自立式钢烟囱基础顶面内力计算
自立式钢烟囱基础顶面内力计算
广东省轻纺建筑设计院自立式钢烟囱基础顶面内力计算与基础设计钢烟囱基础顶面内力计算 一、钢烟囱基本信息烟囱直径：d =2500mm ； 烟囱高度：H =20000mm烟囱运行重量：15T （折合150kN ） 二、烟囱基础地震作用计算1）罐体基本自振周期 根据《烟囱设计规范》（GB50051-2013）钢烟囱基本自振周期按如下公式计算，dH T 2211024.026.0-⨯+= （1） 式中，1T 为结构基本自振周期；H 为结构高度；d 为烟囱直径。
已知H =20m ，d =2.5m ，代入公式（1）求得T 1=0.644s 。
2）地震动设计参数抗震设防烈度为8度，设计地面基本加速度0.20g ，场地类别为Ⅲ类，地震分组为二组。
根据《构筑物抗震设计规范》（GB50191-2012）表5.1.5-1及5.1.5-2得，对于多遇地震场地水平地震影响系数最大值αmax =0.16，场地特征周期T g =0.55s 。
根据《烟囱设计规范》，取钢烟囱的阻尼比为0.01。
根据5.1.6条第2款：当构筑物阻尼比不等于0.05时，地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数需参考下述公式计算。
ζζγ63.005.09.0+-+= （2）式中，γ为曲线下降段的衰减指数；ζ为阻尼比。
代入数据求得γ=1.0111。
ζζη6.108.005.012+-+= （3）式中，2η为阻尼调整系数，当小于0.55时取为0.55。
代入数据求得2η=1.4167。
根据5.1.6条1款图5.1.6地震影响系数曲线：T g <T 1<5T g ，故计算地震影响系数，19325.016.04167.1644.055.00111.1max 2g =⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=αηαγT T （4） 且max 12.0αα>。
3）水平地震作用计算烟囱基本自振周期的等效总重力荷载G eq =150kN 。
根据5.2.1条第1款，结构总水平地震作用标准值kN 9875.28eq EK ==G F α，则水平地震作用倾覆弯矩标准值kN.m 875.289EK =M 。
直径1.4m烟囱计算
直径1.4m烟囱计算书烟囱形式：直径1400mm，高15m，基础顶至10m标高采用φ2600x12的钢管，上段采用φ2596x10钢管，计算时将烟囱按标高分为0-10m，10-15m，15-20m，20-28.1m共4段。
1、有关几和参数：见下表：几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数标高(m) 外径B(m)形心高度z (m)风荷载作用面积(m2)形心处的外径(m)z/H高度变化系数脉动影响系数28.1 2.596 24.05 21.03 2.596 0.856 1.39 0.823 20 2.596 17.5 12.98 2.596 0.623 1.20 0.823 15 2.596 12.5 12.98 2.596 0.445 1.07 0.823 15 1.4 7.5 21 1.4 0.5 1.13 0.823 02、风荷载体型系数：总高度为15m，平均直径为近似可按1.4m，μzω0d2=μz*0.6*1.42=1.176μz，地面粗糙度类别为B类，所以μz≥1.0，得μzω0d2>0.015，H/d=15/1.4=10.72，又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得μs=0.6+(0.5-0.6)/(7-25)*(10.8-25)=0.523、风载的高度变化系数地面粗糙度类别为B类，查《建筑结构荷载规范》表7.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz见上表。
4、风振系数根据《建筑结构荷载规范》7.4.2 条，知本烟囱可只考虑第一振型的影响，顺风向风振系数可按βz=1+(ξνφz)/μz计算。
查《建筑结构荷载规范》附录E 结构基本自振周期的经验公式得烟囱基本自振周期为T1=0.011H=0.011x15=0.165s ＜0.25s，故不需要考虑顺风向风振影响。
5、各段风荷载的集中力应用《建筑结构荷载规范》中式7.1.1条ωk=βzμsμzω0求风荷载，各分段的集中力Pi=ωk A w，此处A w的为风荷载作用面积，其计算过程见下表：风荷载标值计算标高z (m) 风荷载作用面积μsω0μzβzωk(kN/m2)集中力P k(kN)24.05 21.03 0.52 0.6 1.39 1.86 0.52*0.6*1.39*1.86=0.8121.03*0.81=17.0317.5 12.98 0.52 0.6 1.20 1.60 0.52*0.6*1.2*1.60=0.6012.98*0.60=7.7912.5 12.98 0.52 0.6 1.07 1.38 0.52*0.6*1.07*1.38=0.4312.98*0.43=5.587.5 21 0.52 0.6 1.1 1 0.52*0.6*1.1*1=0.343221*0.3432=7.26、底部产生的弯矩和剪力V k=7.2 kNM k=7.2*7.5=54 kN.m7、叛断是否考虑横向风振当烟囱坡度≤2%时，对于钢烟囱应按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）的规定验算横风向风振影响。
某钢厂自立式钢烟囱结构设计
