烟囱设计一般规定.docx

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烟囱设计一般规定

烟囱设计一般规定

3基本规定

3.1设计原则

3.1.1烟囱结构及其附属构件的极限状态设计，应包括下列内容：

1烟囱结构或附属构件达到最大承载力，如发生强度破坏、局部或整体失稳以及因过度变形而不适于继续承载的承载能力极限状态。

2烟囱结构或附属构件达到正常使用规定的限值，如达到变形、裂缝和最高受热温度等规定限值的正常使用极限状态。

3.1.2对于承载能力极限状态，应根据不同的设计状况分别进行基本组合和地震组合设计。

对于正常使用极限状态，应分别按作用效应的标准组合、频遇组合和准永久组合进行设计。

3.1.3烟囱应根据其高度按表3.1.3划分安全等级。

表3.1.3烟囱的安全等级

注：

对于高度小于200m的电厂烟囱，当单机容量大于或等于300MW时，其安全等级按一级确定。

3.1.4对于持久设计状况和短暂设计状况，烟囱承载能力极限状态设计应按下列公式的最不利值确定：

式中：

γo——烟囱重要性系数，按本规范第3.1.5条的规定采用；

γGi——第i个永久作用分项系数，按本规范第3.1.6条的规定采用；

γQ1——第1个可变作用（主导可变作用）的分项系数，按本规范第3.1.6条的规定采用；

γQj——第j个可变作用的分项系数，按本规范第3.1.6条的规定采用；

SGik——第i个永久作用标准值的效应；

SQ1k——第1个可变作用（主导可变作用）标准值的效应；

SQjk——第j个可变作用标准值的效应；

ψcj——第j个可变作用的组合值系数，按本规范第3.1.7条的规定采用；

γL1、γLj——第1个和第j个考虑烟囱设计使用年限的可变作用调整系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009采用；

Rd——烟囱或烟囱构件的抗力设计值。

3.1.5对安全等级为一级的烟囱，烟囱的重要性系数γo不应小于1.1。

3.1.6承载能力极限状态计算时，作用效应基本组合的分项系数应按表3.1.6的规定采用。

表3.1.6基本组合分项系数

注：

用于套筒式或多管式烟囱支承平台水平构件承载力计算时，永久作用分项系数γG取1.35。

3.1.7承载能力极限状态计算时，应按表3.1.7的规定确定相应的组合值系数。

表3.1.7作用效应的组合情况及组合值系数

注：

1G表示烟囱或结构构件自重，W为风荷载，Ma为附加弯矩，A为安装荷载（包括施工吊装设备重量，起吊重量和平台上的施工荷载），I为裹冰荷载，L为平台活荷载（包括检修维护和生产操作活荷载）；T表示烟气温度作用；AT表示非正常运行烟气温度作用；CP表示环向烟气负压。

组合Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ用于自立式或悬挂式排烟内筒计算。

2砖烟囱和塔架式钢烟囱可不计算附加弯矩Ma。

3.1.8抗震设防的烟囱除应按本规范第3.1.4条～第3.1.7条极限承载能力计算外，尚应按下列公式进行截面抗震验算：

式中：

γRE——承载力抗震调整系数，砖烟囱和玻璃钢烟囱取1.0；钢筋混凝土烟囱取0.9；钢烟囱取0.8；钢塔架按本规范第10章规定采用；当仅计算竖向地震作用时，各类烟囱和构件均应采用1.0；

