钢烟囱计算书最终

D2000 钢烟囱计算书: 一、设计资料： 烟囱高度：H= 16.6 m 基本风压：w= 0.5 kN/m2 地面粗糙度 B类 a= 0.16 抗震设防烈度 7 度 0.15 场地类别 Ⅲ 分组 二 烟气温度Tg= 80 ℃ 室外计算温度： 夏季极端高Ta= 39 ℃ 冬季极端低Ta= -5 ℃ 大气湿度 75% 烟囱上口内经D0= 1.5 上口外径D= 1.8 底部外径D1= 1.8 二、材料选用： 1、材料选择： 因处在大气潮湿地区，筒壁钢材选用焊接结构用耐候钢Q235NH。 其质量应符合《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000 2、梯子、平台同筒壁 3、隔热内衬：选用轻质浇筑料，理化指标如下： 重度ρ= 8 kN/m3 耐压强度 110℃X16h： 2.5 Mpa 1000℃X3h： 2.5 Mpa 导热系数： 700℃：≤ 0.25 W/m.K 1000℃：≤ 0.25 W/m.K 使用温度： 80 ℃ 线变化率： 1000℃X3h： 0~-0.8 三、计算依据： 《烟囱#设计#》GB50051-2002，《钢结构设计规范》GB50017-2002， 《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 四、烟囱形式： 1、钢板焊接，圆形， 2、浇筑料由底至顶，厚度取0mm。 3、烟囱分节制作吊装，采用现场焊接。共分7mX2+8m 五、筒壁受热温度计算： 温度计算简图如右： 上口外径D= 1.8 底部外径D1= 1.8 筒壁外半径r1= 900 mm 筒壁内半径r0= 888 mm r1/r0= 1.01 < 1.1 采用平壁法计算 内衬厚度t1= 0 m 筒壁厚度t2= 0.012 m 导热系数λ1= 0.25 m 导热系数λ2= 58.15 аin= 38 аex= 12 1、热阻计算： R1=t1/λ1= 0 m2·K/W R2=t2/λ3= 0.0002 m2·K/W Rin=1/аin= 0.026 m2·K/W Rex=1/аex= 0.083 m2·K/W 总热阻Rtot=Rin+R1+R2+Rex= 0.1092 m2·K/W 2、各点受热温度计算：Tej=Tg-（Tg-Ta）∑Ri/Rtot T0=Tg-（Tg-Ta）Rin/Rtot= 70.2 ℃ T1=Tg-（Tg-Ta）（Rin+R1）/Rtot= 70.2 ℃ T2=Tg-（Tg-Ta）（Rin+R1+R2）/Rtot= 70.2 ℃ 筒壁温度<100℃，故钢材强度及弹性模量折减系数rs= 1 六、筒身自重计算： 1、筒壁和内衬体积计算：V=πth(（D+d)/2-t) 筒身各节重量计算： 截面号 高度 筒壁 内衬 每节重量 各截面底部轴力 h（m） D（m） d（m） t（m） ρ G（kN） D（m） d（m） t（m） ρ G（kN） G（kN） Nki（kN） 1 7 1.8 1.776 0.012 78.5 36.8 1.776 1.776 0 8 0 36.8 36.8 2 7 1.8 1.776 0.012 78.5 36.8 1.776 1.776 0 8 0 36.8 73.6 3 8 1.8 1.776 0.012 78.5 42 1.776 1.776 0 8 0 42 115.6 合计： 115.6 0 标高3.4m 4.6 1.8 1.776 0.012 78.5 24.2 1.776 1.776 0 8 0 24.2 97.8 七、风荷载及弯矩计算： 1、钢烟囱结构自震周期计算：(等截面圆烟囱） Ti=2πH2SQRT(W/(EtIg））/Ci= A=π(D2-d2)/4= 0.0674 m2 A1=π(D2-d2)/4= 0 m2 W=Aρ= 5.291 kN/m Et= 206000000 kN/m2 I=π(D4-d4)/64= 0.0269242127 m4 H= 22 m C1= 3.515 C2= 22.034 C3= 61.701 T1= 0.27 s T2= 0.043 s T3= 0.015 s 2、顺风向风压w0= 0.5 kN/m2 22m处μz= 1.2 μzw0d2= 1.944 > 0.015 μs= 0.502 据表3.2-2 w0T2= 0.04 ξ= 1.69 据表3.2-3 B类 查GB50009-2001表7.4.4-1:ν1= 0.81 θν= 1 θB= 1 ν=ν1θνθB= 0.81 顺风向时的风荷载系数及风荷载标准值计算： 截面号 标高 μz μs ξ ν1 θν θB ν= ψz βz= wk=βzμsμzw0 1 h（m） Bz/B0 ν1θνθB Z/H ψz 1+ξνψz/μs （kN/m2） 0 16.6 1.284 0.502 1.69 0.81 1 1 0.81 1 1 2.07 0.67 1 15 1.14 0.502 1.69 0.81 1 1 0.81 0.9036144578 0.564 1.68 0.48 2 8 1 0.502 