某钢厂自立式钢烟囱结构设计魏保敏【摘要】Taking the 45 m self-standing steel chimney as an example,the paper specifically describes self-standing steel chimney design meth-ods,features and design matters. Through software compiling computation program,it calculates and compares self-standing steel chimney,an fi-nally determines its design section,which has certain guiding role for designing self-standing steel chimney structure.%以45 m 高自立式钢烟囱为例，详细阐述了自立式钢烟囱的设计方法、特点以及设计中应注意的问题，并通过软件编制计算程序，对自立式钢烟囱进行计算、比较，最终确定了其设计断面，对自立式钢烟囱的结构设计有一定的参考作用。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)028【总页数】2页(P38-39)【关键词】自立式;钢烟囱;结构设计【作者】魏保敏【作者单位】中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉 430223【正文语种】中文【中图分类】TU391某钢厂除尘工程，根据通风专业要求需设置烟囱，烟囱高度45 m，直径4.6 m，最高烟气温度40 ℃；基本风压0.35 kN/m2,地面粗糙度为B类，地震设防烈度6度，地震加速度0.05g，地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。
2.1 材料选用钢烟囱分为塔架式、拉索式、自立式烟囱。
根据工程条件，结合实际情况，本设计采用钢烟囱。
钢烟囱、检修平台、旋转爬梯的材质均采用Q235B，其质量应符合现行国家标准GB/T 700碳素结构钢的规定。
(完整word版)烟囱荷载计算书
（一）设计资料1.烟囱型式：单筒式钢筋混凝土烟囱2.钢内筒高210m，内直径8.0m钢筋混凝土外筒高205m，出口直径11m3.极端最低温度：-5度，极端最高温度：40度4.地震烈度：7度。
场地土类别：I类5.烟囱高度210m，安全等级为一级，风荷载采用百年一遇，换算后风荷载的为1.034Kpa6.烟囱零米标高相当于绝对标高12.00m，基础埋深-6.20m，持力层为中风化花岗岩，地基承载力特征值fa k≥800Kpa（二）设计原则1.钢筋混凝土外筒基础采用环板基础，混凝土等级为C402.内筒型式：自立式钢内筒，重量不传至外筒，计算外筒时不考虑内筒刚度，计算外筒时作为外加惯性荷载计入其重量。
内筒防腐按进口泡沫玻璃考虑，厚度为38mm，重量为13kg/㎡3．钢筋混凝土筒身采用C40混凝土。
外筒为内筒施工预留施工孔（9mx9m），外筒烟道孔按6.48mx16.68m考虑，底标高为12.73m4.计算软件为：钢筋混凝土烟囱计算软件Multi-flue Chimney V3.05.钢筋混凝土外筒内部设6层平台，平台处设置止晃点。
顶层平台为混凝土平台，按承重平台考虑，其余为钢平台，按检修平台考虑。
平台标高分别为：35.0m，70.0m，105.0m，140.0m，175.0m，203.6m（三）荷载计算1.钢内筒荷载计算（1）钢内筒筒壁自重荷载（壁厚按20mm计算）q1=rxA=rx∏x(r1·r1-r2·r2)=78x3.14x(4.058·4.058-4.038·4.038)=39.66KN/m(2) 钢内筒玻璃砖自重荷载：q2=rxA=rx∏xD=13x3.14x8.076=3.30 KN/m(3) 每个钢内筒沿竖向线性荷载：q= q1+ q2=39.66+3.30=42.96 KN/m2.平台荷载计算顶部平台恒载标准值；6 kN/㎡顶部平台活载标准值；7 kN/㎡其他平台恒载标准值；1.5kN/㎡其他平台活载标准值；3 kN/㎡35m平台：半径R=8.04m，A=3.14x8.04x8.04-3.14x4.35x4.35=143.56恒载标准值；1.5x143.56=215.34 KN活载标准值；3x143.56=430.68KN70m平台：半径R=6.60m，A=3.14x6.60x6.60-3.14x4.35x4.35=77.36恒载标准值；1.5x77.36=116.04 KN活载标准值；3x77.36=232.09KN105m平台：半径R=5.62m，A=3.14x5.62x5.62-3.14x4.35x4.35=39.76恒载标准值；1.5x39.76=59.64 KN活载标准值；3x39.76=119.28KN140m平台：半径R=4.95m，A=3.14x4.95x4.95-3.14x4.25x4.25=20.22恒载标准值；1.5x20.22=30.33 KN活载标准值；3x20.22=60.66KN175m平台：半径R=4.95m，A=3.14x5.15x5.15-3.14x4.45x4.45=21.10恒载标准值；6x21.10=31.65 KN活载标准值；3x21.10=63.30KN203.6m平台：半径R=4.95m，A=3.14x5.2x5.2-3.14x4.5x4.5=21.32恒载标准值；6x21.32=127.92 KN活载标准值；7x21.32=149.24KN计算各层外加垂直荷载时，平台活荷载折减系数取0.65计算各层外加惯性荷载时，不考虑顶层平台活荷载，考虑顶层平台积灰荷载1kN/㎡，其余平台荷载折减系数0.5，同时计入钢筒重量。
中华人民共和国国家标准烟囱设计规范
中华人民共和国国家标准烟囱设计规范Code for desing of chinmeys GB 50051━2002主编部门：中华人民共和国建设部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：2 0 0 3 年5 月1 日中华人民共和国建设部公告第101 号建设部关于发布国家标准《烟囱设计规范》的公告1 总则1.0.1 为了在烟囱设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规范。
1.0.2 本规范用于砖烟囱、钢筋混凝土烟囱、钢烟囱、套筒式烟囱、多管式烟囱、烟囱基础和烟道设计。
1.0.3 本规范是按照国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068）和国家标准《建筑结构设计术语和符号标准》（GB/T 50083）规定的原则制定的。
