钢烟囱较轻，所以风荷载应起控制作用不考虑地震。烟囱所受轴力近似考虑为烟囱自重，烟囱截面面积为An=n (2.6*2.6 2.576*2.576) /4=0.098m2,Wn=1/32xn (D3-d3)= n (2.6*2.6*2.6 2.576*2.576*2.576 ) /32 =0.047，自重G=1.2*78.5*0.098*28.1 = 259 kN,弯矩设计值M=1.4Mk=1.4*658=921kN.m钢烟囱的应力为：0- =N/ A n+M/Wn=259/0.098+921/0.047=22238 kN/m2=22.2 N/mm2 c满足要求9、地脚锚栓计算在