1.69 0.81 1 1 0.81 0.4819277108 0.194 1.27 0.32 3 0 1 0.502 1.69 0.81 1 1 0.81 0 0 1 0.25 标高3.4m 3.4 1 0.502 1.69 0.81 1 1 0.81 0.2048192771 0.04 1.05 0.26 顺风向时的风荷载引起的弯矩： 截面号 标高 节高 平均外径 wcp=(wi+wi-1)/2 Qi=Dcpwcphi 各截面Mi=Σqihi 1 h（m） （m） （m） 顺风向 顺风向 0 16.6 1.6 1.8 1 15 7 1.8 0.575 1.656 1.3248 2 8 8 1.8 0.4 5.04 30.5568 3 0 0 1.8 0.285 4.104 100.5408 标高3.4m 3.4 4.6 1.8 0.29 2.4012 78.14196 3、横向风振 圆形截面2/3高度处直径D= 1.8 m 圆形截面斯脱罗哈数St= 0.2 vcr1=D/T1St= 33.33 m/s vcr2=D/T2St= 209.3 m/s vcr3=D/T3St= 600 m/s 烟囱雷诺数Re及横向风振判断： μH= 1.284 ρ= 1.25 VH=SQRT（2000γwμHw0/ρ）= 37.92 m/s 2/3处的风速 Dm= 1.8 m Hm= 6 m V10=SQRT（1600w0)= 28.3 Vm=(Hm/10)0.16V10= 26.08 Re=69000VmDm= 3239136 3.0X10^5≤Re≤3.5X10^6，跨临界范围 VH>Vcr1,第1振型发生横向强风共振 VH<Vcr2，第2振型不发生横向共振 VH<Vcr3，第3振型不发生横向共振 4、横向风振是否起控制作用判定： wcr1=Vcr12/1600= 0.69 kN/m2 w=wcr1SQRT（0.04/ζ12+βh2）= 13.87 kN/m2 wh=VH2/1600= 0.9 kN/m2 第1振型横向风振起控制作用，应计算横向风振效应。 横向风振锁住区，最不利起点高度H1： 1.3Vcr1= 43.33 >VH α= 0.16 H1=H/(1.3)1/α= 3.22 m 5、跨临界强风共振引起的在Z高度处第1振型的等效风荷载： H1/H= 0.1939759036 查表7.2-4 λ1= 1.54 各截面跨临界强风共振等效风压（kN/m2） 截面号 顶标高 Z/H φZ wcz1 0 22 1 1 13.37 1 15 0.6818181818 0.564 7.54 2 8 0.3636363636 0.194 2.59 3 0 0 0.02 0.27 标高3.4 3.4 0.1545454545 0.04 0.53 6、临界风速时对应的各截面顺风向风压： 临界风速在10m标高处对应的顺风向基本风压wcr10： wcr10=（1.3Vcr1）2（10/H）2α/1600= 0.99775246 wcr10T12= 0.07 查GB0009表7.4.3ξ= 2.04 横向风振临界风速对应的顺风向各截面风压标准值计算如下： 截面号 标高 μz μs ξ ν1 θν θB ν= ψz βz= wk=βzμsμzwcr10 1 h（m） Bz/B0 ν1θνθB Z/H ψz 1+ξνψz/μs （kN/m2） 0 22 1.284 0.502 2.04 0.81 1 1 0.81 1 1 2.29 1.47 1 15 1.14 0.502 2.04 0.81 1 1 0.81 0.6818181818 0.564 1.82 1.04 2 8 1 0.502 2.04 0.81 1 1 0.81 0.3636363636 0.194 1.32 0.66 3 0 1 0.502 2.04 0.81 1 1 0.81 0 0.02 1.03 0.52 标高3.4m 3.4 1 0.502 2.04 0.81 1 1 0.81 0.1545454545 0.036 1.06 0.53 7、临界风速时对应的顺风向风压引起的弯矩及横向风振时强风共振等效风压引起的弯矩： 截面号 标高 节高 平均外径 wcp=(wi+wi-1)/2 Qi=Dcpwcphi 各截面Mi=Σqihi Mwk=SQRT(Mc2+MA2) 1 h（m） （m） （m） 横风向 顺风向 横风向 顺风向 横风向Mc 顺风向Mc （kN.m） 0 22 7 1.8 1 15 7 1.8 10.455 1.255 131.733 15.813 461.0655 55.3455 464.3754081134 2 8 8 1.8 5.065 0.85 63.819 10.71 1606.563 203.5215 1619.4028757327 3 0 0 1.8 1.43 0.59 20.592 8.496 3253.347 449.6895 3284.2788171559 标高3.4m 3.4 4.6 1.8 1.56 0.595 12.9168 4.9266 2535.81084 336.85848 