套筒式钢内筒烟囱结构设计

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1、套筒式钢内筒烟囱结构设计浙江工程学院,第21卷,增刊,2oO4年11月Joum~ofZhejiaJ1gInstituteof~ienceaJ1dchnologyVo1.21.Supp1..Nov.文章编号:10o9—4741(2Oo4)So—o099一o3套筒式钢内筒烟囱结构设计王学民,方伟定,方鸿强(1.浙江省电力设计院,浙江杭州3100Or7;2.浙江省城乡规划设计院,浙江杭州3100Or7)摘要:套筒式的钢内筒烟囱得到了广泛的应用,文章简要论述了这种烟囱的结构设计要点.关键词:电厂烟囱;套筒式;钢内筒;结构设计中图分类号:ITU271.1文献标识

2、码:B0概述我国广泛采用的单管式钢筋混凝土烟囱普遍存在下列问题_】.2J:温度裂缝宽而密,宽度通常在0.3～1.0rnrn,个别高达10rnrn,裂缝贯穿筒壁,大大超出了规范的要求;烟囱酸腐蚀严重,使用寿命短,检修和维护困难.随着电厂重要性的提高,装机容量的扩大,以及脱硫工艺的采用,对于电厂烟囱的设计提出了更高的要求.砖混结构分段支承的套筒式烟囱,由于内筒的抗震可靠性,内筒分段支承处的防腐问题,内筒的气密性不好以及自重较大带来的抗震不利等问题,在国外大型电厂的应用比较少.钢内筒多管式烟囱是国际上最通用的一种电厂烟囱形式_3J,它的主要优点是:烟气流速稳

3、定,烟气扩散效果好,便于维护检修,结构温度应力小,可减小钢筋混凝土外壳的腐蚀,提高电厂烟囱的整体耐久性能.基于以上优点,套筒式的钢内筒烟囱得到了广泛的应用.我国首先采用钢内筒烟囱的是1987年的北仑港电厂一期工程_】J.迄今为止,国内采用套筒式钢内筒烟囱的电厂已有10余座.在设计及施工方面都已经积累了一定的经验.多管式钢内筒烟囱主要由钢内筒,钢筋混凝土外筒,各层平台,横向稳定体系和附属设施等组成.本文将简要论述这种烟囱的设计要点.1套筒式烟囱的外筒设计套筒式烟囱的外筒比普通烟囱的直径要大.外筒筒径的确定,要考虑各层平台上人员的通行,平台上内筒制晃装置的

4、布置,以及必要的施工空间.内筒的数量应综合考虑确定,单从环境效益和电厂规模考虑,采用四管一囱的方案最佳_4J.外筒设计时应注意下列问题.1.1外筒计算套筒式钢筋混凝土外筒的计算与普通钢筋混凝土烟囱的计算差别不是很大,计算中需要考虑地震作用,风荷载,附加弯矩等.要进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算.由于内筒的采用,温度应力对混凝土筒的影响已减小.当烟囱的坡度小于2%时,要考虑横风向的风振影响.这一点要特别注意.近年来虽未发现由于横风向风振导致烟囱破坏,但在烟囱使用情况调查中发现,钢筋混凝土烟囱上部,普遍出现水平裂缝.这除了与收稿日期:2Oo4—0

5、8—25作者简介:王学民(1975一),男,山西榆次人,硕士,主要从事结构设计及结构抗震,耐久性研究.l00浙江工程学院2004年第21卷温度作用有关外,也不能排除与横风向风振有关[.因此,在规范中增加了有关横风向风振的条款.实际的计算也表明,在一定的风压范围内,实际上是横风向共振在控制.由于分析时考虑二阶效应,对筒壁的弹性抗弯刚度宜进行折减[,混凝土结构设计规范规定对剪力墙及核心筒壁,取0.45.考虑到烟囱结构高柔性更大的特点,设计时应采取更小的折减系数.I.2外筒构造外筒筒壁的厚度,可以参考规范E517.5.1条的规定选用.除了规范中规定的构造要求

6、外,以下一些方面也是应该注意的:由于套筒式烟囱一般都比较高,外筒下部筒壁厚度往往会很厚,为了防止混凝土表面出现收缩裂缝,同时使筒壁具有一定的出平面抗弯能力,筒壁不应采用单排配筋,当筒壁厚度超过400mlTl时,如果仅采用双排配筋,形成中间大面积的素混凝土,会使筒壁应力分布不均匀_6j,所以最好采用三排配筋.外筒一般都会开设施工吊装孑L,而且一般会比钢内筒筒径大0.5～lm,孑L高与孑L宽大致相同.设置时,可以将该施工洞LI与将来的检修人LI相结合,从而减少筒壁底部的洞LI数量.规范中对于洞LI的补强有较为详细的规定,如果是四炉共用一个烟囱,会出现上下两

7、个烟道人LI的情况.洞LI之间连梁的跨高比往往会小于2,在水平地震作用下,连梁端部反复承受正负弯矩和剪力,这种情况下,必须要加强箍筋或在梁内设置交叉暗撑[;当设置交叉暗撑时,全部剪力可由暗撑承担,箍筋间距可适当加密.如果设有吊装平台,外筒设计要特别注意.吊装平台都位于外筒顶部,该处筒壁薄,承受支承梁传递的荷载大,对外筒的局部承压强度,弯曲,环向稳定是很大的威胁.设计时要尽量减小支承点的偏心距,大梁下面要有足够面积的支承垫板,并适当增加外筒在该处的配筋,必要时还可加厚外筒在该处的厚度.2套筒式烟囱的内筒设计2.1内筒计算钢内筒的计算采用如下假定:a)钢内

8、筒可以依靠支承在混凝土外筒上的刚性大梁来承受风荷载和地震作用,但是要考虑外筒与内筒之间的变形协