1.0.4 烟囱设计除应符合本规范规定外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
1.0.5 本规范采用的设计基准期为50 年。
2 术语、符号2.1 术语2.1.1 烟囱chimney用于排放工业与民用炉窑高温烟气的高耸构筑物。
2.1.2 筒身shafi烟囱基础以上部分，包括筒壁、隔热层和内衬等部分。
2.1.3 筒壁shell烟囱筒身的最外层结构，用于保证筒身稳定。
2.1.4 隔热层insulation置于筒壁与内衬之间，使筒壁受热温度不超过规定的最高温度。
2.1.5 内衬lining分段支承在筒壁牛腿之上的自承重砌体结构，对隔热层起到保护作用。
2.1.6 钢烟囱steel chimney筒壁材质为钢材的烟囱。
2.1.7 钢筋混凝土烟囱reinforced concrete chimney筒壁材质为钢筋混凝土的烟囱。
2.1.8 砖烟囱brick chimney筒壁材质为砖砌体的烟囱。
2.1.9 自立式钢烟囱selfsupporting steel chimney筒身在不加任何附加受力支撑条件下，与基础一起构成一个稳定结构的钢烟囱。
自立式钢烟囱计算表格
自立式钢烟囱的计算涉及到多个因素，包括烟囱的高度、直径、材料、设计要求等。以下是一个简单的自立式钢烟囱计算表格：
序号
项目
计算公式/方法
备注
1
烟囱高度（H）
根据工艺要求和场地条件确定
2பைடு நூலகம்
烟囱直径（D）
根据烟气流量和流速确定
3
烟囱壁厚（t）
根据烟囱直径、高度和设计压力计算
4
烟囱重量（W）
根据烟囱直径、高度和材料密度计算
5
烟囱基础承载力（F）
根据烟囱重量和基础面积计算
6
烟囱风压（P）
根据风速和风压系数计算
7
烟囱设计压力（Pd）
根据工艺要求和排放标准确定
8
烟囱抗风能力（V）
根据风压和烟囱结构确定
在实际应用中，还需要根据具体情况考虑其他因素，如地震影响、温度变化等。同时，需要结合专业的结构设计软件进行详细的结构分析和设计。
钢烟囱计算实例(114)
μs
θB =b/B
θv
v
1.666
0.66
1.55
0.88
1.415
0.79
1.55
0.88
1.000
0.93
1.55
0.88
表-2 修正后 v （θBθvv）
0.900 1.078 1.269
风振系数 βz 计算
表-3
标高 z（m）
z/H
ϕz
49.65 29.71 9.75
0.83
0.735
0.50
烟囱顶部直径与底部直径之比为 0.58，查《荷载规范》附录 F 中表 F.1.3 得到各段形 心高度处第 1 振型系数 ϕz 见表-3。
根据《荷载规范》式（7.4.3）风振系数
βz
=1+
ξυϕz µz
，计算结果见表-3。
标高（m）
49.65 29.71 9.75
风压高度变化系数μs 和脉动影响系数 v
第5页共5页
《钢结构规范》表 8.3.4，3d0=3x40=120mm＜螺栓间距 s＜16d0=16x40=640mm（d0 螺栓孔径）， 取 s=250mm，则数量 n=12246/250≈49 个，取偶数个 n=48，则 s=12246/48=255mm，满足以
上要求。根据《烟囱设计规范》式（9.3.2-5） Pmax
M=1.3 M 0 +0.2x1.4 M k =1.4x5713.4=8882.3KNm（1.3 为地震作用分项系数，1.4 为风 荷载分项系数，0.2 为风荷载组合值系数） 经过以上计算比较，设计值采用抗震设计时最不利。 （2）计算螺栓数量及直径 螺栓圆周长为 L=3.14x3.9=12.246m，锚栓直径构造要求最小不宜小于 d=36mm，根据
烟囱计算书
结构计算书工程名称：威海恒邦化工有限公司乳山化肥厂3万吨/年合成氨搬迁改造工程项目：三废混燃炉-烟囱基础计算：校对：审核：北京蓝图工程设计有限公司2008年10月7 日计算书一、设计资料1、烟囱高度H=45 m ，基础顶高出室外地坪500mm。
2、基本风压ω=0.65 KN/m2 ，地面粗糙度B类，3、本工程结构安全等级:二级;设计使用年限50年:抗震设防烈度:六度;设计基本地震加速度值:0.05g，设计地震分组：第一组;场地类别为II 类.4、烟气温度：0T160Cg二、上部钢烟囱永久荷载上部荷载见附图1；三、风荷载及弯矩计算;ωK= βZ µs µz ω0ωK ——风荷载标准值（KN/m2）;βZ——高度z处的风振系数;µs——风荷载体形系数;ω0——基本风压（KN/m2）;1、钢烟囱结构自振周期计算：经验公式：一般情况：T1=（0.007~0.013）H依据：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)附录E.1.1对于自立式钢烟囱，有经验可得：T1=0.013H ，H=45 .5m可得T1=0.013Х45.5 = 0.59 s2、顺风向ω0=0.65KN/m2时风荷载系数计算：（1）、风荷载高度变化系数µz将烟囱分为9部分：如图一：每一部分的控制截面为该部分的线截面处，其编号等同与部分编号查：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.2.1得：地面粗糙度B类图一（2）、风荷载体型系数µs查：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.3.1 由 1/7<H/d=45.0/[(3.016.+2.016)/2]=18<25 µz ω0 d 2 = 1.62X0.65X2.5162 >0.015 0≈∆ µs =60.056.0)1825(7255.06.06.0≈=-⨯---(3)、风振系数 βZ 计算 zzz μξνϕβ+=1 z β ——风振系数ξ——脉动增大系数 ν ——脉动影响系数z ϕ——振型系数1、脉动增大系数 ξ查 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.3 ω0 T 12 = 226.059.065.02=⨯KN S 2/m 2 地面粗糙度 B 类,钢结构： ()07.2226.04.02.04.004.224.224.2=-⨯---=ξ四、 脉动影响系数 νν=ν1x υθθB1）脉动影响系数ν1查 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.4-1 当 H=45.5 ，B 类时：ν1=0.86 。
