自立式钢烟囱V1.31

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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 。

烟囱

烟囱的工作原理烟囱能够自然排烟的原理是由于烟囱中的热烟气收到浮力的作用，使之由下而上自然流动，在烟囱底部形成负压。

接下来让我们看下烟囱中涉及到的流体学知识，也可以更好的了解烟囱的结构。

从窑内火焰空间到烟囱底部的两个截面列出伯努利方程：（a ）ΔP 1+0+221ωρ=ΔP 2+H 1g(ρa -ρ)+222ωρ+∑21h —令ΔP 1=0得-ΔP 2=H 1g(ρa -ρ)+222ωρ+∑21h —（b ）∑h =ΔP 2+H 1g(ρa -ρ)+222ωρ+∑21h —（说明了总压损来自于几何压头增量、动压头增量，还有摩擦阻力和局部阻力）再列出烟囱底部和顶部两截面的伯努利方程式：（c ）ΔP 2+Hg(ρa -ρm )+222ωρm =ΔP 3+0+223ωρm +h fΡm -------------------烟囱中热烟气的平均密度H f ——————————烟气在烟囱中的摩擦阻力（h f =λmav avd H ρω22）λ——————烟囱的摩阻系数，对砖烟囱和混凝土烟囱，可取λ=0.05，钢板烟囱λ=0.02 d av ————————————烟囱的平均内径（d av =2d d BT +）-ΔP 2=Hg(ρa -ρm )+222ωρm -223ωρm -h f（d ）Hg(ρa -ρm )=∑h +222ωρm -223ωρm +h f（式中表明烟囱的抽力是由于其几何压头形成的，烟囱越高，烟气温度越高，空气温度越低则烟囱的抽力越大，反之则小）（烟囱中热烟气的几何压头是推动力，他用于克服气体在窑炉系统中的总阻力，以及烟气在烟囱中的摩擦阻力与动压头增量）烟囱的设计首先介绍下烟囱设计小知识：砖烟囱具有取材方便、造价低和使用年限长等优点，在中小型锅炉中得到广泛的应用。

砖烟囱高度一般在50m 以下，筒身用砖砌筑，筒壁坡度为2%~3%，并按高度分为若干段，每段高度不宜超过15m 。

筒壁厚度由下至上逐段减薄，但每一段内的厚度应相同。

海上平台自立式钢制烟囱的新型结构设计

- 10 -论文广场石油和化工设备2020年第23卷海上平台自立式钢制烟囱的新型结构设计程新宇，沈志恒，李争，朱保庆（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）[摘要] 工程设计中钢制烟囱结构一般分为塔架式、自立式、拉索式。

对于高径比小于20的钢制烟囱可采用自立式结构。

海上固定平台由于空间限制，主电站的排烟系统采用了不同于一般钢制烟囱侧面开孔接入烟道的方式，而采用排烟道与钢烟囱直连的结构。

本文提出了一种新型高温钢制烟囱结构形式，并详细介绍了分析计算方法。

[关键词] 自立式；高温钢烟囱；应力分析；ANSYS有限元作者简介：程新宇（1979—），男，天津人，硕士，中级工程师。

海洋石油工程股份有限公司海上油气平台总体及配管设计工程师。

图1 烟囱三维模型示意图图2 钢制烟囱尺寸图海上固定平台中一般设置有大型发电机组，发电机组通常由透平发动机和发电机组成，透平发动机排出的烟气通过排烟管道和钢制烟囱排至平台安全地点，烟气温度高达550℃。

