烟囱基础设计Word文档下载推荐.docx
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β——基础底板平面外形系数,根据r1与rz的比值,由图12.4.11-2查得,或按
进行计算;
rz——环壁底面中心处半径。
其余符号见图12.4.1。
12.4.2计算基础底板的内力时,基础底板的压力可按均布荷载采用,并应取外悬挑中点处的最大压力(图12.4.1),其值应按下式计算:
Mz——作用于基础底面的总弯矩设计值(kN·
m);
N——作用于基础顶面的垂直荷载设计值(kN)(不含基础自重及土重);
A——基础底面面积(m2);
I——基础底面惯性矩(m4)。
12.4.3在环壁与底板交接处的冲切强度可按下列公式计算(图12.4.3):
图12.4.3底板冲切强度计算
1-验算环壁内边缘冲切强度时破坏锥体的斜截面;
2-验算环壁外边缘冲切强度时破坏锥体的斜截面;
3-冲切破坏锥体的底截面
F1——冲切破坏体以外的荷载设计值(kN),按本规范第12.4.4条计算;
ƒtt——混凝土在温度作用下的抗拉强度设计值(kN/m2);
bb——冲切破坏锥体斜截面的下边圆周长(m);
bt——冲切破坏锥体斜截面的上边圆周长(m);
h0——基础底板计算截面处的有效厚度(m);
βh——受冲切承载力截面高度影响系数,当h不大于800mm时,βh取1.0;
当h大于或等于2000mm时,βh取0.9,其间按线性内插法采用。
12.4.4冲切破坏锥体以外的荷载Fl,可按下列公式计算:
1计算环壁外边缘时:
2计算环壁内边缘时:
1)环形基础:
2)圆形基础:
12.4.5环形基础底板下部和底板内悬挑上部均采用径、环向配筋时,确定底板配筋用的弯矩设计值可按下列公式计算:
1底板下部半径r2处单位弧长的径向弯矩设计值:
2底板下部单位宽度的环向弯矩设计值:
3底板内悬挑上部单位宽度的环向弯矩设计值:
12.4.6圆形基础底板下部采用径、环向配筋,环壁以内底板上部为等面积方格网配筋时,确定底板配筋用的弯矩设计值,可按下列规定计算:
1当r1/rz≤1.8时,底板下部径向弯矩和环向弯矩设计值,分别应按本规范公式(12.4.5-1)和公式(12.4.5-2)进行计算。
2当r1/rz>1.8时,基础外形不合理,不宜采用。
采用时,其底板下部的径向和环向弯矩设计值,应分别按下列公式计算:
3环壁以内底板上部两个正交方向单位宽度的弯矩设计值,应按下式计算:
12.4.7圆形基础底板下部和环壁以内底板上部均采用等面积方格网配筋时,确定底板配筋用的弯矩设计值,可按下列公式计算:
1底板下部在两个正交方向单位宽度的弯矩:
2环壁以内底板上部在两个正交方向单位宽度的弯矩:
12.4.8当按本规范公式(12.4.5-3)、公式(12.4.6-3)或公式(12.4.7-2)计算所得的弯矩MθT或MT不大于0时,环壁以内底板上部不宜配置钢筋。
但当
,或基础有烟气通过且烟气温度较高时,应按构造配筋。
12.4.9环形和圆形基础底板外悬挑上部可不配置钢筋,但当地基反力最小边扣除基础自重和土重、基础底面出现负值
时,底板外悬挑上部应配置钢筋。
其用于配筋的弯矩值可近似按承受均布荷载q的悬臂构件进行计算,且均布荷载q可按下式计算:
12.4.10底板下部配筋,应取半径r2处的底板有效高度h0,并应按等厚度进行计算。
当采用径、环向配筋时,其径向钢筋可按r2处满足计算要求呈辐射状配置;
环向钢筋可按等直径等间距配置。
12.4.11圆形基础底板下部不需配筋范围半径rd(图12.4.11-1),应按下列公式计算:
1径、环向配筋时:
2等面积方格网配置时:
β0——底板下部钢筋理论切断系数,按r1/rz由图12.4.11-2查得;