自立式钢烟囱的设计
烟囱筒壁各点的受热温度可按下式计算：
ｊ
! Ｔｃｉ＝Ｔｇ－
Ｔｇ－ Ｔａ Ｒｔｏｔ
Ｒｉ
ｉ＝０
（ １）
式中 Ｔｃｊ— ——计算点受热温度（ ℃） ；
Ｔｇ— ——烟气温度（ ℃） ；
Ｔａ— ——空气温度（ ℃） ；
Ｒｔｏｔ— — — 内 衬 、隔 热 层 筒 壁 等 总 热
阻（ ｍ２﹒Ｋ／Ｗ） ；
Ｒｉ— ——第 ｉ 层热阻（ ｍ２﹒Ｋ／Ｗ） 。 按 平 壁 法 计 算 时 ， 内 衬 、隔 热 层 和 筒 壁
ξｊ— ——第 ｊ 振型阻尼比； 对于第 １ 振型 ξｊ＝０．０１；
本工程中各截面跨临界强风等效风压计算结果如下表：
截面号
０
１
２
３
Ｚ／Ｈ
１
０．６８
０．３６
０
φｚ
１
０．５６４
０．１９４
０．０２
ωｃｒ１
６．９２
３．９
１．３４
０．１４
则横风向共振风压引起的弯矩计算结果如下表：
截面号
０
１
２
３
Ｍｃｉ（ｋＮ·ｍ）
ｔｎ— ——筒壁厚度（ ｍ） ； αｉｎ— ——内衬内表面传热系数［Ｗ／ （ｍ２﹒Ｋ）］； αｅｘ— — — 筒 壁 外 表 面 传 热 系 数［Ｗ／（ｍ２﹒Ｋ）］； Ｒｅｘ— ——筒壁外表面的热阻（ ｍ２﹒Ｋ／Ｗ） ； 本工程中 ｒ２／ｒ１＝１０００／９９０＝１．０１＜１．１， 可采用平壁法计 算 ； ｔ１＝０．０８０， ｔ２＝０， ｔｎ＝０．０１０，λ１＝０．２５， λ２＝５８．１５， αｉｎ＝３８； αｅｘ＝１２， 代入以上各 式 后 得 Ｒｔｏｔ＝ ０．４２９ｍ２﹒Ｋ／Ｗ； Ｔｇ＝２１７℃， Ｔａ＝３５℃， 代入式（ １） 得筒壁受热温度 Ｔ２＝７０．６℃ ＜１００℃， 故钢材强度及弹性模量折减系数为 １．０。 ２．２． 筒身自重计算： 筒壁和内衬的自重按各自的体积与重力密
30米钢烟囱安装计算书
30米钢烟囱安装计算书烟囱形式：直径2700毫米，高30米，基础顶至10米标高采用φ2700×14的钢管，上段采用φ2687×12钢管，计算时将烟囱按标高分为0-10米，10-15米，15-20米，20-30米共四段。
一、有关几和参数：见下表：几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数标高(米) 外径B(米)形心高度z (米)风荷载作用面积(平方米)形心处的外径(米)z/H高度变化系数脉动影响系数30 2.687 24.55 21.241 2.687 0.967 1.40 0.824 20 2.687 18 14.09 2.687 0.734 1.21 0.824 15 2.687 13 14.09 2.687 0.556 1.08 0.824 10 2.700 5.5 27 2.700 0.289 1.01 0.824 0二、风荷载体型系数：总高度为30米，平均直径为近似可按2.7米，μzω0d2=μz×0.6×2.72=4.4μz，地面粗糙度类别为B类，所以μz≥1.0，得μzω0d2>0.015，H/d=30/2.7=11.1，又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得μs=0.6+(0.5-0.6)/(7-25)×(10.8-25)=0.52三、风载的高度变化系数地面粗糙度类别为B类，查《建筑结构荷载规范》表7.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz见上表。
四、风振系数根据《建筑结构荷载规范》7.4.2 条，知本烟囱可只考虑第一振型的影响，顺风向风振系数可按βz=1+(ξνφz)/μz计算。
查《建筑结构荷载规范》附录E 结构基本自振周期的经验公式得烟囱基本自振周期为T1=0.011H=0.011×30=0.33s>0.25s，故需要考虑顺风向风振影响。
由ω0T12=0.6×0.33×0.33=0.065kNs2/平方米，查得脉动增大系数ξ＝1.69+(1.77-1.69)/(0.06-0.04)*(0.065-0.04)=1.873。
烟囱设计的规范
烟囱设计的规范1 总则1.0.1 为了在烟囱设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规范。
1.0.2 本规范用于砖烟囱、钢筋混凝土烟囱、钢烟囱、套筒式烟囱、多管式烟囱、烟囱基础和烟道设计。
1.0.3 本规范是按照国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068）和国家标准《建筑结构设计术语和符号标准》（GB/T 50083）规定的原则制定的。
1.0.4 烟囱设计除应符合本规范规定外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
1.0.5 本规范采用的设计基准期为50 年。
2 术语、符号2.1 术语2.1.1 烟囱 chimney用于排放工业与民用炉窑高温烟气的高耸构筑物。
2.1.2 筒身 shafi烟囱基础以上部分，包括筒壁、隔热层和内衬等部分。
2.1.3 筒壁 shell烟囱筒身的最外层结构，用于保证筒身稳定。
2.1.4 隔热层 insulation置于筒壁与内衬之间，使筒壁受热温度不超过规定的最高温度。
2.1.5 内衬 lining分段支承在筒壁牛腿之上的自承重砌体结构，对隔热层起到保护作用。
2.1.6 钢烟囱 steel chimney筒壁材质为钢材的烟囱。
2.1.7 钢筋混凝土烟囱 reinforced concrete chimney筒壁材质为钢筋混凝土的烟囱。
2.1.8 砖烟囱 brick chimney筒壁材质为砖砌体的烟囱。
2.1.9 自立式钢烟囱 selfsupporting steel chimney筒身在不加任何附加受力支撑条件下，与基础一起构成一个稳定结构的钢烟囱。