2558.0872252152 八、地震作用效应计算： II类场地，第二组：Tg= 0.4 s 结构自振周期：T1= 0.27 s ζ= 0.01 γ=0.9+（0.05-ζ）/（0.5+5ζ）= 0.9727272727 η2=1+（0.05-ζ）/（0.06+1.7ζ）= 1.5194805195 6度区0.05g，水平地震影响系数最大值аmax= 0.04 水平地震影响系数а1： а1=（Tg/T）γη2αmax= 0.089 筒身总重量GE： GE= 115.6 KN H0=H/2= 8.3 m 烟囱底部地震弯矩M0=а1GEH0= 85.39372 烟囱底部剪力V0= 查表3.5-3：底部剪力修正系数ηc= 0.752 V0=ηcа1GE= 7.74 kN 各截面的弯矩和剪力： 0.3H= 4.98 m 0.1H= 1.66 截面号 标高 弯矩MEhi 剪力Vi 1 h（m） （kN.m） （kN） 0 16.6 1 15 6.58 2.1448192771 2 8 35.39 4.7559036145 3 0 85.39 7.74 标高3.4m 3.4 59.74 6.4717590361 竖向地震作用产生的竖向地震力：7度区可不考虑。 九、承载能力极限状态设计： 1、荷载效应组合： a、荷载效应组合（自重+风）各截面强度及局部稳定计算： (不考虑横风向风振时Mi取MIN,考虑横风向风振时Mi取MAX） 截面号 Ani=0.785 Wni= Ni= Mi= σcrt= Ni/Ani Mi/Wni σmax= σmin= (di2-din2) 0.77d2t 1.2Nk 1.4Mwk 54933t/di 1 67371.8400000001 29937600 44.16 1.85 366.22 0.66 0.06 0.72 0.6 2 67371.8400000001 29937600 88.32 42.78 366.22 1.31 1.43 2.74 -0.12 3 67371.8400000001 29937600 138.72 140.76 366.22 2.06 4.7 6.76 -2.64 标高3.4m 67371.8400000001 29937600 117.36 109.4 366.22 1.74 3.65 5.39 -1.91 b、地震作用效应组合（γGE.SGE±0.5SEvk+1.3SEhk+0.2γwSwk)局部稳定及强度计算： 截面号 Ani=0.785 Wni= γGESGE 0.5SEvk Ni=1.2Nk+ 1.3SEhk 0.2γwSwk Mi=1.3SEhk+ Ni/Ani Mi/Wni σmax= σmin= (di2-din2) 0.77d2t 1.2Nk 0.5FEvk 0.5FEvk 1.3MEhk 0.2X1.4Mwk 0.2γwSwk 1 67371.8400000001 29937600 44.16 0 44.16 6.58 0.37 6.95 0.66 0.23 0.89 0.43 2 67371.8400000001 29937600 88.32 0 88.32 35.39 8.56 43.95 1.31 1.47 2.78 -0.16 3 67371.8400000001 29937600 138.72 0 138.72 85.39 28.15 113.54 2.06 3.79 5.85 -1.73 标高3.4m 67371.8400000001 29937600 117.36 0 117.36 59.74 21.88 81.62 1.74 2.73 4.47 -0.99 2、钢烟囱整体稳定验算： D= 1800 mm d= 1776 mm Et= 20600000 μ= 2 l=h= 25 m I=π(D4-d4)/64= 26924212650.2 mm4 A=π(D2-d2)/4= 67371.84 mm2 W=0.77d2t= 29937600 mm3 i=SQRT(I/A)= 632.17 mm λ=μl/i= 79.1 查表7.4-3得φ= 0.745 NEx=π2EtAbi/1.1λ2= 1988196353.54095 N σ=Ni/φAbi+Mi/Wbi(1-0.8Ni/NEX)= 7.46582807 3、烟道入口处筒壁孔洞应力计算： 计算简图见P411 D= 1800 mm θ=26°= 0.454 t= 10 r=（D-2*t）/2= 890 mm 筒壁A1=2rt（π-θ）= 47810.8 y1=rsinθ/（π-θ）= 145.3 mm 立柱A2： t1= 36 mm l1= 600 mm l2= 600 mm A2=（2l1t1+l2t1）= 64800 2A2= 129600 mm2 θ1=46°= 0.802 θ2=12°= 0.209 y2=cosθ1（ΣAiyi/A2）= 879.1 mm 烟道接口：A3= 0 烟道接口法兰：A4= 0 A0=ΣAi= 177410.8 y0=ΣAiyi/A= 603 mm 截面惯性矩及截面抵抗矩计算： 