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1、特种结构滸#韋ea靈朕*韋玄蕊WTW寡=卓 炎彩寡車烟囱的类型有：砖烟囱、钢筋混凝土烟囱、钢 烟囱烟囱的结构型式有：单筒式烟囱、套筒式烟囱、 多管式烟囱以及全负压烟囱。2331-1剖面图1-1单筒式烟囱1外筒壁；2隔热层；3内衬§6-1烟囱的构造钢筋混凝土烟囱由基础、筒壁、内衬、隔热层、筒首和附属设施（爬梯、防雷设施、信号灯平台、 休息平台、检修平台等）组成。一、基础基础形式与烟囱筒壁的重力、抗震设防烈度、 地基承载力特征值有关，常用的有：刚性基础、钢 筋混凝土环板或圆板基础、壳体基础、桩基。基础混凝土强度等级一般不应低于C20级，壳体 基础不应低于C30级，受力钢筋宜采用HRB33
2、5级。基础的埋深主要取决于地基承载力、地下水位 的高低和水平烟通道的设计位置。一般将烟通道设 置在地面以上。二、筒壁钢筋混凝土烟囱的优点是：自重较小，造型美 观，整体性好，耐久性好，抗震性较好，防腐的维 修费用较少，可采用滑膜施工等优点。钢筋混凝土筒壁一般设计成圆锥形，筒壁外坡 度为2%,筒壁的厚度应由计算确定。可随分节高度 自下而上阶梯形减薄，同一节厚度相同。筒壁分节高度是按滑模施工模板高度的总倍数确定，一般W1.5m。筒壁最小厚度不宜小于160mmo 筒壁混凝土强度等级不宜低于C25级，钢筋宜采用 HRB335级。筒壁内纵向钢筋一般靠外侧配置，环向 450mm时内侧也应配筋。钢筋应配置在纵
3、向钢筋的外侧O当筒壁厚度大于避雷针内衬隔热层筒身,基础筒首信号灯平台鶯通风孔-二梯it it it休息平台空气隔热层120（用于空气隔热层）岩棉30厚面油毡一层散粒体隔热层耐酸混凝十砖滴水板悬臂- "Z丸髙曲防; ffl沉带挑出_80200IIIIIIIIIIIIIIIIIIII120 （用儡燃烟道口筒身悬臂平面W100040§(率0?茎)WWW3(b)较大悬臂(c)悬骨楔形缝图2.2 环形悬臂支托1悬VT; 2筒壁筒壁内纵向钢筋搭接长度可直接取40d,接头 位置应互相错开。在任一搭接长度范围内的接头数 不应超过全部钢筋根数的25%。当筒壁内外侧都配 筋的时候，内外侧钢筋应
4、采用拉筋拉结，拉筋直径 不应小于6mm,纵横间距为500mmo三、内衬及隔热层1.内衬 内衬一般由膨胀珍珠岩、矿渣棉、 硅藻土砖、耐火砖做成。内衬的作用：防止高温对筒壁的损害，降低筒壁内外温差,减小温度应力,防止侵蚀性气体对筒壁结构的腐蚀。内衬厚度应按温度计算确定，由基础起按全高设置，内衬是分节设置的，以保证上下自由伸缩, 内衬被支承在筒壁内侧的环形悬臂上。基础内衬厚度不应小于200mm或一砖，其他各节不应小于100mm或半砖。2 隔热层 钢筋混凝土筒壁与内衬之间的空隙就是用来做隔热层的。隔热层可由空气隔热层（一般厚50mm）或填保温散粒材料（一般厚80mm200mm）做成。 隔热层常用的散粒
5、材料有：高炉矿渣（水渣）、 硅藻土砖、膨胀珍珠岩、蛭石、矿渣棉和岩棉等。由于散粒材料长期使用后体积会压缩，在内衬 和筒壁之间易形成空隙，致使筒壁受热不均，有可 能造成筒壁裂缝。因此沿高度方向每隔1.52. 5m从 内衬挑出一圈砌体作防沉带。防沉带与筒壁之间留 出10mm的温度缝。四、筒首筒首外壁增厚和增配水平环向钢筋以外，还需要采取仿腐措施,防止烟囱排出的烟气（含硫酸盐）对结构腐蚀，一般采用矿渣硅酸盐水泥，或在外表 涂刷耐酸涂料。一般筒首最好是采用耐酸砖和耐酸砂浆砌筑。五、附属设备烟囱的附属设备有爬梯、平台、信号灯、防 雷设施和清灰孔等。爬梯应在离地面2. 5m高度开始设置直到顶 端，爬梯应设
6、置在常年风向的上风向。当烟囱高 度为60m100m时，可仅在顶部设置检修平台， 当烟囱高度大于WOm时，在中部适当增设检修平 台。烟囱周围的地面应设置坡度为2%的散水坡， 散水坡的外径应大于基础底板的直径。对于高度小于等于21 Om的单筒式钢筋混凝土烟 囱的筒壁设计，应进行下列几项计算或验算：(1) 附加弯矩计算：I)计算筒壁水平截面承载 能力极限状态的附加弯矩。当在地震区时，尚应计 算地震作用下的附加弯矩。2)计算正常使用极限状 态下的附加弯矩。此时不应考虑地震作用。(2) 水平截面承载能力极限状态计算。地震区 的烟囱应分别按无地震作用和有地震作用两种情况 进行计算。(3) 正常使用极限状态