γEh——水平地震作用分项系数，按表3.1.8-1的规定采用；

γEv——竖向地震作用分项系数，按表3.1.8-1的规定采用；

SEhk——水平地震作用标准值的效应，按本规范第5.5节的规定进行计算；

SEvk——竖向地震作用标准值的效应，按本规范第5.5节的规定进行计算；

SWk——风荷载标准值作用效应；

SMaE——由地震作用、风荷载、日照和基础倾斜引起的附加弯矩效应，按本规范第7.2节的规定计算；

SGE——重力荷载代表值的效应，重力荷载代表值取烟囱及其构配件自重标准值和各层平台活荷载组合值之和。

活荷载的组合值系数，应按表3.1.8-2的规定采用；

ST——烟气温度作用效应；

γw——风荷载分项系数，按本规范表3.1.6的规定采用；

ψWE——风荷载的组合值系数，取0.20；

ψMaE——由地震作用、风荷载、日照和基础倾斜引起的附加弯矩组合值系数，取1.0；

ψcT——温度作用组合系数，取1.0；

γGE——重力荷载分项系数，一般情况应取1.2，当重力荷载对烟囱承载能力有利时，不应大于1.0。

表3.1.8-1地震作用分项系数

表3.1.8-2计算重力荷载代表值时活荷载组合值系数

3.1.9对于正常使用极限状态，应根据不同设计要求，采用作用效应的标准组合或准永久组合进行设计，并应符合下列规定：

1标准组合应用于验算钢筋混凝土烟囱筒壁的混凝土压应力、钢筋拉应力、裂缝宽度，以及地基承载力或结构变形验算等，并应按下式计算：

式中：

C——烟囱或结构构件达到正常使用要求的规定限值。

2准永久组合用于地基变形的计算，应按下式确定：

式中：

ψqj——第j个可变作用效应的准永久值系数，平台活荷载取0.6；积灰荷载取0.8；一般情况下不计及风荷载，但对于风玫瑰图呈严重偏心的地区，可采用风荷载频遇值系数0.4进行计算。

3.1.10荷载效应及温度作用效应的标准组合应符合表3.1.10的情况，并应采用相应的组合值系数。

表3.1.10荷载效应和温度作用效应的标准组合值系数

3.2设计规定

3.2.1设计烟囱时，应根据使用条件、烟囱高度、材料供应及施工条件等因素，确定采用砖烟囱、钢筋混凝土烟囱或钢烟囱。

下列情况不应采用砖烟囱：

1高度大于60m的烟囱。

2抗震设防烈度为9度地区的烟囱。

3抗震设防烈度为8度时，Ⅲ、Ⅳ类场地的烟囱。

3.2.2烟囱内衬的设置应符合下列规定：

1砖烟囱应符合下列规定：

1）当烟气温度大于400℃时，内衬应沿筒壁全高设置；

2）当烟气温度小于或等于400℃时，内衬可在筒壁下部局部设置，其最低设置高度应超过烟道孔顶，超过高度不宜小于孔高的1/2。

2钢筋混凝土单筒烟囱的内衬宜沿筒壁全高设置。

3当筒壁温度符合本规范第3.3.1条温度限值且满足防腐蚀要求时，钢烟囱可不设置内衬。

但当筒壁温度较高时，应采取防烫伤措施。

4当烟气腐蚀等级为弱腐蚀及以上时，烟囱内衬设置尚应符合本规范第11章的有关规定。

5内衬厚度应由温度计算确定，但烟道进口处一节或地下烟道基础内部分的厚度不应小于200mm或一砖。

其他各节不应小于100mm或半砖。

内衬各节的搭接长度不应小于300mm或六皮砖（图3.2.2）。

图3.2.2内衬搭接（mm）

3.2.3隔热层的构造应符合下列规定：

1采用砖砌内衬、空气隔热层时，厚度宜为50mm，同时应在内衬靠筒壁一侧按竖向间距1m、环向间距为500mm挑出顶砖，顶砖与筒壁间应留10mm缝隙。

2填料隔热层的厚度宜采用80mm～200mm，同时应在内衬上设置间距为1.5m～2.5m整圈防沉带，防沉带与筒壁之间应留出10mm的温度缝（图3.2.3）。

图3.2.3防沉带构造（mm）

3.2.4烟囱在同一平面内，有两个烟道口时，宜设置隔烟墙，其高度宜采用烟道孔高度的（0.5～1.5）倍。

隔烟墙厚度应根据烟气压力进行计算确定，抗震设防地区应计算地震作用。

3.2.5烟囱外表面的爬梯应按下列规定设置：

1爬梯应离地面2.5m处开始设置，并应直至烟囱顶端。

2爬梯应设在常年主导风向的上风向。

3烟囱高度大于40m时，应在爬梯上设置活动休息板，其间隔不应超过30m。

3.2.6烟囱爬梯应设置安全防护围栏。

3.2.7烟囱外部检修平台，应按下列规定设置：

1烟囱高度小于60m时，无特殊要求可不设置。

2烟囱高度为60m～100m时，可仅在顶部设置。

3烟囱高度大于100m时，可在中部适当增设平台。

4当设置航空障碍灯时，检修平台可与障碍灯维护平台共用，可不再单独设置检修平台。

5当设置烟气排放监测系统时，应根据本规范第3.5.1条规定设置采样平台后，采样平台可与检修平台共用。

6烟囱平台应设置高度不低于1.1m的安全护栏和不低于100mm的脚部挡板。

3.2.8无特殊要求时，砖烟囱可不设置检修平台和信号灯平台。

3.2.9爬梯和烟囱外部平台各杆件长度不宜超过2.5m，杆件之间可采用螺栓连接。

3.2.10爬梯和平台等金属构件，宜采用热浸镀锌防腐，镀层厚度应满足表3.2.10的要求，并应符合现行国家标准《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》GB/T13912的有关规定。