在工程设计中钢制烟囱结构一般分为塔架式、自立式、拉索式，对于高径比小于20的钢制烟囱可采用自立式结构[1][2]。

海上固定平台由于空间限制，主电站的排烟系统采用了不同于一般钢制烟囱侧面开孔接入烟道的方式，而是采用排烟管道与钢制烟囱直连的结构。

侧面接入烟道的钢制烟囱，由于烟囱固定基础远离烟道接入口，高温烟气对于钢制烟囱的固定基础热影响较小。

但对于本文提出的烟道连接方式和固定基础的结构形式，钢结构的温度应力是设计中必须考虑的重要因素。

国内现行的烟囱设计标准及规范中未考虑温度应力对于钢制烟囱的影响[1][2][5]，相关的参考文献中很少涉及这一问题。

本文针对提出的一种新型的高温钢烟囱结构形式，通过有限元分析计算了钢制烟囱的温度分布以及在热应力和外部载荷作用下，钢制烟囱新型结构的安全可靠性能。

1 自立式钢制烟囱设计方案图1为透平发动机废热装置排烟管道与钢制烟囱安装的三维模型示意图。

Mathcad - 钢烟囱设计计算书

钢烟囱设计计算书（自立式）1 设计依据1.1 《建筑结构荷载规范》GB 50009-20121.2 《建筑抗震设计规范》GB 50011-20101.3 《烟囱设计规范》GB 50051-2013 2 设计参数钢烟囱计算高度H e 16m :=材料强度Q235f t 215MPa:=烟囱底、顶标高z 120m :=下部高度H 18m:=上部高度H 2H e H 1−8m =:=下部内径d 11700mm :=上部内径d 21700mm:=上部壁厚t 26mm:=下部截面面积上部截面面积下部截面抵抗矩上部截面抵抗矩下部截面回转半径I 1A 1i 120.012m4=:=上部截面回转半径I 2A 2i 220.012m4=:=截面长细比3 风荷载计算基本风压ω00.35kPa:=根据规范《石油化工管式炉钢结构设计规范》SHT3070-2005附录B规定，则圆形烟囱体型系数μs 0.70:=烟囱筒体质量m e0γs A 1H 1⋅A 2H 2⋅+()⋅ 4.039ton ⋅=:=烟囱附加设备质量m e12323kg:=烟囱总质量m e m e0m e1+ 6.6ton⋅=:=N e m e g ⋅58.713kN⋅=:=参照规范《石油化工管式炉钢结构设计规范》SHT3070-2005附录B，则直筒式烟囱基本自振周期参照规范《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012附录F，则钢烟囱基本自振周期钢烟囱基本自振周期T 1max T 1a T 1b , ()0.208s=:=根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012第8·4条，可不考虑顺风向风振的影响。

z高度处的风振系数βz计算峰值因子g 1 2.5:=10m高度名义湍流强度I 100.14:=备注：对应A、B、C和D类地面粗糙度，可分别取012、014、023和039结构阻尼比结构第1阶自振频率地面粗糙度修正系数备注：对应A、B、C和D类地面粗糙度，分别取128、100、054和026x 15>脉动风荷载的共振分量因子H1a 1.6m:=结构第1阶振型系数z为高度下部z为全高度处脉动风荷载垂直方向的相关系数脉动风荷载水平方向的相关系数ρx 1.00:=系数查表取值k0.910:=α10.218:=地面粗糙度类别B风压高度变化系数脉动风荷载的背景分量因子z高度处的风振系数风荷载标准值ωk1βz1μs ⋅μz1⋅ω0⋅0.319kPa ⋅=:=ωk2βz2μs ⋅μz2⋅ω0⋅ 1.298kPa⋅=:=烟囱底部截面受力计算：风荷载水平力标准值风荷载弯矩标准值风荷载水平力设计值V w 1.4V kw ⋅31.01kN ⋅=:=风荷载弯矩设计值M w 1.4M kw 248.06kN·m⋅=:=螺栓数量及直径计算根据《钢结构设计规范》表8·3·4，螺栓间距s取3倍至16倍螺栓孔径螺栓孔外挑宽度Δ1150mm:=螺栓圆周长L 1πd 12Δ1⋅+()⋅ 6.283m =:=螺栓数量估算螺栓数量取偶数个为地脚螺栓最大拉力查《钢结构设计手册》表10-6，螺栓直径d取20mm，对应最大拉力为34.3kN又由《石油化工管式炉钢结构设计规范》SHT3070-2005第9·3·13条，考虑锚栓的腐蚀裕度3mm 最终选择锚栓直径为M24。

