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30米钢烟囱安装计算书
烟囱形式：直径2700毫米，高30米，基础顶至10米标高采用φ2700×14的钢管，上段采用φ2687×12钢管，计算时将烟囱按标高分为0-10米，10-15米，15-20米，20-30米共四段。
一、有关几和参数：
见下表：
几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数
|
标高 (米) |
外径B (米) |
形心高度 z (米) |
风荷载作用面积 (平方米) |
形心处的外径 (米) |
z/H |
高度变化系数 |
脉动影响系数 |
|
30 |
2.687 |
24.55 |
21.241 |
2.687 |
0.967 |
1.40 |
0.824 |
|
20 |
2.687 |
18 |
14.09 |
2.687 |
0.734 |
1.21 |
0.824 |
|
15 |
2.687 |
13 |
14.09 |
2.687 |
0.556 |
1.08 |
0.824 |
|
10 |
2.700 |
5.5 |
27 |
2.700 |
0.289 |
1.01 |
0.824 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
二、风荷载体型系数：
总高度为30米，平均直径为近似可按2.7米，μzω0d2=μz×0.6×2.72=4.4μz，
地面粗糙度类别为B类，所以μz≥1.0，得μzω0d2>0.015，H/d=30/2.7=11.1，又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得μs=0.6+(0.5-0.6)/(7-25)×(10.8-25)=0.52
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7.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz见上表。
四、风振系数
根据《建筑结构荷载规范》7.4.2 条，知本烟囱可只考虑第一振型的影响，顺风向风振系数可按βz=1+(ξνφz)/μz计算。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=0.011×30=0.33s>0.25s，故需要考虑顺风向风振影响。由ω0T12=0.6×0.33×0.33=0.065kNs2/平方米，查得脉动增大系数ξ＝1.69+(1.77-1.69)/(0.06-0.04)*(0.065-0.04)=1.873。烟囱属于结构迎风面宽度远小于其高度的情况，且其外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表《建筑结构荷载规范》7.4.4-1 确定，查得当总高度为30.0时，脉动影响系数为ν=0.79+(0.83-0.79)/(30-20)*(30-20)=0.83。迎风面宽度远小于其高度的高耸结构，其振型系数φz可按表F.1.1 采用。
顺风向风振系数计算
|
标高 z (米) |
z/H |
φz |
ξ |
ν |
μz |
βz |
|
24.05 |
0.867 |
0.79+(0.86-0.79)/(0.9-0.8)*(0.867-0.8)=0.85 |
1.76 |
0.83 |
1.39 |
1+(1.76*0.85*0.83)/1.39=1.61 |
|
17.5 |
0.634 |
0.46+(0.59-0.46)/(0.7-0.6)*(0.634-0.6)=0.51 |
1.76 |
0.83 |
1.20 |
1+(1.76*0.83*0.51)/1.2=1.46 |
|
标高 z (米) |
z/H |
φz |
ξ |
ν |
μz |
βz |
|
12.5 |
0.456 |
0.23+(0.34-0.23)/(0.5-0.4)*(0.456-0.4)=0.29 |
1.76 |
0.83 |
1.07 |
1+(1.76*0.83*0.29)/1.07=1.33 |
|
5 |
0.189 |
0.02+(0.06-0.02)/(0.2-0.1)*(0.189-0.1)=0.06 |
1.76 |
0.83 |
1.00 |
1+(1.76*0.83*0.06)/1.0=1.02 |
五、各段风荷载的集中力
应用《建筑结构荷载规范》中式7.1.1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/平方米) |