7、的应力计算。应分别计 算水平截面和垂直截面的混凝土和钢筋应力。(4) 正常使用极限状态的裂缝宽度验算。Ill正常使用极限状态的计算：计算在荷载标准 值和温度共同作用下混凝土与钢筋应力以及温度 单独作用下的钢筋应力，应满足下列条件：bcwt 0.4fctk aswt < 0.5fytk ast <0.5fytko-十在荷载标准值和温度共同作用下混凝土的应力 ° 值(N/mm2)CTswt 一在荷载标准值和温度共同作用下竖向钢筋的应 力值(N/mm?)u St '在温度作用下环向和竖向钢筋的应力值fctk(N/mm2)混凝土在温度作用下的强度标准值(N/mM)fytk
8、 钢筋在在温度作用下的强度标准值N/niM)§6-2烟囱所用混凝土和钢筋的有关规定钢筋混凝土烟囱筒壁的混凝土宜按下列规定采 用：混凝土宜采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐 水泥配制，强度等级不应低于C25；2、混凝土的水灰比不宜大于0.5,每立方米混 凝土水泥用量不应超过450kg ；3、混凝土的骨料应坚硬致密，粗骨料宜采用玄 武岩、闪长岩、花岗岩、石灰岩等破碎的碎石或河 卵石。细骨料宜采用天然砂，也可采用上述岩石经 破碎筛分后的产品，但不得含有金属矿物、云母、 硫酸化合物和硫化物；mmo4、粗骨料粒径不应超过筒壁厚度的1/5和钢筋 净距的3/4,同时最大粒径不应超过60基础及烟道的混凝
9、土强度等级按下列规定采用:1. 刚性基础不应低于C15；2. 板式基础不应低于C20；3. 壳体基础不宜低于C30；4. 烟道不应低于C20。混凝土在温度作用下的强度标准值应按下表的规定采用。表3.2.3 混凝土在温度作用下的强度标准值(N/min2 )受力状态符号温度(P)混凝土强度等级C15C20C25C3OC35C40轴心抗压f ctk2010. 0013. 4016. 7020. 1023. 4026. 80608. 4011. 3014. 2016. 6019. 4022. 20轴心抗压fctk100& 0010. 7013. 4015. 601& 3020. 901
10、507. 5010. 1012. 7014. 8017. 3019. 802007. 209. 7012. 1014. 1016. 501& 80轴心抗拉"./'ttk20 ,1. 271. 541. 782. 012. 202. 39601. 021. 241.411. 571.741. 861000. 891. 081. 231. 371. 521. 631500. 780. 931061. 181. 311. 40,2000. 650. 790. 890991. 101. 18受热温度值应按以下规定采用：轴心受压及轴 心受拉时取计算截面的平均温度；弯曲受压时取表
11、 面最咼支热温度。混凝土在温度作用下的强度设计值应按下列公式 计算：式中G、仏一混凝土在温度作用下的轴心抗压、 轴心抗孑立强廃设计值(N/mm2)；fctk、仏厂混凝土在温度作用下的轴心抗压、 轴心抗拉强度标准值，按规范表3.2.3的规定采用 (N/mm2)； 人 匕L混凝土在温度作用下的轴心抗压强度、轴心 抗拉强度分项系数，按表3. 2. 5的规定米用。表3.2.5 混凝土在温度作用下的材料分项系数/tt构件名称筒 壁壳体基础1. 851. 601. 501.40混凝土在温度作用下的弹性模量应考虑温度折 减，按下式计算：Ect = PcEc式中Ect混凝土在温度作用下的弹性模量(N/mm2)
12、；0C 混凝土在温度作用下的弹性模量折减系数, 按表3. 2. 6的规定采用；E。一混凝土弹性模量(N/mm),按国家标准混凝土结构设计规范(GB50010)的规定采用。a 3. 2.6混凝土弹性模量折减系数PcHPB235和HRB335钢筋的强度标准值应按表3. 3. 2 的规定采用。表3. 3.2 钢筋在温度作用下的强度标准值（N/mn?）钢筋种类温度（9）<100235HPB 235(Q235)150210200200<100335HRB 335(20MnSi)150300200285注：温度为中间值时，应采用线性插入法计算。HPB 235 和 HRB 335 按下列公式计算