立柱对全截面形心轴X0轴的惯性矩Ix0： a1=Rcos（θ1+θ2）-y0= -125.1 mm b1=（R+l1）cos（θ1+θ2）-y0= 193.5 mm a2=Rcos（θ1-θ2）-y0= 143.3 mm b2=（R+l1）cos（θ1-θ2）-y0= 640.9 mm a3=（R+l1-30）cos（θ1+θ2）-y0= 177.6 mm b3=（R+l1-30）cos（θ1-θ2）-y0= 616 mm Ix01=2l1t1（a12+a1b1+b12）/3= 415949904 mm4 Ix02=2l1t1（a22+a2b2+b22）/3= 7533052848 mm4 Ix03=2l2t1（a32+a3b3+b32）/3= 7493750784 mm4 Ix0z=Ix01+Ix02+Ix03= 15442753536 mm4 筒身对X0轴的惯性矩Ix01： ax0=y1+y0= 748.3 mm Ix0t=A1ax02+r3t（π-θ-cosθsinθ-2sin2θ/（π-θ）)= 41919093014.4291 mm4 Ix0=Ix0z+Ix0t= 57361846550.4291 mm4 Wx01=Ix0/b2= 89502023.0151803 mm3 Wx02=Ix0/(R+y0)= 38164901.2311571 mm3 孔洞应力计算： 标高3.4m处内力： N= 117.36 kN M= 109.4 kN·m 标高3.4m以上轴力引起的附加弯矩： M'=Ny0= 70.8 kN·m 洞口侧M1=M-M'= 38.6 kN·m 洞口另侧M2=M+M'= 180.2 kN·m rd= 650 mm bd= 1300 mm rd/bd= 0.5 аk= 3 σ1=(N/A0+M/Wx01)аk= 3.2783721039 N/mm2 σ2=N/A0+M/Wx02= 1.6729160285 N/mm2 筒壁厚度实际值为t+2mm= 12 mm 4、地脚螺栓最大拉力计算：按《烟囱设计规范》法 两侧布置螺栓： 烟囱底部内力： N= 104.04 kN M= 140.76 d01=D-2（t+100）= 1580 mm d02=D+200= 2000 mm n= 32 Pmax=4M/n（d01+d02）-N/2n= 3.2891794693 kN 查表可选用M48（Q235) 5、钢烟囱底座基础局部压应力计算： G= 180.336 kN M= 140.76 kN·m Dd=d02+200= 2200 mm dd=d01-200= 1380 mm Ad=0.785（Dd2-dd2）= 2304446 mm2 Wd=π(Dd4-dd4)/32Dd= 883074181.954545 mm3 σcbt=G/Ad+M/Wd= 0.2376533922 N/mm2 荷载分布影响系数ω= 0.675 C25混凝土在70℃时fc= 8.75 混凝土局部承压强度提高系数βl= 1 ωβlfc= 5.90625 ok,局部承压满足。 4*、地脚螺栓最大拉力计算：按《烟囱设计规范》法 采用一侧布置螺栓： 烟囱底部内力： N= 104.04 kN M= 140.76 n= 32 d02=（D-t）+150= 1940 mm Pmax=4M/（n*d02）-N/n= 5.8183376289 kN 查表可选用M48（Q235) 5*、钢烟囱底座基础局部压应力计算： G= 180.336 kN M= 140.76 kN·m Dd=d02+200= 2090 mm dd=d02-150-50= 1740 mm Ad=0.785（Dd2-dd2）= 1052292.5 mm2 Wd=π(Dd4-dd4)/32Dd= 465456916.402512 mm3 σcbt=G/Ad+M/Wd= 0.473786926 N/mm2 荷载分布影响系数ω= 0.675 C25混凝土在70℃时fc= 8.75 混凝土局部承压强度提高系数βl= 1.25 ωβlfc= 7.3828125 ok,局部承压满足。 6、钢烟囱底板厚度计算： 底板按三边支承板计算： a 240 b 250 b/a= 1.0416666667 查表7.2-3 β= 0.1139 Mmax=βσcbta2= 3108.3454584606 N·mm ft= 200 t≥SQRT(6Mmax/ft)= 9.7 mm 实取t= 30 mm 7、加劲肋计算： h= 300 b= 170 t= 20 每区格数量n= 1 σ=Pmax/nbt= 0.9674057263 N·mm <f=200，ok！ τ=1.5Pmax/nht= 0.8222948673 N·mm <fv=125，ok！ 