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15米烟囱计算书

烟囱形式:直径500毫米,高15米,基础顶至4.5米标高采用φ1800×4.5的洗涤塔作为烟囱基础,上段采用φ0.5PP管,计算时将烟囱按标高分为4.5-7米,7-11米,11-15米共3段,经查《建筑结构荷载规范》附件E5.1,厦门50年一遇基本风压为0.8 KN/㎡。

一、有关几和参数:

见下表:

几何参数、风压高度变化系数

标高

(米)

外径B

(米)

形心高度

z (米)

风荷载作用面积 (米2)

形心处的外径 (米)

z/H

高度变化系数

15

0.5

13

2

0.5

0.866

1.13

11

0.5

9

2

0.5

0.6

1

7

0.5

5.75

1.25

0.5

0.383

1

4.5

1.8

1.5

8.1

1.8

0.33

1

二、风荷载体型系数:

总高度为15米,平均直径为近似可按0.5米,μzω0d2=μz*0.6*0.52=0.13μz,

地面粗糙度类别为B类,所以μz≥1.0,得μzω0d2>0.015,H/d=15/0.5=30≥25,又因此烟囱表面“光滑”,所以可得μs=0.6

三、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8.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz见下表。

四、风振系数

根据《建筑结构荷载规范》8.4.3 条,知本烟囱可只考虑第一振型的影响,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=0.013×15=0.195s<0.25s,故只考虑顺风向风振影响,顺风向风振系数可按

计算,式中:

g——峰值因子,可取2.5;

I——10m高度名义湍流强度,对应B类地面粗糙度,可取0.14;

R——脉动风荷载的共振分量因子;

Bz——脉动风荷载的背景分量因子。

其中R的计算公式为:

?——结构第1阶自振频率(Hz);

——地面粗糙度修正系数,对B类类地面粗糙度分别取1.0;?

??——结构阻尼比,对于高度不大于50米的烟囱,可取0.05;

经计算 R=0.33

其中Bz的计算公式为:

??(z)——结构第1阶振型系数;

H——结构总高度(m),对B类地面粗糙度,H的取值分别不应大于350m;

ρx?——脉动风荷载水平方向相关系数

ρz?——脉动风荷载竖直方向相关系数;

ka1——系数,按下表取值,k为0.910、?a1为0.218;

根据《建筑结构荷载规范》8.4.6 条

式中:

B——结构迎风面宽度(m),B?2H。?

对迎风面宽度较小的高耸结构,水平方向相关系数可取 ?。

经计算

??(z) 结构第1阶振型系数的取值按下表:

则:

标高z(米)

z/H

φz

R

μz

Bz

βz

13

0.866

0.82

0.33

1.13

1.03

1.65

9

0.6

0.46

0.33

1

0.66

1.41

5.7

0.383

0.23

0.33

1

0.55

1.34

1.5

0.33

0.15

0.33

1

0.36

1.18

五、各段风荷载的集中力

应用《建筑结构荷载规范》中式8.1.1条ωk=βzμsμzω0求风荷载,各分段的集中力Pi=ωkAw,此处Aw的为风荷载作用面积,其计算过程见下表:

风荷载标值计算

标高

z (米)

风荷载作用面积

μs

ω0

μz

βz

ωk(kN/米2)

集中力Pk(kN)

13

2

0.6

0.8

1.07

1.65

0.6*0.8*1.07*1.65=0.84

2*0.84=1.68

9

2

0.6

0.8

1.00

1.41

0.6*0.8*1.0*1.41=0.68

2*0.68=1.38

5.7

1.25

0.6

0.8

1.00

1.34

0.6*0.8*1.0*1.34=0.64

1.25*0.64=0.8

1.5

8.1

0.6

0.8

1.00

1.18

0.6*0.8*1.0*1.18=0.57

8.1*0.57=4.61

六、烟囱与地面产生的弯矩和剪力

Vk=1.68+1.38+0.8+4.61=8.4 kN

Wk=1.68*13+1.38*9+0.8*5.7+4.61*1.5=45.74 kN.米

七、烟囱强度验算

本烟囱为PP材质,根据PP板材检测报告,其弯曲强度为32Mpa,烟囱壁厚5mm,烟囱直接焊接在洗涤塔上,烟囱与洗涤塔结合处强度为:

=79.38KN>Wk

满足要求,烟囱不会在焊接处断裂。

烟囱直接焊接在洗涤塔上,洗涤塔自重Gk =85KN,最大静摩擦力为85KN×0.6=51KN,远远大于Vk 8.4KN,所以可以把洗涤塔看作基础。

八.风绳计算,

烟囱分别在7米、9米、13米位置分别采用支架及钢索线固定,钢索线直径10mm,钢索线强度查机械设计手册得知,最小破裂拉力为48KN。

各个位置的安装及受力情况,详见图纸,则各个固定点对烟囱根部产生的力矩,如下表:

固定高度

固定方式

最小拉力

与该位置集中力对比

13

ф10mm钢索线

20.2KN

>1.68KN

9

ф10mm钢索线

36.6KN

>1.38KN

7

80mm角铁支架

15KN

>0.8KN

满足要求,钢索线无断裂风险。

九、烟囱稳定性验算:

烟囱倾覆力矩为为米=1.4*45.74=64.03kN.米

假设烟囱无钢索线及支架固定,烟囱抗倾覆力矩为Gk *d/2=85*1.8/2=76.5 kN.米>64.03KN.米,满足要求。

............试读结束............

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