2.1.10 拉索式钢烟囱 guyed steel chimney筒身与拉索共同组成稳定体系的钢烟囱。
2.1.11 塔架式钢烟囱 framed steel chimney筒身与塔架共同组成稳定体系的钢烟囱。
2.1.12 单筒式烟囱 single tube chimney内衬分段支承在筒壁上的普通烟囱。
自立式钢烟囱设计案例
自立式钢烟囱设计案例某矿焦槽除尘钢烟囱，烟囱总高度H=42m，烟气温度Tgas=40℃, 筒身全部采用Q235 钢，无隔热层，筒身 10.8m 处开 4000*4620 的一个矩形洞口。
夏季极端最高温度T sum = 40.00℃冬季极端最低温度T win = -4.00℃最低日平均温度T win = -5.00℃烟囱日照温差△T = 20.00℃基本风压。
0 = 0.35kN/m2瞬时极端最大风速: 50.00(m/s)地面粗糙度: B类地形修正系数C t : 1.00烟囱筒体几何缺陷折减系数δ= 0.50烟囱安全等级: 二级抗震设防烈度: 6度(0.05g)设计地震分组: 第一组建筑场地土类别: Ⅱ类筒壁腐蚀厚度裕度: 2.00mm烟囱底板材料: Q235(B)烟囱底板内径D1: 4500.00mm烟囱底板外径D2: 6000.00mm偏心弯矩M e : 0.00kN.m地脚螺栓材料: Q235(B)地脚螺栓数量n: 36地脚螺栓腐蚀裕量c2 : 4.0mm地脚螺栓中心线直径D3: 5500mm 筋板材料: Q235(B)筋板高度hj: 1000.00mm盖板材料: Q235(B)盖板类型: 环形盖板是否有垫板: 是垫板厚度td: 20mm垫板宽度（1）基本设计资料输入根据设计资料中的信息，按界面中参数输入。
其中“荷载效应分项系数”即为荷载组合项，程序自动设置，用户可以自己修改。
“瞬时极端最大风速”并非规范内容，若甲方有需求，则由甲方提供参数，若没有需求，这个参数不用管，后续对应它的结果不考虑。
（2）烟囱材料定义用于隔热层及筒身的材料定义，按实际输入即可。
（3）几何尺寸信息根据工程概况中的几何尺寸，按表格中对应项，逐项输入。
根据输入的分段高度增加或删除。
钢平台及洞口按标高输入即可。
目前一个标高只支持一个洞口的输入。
（4）基础底座资料根钢烟囱模块计算到钢底座部分，根据实际工程输入下图中对应的参数，软件会计算钢底板厚度，地脚螺栓直径以及筋板和盖板的厚度。
30米烟囱计算书
30米烟囱计算书烟囱形式：直径2700毫米，高30米，基础顶至11米标高采用φ2700x14的钢管，上段采用φ2607x12钢管，计算时将烟囱按标高分为0-15米，15-20米，20-25米，25-30米共四段。
一、有关几和参数：见下表：二、风荷载体型系数：总高度为30米，平均直径为近似可按2.7米，μz ω0d 2=μz *0.6*2.72=4.4μz ， 地面粗糙度类别为B 类，所以μz ≥1.0，得μz ω0d 2>0.015，H/d=30/2.7=11.1，又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得μs =0.6+(0.5-0.6)/(7-25)*(11.1-25)=0.53 三、风载的高度变化系数地面粗糙度类别为B 类，查《建筑结构荷载规范》表7.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz 见上表。
四、风振系数根据《建筑结构荷载规范》7.4.2 条，知本烟囱可只考虑第一振型的影响，顺风向风振系数可按βz =1+(ξνφz )/μz 计算。
查《建筑结构荷载规范》附录E 结构基本自振周期的经验公式得烟囱基本自振周期为T 1=0.011H=0.011x30=0.33s>0.25s ，故需要考虑顺风向风振影响。
由ω0T 12=0.6*0.31*0.31=0.058 kNs 2/米2，查得脉动增大系数ξ＝1.69+(1.77-1.69)/(0.06-0.04)*(0.058-0.04)=1.762。
烟囱属于结构迎风面宽度远小于其高度的情况，且其外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表《建筑结构荷载规范》7.4.4-1 确定，查得当总高度为30米时，脉动影响系数为ν=0.79+(0.83-0.79)/(30-20)*(30-20)=0.83。
迎风面宽度远小于其高度的高耸结构，其振型系数φz 可按表F.1.1 采用。
五、各段风荷载的集中力应用《建筑结构荷载规范》中式7.1.1条ωk=βzμsμzω0求风荷载，各分段的集中力Pi=ωk A w，此处A w的为风荷载作用面积，其计算过程见下表：六、底部产生的弯矩和剪力V k=17.03+7.79+5.58+8.58=38.98 kN米k=17.03*24.05+7.79*17.5+5.58*12.5+8.58*5=658 kN.米七、叛断是否考虑横向风振当烟囱坡度≤2%时，对于钢烟囱应按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）的规定验算横风向风振影响。
烟囱基础设计
烟囱基础设计12烟囱基础12.1一般规定12.1.1烟囱地基基础的计算，除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范》GB50007和《建筑桩基技术规范》JGJ94的有关规定。
在抗震设防地区还应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定。
12.1.2基础截面极限承载能力计算和正常使用极限状态验算，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定进行。
12.1.3对于有烟气通过的基础，材料强度应计算温度作用的影响。
12.3刚性基础计算12.3.1刚性基础的外形尺寸（图12.3.1），应按下列公式确定：图12.3.1刚性基础(mm)1当为环形基础时：2当为圆形基础时：式中：b1、b2——基础台阶悬挑尺寸(m)；h——基础高度(m)；tanα——基础台阶宽高比，按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的规定采用；D——基础顶面筒壁内直径(m)。