十、基础计算：采用板式基础 1、设计资料 筒壁底部荷载标准值： Nk= 120 kN Mwk= 270 kN·m Mak= 0 kN·m Vk= 28 kN 基础环壁顶部截面厚度t= 600 mm 底板： r1= 1.9 m r2= 1.35 m r3= 0 m 材料指标： C35混凝土 ftt= 1.57 Mpa fc= 16.7 Mpa 钢筋HRB400 fy= 360 Mpa 2、基础外形尺寸的确定： rz=（r2+r3）/2= 0.675 m r1/rz= 2.8148148148 查图8.4-1得β= 0 r4=βrz= 0 m 基础底板厚度h≥（r1-r2）/2.2= 0.25 m h≥（r3-r4）/3= 0 m 实取h= 1 m h1=h2≥h/2= 0.5 m 实取h1=h2= 0.5 m 3、地基承载力验算： A=π（r12-r42）= 11 m2 H= 3 m 基础及其上土重Gk=AHγ= 660 kN 基底总弯矩Mk=Mwk+Mak+VkH= 354 kN·m d1=2r1= 3.8 m d4=2r4= 0 m W=π(d14-d44)/32d1= 5.384315 m3 基础底面压力pmax=（Nk+Gk）/A+Mk/W= 136.6556157688 kN/m2 基础底面压力pmin=（Nk+Gk）/A-Mk/W= 5.1625660494 kN/m2 4、冲切强度验算： 基础底面惯性矩I=π(d14-d44)/64= 10.2301985 m4 p=N/A+Mz（r1+r2）/2I= 91.8137217519 kN/m2 冲切破坏锥体以外的荷载Qc： h0=h-0.04= 0.96 m 环壁外边缘： Fl=pπ[r12-（r2+h0）2]= -497.626148464 kN 环壁内边缘： Fl=pπ[（r3-h0）2-r42]= 265.6927515349 kN 冲切破坏锥体斜截面上、下边圆周长： 验算外环壁： bt=2πr2= 8.478 m bb=2π(r2+h0)= 14.5068 m 验算内环壁： bt=2πr3= 0 m bb=2π(r3-h0)= 0 m 冲切强度： 验算外环壁： βh= 0.9 0.35βhft（bt+bb）h0= 10912.4475264 kN 〉Fl，ok! 验算内环壁： 0.35βhft（bt+bb）h0= 0 kN <Fl,冲切验算不满足！ 5、底板配筋计算： 采用径环向配筋，按r2处截面高度h0= 0.96 计算。 底板下部r2处： MR=p（2r13-3r12r2+r23）/（3（r1+r2））= 14.6701847974 kN·m α1= 1 αs=MR/α1fcbh02= 0.001 ξ=1-SQRT(1-2αs)= 0.0010005005 γs=(1+SQRT(1-2αs))/2= 0.9994997497 As=MR/fyγsh0= 42.4696968577 mm2/m Asmin=0.15%A= 1500 mm2/m 底板下部实配径向钢筋为： 20@200 底板下部r2处环向钢筋： Mθ=MR/2= 7.3350923987 kN·m α1= 1 αs=Mθ/α1fcbh02= 0 ξ=1-SQRT(1-2αs)= 0 γs=(1+SQRT(1-2αs))/2= 1 As=Mθ/fyγsh0= 21.2242256906 mm2/m Asmin=0.15%A= 1500 mm2/m 底板下部实配径向钢筋为： 20@200 底板内悬挑上部单位宽度环向弯矩及配筋： MθT=prz[（2r43-3r42rz+rz3）/rz-（4r13-6r12rz+2rz3）/（r1+rz）]/（6（rz-r4））= -72.8410215579 kN·m 计算不需要配筋&L&"宋体,加粗倾斜"cnpt&C&"宋体,加粗倾斜"&FD2000&R&"宋体,倾斜"libang&C&P20@20020@200D1600 钢烟囱计算书: 一、设计资料： 烟囱高度：H= 25 m 基本风压：w= 0.6 kN/m2 地面粗糙度 B类 a= 0.16 抗震设防烈度 6 度 场地类别 II 分组 二 烟气温度Tg= 100 ℃ 室外计算温度： 夏季极端高Ta= 35.4 ℃ 冬季极端低Ta= -15.5 ℃ 大气湿度 75% 烟囱上口内经D0= 1.58 m 上口外径D= 1.6 m 底部外径D1= 1.6 m 二、材料选用： 1、材料选择： 因处在大气潮湿地区，筒壁钢材选用焊接结构用耐候钢Q235NH。 其质量标准应符合《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000 2、梯子、平台同筒壁 3、隔热内衬：选用轻质浇筑料，理化指标如下： 重度ρ= 0.8 kN/m3 耐压强度 110℃X16h： 2.5 Mpa 1000℃X3h： 2.5 Mpa 导热系数： 700℃：≤ 0.25 W/m.K 1000℃：≤ 0.25 W/m.K 使用温度： 100 ℃ 线变化率： 1000℃X3h： 0~-0.8 三、计算依据： 《烟囱设计规范》GB50051-2002，《钢结构设计规范》GB50017-2002， 《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 四、烟囱形式： 1、钢板焊接，圆形， 2、浇筑料由底至顶，厚度取0mm。 3、烟囱分节制作吊装，采用现场焊接。