钢内筒烟囱底座计算方法f

钢烟囱底座计算方法

2 底座的受力特性

钢烟囱底座呈圆环形，筒壁支撑于圆环形底板上，并通过沿圆环均匀分布的锚栓将筒壁固定于基础上，如图一所示。底座承受轴向力和弯矩的共同作用，其中压力由底板直接传给基础，拉力则通过锚栓受拉传给基础。

图一 钢烟囱底座示意图

（a ）截面简图 （b ）co c r e >时的应力 （c ）co c r e ≤时的应力

图二 圆环形底座的应力分布

图中：

c e ─轴向力对筒壁圆心的偏心距，N

M e c =

M ─烟囱底部最大弯矩设计值 N

─与弯矩相应的轴向压力设计值 co

r ─截面核心距，r r co 5.0=

3 底板混凝土压应力及锚栓拉应力计算

a ．当co c r e ≥时

截面存在受压区和受拉区，受拉区锚栓参与抗拉，受压区锚栓不参与受力仅混凝土受压，采用图二（b ）所示的应力计算简图进行计算。

取：c

s t E E n ='

A

A l t

=

ρ

α

ρϕ

ϕασαϕ

ϕασπ

ϕ

ω

ϕ

ω

d rtn rtd N t t c c '

cos 1cos cos 2

cos 1cos cos 2

⎰⎰

--+--=

()()[]ϕρπϕϕρϕρϕ

σ

ω

cos sin 1cos 12'''t

t

t

t

t

t

c n n n rt

--+--=

（1）

α

αρϕ

ϕασααϕ

ϕασπ

ϕ

ω

ϕ

ω

d tn r d t r M t t c c cos cos 1cos cos 2

cos cos 1cos cos 2

'

22

⎰⎰

--+--=

()()()

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+-+-+--=t t t t t t t t c n n n n t r ρπϕϕρϕρϕρϕσ

ω

''

''2

2cos sin 142sin 121cos 12 （2） （2）/（1）,消去ωσc ，形成仅含ϕ的表达式。

()()()

()()[]

ϕρπϕϕρϕρρπϕϕρϕρϕρcos sin 12cos sin 142sin 121'''

''''t

t

t

t

t

t

t t t t t t t t n n n n n n n r N

M --+-⎥

⎦

⎤⎢⎣⎡+-+-+-=

（3）

利用（3）式可求出ϕ，再将ϕ带入（1）以求得钢烟囱作用在混凝土底座处产生的局部压应力ωσc

()

(

)

(

)[]

ϕ

ρπϕϕρϕρϕσωcos sin 12cos 1'

''

t t t t t t c n n n rt N --+--=

（4）

由平截面假定求锚栓的最大拉应力ωσs

ϕ

ϕσσ

ωω

cos 1cos 1-+=

c

c s

s E E

ωω

σϕϕσ

c c

s s E E cos 1cos 1-+=

ωσϕ

ϕc t n '

cos 1cos 1-+=

（5）

以上公式中：

ϕ

─钢烟囱底座处截面的受压区半角 s

E ─钢材的弹性模量

c E ─混凝土的弹性模量 l A ─全部锚栓总截面积

t ─钢烟囱底座宽度 A

─钢烟囱底板面积 sw

σ─锚栓的最大拉应力

由此，co c r e ≥时，钢烟囱底座底板混凝土压应力的计算公式为

()

(

)

(

)[]

ϕ

ρπϕϕρϕρϕσωcos sin 12cos 1'''t t

t t

t t

c n n n rt N -

-+

-

-=

钢烟囱底座锚栓拉应力的计算公式为

ω

ω

σ

ϕ

ϕσ

c t s n '

cos 1cos 1-+=

b ．当co

c r e ≤时

钢烟囱底座全截面受压，所有锚栓均不参与受力，采用图二（c ）所示的应力计算简图进行计算。 混凝土底座所受压力为

W

M A N cw +=

σ

式中：

cw σ─钢烟囱作用在混凝土底座处产生的局部压应力

A ─钢烟囱底板面积 W

─钢烟囱底板截面抵抗矩

锚栓按构造设置。 4 算例分析

某钢烟囱内直径为6m ，烟囱底部的轴向力设计值为kN

N

5172=，弯矩设计值为m

kN M

⋅=12376。

设计底座锚栓选用40M30（Q235）螺栓，锚栓所在圆直径m d 25.60=，钢烟囱圆环形底板的内外半径分别为2.9m 和

图三 钢烟囱底部简图

a ．按《烟囱设计规范》9.3.2-5和9.3.2-6公式计算