结构抗震设计课程
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（1）完好；
（2）轻微破坏：只需要略加修理或不修理就能继续使用；
（3）中等破坏：介于轻微破坏和严重破坏之间；
（4）严重破坏：虽未掉头，但必须拆除或需要特别修理才能继续 使用；
（5）掉头。
钢筋混凝土烟囱的震害主要表现为裂缝（大部分为水平裂缝）、 倾斜、弯曲、折断、坠落等。砖烟囱的破坏形式与地震烈度的高低、 地基场地的好坏有密切的联系。
烟囱的震害形式
国内外地震震害资料表明，砖烟囱是一种容易遭受震 害的高耸构筑物，它的破坏是很普遍的。砖烟囱的震害随着 地震烈度、地基情况和震中距的不同有水平裂缝、多条环裂 缝、筒身错位、阶梯形斜缝、酥裂、筒身扭转、竖缝、顶端 破坏、掉头等，破坏形态如图8.1所示。
图8.1 砖烟囱震害破坏示意图
砖烟囱的破坏程度与震害累积 、地基条件的影响 、破坏高度 、外 形的影响等因素相关。其破坏程度可以划分为以下五等，即：
因此，进行烟囱抗震设计计算时，应尽可能地保持在弹性工作 范围内。另外，对于烟囱的设防烈度，一般均应采用基本烈度。
振型分解反应谱法
对于高度不大于150m的独立烟囱，考虑前三个振型的组合已 足够精确。对于高度大于150m的独立烟囱，如果仅考虑前三个振 型的组合，将使计算结果偏小很多，为使计算结果达到较好的精 确度，应考虑前五个振型的组合为宜。对于高度超过210m时，尚 宜考虑前七个振型的组合。
首先计算独立烟囱底部的弯矩和剪力。
再者，按照规定的弯矩和剪力分布图形规律确定烟囱高度为Hi 截面上的弯矩Mi，和剪力Vi。
烟囱底部由于水平地震作用标准值产生的弯矩：
M0 1Gk H0
式中： 1—相应于烟囱基本周期T1的水平地震影响系数； Gk—独立烟囱恒荷载标准值； H0—独立烟囱基础顶面至烟囱重心处的高度，一般H00.38H； H—自基础顶面算起独立烟囱高度（m）。
第四，将各个振型水平地震作用效应Sj按照平方和的平方根方法 进行组合，即得出所求地震作用效应
底部弯矩和剪力法
对高度不大于150m的独立烟囱，使用该种方法计算的结果，与 精确法计算结果相比较是相当接近的。对于高度在150～210m的独 立烟囱，使用该法进行计算，其结果基本上也是能够满足设计要求 的。
御能力。
•
对于砖和钢筋混凝土烟囱，当设防烈度为7度且场地条件
为I、II类时，可以不进行截面抗震强度验算，但应按规范规定
采取相应的抗震构造措施。
•
对于高度不大于60m的砖烟囱，当设防烈度为7度以及设
防烈度为8度且场地条件为I、II类时，均可不进行截面抗震强
度验算，只需符合抗震构造要求。
•
对于高度不大于210m的钢筋混凝土烟囱，当设防烈度为7
度以及设防烈度为8度且场地条件为I、II类时，风荷载不小于
0.7KN/m2情况下，可以不进行截面抗震强度验算，亦只需符
合抗震构造要求。
• 水平地震作用及其效应
烟囱与框架结构不同，它是一个独立悬臂结构，没有多余联系 杆件，一旦在某一截面出现塑性铰时，就必然造成严重破坏，有时 不仅涉及烟囱自身的安全，而且还会危及相邻建筑物的安全。
对于独立式烟囱，当烟囱高度不超过60m，并在设防烈度6 度地区建造III、IV类场地，以及在7度和8度地区建造在I、II类 场地时，可采用配筋（竖向和环向）砖烟囱。砖烟囱筒身宜采 用圆锥形，因为圆锥形烟囱比圆筒形和方形烟囱的稳定性和受 力性能都好。
烟囱高度虽然不超过60m，但当建造在8度IIຫໍສະໝຸດ Baidu、IV类场地或9 度时，宜采用钢筋混凝土烟囱。
对于烟囱高度超过60m时，一般均应采用钢筋混凝土烟囱。 如果属于重要的烟囱，高度虽然没有超过60m，，亦宜采用钢 筋混凝土烟囱。
从震害调查资料得知，钢筋混凝土烟囱的震害破坏，大 多数是在混凝土和钢筋遭受到损伤和腐蚀的部位。因此， 在烟囱筒身内应采取有效预防措施，尽可能地避免或减少 有害气体对筒壁材料的腐蚀和较大的温差作用。
规范规定，除6度7度区的独立烟囱可以不考虑竖向地震作 用以外，对于8度、9度和10度区内的独立烟囱，均应考虑上、 下两个方向的竖向地震作用和水平地震作用的不利组合。