12.4板式基础计算12.4.1板式基础外形尺寸（图12.4.1）的确定，宜符合下列规定：图12.4.1基础尺寸与底面压力计算1当为环形基础时，宜按下列公式计算：2当为圆形基础时，宜按下列公式计算：式中：β——基础底板平面外形系数，根据r1与r z的比值，由图12.4.11-2查得，或按进行计算；r z——环壁底面中心处半径。
其余符号见图12.4.1。
12.4.2计算基础底板的内力时，基础底板的压力可按均布荷载采用，并应取外悬挑中点处的最大压力（图12.4.1），其值应按下式计算：式中：M z——作用于基础底面的总弯矩设计值(kN·m)；N——作用于基础顶面的垂直荷载设计值(kN)（不含基础自重及土重）；A——基础底面面积(m2)；I——基础底面惯性矩(m4)。
12.4.3在环壁与底板交接处的冲切强度可按下列公式计算(图12.4.3)：图12.4.3底板冲切强度计算1－验算环壁内边缘冲切强度时破坏锥体的斜截面；2－验算环壁外边缘冲切强度时破坏锥体的斜截面；3－冲切破坏锥体的底截面式中：F1——冲切破坏体以外的荷载设计值(kN)，按本规范第12.4.4条计算；ƒtt——混凝土在温度作用下的抗拉强度设计值(kN/m2)；b b——冲切破坏锥体斜截面的下边圆周长(m)；b t——冲切破坏锥体斜截面的上边圆周长(m)；h0——基础底板计算截面处的有效厚度(m)；βh——受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βh取1.0；当h 大于或等于2000mm时，βh取0.9，其间按线性内插法采用。
钢烟囱计算书(包括阻力计算)
1.43 荷载分布影响系数ω
0.675
ωβlft=
2.9
满足！
10 烟囱顶部位 移:
fmax=11ql4/120EI= H/fmax=
8.1258424 mm 2707.4116 >
100 满足！
验算荷载
N＝ 271.8 （kN）
M=
截面抗震调整系数γRE ＝ 0.8 651.9 (kN.m)
7 截面荷载计算:
1. 强度验算
γx= 1.15
局部抗压调整系数k 1.5
σ=N/A2 +M/(γxWt2) （N/mm2） 18./d2 （N/mm2） 329.6
22.000 2.000 2.000
12 12
(m) (m) (m) (mm) (mm)
钢材牌号 Q235
截面面积A1 截面面积A2 旋转半径i1 旋转半径i2 重力荷载代表值GE 自振周期(按烟囱规
范):
74946 74946
703 703 214
(mm2) (mm2) (mm) (mm) (kN)
长细比λ1 63
长细比λ2 63
3 竖向荷载计算:
重力标准值Gk
167 (kN)
平台活荷标准值Qk 47 (kN)
4 风荷载计算:
基本风压ω0 0.35
ω0*T12＝ 0.494
z(m)
z/H
10.0
0.45
20.0
0.91
30.0
1.36
40.0
1.82
22.0
1.00
(kN/m2)
φz 0.06 0.23 0.46 0.79 1.00
>
2. 稳定验算
Nex=π2EA/(1.1λ2)(N) 11251882
自立式钢烟囱的设计
自立式烟囱是筒身在没有其他斜向支撑力的情况之下，和烟囱基础搭载在一起，从而构成一套较为稳固的结构体系。
相关工作人员在设计自立式钢烟囱的过程中需要充分考量荷载组合，同时其还需要对筒壁强度予以核验。
1工程概况以某钢铁企业某套筒窑项目为例，依据规范化的工艺设计标准开展钢烟囱的设计工作。
此时烟囱的实际高度为30m ，直径为3m ，根据测量可以得出烟气温度的最大值为40℃，基本风压大致为0.55kN/m 2，地面粗糙程度属于B 类。
2自立式钢烟囱设计要点（1）选取材料方面。
通常来说，钢烟囱可以划分成塔架式、拉索式以及自立式样。
相关工作人员参照本设计项目现有的条件，综合现实工作状况，选取自立式钢烟囱。
钢烟囱、检修平台、旋转爬梯的材料都采取Q235B ，其质量需要符合当前《碳素结构钢》内的有关规范标准。
因为自立式钢烟囱属于一种悬臂构件，且烟囱下端的受力较大，所以最常见的结构形式属于上小下大的截头圆锥形，或者是由此演化的其他形式[1]。
（2）选取基础形式方面。
烟囱基础形式包括刚性基础、壳体基础以及桩基础。
相关的工作人员在设计时，需要全面地考量基础受力的大小、情况、地质基础以及其他方面的因素，选取最为合理的基础形式。
在本项目中，考虑到基础受力相当大，再加上地质基础不佳，则它们的受力层承载力相对较小，而地基软弱土层相对较厚，因此会采取人工挖空灌注桩基础。
（3）选取合理的拼装方案。
自立式钢烟囱在高度方向通常属于分节制造、实地组装。
在分节长度方面，相关的工作人员要依据施工吊装能力、场地规模等因素予以全面地考量，如果每节长度较短，那么它们的分段就较多，各节吊装重量较小，而且高空接头数量也较多；如果每节长度较长，那么分段就较少，各节吊装重量较大，高空接头数量也相对较少。
在全面地考量上述因素之后，在本工程中决定将分节长度把控在10～18m 之间，选用焊接作为各节之间的接头方式。
而之所以选用焊接，是因为其操作便捷，烟囱外形整齐，涂装起来较为方便，不过这也要求施工单位具备较强的施工能力[2]。
米烟囱计算书
30米烟囱计算书烟囱形式：直径2700毫米，高30米，基础顶至11米标高采用φ2700x14的钢管，上段采用φ2607x12钢管，计算时将烟囱按标高分为0-15米，15-20米，20-25米，25-30米共四段。