共分8mX2+9m 五、筒壁受热温度计算： 温度计算简图如右： 筒壁外半径r1= 800 mm 筒壁内半径r0= 790 mm r1/r0= 1.01 < 1.1 采用平壁法计算 内衬厚度t1= 0 m 筒壁厚度t2= 0.01 m 导热系数λ1= 0.25 m 导热系数λ2= 58.15 аin= 38 аex= 12 1、热阻计算： R1=t1/λ1= 0 m2·K/W R2=t2/λ3= 0.0002 m2·K/W Rin=1/аin= 0.026 m2·K/W Rex=1/аex= 0.083 m2·K/W 总热阻Rtot=Rin+R1+R2+Rex= 0.1092 m2·K/W 2、各点受热温度计算：Tej=Tg-（Tg-Ta）∑Ri/Rtot T0=Tg-（Tg-Ta）Rin/Rtot= 84.6 ℃ T1=Tg-（Tg-Ta）（Rin+R1）/Rtot= 84.6 ℃ T2=Tg-（Tg-Ta）（Rin+R1+R2）/Rtot= 84.5 ℃ 筒壁温度<100℃，故钢材强度及弹性模量折减系数rs= 1 六、筒身自重计算： 1、筒壁和内衬体积计算：V=πth(（D+d)/2-t) 筒身各节重量计算表： 截面号 高度 筒壁 内衬 每节重量 各截面底部轴力 h（m） D（m） d（m） t（m） ρ G（kN） D（m） d（m） t（m） ρ G（kN） G（kN） Nki（kN） 1 8 1.6 1.584 0.008 78.5 25 1.584 1.584 0 8 0 25 25 2 8 1.6 1.584 0.008 78.5 25 1.584 1.584 0 8 0 25 50 3 9 1.6 1.584 0.008 78.5 28.1 1.584 1.584 0 8 0 28.1 78.1 合计： 78.1 0 标高2m 7 1.6 1.584 0.008 78.5 21.9 1.584 1.584 0 8 0 21.9 71.9 七、风荷载及弯矩计算： 1、钢烟囱结构自震周期计算：(等截面圆烟囱） Ti=2πH2SQRT(W/(EtIg））/Ci= A=π(D2-d2)/4= 0.04 m2 A1=π(D2-d2)/4= 0 m2 W=Aρ= 3.14 m3 Et= 206000000 kN/m2 I=π(D4-d4)/64= 0.0126698013 m4 H= 25 m C1= 3.515 C2= 22.034 C3= 61.701 T1= 0.391 s T2= 0.062 s T3= 0.022 s 2、顺风向风压w0= 0.6 kN/m2 25m处μz= 1.335 μzw0d2= 2.05056 > 0.015 μs= 0.55 据表3.2-2 w0T2= 0.09 ξ= 1.86 据表3.2-3 B类 查GB50009-2001表7.4.4-1:ν1= 0.81 θν= 1 θB= 1 ν=ν1θνθB= 0.81 顺风向时的风荷载系数及风荷载标准值计算： 截面号 标高 μz μs ξ ν1 θν θB ν= ψz βz= wk=βzμsμzw0 1 h（m） Bz/B0 ν1θνθB Z/H ψz 1+ξνψz/μs （kN/m2） 0 25 1.335 0.55 1.86 0.81 1 1 0.81 1 1 2.13 0.94 1 17 1.294 0.55 1.86 0.81 1 1 0.81 0.68 0.564 1.66 0.71 2 9 1 0.55 1.86 0.81 1 1 0.81 0.36 0.194 1.29 0.43 3 0 1 0.55 1.86 0.81 1 1 0.81 0 0.2 1.3 0.43 标高2m 2 1 0.55 1.86 0.81 1 1 0.81 0.08 0.2 1.3 0.43 顺风向时的风荷载引起的弯矩： 截面号 标高 节高 平均外径 wcp=(wi+wi-1)/2 Qi=Dcpwcphi 各截面Mi=Σqihi 1 h（m） （m） （m） 顺风向 顺风向 0 25 8 1.6 1 17 8 1.6 0.825 10.56 42.24 2 9 9 1.6 0.57 7.296 155.904 3 0 0 1.6 0.43 6.192 344.472 标高2m 2 7 1.6 0.43 4.816 297.752 3、横向风振 圆形截面2/3高度处直径D= 1.6 m 圆形截面斯脱罗哈数St= 0.2 vcr1=D/T1St= 20.46 m/s vcr2=D/T2St= 129.03 m/s vcr3=D/T3St= 363.64 m/s 烟囱雷诺数Re及横向风振判断： μH= 1.335 ρ= 1.25 VH=SQRT（2000γwμHw0/ρ）= 42.36 m/s 2/3处的风速 Dm= 1.6 m Hm= 17 m V10=SQRT（1600w0)= 31 Vm=(Hm/10)0.16V10= 33.75 Re=69000VmDm= 3726000 Re≥3.5X10^6，属跨临界范围，应进行横向风振计算 VH>Vcr1,第1振型发生横向强风共振 VH<Vcr2，第2振型不发生横向共振 VH<Vcr3，第3振型不发生横向共振 4、横向风振是否起控制作用判定： wcr1=Vcr12/1600= 0.26 kN/m2 w=wcr1SQRT（0.04/ζ12+βh2）= 5.23 kN/m2 wh=VH2/1600= 1.12 kN/m2 第1振型横向风振起控制作用，应计算横向风振效应。 