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30.0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。

顺风向风振系数计算

标高

z (米)

z/H φzξνμzβz

24.05 0.867 0.79+(0.86-0.79)/(0.9-0

.8)*(0.867-0.8)=0.85

1.76 0.83 1.39

1+(1.76*0.85

*0.83)/1.39=

1.61

17.5 0.634 0.46+(0.59-0.46)/(0.7-0

.6)*(0.634-0.6)=0.51

1.76 0.83 1.20

1+(1.76*0.83

*0.51)/1.2=1.

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标高

z (米)

z/H φzξνμzβz

12.5 0.456 0.23+(0.34-0.23)/(0.5-0

.4)*(0.456-0.4)=0.29

1.76 0.83 1.07

1+(1.76*0.83

*0.29)/1.07=

1.33

5 0.189 0.02+(0.06-0.02)/(0.2-0

.1)*(0.189-0.1)=0.06

1.76 0.83 1.00

1+(1.76*0.83

*0.06)/1.0=1.

02

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：

风荷载标值计算

标高z (米) 风荷载作

用面积

μsω0μzβzωk(kN/平方米)

集中力

P k(kN)

24.05 21.03 0.52 0.6 1.39 1.61 0.52*0.6*1.39*1.6

1=0.70

21.03*0.7=

17.03

17.5 12.98 0.52 0.6 1.20 1.46 0.52*0.6*1.2*1.46

=0.55

12.98*0.55

=7.79

12.5 12.98 0.52 0.6 1.07 1.33 0.52*0.6*1.07*1.3

3=0.43

12.98*0.43

=5.58

5 2

6 0.52 0.6 1.02 1.00 0.52*0.6*1.0*1.00

=0.31

26*0.31=8.

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六、底部产生的弯矩和剪力

V k=17.03+7.79+5.58+8.06=38.46 kN

米k=17.03*24.05+7.79*17.5+5.58*12.5+8.06*5=664 kN.米

七、叛断是否考虑横向风振

当烟囱坡度≤2.5%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。由《建筑结构荷载规范》7.6节知，雷诺数Re＝69000vD，其中风速

v H=sqrt(2000μHω0/ρ)=sqrt(2000*1.39*0.6/1.25)=37.6米/s

R e＝69000v cr D=69000*34.2*2.7=6.4x106>3.5x106

υcr=D/T1/S t=2.7/(0.010*30.0)/0.2=46.26>36.5*1.2=44.9 米/s

不用考虑横向风振

八、钢烟囱强度验算

本烟囱为自立式钢烟囱，H/d=30/2.7=11.1<20，满足自立式钢烟囱的直径d

和高度h之间的关系宜满足h≤20d的要求。

考虑到此钢烟囱较轻，所以风荷载应起控制作用不考虑地震。烟囱所受轴力近似考虑为烟囱自重，烟囱截面面积为Ａn=π（2.7*2.7－2.576*2.576）/4=0.099平方米，W

n

=1/32xπ(D3-d3)=π（2.7*2.7*2.7－2.576*2.576*2.576）/32=0.049，