图12.4.11-1不需配筋范围rd
图12.4.11-2β与β0系数
d——受力钢筋直径(mm)。
12.4.12当有烟气通过基础时,基础底板与环壁,可按下列规定计算受热温度:
1基础环壁的受热温度,应按本规范公式(5.6.4)进行计算。
计算时环壁外侧的计算土层厚度(图12.4.12)可按下式计算:
H1——计算土层厚度(m);
H、D——分别为由内衬内表面计算的基础环壁埋深(m)和直径(m),见图12.4.12所示。
图12.4.12计算土层厚度示意
2基础底板的受热温度,可采用地温代替本规范公式(5.6.4)中的空气温度Ta,应按第一类温度边界问题进行计算。
计算时基础底板下的计算土层厚度(图12.4.12)和地温可按下列规定采用:
1)计算底板最高受热温度时H2=0.3m,地温取15℃。
2)计算底板温度差时H2=0.2m,地温取10℃。
3计算出的基础环壁及底板的最高受热温度,应小于或等于混凝土的最高受热温度允许值。
12.4.13计算基础底板配筋时,应根据最高受热温度,采用本规范第4.2节和第4.3节规定的混凝土和钢筋在温度作用下的强度设计值。
12.4.14在计算基础环壁和底板配筋,且未计算温度作用产生的应力时,配筋宜增加15%。
2.5壳体基础计算
12.5.1壳体基础的外形尺寸(图12.5.1)应按下列规定确定:
1倒锥壳(下壳)的控制尺寸r2应按下列公式确定:
图12.5.1正倒锥组合壳基础
1-上环梁;
2-正锥壳;
3-倒锥壳
Gk——基础自重标准值和至埋深z2处的土重标准值之和(kN);
pkmax、pkmin——分别为下壳经向长度内,沿环向(r2处)单位长度范围内,在水平投影面上的最大和最小地基反力标准值(kN/m)。
2下壳经向水平投影宽度l可按下列公式确定:
pk——在荷载标准值作用下,下壳经向水平投影宽度l和沿半径为r2的环向单位弧长范围内产生的总地基反力标准值(kN/m);
θ0——地基塑性区对应的方位角,可根据e/r2查表12.5.1,e=Mk/(Nk+Gk)。
表12.5.1θ0与e/r2的对应值
3下壳内、外半径r3、r1可按下列公式确定:
4下壳与上壳(正锥壳)相交边缘处的下壳有效厚度h可按下列公式确定:
Qc——下壳最大剪力(N),计算时不计下壳自重;
ƒt——混凝土的抗拉强度设计值(N/mm2);
p1——在荷载设计值作用下,下壳经向水平投影宽度l和沿半径为r2的环向单位弧长范围内产生的总地基反力设计值(kN/m),按本规范公式(12.5.1-5)计算,其中Gk、Nk采用设计值。
12.5.2正倒锥组合壳体基础的计算可按下列原则进行:
1正锥壳(上壳)可按无矩理论计算。
2倒锥壳(下壳)可按极限平衡理论计算。
12.5.3正锥壳的经、环向薄膜内力,可按下列公式计算:
N1、M1——分别为壳上边缘处总的垂直力(kN)和弯矩设计值(kN·
Na、Nθ——分别为壳体计算截面处单位长度的经向、环向薄膜力(kN);
H1——作用于壳上边缘的水平剪力设计值(kN);
ra、r——分别为壳体上边缘及计算截面的水平半径(m)(图12.5.1);
α——壳面与水平面的夹角(°
)(图12.5.1)。
12.5.4倒锥壳的计算,可按下列步骤进行:
1倒锥壳水平投影面上的最大土反力qymax可按下列公式计算(图12.5.4-1):
图12.5.4-1倒锥壳土反力
qymax——倒锥壳水平投影面上的最大土反力(kN/mm2);
φ0——土的计算内摩擦角(°
);
φ——土的实际内摩擦角(°
c0——土的计算黏聚力;
c——土的实际黏聚力;
γ0——土的重力密度(kN/mm3);
H0——作用在bc面上总的被动土压力(kN);