钢烟囱计算书

自立式钢烟囱一. 工程概况该结构为一自立式钢烟囱，安全等级为二m，壁厚从上至下分别为1012现在壁厚变化处作1-1、2-2、3-3剖面。

二. 设计依据主要计算根据是：1. 甲方提供的各种数据文件、资料和图2. 我国现行有关规范、规程，主要包《烟囱设计规范》（GB50051-《建筑结构荷载规范》（GB50009-《钢结构设计规范》（GB50017-《建筑抗震设计规范》（GB50011-三. 截面性质四. 荷载信息2.风荷载标准值：∑H/D=12.00，则μs=0.53w0=0.6kN/m2T1=0.39s，则w0 T12=0.09荷载规范》风荷载分布图（kN/m）弯矩图（kN·m）3. 地震荷载标准值：根据《烟囱设计规范》（GB50051-2002）式α1＝0.12，H0= M0=α1 G E H0=375.56kN·m∵T1=0.39s，T g=∴η0=0.55，V0=η0α1 G E=五. 荷载组合1. 荷载效应组合按下式确定：γ0（γG S GK+γQ1S Q1K）≤R2. 地震作用效应组合按下式确定：γGE S GE+γEhS EhK+ψcweγ具体为如下2种组合情况：1) 1.2×恒载+ 1.42) 1.2×恒载+ 1.4其中，γ0＝1.0，γRE＝0.8六. 强度及局部稳定验算f t=γs f=1.00×215=215N/mm2，f t/γRE＝268.75根据《烟囱设计规范》（GB50051-风荷载作用下：σcrt w10=0.4E t/k×t3/d3=351.57N/mm2σcrt w20=0.4E t/k×t2/d2=263.68N/mm2σcrt w30=0.4E t/k×t1/d1=219.73N/mm2地震作用下：σcrt E10=0.4E t/k×t3/d3=439.47N/mm2σcrt E10/γRE＝549.33N/mm21. 1.2×恒载+1.4×风载 1-1截面：σ1＝N1/A1+M1y1/I1= 4.34N/mm2＜f t= τ1=2V1/A1=0.84N/mm＜f v=125N/mm22-2截面：σ2＝N2/A2+M2y2/I2=12.81N/mm2＜f t= τ2=2V2/A2= 1.33N/mm＜f v=125N/mm23-3截面：σ3＝N3/A3+M3y/I3=20.40N/mm2＜f t= τ3=2V3/A3= 1.42N/mm＜f v=125N/mm22. 1.2×恒载+1.4×0.2×风载+1.3×地震3-3截面：σ3＝N3/A3+M3y/I3=12.21 N/mm2＜f t/γRE= τ3=2V3/A3=0.60 N/mm2＜f v/γRE=七. 稳定验算根据《烟囱设计规范》（GB50051-i=√(I3/A3)=878.24mmλ=μl/i=68.32，则φ=0.76N EX=πE t A3/（1.1λ2）=49445.11kN1. 1.2×恒载+1.4×风载 σ＝N3/φ3A3+M3y3/[I3（1-0.821.19 2. 1.2×恒载+1.4×0.2×风载+1.3×地震σ3＝N3/φA3+M3y3/[I3（1-0.812.96八. 柱脚验算1. 锚栓验算选用20个Φ39锚栓，材料选用Q235，锚锚栓中心离底板外边缘距离为100mm，筒锚栓数量n=20构外壁距离锚栓中心离底板外边缘距离为100mm筒壁内侧底板长度为100mm锚栓中心线形成的圆直径d0= 2.7m轴向压力N=0.9*（G1+G2+G3）=209.75kN根据《烟囱设计规范》（GB50051-锚栓最大拉力P max=4M/（nd0）－91.06kN2. 底板厚度验算底板面积A =2450440mm 2底板惯性矩I = 2.10E+12mm 4如采用加劲肋，则σcbt ＝G /A +My /I = 1.01N/mm 2a =πd /n =456mm ，b =b /a =0.44，则β＝0.05205M max =βσcbt a 2=10956N·mm t ≥√（6M max /f t ）=17.5mm ，取底板厚度为25 mm 。

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。

特种结构

(a)现代化粮仓
(b)散装水泥料筒仓图1-44 筒仓
(c)煤仓
1.4筒仓
谢谢观看！
特种结构
1.1烟囱
图1-30 砖烟囱
图1-31 辽宁绥中电厂钢筋混凝土烟囱
1.1烟囱
图1-32 自立式钢烟囱
图1-33 塔架式钢烟囱
图1-34 拉线式玻璃钢烟囱
1.1烟囱
水塔是用于储水和配水的高耸结构，是建筑工程中常用的给水工程构筑物，用来保持和调节给水管网中的水量和水压。水塔由水箱、塔身和基础三部分组成。
图1-35 圆柱壳式水箱水塔
图1-36 倒锥壳式水箱水塔
1.2水塔
(a)
(b)
(c)
图1-37 水塔水箱的几种形式
(d)
1.2水塔
按所用的材料不同，水塔可分为钢筋混凝土水塔、钢水塔、砖石塔身和钢筋混凝土水箱组合的水塔。水塔的基础有钢筋混凝土圆板基础、环板基础、单锥壳与组合锥壳基础，以及桩基础。当水塔容量较小、高度不大时，也可用砖石材料砌筑的刚性基础。
图1-38 瑞典马尔默水塔
1.2水塔
按所用的材料不
按平面形状不同
按施工方法不同
同
1.3水池
图1-39 室外游泳池