横向风振锁住区，最不利起点高度H1： 1.3Vcr1= 26.6 <VH α= 0.16 H1=H/(1.3)1/α= 4.85 m 5、跨临界强风共振引起的在Z高度处第1振型的等效风荷载： H1/H= 0.194 查表7.2-4 λ1= 1.54 各截面跨临界强风共振等效风压（kN/m2） 截面号 顶标高 Z/H φZ wcz1 0 25 1 1 5.04 1 17 0.68 0.564 2.84 2 9 0.36 0.194 0.98 3 0 0 0.02 0.1 标高2m 2 0.08 0.02 0.1 6、临界风速时对应的各截面顺风向风压： 临界风速在10m标高处对应的顺风向基本风压wcr10： wcr10=（1.3Vcr1）2（10/H）2α/1600= 0.3298393666 wcr10T12= 0.05 查GB0009表7.4.3ξ= 1.73 横向风振临界风速对应的顺风向各截面风压标准值计算如下： 截面号 标高 μz μs ξ ν1 θν θB ν= ψz βz= wk=βzμsμzwcr10 1 h（m） Bz/B0 ν1θνθB Z/H ψz 1+ξνψz/μs （kN/m2） 0 25 1.335 0.55 1.73 0.81 1 1 0.81 1 1 2.05 0.5 1 17 1.294 0.55 1.73 0.81 1 1 0.81 0.68 0.564 1.61 0.38 2 9 1 0.55 1.73 0.81 1 1 0.81 0.36 0.194 1.27 0.23 3 0 1 0.55 1.73 0.81 1 1 0.81 0 0.02 1.03 0.19 标高2m 2 1 0.55 1.73 0.81 1 1 0.81 0.08 0.02 1.03 0.19 7、临界风速时对应的顺风向风压引起的弯矩及横向风振时强风共振等效风压引起的弯矩： 截面号 标高 节高 平均外径 wcp=(wi+wi-1)/2 Qi=Dcpwcphi 各截面Mi=Σqihi Mwk=SQRT(Mc2+MA2) 1 h（m） （m） （m） 横风向 顺风向 横风向 顺风向 横风向Mc 顺风向Mc （kN.m） 0 25 8 1.6 1 17 8 1.6 3.94 0.44 50.432 5.632 201.728 22.528 202.9820109468 2 9 9 1.6 1.91 0.305 24.448 3.904 702.976 83.2 707.8824030699 3 0 0 1.6 0.54 0.21 7.776 3.024 1411.888 182.632 1423.6510007611 标高2m 2 7 1.6 0.54 0.21 6.048 2.352 1248.304 158.184 1258.2865549119 八、地震作用效应计算： II类场地，第二组：Tg= 0.4 s 结构自振周期：T1= 0.391 s ζ= 0.01 γ=0.9+（0.05-ζ）/（0.5+5ζ）= 0.9727272727 η2=1+（0.05-ζ）/（0.06+1.7ζ）= 1.5194805195 6度区0.05g，水平地震影响系数最大值аmax= 0.04 水平地震影响系数а1： а1=（Tg/T）γη2αmax= 0.062 筒身总重量GE： GE= 78.1 KN H0=H/2= 12.5 m 烟囱底部地震弯矩M0=а1GEH0= 60.5275 烟囱底部剪力V0= 查表3.5-3：底部剪力修正系数ηc= 0.752 V0=ηcа1GE= 3.64 kN 各截面的弯矩和剪力： 0.3H= 7.5 m 0.1H= 2.5 截面号 标高 弯矩MEhi 剪力Vi 1 h（m） （kN.m） （kN） 0 25 1 17 15.5 1.65984 2 9 30.99 2.59168 3 0 60.53 3.64 标高2m 2 53.43 3.40704 竖向地震作用产生的竖向地震力：6度区可不考虑。 九、承载能力极限状态设计： 1、荷载效应组合： a、荷载效应组合（自重+风）各截面强度及局部稳定计算： 截面号 Ani=0.785 Wni= Ni= Mi= σcrt= Ni/Ani Mi/Wni σmax= σmin= (di2-din2) 0.77d2t 1.2Nk 1.4Mwk 54933t/di 1 39991.0400000003 15769600 30 284.17 274.665 0.75 18.02 18.77 -17.27 2 39991.0400000003 15769600 60 991.04 274.665 1.5 62.84 64.34 -61.34 3 39991.0400000003 15769600 93.72 1993.11 274.665 