Q0——作用在bc面上总的剪切力(kN)。
2壳体特征系数Cs,当Cs<2时应为短壳,Cs≥2时应为长壳。
Cs可按下式计算:
h——为倒锥壳与正锥壳相交处倒锥壳的厚度(m)。
3倒锥壳内力(图12.5.4-2)可按下列公式计算:
图12.5.4-2几何尺寸
1)当为短壳时:
环向拉力Nθ:
2)当为长壳时(图12.5.4-3):
图12.5.4-3长壳环向压、拉力分布
a、b-分别为下壳外部和内部环向拉、压合力作用点间的距离
环向拉力Nθ1:
12.5.5组合壳上环梁的内力可按下列公式计算(图12.5.5):
NθM——环梁的环向力(kN)(以受拉为正);
Ma——环梁单位长度上的扭矩(kN·
m)(围绕环梁截面重心以顺时针方向转动为正);
Mθ——环梁的环向弯矩(kN·
m)(以下表面受拉为正);
Naai,Nabi——分别为第i个(i=1代表烟囱筒壁;
i=3代表基础的正锥壳)壳体小径边缘和大径边缘处单位长度上的薄膜经向力(kN)(以受拉为正);
re——环梁截面重心处的半径(m);
ei——分别为壳体(i=1,3)的薄膜经向力至环梁截面重心的距离(m)(图12.5.5)。
图12.5.5上环梁受力
12.5.6组合壳体基础底部构件的冲切强度,可按本规范第12.4.2条~第12.4.4条的有关规定计算。
冲切破坏锥体斜截面的下边圆周长Sx和冲切破坏锥体以外的荷载Qc(图12.5.6),应按下列公式计算:
图12.5.6正倒锥组合壳
1验算外边缘时:
2验算内边缘时:
h0——计算截面的有效高度(m)。
12.6桩基础
12.6.1当地基存在下列情况之一时,宜采用桩基础:
1震陷性、湿陷性、膨胀性、冻胀性或侵蚀性等不良土层时。
2上覆土层为强度低、压缩性高的软弱土层,不能满足强度和变形要求时。
3在抗震设防地区地基持力层范围内有可液化土层时。
12.6.2烟囱桩基础可采用预制钢筋混凝土桩、混凝土灌注桩和钢桩。
桩型、桩横断面尺寸及桩端持力层的选择应综合计入地质情况、施工条件、施工工艺、建筑场地环境等因素,并应充分利用各桩型特点以满足安全、经济及工期等方面的要求,可按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94的规定进行设计。
12.6.3烟囱桩基础的承台平面可为圆形或环形,桩的平面布置应以承台平面中心点,呈放射状布置。
桩的分布半径,应根据烟囱筒身荷载的作用点的位置,在荷载作用点(基础环壁中心)两侧布置,并应内疏外密,应以加大群桩的平面抵抗矩,不宜采用单圈布置。
桩间距应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94的要求。
12.6.4烟囱桩基竖向承载力计算应按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94的规定进行。
偏心荷载作用时,以承台中心对称布置的桩可按下列公式计算:
Nik——相应于荷载效应标准组合时,第i根桩的竖向力(kN);
Fk——相应于荷载效应标准组合时作用于桩基承台顶面的竖向力(kN);
Gk——桩基承台自重及承台上土自重标准值;
Mk——相应于荷载效应标准组合时作用承台底面的弯矩值(kN·
Ra——单桩竖向承载力特征值(kN);
ri——第i根桩所在圆的半径(m);
n——桩基中的桩数。
12.6.5烟囱桩基的桩顶作用效应计算、桩基沉降计算及桩基的变形允许值、桩基水平承载力与位移计算、桩身承载力与抗裂计算、桩承台计算等,均应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94的规定。
