钢烟囱结构的抗风设计

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CMYK设计与装饰钢烟囱结构的抗风设计燕科（成都建筑材料工业设计研究院有限公司）【摘要】以实际工程中的钢烟囱结构设计为例，阐述了钢烟囱的设计过程，并将部分计算过程在SAP2000中与手算结果进行对比，研究了高耸结构的机算与手算的部分差异。【关键词】钢烟囱；结构计算；SAP2000；机算差异；高耸结构；风振计算1工程概况的筒壁最小厚度的相应要求，暂定钢烟囱的筒壁厚度为9mm。实际工程为GOE项目中窑头烟囱，结构的设计要点[1]2结构的动力特性一般包括结构选型与布置，材料选取及荷载确定等。初始设计方案烟囱直径4.2m，高40m，设防烈度为7度，初步判断结构基本自振周期，判断风荷载作用下需2地震加速度0.15g，基本风压0.81kN/m,地面粗糙度类要考虑的风振作用类型。别B类。钢烟囱自重较轻，水平地震作用较小。烟囱小于一般高耸结构的基本自振周期可取：60m，风荷载与地震作用不同时考虑，烟囱以风荷载控T1=(0.007-0.013)H制。整个设计应涉及烟囱风荷载整体计算、地震计算、强故T1=0.52s度计算、局部风压计算、局部屈曲计算、整体稳定性计SAP2000建模得到结构：算、地脚螺栓计算、底座基础局部受压计算、底座钢板厚T1=0.63sT2=0.626sT3=0.393s度及加劲肋计算、基础设计、，位移限制、抗剪键计算、温度作用、屈曲分析等内容。参考烟囱设计规范中钢烟囱3风荷载作用下整体内力分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表4隔震层最大位移值地震波隔震层最大水平位移（mm）最大容许位移/方向CC1218CC2962ELIV169RGB1RGB2SF67平均值(mm)电梯井基础顶处隔震层X向223195449147303242476291414Y向226189462143289236455286414地下室-1.5m处隔震层X向230200463152312250457295414Y向2301964731522792344422874145结论结构基本处于弹性状态。●⑴采用双层组合隔震装置的高层剪力墙结构的隔【参考文献】震效果良好［1］GB50011-2010，建筑抗震设计规范（2010年版）［S］.⑵局部采用滑板支座替代普通橡胶支座能够降低［2］CECS126:2001，叠层橡胶支座隔震技术规程［S］.隔震装置费用，且各项隔震性能指标均符合规定。［3］JGJ3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S］.⑶滑板支座水平向刚度虽小于普通橡胶支座，隔震［4］GB20688.5-2014，橡胶支座第5部分：建筑隔震弹性滑板支层整体刚度较小，但整个隔震结构抗倾覆能力符合相关座［S］.规定。［5］GB20688.3-2006，橡胶支座第3部分：建筑隔震橡胶支座［S］.⑷罕遇地震作用下，上部结构层间位移角最大值满［6］GB50223-2008，建筑抗震设防分类标准［S］.足框架剪力墙结构层间弹塑性位移角限值的要求，上部 CMYK设计与装饰220.53.1横风向风振计算判断弯矩：M=（3647.87+25624.17）=25882.52(kN·m)SAP2000建模下的风荷载效应分析结果：2000μωH0结构顶部风速：υ=H姨ρFx=159.9kN91.2kN，故不需设抗剪件。顶部r=1.4m，Mθin=0.73(kN·m)，βz=2.44，则弯矩设因本实际工程属涉外工程，参比与其他国家相关设计值为M=0.73×1.4×2.43=2.48(kN·m)计条文，中国规范地脚螺栓是不参与抗剪的，摩擦力不则够时需设抗剪件抵抗剪力。而美标、英标、埃及规范地脚62σ=2.48×10/((1000×10)/6)螺栓都是可以参与抗剪的。此外，英国将锚栓完全看作=148.8MPa<197.9MPa普通螺栓，设计指标取与普通螺栓完全相同，但在柱脚验算变厚度处及底部，均满足要求。抗剪时忽略摩擦力的作用。不难发现，将顶部风振大的地方直径减小，有利于为避免或者减少气流流动产生卡曼涡旋引起烟囱减小风荷载局部弯矩。发生共振，可以考虑设置破风圈。对比初始设计方案，设置破风圈后，风荷载效应中6整体稳定性计算剪力V=282.1kN，减小68.87%，弯矩M=8024.2(kN·m)，在弯矩和轴向力作用下，钢烟囱的整体稳定性应按减小69.00%。下列公式进行验算：9结语Ni+Mi≤ftφAbiWbi!1-0.8Ni/NEx"对于独立钢烟囱设计，需要特别注意是否要计算顺2NEx=πEtAbi风向风振和横风向风振，当遭遇跨临界强风共振时，可2λ以采用变截面适当降低烟囱高度（即改变烟囱的固有频参考烟囱工程手册，计算得到：率），或设置破风圈减小横风向风振效应，从而对结构的Ni+Mi=21.8MPa<197.8MPa后续整个设计过程都会有较大的影响，做到安全、经济、φAbiWbi!1-0.8Ni/NEx"满足要求。合理。●7位移限制【参考文献】[1]魏保敏.某钢厂自立式钢烟囱结构设计[J].山西建筑,依据相应条文要求，在荷载的标准组合效应作用2015(28):38-39.下，钢结构烟囱任意高度的水平位移不应大于该点离地[2]GB50051-2013，烟囱设计规范[M].高度的1/100。[3]烟囱计算手册[M].基于SAP2000的分析结果，其风振时底部的剪力Fx=88.6kN，风振时顶部最大位移计算结果Smax=10mm＜350mm。若将风荷载按X向投影分段手动输入，其风振时底