一、有关几和参数：见下表：几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数标高(米) 外径B(米)形心高度z (米)风荷载作用面积(米2)形心处的外径(米)z/H高度变化系数脉动影响系数30 2.607 26.16 21.14 2.618 0.867 1.5 0.834 20 2.607 19.6 13.09 2.618 0.634 1.31 0.834 15 2.607 14.6 13.09 2.618 0.456 1.18 0.834 10 2.700 7 26.5 2.711 0.189 1.11 0.834 0二、风荷载体型系数：总高度为30米，平均直径为近似可按2.7米，μzω0d2=μz*0.6*2.72=4.4μz，地面粗糙度类别为B类，所以μz≥1.0，得μzω0d2>0.015，H/d=30/2.7=11.1，又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得μs=0.6+(0.5-0.6)/(7-25)*(11.1-25)=0.53三、风载的高度变化系数地面粗糙度类别为B类，查《建筑结构荷载规范》表7.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz见上表。
四、风振系数根据《建筑结构荷载规范》7.4.2 条，知本烟囱可只考虑第一振型的影响，顺风向风振系数可按βz=1+(ξνφz)/μz计算。
查《建筑结构荷载规范》附录E 结构基本自振周期的经验公式得烟囱基本自振周期为T1=0.011H=0.011x30=0.33s>0.25s，故需要考虑顺风向风振影响。
由ωT12=0.6*0.31*0.31=0.058 kNs2/米2，查得脉动增大系数ξ＝1.69+(1.77-1.69)/(0.06-0.04)*(0.058-0.04)=1.762。
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广东省轻纺建筑设计院自立式钢烟囱基础顶面内力计算与基础设计钢烟囱基础顶面内力计算 一、钢烟囱基本信息烟囱直径：d =2500mm ； 烟囱高度：H =20000mm烟囱运行重量：15T （折合150kN ） 二、烟囱基础地震作用计算1）罐体基本自振周期 根据《烟囱设计规范》（GB50051-2013）钢烟囱基本自振周期按如下公式计算，dH T 2211024.026.0-⨯+= （1） 式中，1T 为结构基本自振周期；H 为结构高度；d 为烟囱直径。
已知H =20m ，d =2.5m ，代入公式（1）求得T 1=0.644s 。
2）地震动设计参数抗震设防烈度为8度，设计地面基本加速度0.20g ，场地类别为Ⅲ类，地震分组为二组。
根据《构筑物抗震设计规范》（GB50191-2012）表5.1.5-1及5.1.5-2得，对于多遇地震场地水平地震影响系数最大值αmax =0.16，场地特征周期T g =0.55s 。
根据《烟囱设计规范》，取钢烟囱的阻尼比为0.01。
根据5.1.6条第2款：当构筑物阻尼比不等于0.05时，地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数需参考下述公式计算。
ζζγ63.005.09.0+-+= （2）式中，γ为曲线下降段的衰减指数；ζ为阻尼比。
代入数据求得γ=1.0111。
ζζη6.108.005.012+-+= （3）式中，2η为阻尼调整系数，当小于0.55时取为0.55。
代入数据求得2η=1.4167。
根据5.1.6条1款图5.1.6地震影响系数曲线：T g <T 1<5T g ，故计算地震影响系数，19325.016.04167.1644.055.00111.1max 2g =⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=αηαγT T （4） 且max 12.0αα>。
3）水平地震作用计算烟囱基本自振周期的等效总重力荷载G eq =150kN 。
根据5.2.1条第1款，结构总水平地震作用标准值kN 9875.28eq EK ==G F α，则水平地震作用倾覆弯矩标准值kN.m 875.289EK =M 。
三、风荷载作用计算1）风荷载标准值k w 计算 根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）8.1.1条第1款，对垂直于建筑物表面的风荷载标准值，按照如下公式计算，0z s z k w w μμβ= （6） 式中，k w 为风荷载标准值；z β为高度z 处的风振系数；s μ为风荷载体型系数；z μ为风压高度变化系数；0w 为基本风压。
项目所在地50年重现期基本风压为0.65kN/m 2，地面粗糙度类别为B 类。
广东省轻纺建筑设计院z 根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）8.4.1条，对于自振周期1T 大于0.25s 的高耸结构，需要考虑风压脉动对结构产生顺风向影响。
根据8.4.3条，仅考虑结构第一振型的影响。
高度z 处的风振系数z β按照如下公式计算，2z 10z 121R B gI ++=β （7） 式中，g 为峰值因子，取2.5；10I 为10m 高度名义湍流强度，对于B 类地面粗糙度，取为0.14；z B 为脉动风荷载的背景分量因子；R 为脉动风荷载的共振分量因子。
根据8.4.4条，脉动风荷载的共振分量因子按如下公式计算，()3/42121116x x R +=ζπ（8）w 1130w k f x =，x 1>5 （9）式中，f 1为结构第一阶自振频率，取为自振周期的倒数；k w 为地面粗糙度修正系数，对于B类粗糙度地面取为1.0；1ζ为结构阻尼比，取为0.01。
脉动风荷载的背景分量因子按下式计算，()z a z kH B μφρρ1z x z 1= （10）式中，()z 1φ为结构第一阶振型系数，根据附录表G .0.2取值；H 为结构总高度；x ρ为脉动风荷载水平方向相关系数；z ρ为脉动风荷载垂直方向相关系数；对于粗糙度B 类高耸结构，系数k 、a 1依次取为0.910及0.218。
水平方向及竖直方向相关系数按下式计算，BB B 50e 501050/x -+=-ρ （11）HH H 60e 601060/z -+=-ρ （12）式中，B 为迎风面宽度；H 为结构总高度。
3）风荷载体形系数s μ计算根据《建筑结构荷载规范》8.3.1条表8.3.1，20z d w μ=4.0625z μ，对于地面粗糙度类别为B 类，z μ≥1.0，故20z d w μ≥4.0625，H /d =20.0/2.5=8，近似认为烟囱表面光滑，按照线性插值计算s μ=0.5056。
