自立式钢烟囱设计的基本要点_文莉

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1、·36·钢铁技术2006年第6期自立式钢烟囱设计的基本要点文莉(中冶赛迪公司建工分院,重庆400013)[摘要]阐述了钢烟囱的几种型式、特点及构造和防腐处理,并介绍了自立式烟囱的计算要点。[关键词]钢烟囱防腐结构计算1钢烟囱的形式2)可变荷载与作用:风荷载、烟气温度作设计中偶尔会碰到烟囱的设计,工厂中的烟用、雪荷载、安装检修荷载、平台活荷载、裹冰囱有多种形式。根据其功能可分为高炉的放散烟荷载、大气温度作用、常遇地震作用、烟气压力囱、工业炉烟囱、通风除尘烟囱等等。根据所采及地基沉陷等;用的材料可分为砖烟囱、钢筋混凝土烟囱、钢烟3)偶然荷载:罕遇地震作

2、用、拉线断线、撞囱。在工业建筑设计的大型烟囱中,钢烟囱是目击、爆炸等。前用得比较广泛的。根据其结构型式的不同,可分为三种:塔架式、拉索式、自立式烟囱。各种4自立式钢烟囱计算要点烟囱的设计虽有其共性部分,但由于其功能要4.1烟囱的壁厚(t)及筒径(d)的确定求、材料和结构形式的差异,每种烟囱的设计均烟囱的高度(h)和筒径(d)之间关系宜满足有其自身的特点。h≤20d,当不满足此条件时,烟囱下部直径宜扩大或采用其它结构型式.2钢烟囱的材料筒壁最小厚度应满足下列条件:钢烟囱的钢材可选用Q235、Q345、Q390或当烟囱高度h≤20m,t=4.5+C;当

3、烟囱高Q420钢。其质量应分别符合国家标准《炭素结构度h>20m,t=6+C钢》(GB700)和《低合金高强度结构钢》(GB/T(C为腐蚀厚度裕度,有隔热层时取C=24172)。对于处于大气潮湿地区的钢烟囱塔架及筒mm,无隔热层时取C=3mm)壁和排放烟气属中等腐蚀性的筒壁宜采用4.2烟囱风荷载计算Q235NH、Q295NH或Q355NH可焊接低合金耐侯钢。4.2.1当钢烟囱坡度≤2%时,应按国家标准《建其质量应符合国家标准《焊接结构用耐侯钢》筑结构荷载规范》(GB50009)7.6节的规定验算横(GB/T4172)。腐蚀性烟气分级按《烟囱设计规风

4、向风振影响。范》第10章的规定执行。钢烟囱的平台、爬梯宜5当Re<3×10并按下式控制结构顶部风速νH采用Q235钢。不超过临界风速ν,如果超过了,可在构造上采cr用防振措施控制结构的临界风速大于15m/s.3荷载与作用临界风速ν=D/T1·St钢烟囱的荷载与作用可分为三类:cr1)永久性荷载与作用:结构自重、土重、土2000⋅γ⋅µ⋅WowHν=H压力、拉线的拉力;ρ2006年第6期钢铁技术·37·基本自振周期T1=0.013HWk=βz×μs×μz×Wo当Re>3.5×106且结构顶部风速ν超过临4.2.4荷载效应计算H顺风向荷载效应:界风速ν

5、,按下列计算横风向风荷载引起的荷cr烟囱底部弯矩:M=Wk.B.h.L;烟囱底部剪载效应。(等效静荷载)。力:V=Wk.B.h雷诺数:Re=69000υD4.2.5横风向荷载效应临界风速起始点高度烟囱底部弯矩:M=Wczj.B.h.L;烟囱底部剪νH=H(cr)1/a力:V=Wczj.B.h。1νH顺风与横风迭加:跨临界强风共振引起在Z高处振型j的等效M2222=M+MV=V+V顺横顺横风荷载:24.3地震荷载计算Wczj=λjνcrϕzj/12800ζj采用底部剪力法计算:4.2.2当根据以上判断烟囱可能出现跨临界强风共F=a1GeqEK振时,对

6、于第1型横风向风振,当烟囱顶端设计GH风压值Wiih满足下式时,烟囱承载能力极限状态仍FI=FEK(1-δn)n由顺风设计风压控制。∑GjHjj=1ν2式中,FEK为结构总水平地震作用标准值;a1ωω0.042cr1n≥cr1+βνcr1=为相应于结构基本自振周期的水平地震影响系2hζ16001数;Geq为结构等效总重力荷载;Fi为质点i的水平地震作用标准值;Gi、Gj为别为集中于质点i、j当不满足上式时,第1型横风向风振可能起的重力荷载代表值;Hi、Hj为分别为质点i、j的控制作用,应计算横风向风振效应。(弯矩和剪计算高度。力)。0.9横风向风振

7、锁住区,最不利起点高度H1按下⎛Tg⎞a1=⎜⎟a列公式计算:⎜⎟max⎝T⎠H1.3νcr1≤νhH1=1根据国标《建筑抗震设计规范》(GB50011-()1.3α2001)5.4.1条,结构构件的地震作用效应和其他1荷载的基本组合为:1.3ν>ν⎛⎞αcr1hH=H×νcr1S=γGSGE+γEhSEhK+γEVSEVK+ΨWγWSWK1⎜⎜⎟⎟ν⇒S=γGSGE+γEhSEhK+0.2γWSWK⎝h⎠4.4强度计算临界风速时,在10m标高处对应的顺风向基NM本风压ω。a)强度:σ=i±i≤f及σcr10tcrtAWnini当1.3ν≤νcr1

8、hσcrt=0.4Et/k×t/di()22αω=1.3νcr1×⎛10⎞b)稳定计算:cr101600⎜⎟⎝H⎠NMii

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