首先算出烟囱底部的总竖向地震作用标准值：
图8.11 水平地震作用烟囱计算简图
振型分解反应谱法主要步骤如下：
第一，根据结构动力学的方法（精确法或近似法）计算出烟囱的 自振特性。
第二，根据计算出的烟囱自振特性，应用反应谱理论计算烟囱的 各个振型下的水平地震作用。
第三，按照结构动力学的方法，进行计算各个振型水平地震作用 标准值作用下的水平地震作用效应Sj（剪力和弯矩）。
烟囱底部由于水平地震作用标准值产生的剪力
V0 c1Gk
式中 c—烟囱上部的剪力修正系数，
图8.12 独立烟囱水平地震作用效应分布
竖向地震作用及其效应
由地震的宏观调查表明，在较高烈度地区竖向地震作用的 影响是十分明显的。国内外大量强震记录也表明，地震除以水 平运动为主外，竖向运动分量约为水平运动分量的50%。在震中 地区，有时竖向运动分量可能大于水平运动分量，其破坏性是 很大的。
图8.2 钢筋混凝土烟囱破坏形式示意图
烟囱的选型及可不验算范围
烟囱筒身材料的选择，应根据抗震设防烈度、场地土类别、烟囱 高度和出口内径、风荷载以及材料供应等具体情况综合考虑决定。
对于抗震性能，钢筋混凝土烟囱显然比砖烟囱好。
砖砌体是脆性材料，抗震性能较差，即使配置钢筋可以增加烟囱 的抗弯、抗剪切和抗拉的能力，但其增加的程度仍然有限，这主要 是由于砖砌体本身固有性能所决定的，另外在砖烟囱内由于配置竖 向钢筋而损伤了砖砌体，影响砌体强度；其次施工时，由于钢筋细 柔而容易摆动，钢筋与砂浆之间粘结受到影响，影响两者之间的共 同工作。震害调查资料也表明，配筋烟囱在遇到强烈地震或地基场 地条件较差情况下，由于防震能力有限，常发生不同程度的破坏。
为了防止烟囱破坏危害人身安全和使邻近建筑物遭到 次生灾害，自烟囱筒壁外边缘到邻近建筑物边缘距离不宜 小于8～10m。
235 f ay
•
从侧向作用等效观点出发，当烟囱风荷载为0.4KN/m2时，
与7度地震作用相当，即相当于具备7度地震作用的抗御能力。
当烟囱风荷载为0.7KN/m2时，即相当于具备8度地震作用的抗
（2）轻微破坏：只需要略加修理或不修理就能继续使用；
（3）中等破坏：介于轻微破坏和严重破坏之间；
（4）严重破坏：虽未掉头，但必须拆除或需要特别修理才能继续 使用；
（5）掉头。
钢筋混凝土烟囱的震害主要表现为裂缝（大部分为水平裂缝）、 倾斜、弯曲、折断、坠落等。砖烟囱的破坏形式与地震烈度的高低、 地基场地的好坏有密切的联系。
烟囱的震害形式
国内外地震震害资料表明，砖烟囱是一种容易遭受震 害的高耸构筑物，它的破坏是很普遍的。砖烟囱的震害随着 地震烈度、地基情况和震中距的不同有水平裂缝、多条环裂 缝、筒身错位、阶梯形斜缝、酥裂、筒身扭转、竖缝、顶端 破坏、掉头等，破坏形态如图8.1所示。
图8.1 砖烟囱震害破坏示意图
砖烟囱的破坏程度与震害累积 、地基条件的影响 、破坏高度 、外 形的影响等因素相关。其破坏程度可以划分为以下五等，即：
因此，进行烟囱抗震设计计算时，应尽可能地保持在弹性工作 范围内。另外，对于烟囱的设防烈度，一般均应采用基本烈度。
振型分解反应谱法
对于高度不大于150m的独立烟囱，考虑前三个振型的组合已 足够精确。对于高度大于150m的独立烟囱，如果仅考虑前三个振 型的组合，将使计算结果偏小很多，为使计算结果达到较好的精 确度，应考虑前五个振型的组合为宜。对于高度超过210m时，尚 宜考虑前七个振型的组合。
首先计算独立烟囱底部的弯矩和剪力。
再者，按照规定的弯矩和剪力分布图形规律确定烟囱高度为Hi 截面上的弯矩Mi，和剪力Vi。
烟囱底部由于水平地震作用标准值产生的弯矩：
M0 1Gk H0
式中： 1—相应于烟囱基本周期T1的水平地震影响系数； Gk—独立烟囱恒荷载标准值； H0—独立烟囱基础顶面至烟囱重心处的高度，一般H00.38H； H—自基础顶面算起独立烟囱高度（m）。
第四，将各个振型水平地震作用效应Sj按照平方和的平方根方法 进行组合，即得出所求地震作用效应
底部弯矩和剪力法