图1-40 地下封闭式污水处理池
1.3水池
图1-41 水厂清水池
图1-42 蓄水池
图1-43 景观喷水池
1.3水池
筒仓是用于贮存粒状和粉状松散物体（如粮食、面粉、水泥、碎煤、精矿粉等）的筒状立式容器。筒仓可作为生产企业调节和短期贮存生产用原料的附属设施，也可作为长期贮存粮食的仓库。

烟囱设计要求

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废气治理行业烟囱一般为碳钢和玻璃钢烟囱。

烟囱设计应符合烟囱设计规范。

1
玻璃钢烟囱
1.烟囱长期运行不得超过100℃，当烟气超出运行条件时，一般可在烟囱前端设置降温措施；
2.事故发生时的30min内温度不得超过树脂的玻璃化温度；
3.环境最低温度不低于-40℃；
4.自立式玻璃钢烟囱的高度不超过30m，且其高径比（H/D）不宜大于10，拉索式玻璃钢烟囱高度不超过
45m，且其高径比（H/D）不宜大于20，塔架式玻璃钢烟囱，其跨径比（L/D）不宜大于10；【玻璃钢烟囱，主要用塔架式烟囱，L指烟囱横向支撑间距】
5.塔架式、拉索式玻璃钢烟囱层间挠度不应超过相应支撑间距的1/120。

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。

自立式钢烟囱设计(GB50051-2002)

说明： 1.此版风荷载按最新 GB50009-2012《建筑结构荷载规范》计算。
1 .设计条件
烟囱设计：烟囱高度H：烟囱直径D：烟气温度：烟囱筒壁材质：烟温下强度设计值ft：烟温下抗剪强度设计值fvt：烟温下弹性模量Et：烟囱平台活载LL：抗震设计：抗震设防烈度：场地类别：水平基本地震加速度值：多遇地震/罕遇地震：水平地震影响系数α max：设计地震分组：特征周期值Tg：建筑结构抗震阻尼比ζ ：结构自振周期T1：水平地震影响系数α 1：竖向地震影响系数α vmax 抗风设计：设计风速ν ：基本风压ω 0：地面粗糙度类别：建筑结构抗风阻尼比ζ ：体型系数μ s： 7度 Ⅱ 0.100g (-) 多遇地震 0.08 (-) 第一组 0.35 (s) 0.01 (-) 0.963 (s) 0.041 (-) 0.000 (-) 35.8 (m/s) 0.80 (kN/m^2) A类 0.01 (-) 0.80 (-) (*按GB50051-2002第5.2.4条) (*按GB50009-2012表8.3.1) 本项目不计算竖向地震 (*按技术协议) (*按GB50011-2010第5.1.4条) (*按GB50051-2002第5.5.1条) (*按GB50011-2010第5.1.4条) Q345 295 (N/mm^2) 170 (N/mm^2) 206,000 (N/mm^2) 4.0 (kN/m^2) (*按技术协议) (*按技术协议) (*按技术协议) (*按技术协议) 80.0 (m) 7.5 (m) 100 (℃) (*按技术协议)
LOGO 项目名称设计依据 GB50009-2012 GB50011-2010 GB50017-2003 GB50051-2002 建筑结构荷载规范建筑抗震设计规范 xxxxxxxx 设计/时间 a 校对/时间 b 审核/时间 c 页数/总页 1/15 版本 A