4）风压高度变化系数z μ计算烟囱高度为20.0m ，故考虑0~10m 、10~15m 、15~20m 三段。
10m 处z μ取1.00,15m 处zμ取1.13，20m 处z μ取1.23。
高度z =10.0m 处，第一阶振型系数()z 1φ=0.340；高度z =15.0m 处，第一阶振型系数()z 1φ=0.690；高度z =20.0m 处，第一阶振型系数()z 1φ=1.000。
具体计算如下：1）计算z =10.0m 处的风荷载标准值由（9）式，78016.5765.00.1644.0/130300w 11=⨯⨯==w k f x ；代入（8）式，()()8714.178016.57178016.5701.06163/4223/421211=+⨯=+=πζπx x R 。
广东省轻纺建筑设计院x z 由表8.2.1，查得z μ为1.000；由附录表G .0.2求得()z 1φ为0.340。
由以上数据代入公式（10）得，()5100.000.1340.086486.099174.000.20910.0218.01z x z 1=⨯⨯⨯⨯==z a z kH B μφρρ。
代入公式（7）得，7575.18714.115100.014.05.22112122z 10z =+⨯⨯⨯⨯+=++=R B gI β。
代入公式（6）得，20z s z k m /kN 5776.065.0000.15056.07575.1=⨯⨯⨯==w w μμβ 高度10.00m 处的线风荷载为F =0.5776×2.5=1.4440kN/m 。
2）计算z =15.0m 处的风荷载标准值由（9）式，78016.5765.00.1644.0/130300w 11=⨯⨯==w k f x ；代入（8）式，()()8714.178016.57178016.5701.06163/4223/421211=+⨯=+=πζπx x R 。
由B =2.5，H =20.00，代入（11）、（12）式，求得x ρ为0.99174，z ρ为0.86486。
由表8.2.1，查得z μ为1.130；由附录表G .0.2求得()z 1φ为0.690。
由以上数据代入公式（10）得，()9158.0130.1690.086486.099174.000.20910.0218.01z x z 1=⨯⨯⨯⨯==z a z kH B μφρρ。
代入公式（7）得，3602.28714.119158.014.05.22112122z 10z =+⨯⨯⨯⨯+=++=R B gI β。
代入公式（6）得，20z s z k m /kN 8765.065.0130.15056.03602.2=⨯⨯⨯==w w μμβ 高度15.00m 处的线风荷载为F =0.8765×2.5=2.1913kN/m 。
3）计算z =20.0m 处的风荷载标准值由（9）式，78016.5765.00.1644.0/130300w 11=⨯⨯==w k f x ；代入（8）式，()()8714.178016.57178016.5701.06163/4223/421211=+⨯=+=πζπx x R 。
由B =2.5，H =20.00，代入（11）、（12）式，求得x ρ为0.99174，z ρ为0.86486。
由表8.2.1，查得z μ为1.230；由附录表G .0.2求得()z 1φ为1.000。
由以上数据代入公式（10）得，()2193.1230.1000.186486.099174.000.20910.0218.01z x z 1=⨯⨯⨯⨯==z a z kH B μφρρ。
代入公式（7）得，8110.28714.112193.114.05.22112122z 10z =+⨯⨯⨯⨯+=++=R B gI β。
代入公式（6）得，20z s z k m /kN 1363.165.0230.15056.08110.2=⨯⨯⨯==w w μμβ 高度20.00m 处的线风荷载为F =1.1363×2.5=2.8408kN/m 。
故风荷载对基础顶面的水平剪力标准值F wk =1/2×1.4440×10+1/2×（1.4440+2.1913）×5+1/2×（2.1913+2.8408）×5=7.220+9.08825+12.58025=28.8885kN ；风荷载对基础顶面的倾覆弯矩标准值M =1/2×1.4440×10×2/3×10+1/2×（1.4440+2.1913）×5×（1/2×5+10）+1/2×（2.1913+2.8408）×5×（1/2×5+15）=381.891kN.m 。
广东省轻纺建筑设计院的弯矩基本组合为： M =1.3×水平地震+1.4×0.2×风荷载=483.77kN.m取转换系数为1.35，则作用在基础顶面附加弯矩标准值为358.350kN.m 。
考虑水平地震及风荷载作用下的水平剪力基本组合为： F =1.3×水平地震+1.4×0.2×风荷载=45.773kN.m取转换系数为1.35，则作用在基础顶面附加剪力标准值为33.910kN 。
钢烟囱基础设计：一、基础平面尺寸确定 取基础平面底座为4.0×4.0m ，基础高度h 为1.85m ，砼容重γ取为26kN/m 3，则基础自重G k =4.02×1.85×26=769.6kN 。
基础顶面高出室外地面0.500m ，故此处无覆土重量。
已知上部罐体传至基础顶面的竖向力F k =150kN 。
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第5.2.2条1款，kpa A G F p 475.570.46.7691502k k k =+=+= 对于偏心荷载作用时，()kpaWM A G F p kpaW M A G F p 998.17477.39475.57952.96477.39475.570.4685.1910.33350.358475.57kk k k min 3k k k k max =-=-+==+=⨯⨯++=++= 基础底面换填碎石垫层，地基承载力特征值取f a 取为150kpa ，则有a k f p <且a k max 2.1f p <，故基础尺寸满足承载力要求。