浅谈钢筋混凝土烟囱外筒设计

浅谈钢筋混凝土烟囱外筒设计

【摘要】本文对钢筋混凝土烟囱外筒进行结构设计，用钢筋混凝土烟囱计算软件(安徽电力设计院2003年8月编制)和烟囱结构有限元软件(新疆电力设计院2012年编制)进行对比和相互验证，总结设计经验。

【关键词】钢筋混凝土烟囱外筒；钢筋混凝土烟囱计算软件(安徽电力设计院2003年8月编制)；烟囱结构有限元软件(新疆电力设计院2012年编制) ０前言

在火力发电厂土建结构设计中，烟囱是电厂的重要构筑物,属于电厂周边的标志性建筑。近几年电厂烟囱多采用套筒式烟囱，外筒采用钢筋混凝土，内筒采用自立式钢内筒或悬吊式钢内筒。

１概述

本文就新疆某电厂160m高烟囱举例说明,外筒155m高,出口内半径5.4m,内筒160m高自立式钢内筒,出口半径3.75m,夏季极端最高温度为41.5度,冬季极端最低温度为-37.0度，入口烟气温度：正常运行（脱硫投入时）工作温度约50度,外筒与内筒间的夏季温度56.5度，外筒与内筒间的冬季温度-22.00度。

２数据输入

烟囱外筒坡度0-65m i=0.025,65-155m i=0.00,百年一遇基本风压ω0=0.49kN/m2，地面粗糙度B类,抗震设防8度0.20g,地震分组第一组，场地类别Ⅱ类，烟囱分节为31节，0-25m混凝土为C40,25m-155m混凝土为C30,0-25m 筒壁厚500mm,25m-45m筒壁厚450mm，45m-65m筒壁厚400mm,65m-85m筒壁厚350m,，85m-155m筒壁厚300mm。内筒支承平台在9，13，18，24，31节顶部,重量分别为365kN,252kN,151kN,166kN,293kN。

荷载效应基本组合：（1）1.0恒+1.4风+附加弯矩；（2）1.2恒+1.4风+附加弯矩；（3）1.35恒+1.4风+附加弯矩；（4）1.0恒-0.50竖向地震+0.28风+1.3水平地震+地震附加弯矩；（5）1.2恒+0.50竖向地震+0.28风+1.3水平地震+地震附加弯矩；（6）1.0恒-1.3竖向地震+0.28风+0.5水平地震+地震附加弯矩；（7）1.2恒+1.3竖向地震+0.28风+0.5水平地震+地震附加弯矩。（注：系数0.28为风荷载组合系数0.2与分项系数1.4之积）。荷载效应标准组合:（1）恒+风+风附加弯矩；（2）恒+0.2风+水平地震-0.4竖向地震+地震附加弯矩；（3）恒+0.2风+水平地震+0.4竖向地震+地震附加弯矩；（4）恒+0.2风+0.4水平地震-竖向地震+地震附加弯矩；（5）恒+0.2风+0.4水平地震+竖向地震+地震附加弯矩。

３数据输出及比较

（1）周期：(2.40-2.34)/2.34=2.56%,两者差别不大,满足要求。

（2）±0.00m组合弯矩:

Ms1:(211344.53-196226.5) 196226.5=7.7%;

Ms2:(217058.27-201485.3)/201485.3=7.7%;

Ms3:(221364.19-205473.9) 205473.9=7.7%;

Ms4:(229886.9-202758.9)/202758.9=13.4%;

Ms5:(251992.4-229857.3) 229857.3=9.6%;

Ms6:(108047.4-102142.05)/102142.05=5.8%;

Ms7:(143743.7-130138.20)/130138.20=10.5%,基本满足要求。

（3）±0.00m附加弯矩:

Ma1:(28107.20-25384.2)/25384.2=10.7%;

Ma2:(33820.94-30643.0)/30643.0=10.4%;

Ma3:(38126.85-34631.6)/34631.6=10.0%;

Ma4:(20602.29-19443.8)/19443.8=6.0%;

Ma5:(41549.4-37700.68)/37700.68=10.2%;

Ma6:(6629.53-6081.1)/6081.1=9.0%;

Ma7:(40777.4-37525.68)/37525.68=8.7%,基本满足要求。

（4）外侧竖向钢筋：《钢筋混凝土烟囱计算软件》结果；《烟囱结构有限元软件》结果

±0.00m处：配筋率：0.25%，裂缝宽度：0.00mm；±0.00m处：配筋率：0.251%，裂缝宽度：0.062mm.

40.00m处：配筋率：0.25%，裂缝宽度：0.15mm；40.00m处：配筋率：0.255%，裂缝宽度：0.092mm．

80.00m处：配筋率：0.25%，裂缝宽度：0.13mm；80.00m处：配筋率：0.256%，裂缝宽度：0.065mm．

150.00m处：配筋率：0.26%，裂缝宽度：0.15mm；150.00m处：配筋率：0.251%，裂缝宽度：0.063mm经过比较满足要求。

内侧竖向钢筋：《钢筋混凝土烟囱计算软件》结果；《烟囱结构有限元软件》结果0.00m处：配筋率：0.20%；±0.00m处：配筋率：0.205%,经过比较满足要求。

40.00m处：配筋率：0.23%；40.00m处：配筋率：0.221%,经过比较满足要求。

80.00m处：配筋率：0.292%；80.00m处：配筋率：0.225%,经过比较满足要求。

150.00m处：配筋率：0.25%；150.00m处：配筋率：0.204%,经过比较满足要求。

外侧环向钢筋：《钢筋混凝土烟囱计算软件》结果；《烟囱结构有限元软件》结果

±0.00m处：配筋率：0.31%，裂缝宽度：0.15mm；±0.00m处：配筋率：0.205%，裂缝宽度：0.00mm

40.00m处：配筋率：0.22%，裂缝宽度：0.12mm；40.00m处：配筋率：0.201%，裂缝宽度：0.00mm 80.00m处：配筋率：0.22%，裂缝宽度：0.10mm；80.00m处：配筋率：0.205%，裂缝宽度：0.00mm

150.00m处：配筋率：0.26%，裂缝宽度：0.10mm；150.00m处：配筋率：0.204%，裂缝宽度：0.055mm,经过比较满足要求。

内侧环向钢筋：《钢筋混凝土烟囱计算软件》结果；《烟囱结构有限元软件》结果

±0.00m处：配筋率：0.15%；±0.00m处：配筋率：0.205%,经过比较满足要求。

40.00m处：配筋率：0.17%；40.00m处：配筋率：0.152%,经过比较满足要求。

80.00m处：配筋率：0.16%；80.00m处：配筋率：0.174%,经过比较满足要求。

150.00m处：配筋率：0.19%；150.00m处：配筋率：0.188%,经过比较满足