12.6.6烟囱桩基承台的内力分析,应按基本组合考虑荷载效应,对于低桩承台(在承台不脱空条件下)可不计入承台及上覆填土的自重,可采用净荷载计算桩顶反力;
对于高桩承台应取全部荷载。
对于桩出现拉力的承台,其上表面应配置受拉钢筋。
12.6.7桩基础防腐蚀应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046的有关规定。
12.7基础构造
12.7.1烟囱与烟道沉降缝设置,应符合下列规定:
1当为地面烟道或地下烟道时,沉降缝应设在基础的边缘处。
2当为架空烟道时,沉降缝可设在筒壁边缘处。
3当为壳基础时,宜采用地面烟道或架空烟道。
12.7.2基础的底面应设混凝土垫层,厚度宜采用100mm。
12.7.3设置地下烟道时,基础宜设贮灰槽,槽底面应低于烟道底面250mm~500mm。
12.7.4设置地下烟道的基础,当烟气温度较高,采用普通混凝土不能满足本规范第3.3.1条规定时,宜将烟气入口提高至基础顶面以上。
12.7.5烟囱周围的地面应设护坡,坡度不应小于2%。
护坡的最低处,应高出周围地面100mm。
护坡宽度不应小于1.5m。
12.7.6板式基础的环壁宜设计成内表面垂直、外表面倾斜的形式,上部厚度应比筒壁、隔热层和内衬的总厚度增加50mm~100mm。
环壁高出地面不宜小于400mm。
12.7.7板式基础底板下部径向和环向(或纵向和横向)钢筋的最小配筋率不宜小于0.15%,配筋最小直径和最大间距应符合表12.7.7的规定。
当底板厚度大于2000mm时,宜在板厚中间部位设置温度应力钢筋。
表12.7.7板式基础配筋最小直径及最大间距(mm)
12.7.8板式基础底板上部按构造配筋时,其钢筋最小直径与最大间距,应符合表12.7.8的规定。
表12.7.8板式基础底板上部的构造配筋(mm)
12.7.9基础环壁设有孔洞时,应符合本规范第7.5.3条的有关规定。
洞口下部距基础底部距离较小时,该处的环壁应增加补强钢筋。
必要时可按两端固接的曲梁进行计算。
12.7.10壳体基础可按图12.7.10及表12.7.10所示外形尺寸进行设计。
壳体厚度不应小于300mm。
壳体基础与筒壁相接处,应设置环梁。
图12.7.10壳体基础外形
表12.7.10壳体基础外形尺寸
12.7.11壳体上不宜设孔洞,如需设置孔洞时,孔洞边缘距壳体上下边距离不宜小于1m,孔洞周围应按本规范第7.5.3条规定配置补强钢筋。
12.7.12壳体基础应配双层钢筋,其直径不应小于12mm,间距不应大于200mm。
受力钢筋接头应采用焊接。
当钢筋直径小于14mm时,亦可采用搭接,搭接长度不应小于40d,接头位置应相互错开,壳体最小配筋率(径向和环向)均不应小于0.4%。
上壳上下边缘附近构造环向钢筋应适当加强。
12.7.13壳体基础钢筋保护层不应小于40mm。
12.7.14壳体基础不宜留施工缝,如必须设置时,应对施工缝采取处理措施。
12.7.15桩基承台构造应符合以下规定:
1承台外形尺寸宜满足板式基础合理外形尺寸(12.4.1)的要求;
底板厚度不应小于300mm;
承台周边距桩中心距离不应小于桩直径或桩断面边长,且边桩外缘至承台外缘的距离不应小于150mm。
2承台钢筋保护层厚度不应小于40mm,当无混凝土垫层时,不应小于70mm。
承台混凝土强度等级不应低于C25。
3承台配筋应按计算确定,底板下部钢筋最小配筋率不宜小于0.15%(径向和环向),且环壁及底板上、下部配筋最小直径和最大间距应符合表12.7.7和表12.7.8的规定;
4承台其他构造要求应与本节的要求相同,并应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94的规定。