13、：级钢筋的强度设计值应Cytk7ytHPB235和HRB335级钢筋在温度作用 下的抗拉、抗压强度标准值，N/mm?HPB235和HRB335级钢筋在温度作用下的抗拉、抗压强度分项系数，钢筋混凝土筒壁取1.6,壳体基础取1.2HPB 235和HRB 335级钢筋在温度 作用下的抗拉、抗压强度设计值(N/mm2);钢筋的线膨胀系数 色可采用1.2X10-5/9§6-3烟囱受热温度计算烟囱应对筒壁、隔热层、内衬各层进行受热温度计算。烟囱筒壁和基础的受热温度应符合下列规 定：烧结普通粘土砖筒壁的最高受热温度不应超 过400°C；钢筋混凝土筒壁和基础以及素混凝土 基础的最高受热温度
14、不应超过150°C。烟囱筒壁温度计算方法有平壁法和环壁法两种。 当烟囱筒壁和基础环壁外半径r2与内半径门的比值 小于时，可采用平壁法计算受热温度，否则应 采用环壁法计算受热温度。钢筋混凝土烟囱一般采 用平壁法计算。 作用下，会引起筒身侧向挠度，使烟囱中心轴发生 水平偏移，这种偏移使结构自重对筒身各水平截面 产生附加弯矩，成为筒身附加弯矩。附加弯矩应通 过计算确定。烟囱的结构重要性系数安全等级烟囱高度结构重要性系数$200<2001. 11.0_级二级注：对于电厂烟囱的安全等级还应同时按照电厂单机容 量进行划分。当单机容量大于或等于200兆瓦（MW）时为一级, 否则为二级。烟囱设
15、计的温度计算包括筒壁、内衬、隔热III层的内外表面的温度和钢筋混凝土筒壁中钢筋的 洱度。烟囱内部的烟气温度，按烟囱使用时的最高IIIIIIIII温度采用。如因除尘和余热利用等原因，进入烟 囱的烟气温度远低于炉内温度时，应注意考虑由 于降温设备故障而出现的事故性高温。烟囱外部的空气温度，应按下列规定采用：1、计算烟囱最高受热温度和确定材料在温度作用下的折减系数时，应采用极端最高温度。2、计算筒壁温度差时，应采用极端最低温 度OT -CJT -gT -a空气温度（°C）内衬、隔热层、筒壁或基础环壁及环壁外m2 K/W ）一、用平壁法计算内衬、隔热层、筒壁或基 础环壁、烟道壁各点的受热温度
16、可按下式计算Tp-Ta 十T Rtot8 Di=0计算点受热温度（°C ）烟气温度（°C）一侧计算土层等总热阻（Ri第i层热阻（m2 K/w ）平壁法传热计算简图总热阻按下式计算R® 二 Rm + $ + R2 + A A + Rn + R 其中 Rin =tlRR?= 入几2Rex =exhRin 内衬内表面的热阻(m2K/w)27-内衬的导热系数w/(mk) “-隔热层的导热系数w/(mk)血-筒壁或计算土层的导热系数w/（mk）h -内衬厚度（m）隔热层厚度（m）tn - 筒壁或计算土层厚度（m）ain -内衬内表面传热系数w/（m2k）a ex 筒壁或计算
17、土层外表面传热系数w/（m2-k）7?” 筒壁或计算土层外表面的热阻（m2K/W）二、用环壁法计算内衬、隔热层、筒壁或基础环壁、烟道壁各点的受热温度同上式。内衬、 隔热层、和筒壁等的总热阻按下式计算Rfot = Rin + R + R2 + A A + 心 + Rex其中1InRi=lniR厂土吩dn"ri-iRexdo、dn c）2、g分别为内衬、隔热层、筒壁内直径、 筒壁或计算土层的外直径（m）。其余符号同前。环壁法传热计算简图内衬隔热层.筒壁等各层的导热系数表7. 18材料种类敲高使用温度(D干帝度(N/m3)导热系ttA(W/(m- C h)(为平均受热温度普通粘土砖砌体50
18、0170000.81+0. 0006/粘土质耐火砖砌体140019000Q. 93 + 0. 0006/硅藻土砖砌体9005000600070000. 12±0. 00023/0. 14 + 0. 00023/0. 17 + 0. 00023/曹通钢筋混凝土200240001.74 + O. 0005/警通混凝土200230001.51+0. 0005/硅酸盐水泥耐火混凝土1200190000. 82 + 0. 0006/硅酸盐水泥轻质混凝上(骨料为页岩陶粒4001500013000110000. 67 土 0. 00012Z0. 53 + 0. 00012/0.42 + 0. 00