钢烟囱计算书计算书5

（如果不单独存档，不盖入库章）计算书xxxx 项目 xxxx 装置 66米钢烟囱文件编号：xxxx钢烟囱设计软件QY-Chimney*********工程建设有限公司2017年10月目录1、设计资料 (3)2、计算依据 (7)3、筒体自重计算 (8)4、筒体截面参数 (10)5、筒体温度计算 (11)6、动力特征计算 (15)7、风荷载计算 (17)8、考虑瞬时极端最大风速时的风荷载计算（只计算顺风向风压） (19)9、地震作用及内力计算 (21)10、附加弯矩计算 (25)11、荷载内力组合 (31)12、钢烟囱强度与稳定计算 (34)13、考虑瞬时极端最大风速下验算结果 (38)14、筒壁容许应力计算 (39)15、钢烟囱底座计算 (42)16、钢烟囱位移结果 (46)17、加强圈间距计算 (47)1、设计资料1．基本设计资料烟囱总高度H = 66.000m烟气温度T gas = 80.00℃烟囱底部高出地面距离: 0mm夏季极端最高温度T sum = 40.00℃冬季极端最低温度T win = -15.00℃最低日平均温度T win = -5.00℃烟囱日照温差△T = 15.00℃基本风压w0 = 0.35kN/m2瞬时极端最大风速: 50.00(m/s)地面粗糙度: B类烟囱筒体几何缺陷折减系数d = 0.50 烟囱安全等级: 二级抗震设防烈度: 7度(0.10g)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衬里起始高度: 0.00m设置破风圈: 是2．材料信息3烟囱总分段数: 7是否设置爬梯: 是爬梯自重(沿高度): 5.00(kN/m) 4．烟囱底座设计参数烟囱底板材料: Q235(B)烟囱底板内径D1: 3500.00mm烟囱底板外径D2: 8000.00mm偏心弯矩M e: 0.00kN.m地脚螺栓材料: Q235(B)地脚螺栓数量n: 6地脚螺栓腐蚀裕量c2: 4.0mm地脚螺栓中心线直径D3: 7500mm筋板材料: Q235(B)筋板高度hj: 600.00mm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L4: 500mm2、计算依据《烟囱设计规范》 GB 50051-2013（以下简称“烟规”）《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012（以下简称“荷载规范”）《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（以下简称“抗震规范”）《钢结构设计规范》GB 50017-2003（以下简称“钢结构规范”）《烟囱设计手册》(中国计划出版社, 2014年5月第1版, 以下简称“烟囱手册”) 《塔式容器》NB/T 47041-2014《碳素结构钢》GB/T 700-2006《低合金高强度结构钢》GB/T 1591-2008《钢结构设计手册》（第三版）中国建筑工业出版社《钢结构连接节点设计手册》（第二版）中国建筑工业出版社3、筒体自重计算如果存在洞口的话则扣除洞口部位的重量。

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

钢烟囱

——混凝土在温度作用下的轴心抗压强度设计值。
5）烟道入口宜设计成圆形。矩形孔洞的转角宜设计成圆弧形。孔洞应力应满足：
式中： ——洞口补强后水平截面面积，应不小于无孔洞的相应圆筒壁水平截面面积（）；
——洞口补强后水平截面最小抵抗矩（）；
——温度作用下的钢材抗压强度设计值（）
N、M——洞口截面处轴向力及弯矩设计值（N、N·mm）；
二、塔架式钢烟囱
1、钢塔架可根据排烟筒的数量，水平截面设计成三角形和方形。
2、钢塔架沿高度或采用单坡度或多坡度型式，塔架底部宽度与高度之比，不宜小于1/8。
3、对于高度较高，底部较宽的钢塔架，应在底部各边增设拉杆。
4、钢塔架的计算应符合下列规定：
1）、在风荷载和地震作用下，应根据排烟筒与钢塔架的连接方式，考虑排筒对塔架的作用力。
——洞口应力集中系数，孔洞圆角半径r与孔洞宽度b之比，r/b=0.1时，可取 =4，r/b≥0.2时，取 =3，中间值线性插入。
3、自立式钢烟囱的最小厚度应满足下列条件：
当烟囱高度h≤20m，t=4.5+C
当烟囱高度h＞20m，t=6+C
式中：C——腐蚀厚度裕度，有隔热层时取C=2mm，无隔热层时取C=3mm。
4）钢烟囱底座基础局部受压应力，可按下式计算：
式中： ——钢烟囱（包括钢内筒）荷载设计值作用下，在混凝土底座处产生的局部压应力（）；
——钢烟囱与混凝土基础的接触面面积（）；
W——钢烟囱与混凝土基础的接触面截面抵抗矩（）；
ω——荷载分布影响系数，可取ω=0.675；
——混凝土局部受压时强度提高系数，按国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010）计算；
4、隔热层的设置应符合以下规定：

不锈钢烟囱

不锈钢烟囱预制式烟囱，可设计生产圆形、矩形或其他截面形状的不同口径不锈钢、碳钢烟囱，并可按客户需求设计制造单层碳钢或不锈钢烟囱。

预制式不锈钢烟囱严格按照国标GB50051-2002《烟囱设计规范》和国际公认的BSI-BS*4076：89《Specification for Steel Chimneys》英国国家标准进行制作。

