钢内筒烟囱底座计算方法

钢烟囱底座计算方法

2底座的受力特性

钢烟囱底座呈圆环形，筒壁支撑于圆环形底板上，并通过沿圆环均匀分布的锚栓将筒壁固定于

基础上，如图一所示。底座承受轴向力和弯矩的共同作用，其中压力由底板直接传给基础，拉力则

通过锚栓受拉传给基础。

图一钢烟囱底座示意图

在实际工程设计和使用中，底座锚栓沿圆周为均匀设置，各材料处于线弹性状态。在弯矩和轴向力

的作用下，按照弹性设计原则，圆环形底座的应力呈线性分布，如下图二所示，

(a)截面简图(b)＞力时的应力(c)9.K力时的应力

图二圆环形底座的应力分布

图中：

《一轴向力对筒壁圆心的偏心距，分=二

N

用一烟囱底部最大弯矩设计值

N-与弯矩相应的轴向压力设计值

rco一截面核心距，rco=().5r

3底板混凝土压应力及锚栓拉应力计算

a.当分之小时

截面存在受压区和受拉区，受拉区锚栓参与抗拉，受压区锚栓不参与受力仅混凝土受压，采用图二

<b）所示的应力计算简图进行计算。

取“瓦4

PtA

cosa-cos伊cosa-cos0

N=2"。“da+2fbprtn[P[da

1-cos^1-cos夕

［（>“，）「e+（"-一(i)

、，#cosa-cos69,,dcosa-cos。-)•,

M=2\<J---------------r~tcosada+21(r----------r~tnpcosacta

JoC(O1-COS0J①CMl-COSWtt

=含:;(1-%夕湄+(1—n,p,+(n>,-l)sin^cos^+yn,p,(2)

(2)/(1)，消去/“，形成仅含e的表达式。

M-+—"；n)^^+("；Qr-,)sin^cos^+yH/^/

(3)

N[(1-n,p,)sintp+-(p-mitp,)cos^]

利用（3）式可求出e，再将。带入（1）以求得钢烟囱作用在混凝土底座处产生的局部压应力%°

/①=%-cos°)

(4)

<2rt11-nfptjsin(p+\ritpt(p-(p-mitpt)cos

由平截面假定求锚栓的最大拉应力

°S3

旦_1+COS0

1-COS0

_1+cos0Ex

Oc(»

1-cos8Ee

1+COS0•

(5)

_Jcos

以上公式中：

@一钢烟囱底座处截面的受压区半角

心一钢材的弹性模量

工一混凝土的弹性模量

4一全部锚栓总截面积

，一钢烟囱底座宽度

A一钢烟囱底板面积

外.一锚栓的最大拉应力

由此，/之力时，钢烟囱底座底板混凝土压应力的计算公式为

/V(l-COS^)

2〃R1一勺.jsin9+.一.一70npjcos@

钢烟囱底座锚栓拉应力的计算公式为

1+COS0•

0,3-tliacio

1-COS^J

b.当4.4小时

钢烟囱底座全截面受压，所有锚栓均不参与受力，采用图二(c)所示的应力计算简图进行计算。

混凝土底座所受压力为

NM

b,、M，=---•---

cuAW

式中；

be”一钢烟囱作用在混凝土底座处产生的局部压应力

A一钢烟囱底板面积

W一钢烟囱底板截面抵抗矩

锚栓按构造设置。

4算例分析

某钢烟囱内直径为6m,烟囱底部的轴向力设计值为N=517aN,弯矩设计值为M=1237&N.,〃。

设计底座锚栓选用40M30(Q235)螺栓，锚栓所在圆直径儿=6.25/〃，钢烟囱圆环形底板的内外半径分

别为2.9m和3.225m,如下图所示。

a.按《烟囱设计规范》9.3.2-5和9.3.2-6公式计算

每只地脚螺栓受最大拉力为:

4MN4x123765172

4ax-~=68.7M

nd。n40x6.25-40-

钢烟囱底板面积为A=3.14x(32252-29OO2)=6.25x106mnr

钢烟囱底板抵抗矩为W=3募。g=9.12x10^.3

则底板混凝土压应力为：

69

5.172xlO12376xlO=2.18N/〃"/

q=---------------+-------1

6.25xlO69.12xlO9

b.按本文公式计算

M12376

2.39/M

~N~5172

rco-0.5广=0.5x3.125=1.5620〃

35底座截面存在受压区和受拉区，按上文(3)〜(5)公式进行计算，受压区圆心角

夕-1.765,得到锚栓拉应力和底板混凝土压应力如下：

b,。=2.337N/〃〃”2

q0=10.852N/〃〃/

由j可求得锚栓所受最大拉力为P=巴也=7671KN