集中力Pk(kN) |
|
24.05 |
21.03 |
0.52 |
0.6 |
1.39 |
1.61 |
0.52*0.6*1.39*1.61=0.70 |
21.03*0.7=17.03 |
|
17.5 |
12.98 |
0.52 |
0.6 |
1.20 |
1.46 |
0.52*0.6*1.2*1.46=0.55 |
12.98*0.55=7.79 |
|
12.5 |
12.98 |
0.52 |
0.6 |
1.07 |
1.33 |
0.52*0.6*1.07*1.33=0.43 |
12.98*0.43=5.58 |
|
5 |
26 |
0.52 |
0.6 |
1.02 |
1.00 |
0.52*0.6*1.0*1.00=0.31 |
26*0.31=8.06 |
六、底部产生的弯矩和剪力
Vk=17.03+7.79+5.58+8.06=38.46 kN
米k=17.03*24.05+7.79*17.5+5.58*12.5+8.06*5=664 kN.米
七、叛断是否考虑横向风振
当烟囱坡度≤2.5%时，对于钢烟囱应按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）的规定验算横风向风振影响。由《建筑结构荷载规范》7.6节知，雷诺数Re＝69000vD，其中风速
vH=sqrt(2000μHω0/ρ)=sqrt(2000*1.39*0.6/1.25)=37.6米/s
Re＝69000vcrD=69000*34.2*2.7=6.4x106>3.5x106
υcr=D/T1/St=2.7/(0.010*30.0)/0.2=46.26>36.5*1.2=44.9 米/s
不用考虑横向风振
八、钢烟囱强度验算
本烟囱为自立式钢烟囱，H/d=30/2.7=11.1<20，满足自立式钢烟囱的直径d和高度h之间的关系宜满足h≤20d的要求。
考虑到此钢烟囱较轻，所以风荷载应起控制作用不考虑地震。烟囱所受轴力近似考虑为烟囱自重，烟囱截面面积为Ａn=π（2.7*2.7－2.576*2.576）/4=0.099平方米，Wn=1/32xπ(D3-d3)=π（2.7*2.7*2.7－2.576*2.576*2.576）/32=0.049，自重G=1.2*78.5*0.098*30＝277kN，弯矩设计值 米=1.4米k=1.4*664=930kN.米
钢烟囱的应力为：
σ=N/Ａn+米/Wn=
277/0.098+930/0.049=22349 kN/平方米=22.3 N/毫米2<215 N/毫米2
σcrt=0.4(Et/k)*(t/di)=0.4*(206000/1.5)*(12/2500)=263 N/毫米2>σ
满足要求
九地脚锚栓计算
在2.5米标高以下烟囱基础用C30砼灌实，其重量为25*π/4*2.476*2.476*2=240kN
采用Q345B级米52锚栓，受拉承载力为316.4 kN，P米ax=4米/nd0-N/n=4*921/(28*3.0)-(259+240)/28=26<316.4 kN，满足要求
十、基础计算：
采用砼圆形基础，直径为=6 米 埋深6米， fak=350kPa，Ｗ=(1/32)π*63=21.2，Ａ=πx62/4=28.3 平方米
考虑地基承载力较高，故不对其进行修正
Vk =38.98kN
Ｍk=658 kN.米
Nk =259/1.2+240 =455 kN
土及基础重：Ｇk =20*6*28.3=3396 kN
地基反力：
P米ax=(Nk +Ｇk )/A+米k/W=
(455+3396)/28.3+(658+38.98*6)/21.2=178
P米in=(Nk +Ｇk )/A-米k/W=(455+3396)/28.3-(658+38.98*6)/21.2＝94
满足要求
十一、烟囱稳定性验算：
烟囱倾覆力矩为为米=1.4*(658+38.98*6)=1248 kN.米
烟囱抗倾覆力矩为(Nk +Ｇk )*d/2=(455+3396)*6/2=11553<
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宁波鑫皓环保设备有限公司成立2009年，位于宁波市北仑区大矸工业园区，是 一家专业从事环保设备的研发、设计、制作、施工、安装及售后服务为一体的高新技术企业，自公司成立以来，一直秉承“诚信、专业、精准定制”的经营理念，坚持用户至上、质量第一、服务第一，致力于为客户提供行业内最高标准的设计和空气污染、净化控制设备。经过不断的努力和超越，拥有超1500项工程案例，经验丰富最具针对性的帮企业解决方案。
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