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自立式钢烟囱计算书
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烟囱
- 烟囱
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自立式钢烟囱计算书
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| 一. 工程概况 | ||||||||
| 该结构为一自立式钢烟囱，安全等级为二级，结构形式如下图所示，圆钢管外直径为 | 2.5 | m，高 | 30 | |||||
| m，壁厚从上至下分别为 | 10 | 12 | 16 | mm，材料为Q235。 | ||||
| 现在壁厚变化处作1-1、2-2、3-3剖面。 | ||||||||
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| 二. 设计依据 | ||||||||
| 主要计算根据是： | ||||||||
| 1. 甲方提供的各种数据文件、资料和图纸等。 | ||||||||
| 2. 我国现行有关规范、规程，主要包括： | ||||||||
| 《烟囱设计规范》（GB50051-2002） | ||||||||
| 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001） | ||||||||
| 《钢结构设计规范》（GB50017-2003） | ||||||||
| 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001） | ||||||||
| 三. 截面性质 | ||||||||
| 直径D | 壁厚t | 截面面积A | 截面惯性矩I | |||||
| （单位：mm） | （单位：mm） | （单位：mm2） | （单位：mm4） | |||||
| 1-1截面 | 2500 | 10 | 78226 | 6.06E+10 | ||||
| 2-2截面 | 2500 | 12 | 93795 | 7.26E+10 | ||||
| 3-3截面 | 2500 | 16 | 124859 | 9.63E+10 | ||||
| 四. 荷载信息 | ||||||||
| 1. 自重标准值： | ||||||||
| 长度H | 自重标准值G | |||||||
| （单位：m） | （单位：kN） | |||||||
| 1-1截面 | 10 | 61.41 | ||||||
| 2-2截面 | 10 | 73.63 | ||||||
| 3-3截面 | 10 | 98.01 | ||||||
| 2.风荷载标准值： | ||||||||
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∑H/D=
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12.00 | ，则μs= | 0.53 | |||||
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w0=
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0.6 | kN/m2 | ||||||
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T1=
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0.39 | s，则w0 T12= | 0.09 | ，ξ= | 1.855 | |||
| φz= | 1.00 | |||||||
| μz | ν | βz | wk | 均布荷载q | 弯矩M | |||
| （单位：kN/m2） | （单位：kN/m） | （单位：kN·m） | ||||||
| 0 m | 1.00 | 0.72 | 2.34 | 0.74 | 1.86 | 999.42 | ||
| 10 m | 1.00 | 0.72 | 2.34 | 0.74 | 1.86 | 459.78 | ||
| 15 m | 1.14 | 0.79 | 2.29 | 0.83 | 2.07 | 262.28 | ||
| 20 m | 1.25 | 0.79 | 2.17 | 0.86 | 2.16 | 117.65 | ||
| 30 m | 1.42 | 0.83 | 2.08 | 0.94 | 2.35 | 0 | ||
| 注：根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）式（7.4.2）及（7.1.1-1），上表中 | βz=1+（ξνφz）/μz，wk=βzμsμz w0 | |||||||
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| 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（5.5.5-1）及（5.5.5-2） | |||||||
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α1＝
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0.12 | ，H0= | 13.43 | m，GE= | 233.05 | kN | ||
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M0=α1 GE H0=
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375.56 | kN·m | ||||||
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∵T1=
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0.39 | s，Tg= | 0.90 | s | ||||
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∴η0=
