摘要：本文就直径2.6m烟囱各项几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数等进行了精确的计算，以供研究。
关键词：直径2.6m、烟囱、计算
烟囱形式：直径2600mm，高28.1m，基础顶至10m标高采用φ2600x12的钢管，上段采用φ2596x10钢管，计算时将烟囱按标高分为0-10m，10-15m，15-20m，20-28.1m共4段。
1、有关几何参数：
见下表：
几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数
2、风荷载体型系数：
总高度为28.1m，平均直径为近似可按2.6m，μzω0d2=μz*0.6*2.62=4.1μz，
地面粗糙度类别为B类，所以μz≥1.0，得μzω0d2>0.015，H/d=28.1/2.6=10.8，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
3、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。
4、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=0.011x28.1=0.31s>0.25s，故需要考虑顺风向风振影响。由ω0T12=0.6*0.31*0.31=0.058 kNs2/m2，查得脉动增大系数ξ＝1.69+(1.77-1.69)/(0.06-0.04)*(0.058-0.04)=1.762。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28.1时，脉动影响系数为ν=0.79+(0.83-0.79)/(30-20)*(28.1-20)=0.823。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
6、底部产生的弯矩和剪力
Vk=17.03+7.79+5.58+8.58=38.98 kN
Mk=17.03*24.05+7.79*17.5+5.58*12.5+8.58*5=658 kN.m
7、叛断是否考虑横向风振
当烟囱坡度≤2%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
vH=sqrt(2000μHω0/ρ)=sqrt(2000*1.39*0.6/1.25)=36.5m/s
Re＝69000vcrD=69000*34.2*2.6=6.1x106>3.5x106
υcr=D/T1/St=2.6/(0.010*28.1)/0.2=46.26>36.5*1.2=43.8 m/s
不用考虑横向风振
8、钢烟囱强度验算
本烟囱为自立式钢烟囱，H/d=28.1/2.6=10.8<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（2.6*2.6－2.576*2.576）/4=0.098m2，Wn=1/32xπ(D3-d3)=π（2.6*2.6*2.6－2.576*2.576*2.576）/32=0.047，自重G=1.2*78.5*0.098*28.1＝259 kN，弯矩设计值 M=1.4Mk=1.4*658=921kN.m
钢烟囱的应力为：
σ=N/Ａn+M/Wn=
259/0.098+921/0.047=22238 kN/m2=22.2 N/mm2<215 N/mm2
σcrt=0.4(Et/k)*(t/di)=0.4*(206000/1.5)*(12/2500)=263 N/mm2>σ
满足要求
一、地脚锚栓计算
在2m标高以下烟囱基础用C25砼灌实，其重量为25*π/4*2.476*2.476*2=240kN
采用Q345B级M52锚栓，受拉承载力为316.4 kN，Pmax=4M/nd0-N/n=4*921/(28*3.0)-(259+240)/28=26<316.4 kN，满足要求
10、基础计算：
采用砼圆形基础，直径为=6 m 埋深6m， fak=350kPa，Ｗ=(1/32)π*63=21.2，Ａ=πx62/4=28.3 m2
考虑地基承载力较高，故不对其进行修正
Vk =38.98kN
Ｍk=658 kN.m
Nk =259/1.2+240 =455 kN
土及基础重：Ｇk =20*6*28.3=3396 kN
地基反力：
Pmax=(Nk +Ｇk )/A+Mk/W=
(455+3396)/28.3+(658+38.98*6)/21.2=178
Pmin=(Nk +Ｇk )/A-Mk/W=(455+3396)/28.3-(658+38.98*6)/21.2＝94
满足要求
11、烟囱稳定性验算：
烟囱倾覆力矩为为M=1.4*(658+38.98*6)=1248 kN.m
烟囱抗倾覆力矩为(Nk +Ｇk )*d/2=(455+3396)*6/2=11553 kN.m>M
满足要求。
论文作者:李成渊
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/20
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