拉索式钢烟囱计算书.doc
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拉索式钢烟囱计算书
一、设计资料
1、钢烟囱高度H=20m，直径D=426mm，厚度t=8mm。
2、基本风压：
W0=0.55kN/m2
3、地面粗糙度类别：
B类地面粗糙度指数：
0.16
4、抗震设防烈度：
6度设计基本地震加速度：
0.05g设计特征周期0.35s
设计地震分组为第一组。
5、钢烟囱阻尼比：
0.01
6、拉索：
d=0.014m
二、设计依据
1、《烟囱设计规范》GB50051-2002
2、《钢结构设计规范》GB50017-2002
3、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
4、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
5、《高耸结构设计规范》GB50135-2006
三、烟囱型式
烟囱高度和直径之比：
H/D=20/0.426=47>35
设一层拉索，拉索数量为3根，平面夹角成120º，拉索与烟囱夹角为30º。
四、筒身自重计算及拉索自重
1、筒壁每延米自重：
G1=2x3.14x（0.426/2+0.410/2）x0.008x78.5=1.65kN/m
筒壁总重：
G=1.65x20=33kN
2、拉索每延米自重：
T1=7N/m
拉索长度：
S=13/cos30º=15m
3根拉索总重：
T=3x7x15=315N=0.315kN
五、风荷载产生的弯矩和拉索拉力计算
1、拉索式钢烟囱自振周期，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附录E之E.1.1取：
T1=（0.007～0.013）H≈0.013x20=0.26s
2、顺风向风压W0=0.55kN/m2，风荷载系数计算。
（1）风压高度变化系数：
查《建筑结构荷载规范》表7.2.1，地面粗糙度类别B，可得各截面的μz值。
项目
截面号
标高（m）
μz
μs
βz
Wk
Wkd
筒体
0
20
1.25
0.6
2.1
0.87
0.37
1
15
1.14
0.6
1.7
0.64
0.27
2
10
1.00
0.6
1.7
0.56
0.24
拉索
1
15
1.14
0.85
1.5
0.80
0.011
2
10
1.0
0.85
1.5
0.70
0.010
（2）风荷载体型系数μs
《建筑结构荷载规范》表7.3.1项次36（b）
H/D=20/0.426=47>25
μzW0d2 =1.25x0.55x0.4262=0.125>0.015,Δ≈0,
μs=0.6
拉索：
按《建筑结构荷载规范》表7.3.1项次38拉索α=60º
风荷载水平分量的体型系数WSX=0.85
风荷载垂直分量的体型系数WSY=0.40
（3）高度Z处的风振系数βz。
由于拉索只有一层，烟囱高度只有20m，为简化计算，βz值仍按《高耸结构设计规范》GB135-90第3.2.10条之规定取值。
地面粗糙度类别B类，拉绳钢桅杆风振系数βz为：
杆身：
悬臂端：
2.1；其他部位：
1.7。
拉索：
1.5。
3、横向风振判断。
（1）第一阵型时临界风速Vvcr
Vcrt=D/TISt=0.426/0.26x0.2=8.2m/s
（2）烟囱雷诺数及横向风振判断
有可能发生第一阵型横向风振
Re=69000VD=69000x33.2x0.426=9.8x105>3x105
<3.5x106
属超临界范围，漩涡脱落没有明显周期，结构横向振动呈随机性，不会共振。
因此不必验算横向风振。
4、风荷载产生的弯矩设计值
近似计算参照《烟囱工程手册》
5、拉索拉力设计值
6、拉索拉力对烟囱产生的竖向压力P设计值
六、地震作用效应计算
根据《高耸结构设计规范》第4.42条，地震设防烈度等于8度I、II类场地的钢桅杆及其地基基础可不进行截面抗震验算，仅需满足抗震构造要求。
七、承载能力极限状态设计
不考虑地震作用效应，只考虑结构自重和风荷载效应组合。
钢烟囱计算按《烟囱设计规范》第10.7.1条第5款要求：
设计计算时，钢板厚度应留有2mm腐蚀厚度裕度。
因此钢板厚度t=8-2=6mm计算。
1、筒壁局部稳定的临界应力值计算。
按《烟囱设计规范》公式（9.3.2-2）计算
2、在荷载（自重和风）作用下钢烟囱强度计算。
按《烟囱设计规范》公式（9.3.2-1）计算
荷载效应组合（自重+风）截面强度及局部稳定计算见表
截面号
1
3.68
22.90
3.68+22.90=26.58<215
2
5.12
10.17
5.12+10.17=15.29<215
3
6.59
0
6.59<215
3、钢烟囱整体稳定验算。
拉索式钢烟囱整体稳定验算的计算简图可近似假定为两端简支的压杆。
4.地脚螺栓最大拉力计算
计算螺栓时，拉索式钢烟囱宜假定筒底固接，拉索与筒体连接处为铰接进行简化计算。
5.钢烟囱底座基础局部压应力计算：
6..钢烟囱底板厚度计算
八、地基承载力计算
1.荷载计算
2.地基承载力计算
九、烟囱稳定性计算
倾覆弯矩M=1.4Mk=1.4x18=25.2kN.m
抗倾覆弯矩（50.3+170）x0.5x2=220.3kN.m>M
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