可应用各种锅炉、直燃机组及冷热水器等的排气系统以及柴油发电机组，焚烧炉排气系统和空调系统工业系统等各种排气排放系统。

产品为分体组合式结构，可按设计及施工要求，制作成任意走向。

其材质多为 SUS304（OCr19Ni9）、SUS316（OCr17Ni14Mo2）、 Incoloy800（OCr20Ni32A1Ti）等不锈钢材料，可承受0.15MPa的压力，排放介质的温度最高可达800°C。

烟囱每个部件的内、外筒及隔热材料出厂前组装为一体，现场安装时，只需拧紧螺钉即可，无须现场焊接、铆接，使安装方便、快捷。

同时具备以下特点：耐高温：可以根据一般锅炉烟气温度<240度，也可以根据柴油发电机组480℃-680℃的高温，分别设置高压矿棉、硅酸铝等各种不同性质、不同厚度的隔热材料，确保烟囱外壁不超过<45度（热工规范要求<60度）。

先进的连接工艺：引进日本TFD先进工艺，节省了因传统法兰连接工艺所占据的可贵的建筑空间，极大提高建筑物空间利用效率，满足狭窄井道的安装条件；技术先进，结构合理，工艺稳定，质量可靠；使用寿命长（期望值50年）而且平时无需维修保养；重量轻，支架组合科学合理，现场安装简便、快捷；可大幅度减轻劳动强度，降低安装费用。

安装方便：将艰难复杂的在高空狭窄的竖井内制作安装的工艺，转化为车间制作、一体成型、运至现场组合安装，不仅简化了安装程序，而且确保了内胆、隔热层、外壳诸多环节中的制作质量问题。

同时，现场组合安装变得很方便。

外观铮亮挺括，不仅可作为附壁式烟囱点辍建筑的外立面，而且可以减少因内置式烟囱竖井占有的可贵的建筑面积（所节省的工程造价相当于一根烟囱的造价）。

某烟囱改造工程自立式钢内筒的内力分析

某烟囱改造工程自立式钢内筒的内力分析摘要：以某自立式钢内筒烟囱改造工程为例，采用烟囱设计软件进行内外筒联算，采用有限元分析软件对钢内筒进行复核验算。

通过对烟囱设计软件与有限元分析软件计算结果的对比分析，说明这一计算方法的合理性和适用性。

关键词：自立式钢内筒；烟囱软件；有限元；对比分析0引言某燃煤发电机组有一座高240.0米，出口内径为8.8米的砖内筒钢筋混凝土烟囱。

根据工艺要求，需对FGD装置进行增容改造，拟拆除烟囱内的砖内筒，在原烟囱内新增设置一座直径为8.8米的自立式钛钢复合板内筒，钢内筒高243米，并与原外接钢烟道相连。

保留原有烟囱平台，并对其进行改造，在60m、120m、180m、230m层平台设置钢内筒止晃点。

本文通过运用烟囱设计软件[1]和有限元分析软件分别对自立式钢内筒进行计算分析，通过计算结果对比，复核这一计算方法的合理性。

1 外部输入条件及钢内筒截面参数1.1 外部输入条件1）基本风压：0.37kN/m2（50年一遇）；地面粗糙度类别：B类。

2）抗震设防烈度：7度（0.10g）；设计地震分组为：第一组，建筑场地类别：Ⅱ类。

3）环境极端高温38.5℃，环境极端低温-10.8℃，烟气正常运行温度54℃，烟气异常温度150℃。

1.2 钢内筒的截面参数钢内筒为直径8.8米的自立式钛钢复合内筒，钢内筒高243米，钢内筒的截面参数见表1-1。

钢内筒的止晃平台标高分别为60m、120m、180m、230m。

表1-1钢内筒截面参数表2 钢内筒外部作用分析自立式钢内筒[2]的外部作用主要为钢内筒自重荷载（含钢内筒筒壁及加劲肋荷载、钢内筒壁积灰及保温层荷载）、外筒通过止晃点作用给钢内筒的位移荷载。

采用烟囱软件对钢筋混凝土外筒烟囱进行建模计算，得出钢筋混凝土烟囱外筒位移如表2-1，即烟囱外筒作用在自立式钢内筒上的水平位移荷载。

根据《烟囱规范》[3]5.6.12条，计算出自立式钢内筒由筒壁温差引起的水平位移见表2-1。