19、012/膨胀珍珠岩(松散体)7508002500(0.0520. 076)+0. 0001/水泥膨胀珍珠岩制品6003500(0.0580. 16) + 0. 0001/高炉水液8005000(0. 1 0. 16) + 0.0003/矿戒棉60012001500(0. 031 0. 044)+0. 0002/垂直封闭空吒层(邸度为50mm)0. 333+0. 0052/建筑制785005& 15岩棉50010002000(0. 0360. 05+ 0 0002/§6-4烟囱风荷载作用计算基本风压按国家标准建筑结构荷载规范 GB50009规定的50年一遇的风压采用，但基本风压
20、 不得小于0. 35kNo对于安全等级为一级的烟囱，基 本风压应按100年一遇的风压采用。当烟囱坡度W2%时，对于钢筋混凝土烟囱、 钢烟囱（不含塔架式钢烟囱）应按国家标准建筑 结构荷载规范GB50009的规定验算横风向风振影 响。当按建筑结构荷载规范GB50009判断烟囱 可能出现跨临界强风共振时，对于第1振型横风向 风振，当烟囱顶端设计风压值叽满足下式时，烟囱 承载能力极限状态仍由顺风向设计风压控制。蛊I式中hVcrl烟囱顶端风压设计值第1振型对应的临界风速(m/s),按国家 标准建筑结构荷载规范GB50009的规 定计算Q 风振计算时，第1振型结构阻尼比，钢筋 "混凝土烟囱取0.
21、05,钢烟囱取0.01B.- 烟囱顶端风振系数，按国家标准建筑结 h构荷载规范GB50009的规定计算当不满足上式时，第1振型横风向风振可能起 控制作用，应计算横风向风振效应（弯矩和剪 力）。（1）横风向风振锁住区，最不利起点高度出按下 列公式计算：1）当1.3讥至5时,1.3a2)当13怙1>5时H=Hcrl（2）临界风速时,在10m标咼处对应的顺风向基本风压肌门10可按下列公式计算:1）当时Wcrll 0 =r1600 IH 丿H 烟囱咼度（m）地面粗糙度系数，按建筑结构荷载规范GB50009的规定取值烟囱顶端风速设计值（m/s）2） 当时,直接取10m高度处的基本风压。§
22、6-5烟囱地震作用计算（1）在进行水平抗震验算时，钢筋混凝土烟囱的 阻尼比可取0. 05,钢烟囱可取0. 01 o（2）6度和7度地震区可不考虑竖向地震作用，8度 和9度地震区应考虑竖向地震作用。下列烟囱可不进行截面抗震验算，但应满足抗震 构造要求： 本风压WoO. 5KN/m2的钢筋混凝土烟囱;仃）抗震设防烈度为7度时的I、II类场地，且基（2）.抗震设防烈度为7度时的III、IV类场地和8度 时I、I类场地，且高度不超过45m的砖烟囱。一、烟囱的水平地震作用计算（1）烟囱高度不超过100m,独立烟囱可采用简化 法进行抗震计算，按规定计算水平地震作用标准值 产生的作用效应。 按下列公式计算烟
23、囱底部地震弯矩及剪力M（）= o（jGeH0 Vo = rtcajGEMo -烟囱底部由水平荷载作用标准值产生的弯矩（KNm） 创-相应于烟囱基本自振周期的水平地震影响系数，按 G _建筑抗震设计规范GB50011采用E烟囱总重力荷载代表值基础顶至烟囱重心处高度（m） 色烟囱底部由水平地震作用标准值产生的剪力（KN） 仏-烟囱底部的剪力修正系数 烟囱基本自振周期可分别按下列公式确定:高度不超过60m的砖烟囱T =0.26 + 0.0024疋 /d高度不超过150m的钢筋混凝土烟囱Tj 0.45 + 0.0011H2/dH 烟囱高度(m)d-烟囱1/2高度处的水平截面外径(m)-烟囱的基本自振周期 烟囱各截面的弯矩和剪力，可按下图a、b、c确定图烟囱简图图(b)弯矩图(b)剪力可根据直线关系求出Mj、Vj（2）不满足以外的烟囱宜采用振型分解反应 谱法计算。采用振型分解反应谱法时，高度不超过150m 时，
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