表3.2.10金属热浸镀锌最小厚度

3.2.11爬梯、平台与筒壁的连接应满足强度和耐久性要求。

3.2.12烟囱筒身应设置防雷设施。

3.2.13烟囱筒身应设沉降观测点和倾斜观测点。

清灰装置应根据实际烟气情况确定是否设置。

3.2.14烟囱基础宜采用环形或圆形板式基础。

在条件允许时，可采用壳体基础。

对于高度较小且为地上烟道入口的砖烟囱，亦可采用毛石砌体或毛石混凝土刚性基础，基础材质要求应符合本规范第4章的有关规定。

3.2.15筒壁的计算截面位置应按下列规定采用：

1水平截面应取筒壁各节的底截面。

2垂直截面可取各节底部单位高度的截面。

3.2.16在荷载的标准组合效应作用下，钢筋混凝土烟囱、钢结构烟囱和玻璃钢烟囱任意高度的水平位移不应大于该点离地高度的1/100，砖烟囱不应大于1/300。

3.3受热温度允许值

3.3.1烟囱筒壁和基础的受热温度应符合下列规定：

1烧结普通黏土砖筒壁的最高受热温度不应超过400℃。

2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不应超过150℃。

3非耐热钢烟囱筒壁的最高受热温度应符合表3.3.1的规定。

表3.3.1钢烟囱筒壁的最高受热温度

4玻璃钢烟囱最高受热温度应符合本规范第9章的有关规定。

3.4钢筋混凝土烟囱筒壁设计规定

3.4.1对正常使用极限状态，按作用效应标准组合计算的混凝土压应力和钢筋拉应力，应符合本规范第7.4.1条的规定。

3.4.2对正常使用极限状态，按作用效应标准组合计算的最大水平裂缝宽度和最大垂直裂缝宽度不应大于表3.4.2规定的限值。

表3.4.2裂缝宽度限值（mm）

3.4.3安全等级为一级的单筒式钢筋混凝土烟囱，以及套筒式或多管式钢筋混凝土烟囱的筒壁，应采用双侧配筋。

其他单筒式钢筋混凝土烟囱筒壁内侧的下列部位应配置钢筋：

1筒壁厚度大于350mm时。

2夏季筒壁外表面温度长时间大于内侧温度时。

3.4.4筒壁最小配筋率应符合表3.4.4的规定。

表3.4.4筒壁最小配筋率（%）

注：

括号内数字为套筒式或多管式钢筋混凝土烟囱最小配筋率。

3.4.5筒壁环向钢筋应配在竖向钢筋靠筒壁表面（双侧配筋时指内、外表面）一侧，环向钢筋的保护层厚度不应小于30mm。

3.4.6筒壁钢筋最小直径和最大间距应符合表3.4.6的规定。

当为双侧配筋时，内外侧钢筋应用拉筋拉结，拉筋直径不应小于6mm，纵横间距宜为500mm。

表3.4.6筒壁钢筋最小直径和最大间距（mm）

3.4.7竖向钢筋的分段长度，宜取移动模板的倍数，并加搭接长度。

钢筋搭接长度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定执行，接头位置应相互错开，并在任一搭接范围内，不应超过截面内钢筋总面积的1/4。

当钢筋采用焊接接头时，其焊接类型及质量应符合现行行业标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ18的有关规定。

3.5烟气排放监测系统

3.5.1当连续监测烟气排放系统装置离地高度超过2.5m时，应在监测装置下部1.2m～1.3m标高处设置采样平台。

平台应设置爬梯或Z形楼梯。

当监测装置离地高度超过5m时，平台应设置Z形楼梯、旋转楼梯或升降梯。

3.5.2安装连续监测烟气排放系统装置的工作区域应提供永久性的电源，并应设防雷接地装置。

3.6烟囱检修与维护

3.6.1烟囱设计应设置用于维护和检修的设施。

3.6.2烟囱设计文件对外露钢结构构件和钢烟囱宜规定检查和维护要求。