对高度不大于150m的独立烟囱，使用该种方法计算的结果，与 精确法计算结果相比较是相当接近的。对于高度在150～210m的独 立烟囱，使用该法进行计算，其结果基本上也是能够满足设计要求 的。
御能力。
•
对于砖和钢筋混凝土烟囱，当设防烈度为7度且场地条件
为I、II类时，可以不进行截面抗震强度验算，但应按规范规定
采取相应的抗震构造措施。
•
对于高度不大于60m的砖烟囱，当设防烈度为7度以及设
防烈度为8度且场地条件为I、II类时，均可不进行截面抗震强
度验算，只需符合抗震构造要求。
•
对于高度不大于210m的钢筋混凝土烟囱，当设防烈度为7
度以及设防烈度为8度且场地条件为I、II类时，风荷载不小于
0.7KN/m2情况下，可以不进行截面抗震强度验算，亦只需符
合抗震构造要求。
• 水平地震作用及其效应
烟囱与框架结构不同，它是一个独立悬臂结构，没有多余联系 杆件，一旦在某一截面出现塑性铰时，就必然造成严重破坏，有时 不仅涉及烟囱自身的安全，而且还会危及相邻建筑物的安全。
对于独立式烟囱，当烟囱高度不超过60m，并在设防烈度6 度地区建造III、IV类场地，以及在7度和8度地区建造在I、II类 场地时，可采用配筋（竖向和环向）砖烟囱。砖烟囱筒身宜采 用圆锥形，因为圆锥形烟囱比圆筒形和方形烟囱的稳定性和受 力性能都好。
烟囱高度虽然不超过60m，但当建造在8度IIຫໍສະໝຸດ Baidu、IV类场地或9 度时，宜采用钢筋混凝土烟囱。
对于烟囱高度超过60m时，一般均应采用钢筋混凝土烟囱。 如果属于重要的烟囱，高度虽然没有超过60m，，亦宜采用钢 筋混凝土烟囱。
从震害调查资料得知，钢筋混凝土烟囱的震害破坏，大 多数是在混凝土和钢筋遭受到损伤和腐蚀的部位。因此， 在烟囱筒身内应采取有效预防措施，尽可能地避免或减少 有害气体对筒壁材料的腐蚀和较大的温差作用。
规范规定，除6度7度区的独立烟囱可以不考虑竖向地震作 用以外，对于8度、9度和10度区内的独立烟囱，均应考虑上、 下两个方向的竖向地震作用和水平地震作用的不利组合。
首先算出烟囱底部的总竖向地震作用标准值：
图8.11 水平地震作用烟囱计算简图
振型分解反应谱法主要步骤如下：
第一，根据结构动力学的方法（精确法或近似法）计算出烟囱的 自振特性。
第二，根据计算出的烟囱自振特性，应用反应谱理论计算烟囱的 各个振型下的水平地震作用。
第三，按照结构动力学的方法，进行计算各个振型水平地震作用 标准值作用下的水平地震作用效应Sj（剪力和弯矩）。
烟囱底部由于水平地震作用标准值产生的剪力
V0 c1Gk
式中 c—烟囱上部的剪力修正系数，
图8.12 独立烟囱水平地震作用效应分布
竖向地震作用及其效应
由地震的宏观调查表明，在较高烈度地区竖向地震作用的 影响是十分明显的。国内外大量强震记录也表明，地震除以水 平运动为主外，竖向运动分量约为水平运动分量的50%。在震中 地区，有时竖向运动分量可能大于水平运动分量，其破坏性是 很大的。
图8.2 钢筋混凝土烟囱破坏形式示意图
烟囱的选型及可不验算范围
烟囱筒身材料的选择，应根据抗震设防烈度、场地土类别、烟囱 高度和出口内径、风荷载以及材料供应等具体情况综合考虑决定。
对于抗震性能，钢筋混凝土烟囱显然比砖烟囱好。
砖砌体是脆性材料，抗震性能较差，即使配置钢筋可以增加烟囱 的抗弯、抗剪切和抗拉的能力，但其增加的程度仍然有限，这主要 是由于砖砌体本身固有性能所决定的，另外在砖烟囱内由于配置竖 向钢筋而损伤了砖砌体，影响砌体强度；其次施工时，由于钢筋细 柔而容易摆动，钢筋与砂浆之间粘结受到影响，影响两者之间的共 同工作。震害调查资料也表明，配筋烟囱在遇到强烈地震或地基场 地条件较差情况下，由于防震能力有限，常发生不同程度的破坏。
为了防止烟囱破坏危害人身安全和使邻近建筑物遭到 次生灾害，自烟囱筒壁外边缘到邻近建筑物边缘距离不宜 小于8～10m。
235 f ay
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从侧向作用等效观点出发，当烟囱风荷载为0.4KN/m2时，
与7度地震作用相当，即相当于具备7度地震作用的抗御能力。
当烟囱风荷载为0.7KN/m2时，即相当于具备8度地震作用的抗