2.34 126.39 128.73 -124.05 标高2m 39991.0400000003 15769600 86.28 1761.6 274.665 2.16 111.71 113.87 -109.55 b、地震作用效应组合（γGE.SGE±0.5SEvk+1.3SEhk+0.2γwSwk)局部稳定及强度计算： 截面号 Ani=0.785 Wni= γGESGE 0.5SEvk Ni=1.2Nk+ 1.3SEhk 0.2γwSwk Mi=1.3SEhk+ Ni/Ani Mi/Wni σmax= σmin= (di2-din2) 0.77d2t 1.2Nk 0.5FEvk 0.5FEvk 1.3MEhk 0.2X1.4Mwk 0.2γwSwk 1 39991.0400000003 15769600 30 0 30 15.5 11.83 27.33 0.75 1.73 2.48 -0.98 2 39991.0400000003 15769600 60 0 60 30.99 43.65 74.64 1.5 4.73 6.23 -3.23 3 39991.0400000003 15769600 93.72 0 93.72 60.53 96.45 156.98 2.34 9.95 12.29 -7.61 标高2m 39991.0400000003 15769600 86.28 0 86.28 53.43 83.37 136.8 2.16 8.67 10.83 -6.51 2、钢烟囱整体稳定验算： D= 1600 mm d= 1584 mm Et= 2060000 μ= 2 l=h= 25 m I=π(D4-d4)/64= 12669801328.6 mm4 A=π(D2-d2)/4= 39991.04 mm2 W=0.77d2t= 15769600 mm3 i=SQRT(I/A)= 562.86 mm λ=μl/i= 88.8 查表7.4-3得φ= 0.628 NEx=π2EtAbi/1.1λ2= 93641982.2133682 N σ=Ni/φAbi+Mi/Wbi(1-0.8Ni/NEX)= 130.2223865647 3、烟道入口处筒壁孔洞应力计算： 计算简图见P411 D= 1600 mm θ=32.5°= 0.567 t= 8 r=（D-t）/2= 796 mm 筒壁A1=2rt（π-θ）= 32769.728 y1=rsinθ/（π-θ）= 166.2 mm 立柱A2： t1= 16 mm l1= 350 mm l2= 220 mm A2=（2l1t1+l2t1）= 14720 2A2= 29440 mm2 θ1=47.5°= 0.829 θ2=15°= 0.262 y2=cosθ1（ΣAiyi/A2）= 662.4 mm 烟道接口：A3= 0 烟道接口法兰：A4= 0 A0=ΣAi= 62209.728 y0=ΣAiyi/A= 225.9 mm 截面惯性矩及截面抵抗矩计算： 立柱对全截面形心轴X0轴的惯性矩Ix0： a1=Rcos（θ1+θ2）-y0= 143.4 mm b1=（R+l1）cos（θ1+θ2）-y0= 304.9 mm a2=Rcos（θ1-θ2）-y0= 448.9 mm b2=（R+l1）cos（θ1-θ2）-y0= 744.1 mm a3=（R+l1-30）cos（θ1+θ2）-y0= 291.1 mm b3=（R+l1-30）cos（θ1-θ2）-y0= 718.8 mm Ix01=2l1t1（a12+a1b1+b12）/3= 587067525.333333 mm4 Ix02=2l1t1（a22+a2b2+b22）/3= 4066430704 mm4 Ix03=2l2t1（a32+a3b3+b32）/3= 1902337841.06667 mm4 Ix0z=Ix01+Ix02+Ix03= 6555836070.4 mm4 筒身对X0轴的惯性矩Ix01： ax0=y1+y0= 392.1 mm Ix0t=A1ax02+r3t（π-θ-cosθsinθ-2sin2θ/（π-θ）)= 12687023684.6496 mm4 Ix0=Ix0z+Ix0t= 19242859755.0496 mm4 Wx01=Ix0/b2= 25860582.9257487 mm3 Wx02=Ix0/(R+y0)= 18757052.1055167 mm3 孔洞应力计算： 标高2m处内力： N= 86.28 kN M= 1761.6 kN·m 标高2m以上轴力引起的附加弯矩： M'=Ny0= 19.5 kN·m 洞口侧M1=M-M'= 1742.1 kN·m 洞口另侧M2=M+M'= 1781.1 kN·m rd= 100 mm bd= 900 mm rd/bd= 0.1111111111 аk= 3.8888888889 σ1=(N/A0+M/Wx01)аk= 267.3688584066 N/mm2 σ2=N/A0+M/Wx02= 94.2639891439 N/mm2 筒壁厚度实际值为t+2mm= 10 mm 4、地脚螺栓最大拉力计算：按