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0.55 | ，V0=η0α1 GE= | 15.38 | kN | ||||
| 五. 荷载组合 | ||||||||
| 1. 荷载效应组合按下式确定： | γ0（γGSGK+γQ1SQ1K）≤R | |||||||
| 2. 地震作用效应组合按下式确定： | γGESGE+γEhSEhK+ψcweγwSwk≤R/γRE | |||||||
| 具体为如下2种组合情况： | ||||||||
| 1) | 1.2 | ×恒载+ | 1.4 | ×风载 | ||||
| 2) | 1.2 | ×恒载+ | 1.4 | × | 0.2 | ×风载+ | 1.3 | ×地震 |
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其中，γ0＝
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1.0 | ，γRE＝ | 0.8 | |||||
| 六. 强度及局部稳定验算 | ||||||||
| ft=γsf=1.00×215= | 215 | N/mm2，ft/γRE＝ | 268.75 | N/mm2 | ||||
| 根据《烟囱设计规范》（GB50051-2002）式（9.3.2-1）及（9.3.2-2） | ||||||||
| 风荷载作用下： | σcrtw10=0.4Et/k×t3/d3= | 351.57 | N/mm2 | |||||
| σcrtw20=0.4Et/k×t2/d2= | 263.68 | N/mm2 | ||||||
| σcrtw30=0.4Et/k×t1/d1= | 219.73 | N/mm2 | ||||||
| 地震作用下： | σcrtE10=0.4Et/k×t3/d3= | 439.47 | N/mm2 | |||||
| σcrtE10/γRE＝ | 549.33 | N/mm2 | ||||||
| 1. 1.2×恒载+1.4×风载 | ||||||||
| 1-1截面：σ1＝N1/A1+M1y1/I1= | 4.34 | N/mm2＜ft= | 215 | N/mm2及σcrtw30= | 219.73 | N/mm2 | ||
| τ1=2V1/A1= | 0.84 | N/mm2＜fv=125 N/mm2 | ||||||
| 2-2截面：σ2＝N2/A2+M2y2/I2= | 12.81 | N/mm2＜ft= | 215 | N/mm2及σcrtw20= | 263.68 | N/mm2 | ||
| τ2=2V2/A2= | 1.33 | N/mm2＜fv=125 N/mm2 | ||||||
| 3-3截面：σ3＝N3/A3+M3y/I3= | 20.40 | N/mm2＜ft= | 215 | N/mm2及σcrtw10= | 351.57 | N/mm2 | ||
| τ3=2V3/A3= | 1.42 | N/mm2＜fv=125 N/mm2 | ||||||
| 2. 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＜ft/γRE= | 268.75 | N/mm2及σcrtE10/γRE = | 549.33 | N/mm2 | ||
| τ3=2V3/A3= | 0.60 | N/mm2＜fv/γRE= | 156.25 | N/mm2 | ||||
| 七. 稳定验算 | ||||||||
| 根据《烟囱设计规范》（GB50051-2002）式（9.3.2-3）及（9.3.2-4） | ||||||||
| i=√(I3/A3)= | 878.24 | mm | ||||||
| λ=μl/i= | 68.32 | ，则φ= | 0.76 | |||||
| NEX=π2EtA3/（1.1λ2）= | 49445.11 | kN | ||||||
| 1. 1.2×恒载+1.4×风载 | ||||||||
| σ3＝N3/φA3+M3y3/[I3（1-0.8 N3/ NEX）]= | 21.19 | N/mm2＜ft= | 215 | N/mm2 | ||||
| 2. 1.2×恒载+1.4×0.2×风载+1.3×地震 | ||||||||
| σ3＝N3/φA3+M3y3/[I3（1-0.8 N3/ NEX）]= | 12.96 | N/mm2＜ft= | 215 | N/mm2 | ||||
| 八. 柱脚验算 | ||||||||
| 1. 锚栓验算 | ||||||||
| 选用20个Φ39锚栓，材料选用Q235，锚栓中心离结构外壁距离为100mm， | ||||||||
| 锚栓中心离底板外边缘距离为100mm，筒壁内侧底板长度为100mm。 | ||||||||
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| 锚栓数量n= | 20 | ，锚栓中心离结构外壁距离 | 100 | mm | ||||
| 锚栓中心离底板外边缘距离为 | 100 | mm | ||||||
| 筒壁内侧底板长度为 | 100 | mm | ||||||
| 锚栓中心线形成的圆直径d0= | 2.7 | m | ||||||
| 轴向压力N=0.9*（G1+G2+G3）= | 209.75 | kN | ||||||
| 根据《烟囱设计规范》（GB50051-2002）式（9.3.2-5） | ||||||||
| 锚栓最大拉力Pmax=4M/（nd0）－N/n= | 91.06 | kN | ||||||
| 2. 底板厚度验算 | ||||||||
| 底板面积A= | 2450440 | mm2 | ||||||
| 底板惯性矩I= | 2.10E+12 | mm4 | ||||||
| 如采用加劲肋，则 | ||||||||
| σcbt＝G/A+My/I= | 1.01 | N/mm2 | ||||||
| a=πd/n= | 456 | mm | ，b= | 200 | mm | |||
| b/a= | 0.44 | ，则β＝ | 0.05205 | |||||
| Mmax=βσcbta2= | 10956 | N·mm | ||||||
| t≥√（6Mmax/ft）= | 17.5 | mm，取底板厚度为25 mm。 | ||||||
