钢烟囱计算手册计算手册5

入库章

密

（如9口

计算书

XXXX项目

XXXX装置

66米钢烟囱

文件编号：xxxx

钢烟囱设计软件QY-Chimney

*********工程建设有限公司

2017年10月

修改01234567

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目录

1、设计资料...........................................................3

2、计算依据...........................................................6

3、筒体自重计算.......................................................7

4、筒体截面参数.......................................................9

5、筒体温度计算......................................................io

6、动力特征计算......................................................13

7、风荷载计算........................................................is

8、考虑瞬时极端最大风速时的风荷载计算（只计算顺风向风压）...........17

9、地震作用及内力计算................................................19

10、附加鸾矩计算.....................................................23

11、荷载内力组合.....................................................28

12、钢烟囱强度与稳定计算.............................................31

13、考虑瞬时极端最大风速下验算结果..................................a

14、筒壁容许应力计算.................................................35

15、钢烟囱底座计算...................................................37

16、钢烟囱位移结果...................................................40

17、加强圈间距计算...................................................箱

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1、设计资料

1.基本设计资料

烟囱总高度H=66.000m

烟气温度"3s=80.00C

烟囱底部高出地面距离:0mm

夏季极端最高温度八所=40.00℃

冬季极端最低温度Gm=-15.00C

最低日平均温度7；，in=-5.0(rC

烟囱日照温差△T=15.00℃

基本风压曲)=0.35kN/nr

瞬时极端最大风速:50.00(m/s)

地可粗糙度:B类

烟囱简体几何缺陷折减系数6=0.50

烟囱安全等级：二级

抗诧设防烈度：7度(0.10g)

设计地震分组:第一组

建筑场地土类别：H类

筒壁腐蚀厚度裕度:2.00mm

衬里起始高度：0.00m

设置破风圈：是

2.材料信息

序材料名称55co密度导热系数2

使用部位

号tail2Au)(kg/m5)(W/(mK))

1隔热层JM-1001100850.00—

2筒壁钢材Q235(B)2507850.0058.150

给定三个温度点下隔热层的导热系数值

给定温度(C)350450550

导热系数(W/(m-K))0.2000.2000.240

3.几何尺寸信息

烟囱总分段数：7

烟囱筒身分段参数表

编号标高(m)烟囱筒壁外直径(mm)分段高度(m)

066.002000.00—

160.002000.006.00

250.002000.0010.00

340.002000.0010.00

430.004000.0010.00

520.004000.0010.00

610.0()4000.0010.00

70.()04000.0010.00

烟囱总截面数：18

烟囱筒身分节参数表(1)

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片E麋分节而隔热层厚筒壁厚材料总厚度坡度

面标高

编(m)7;度(m)度(mm)度(mm)(mm)(%)

(mm)

066.002000.00--100.0010.00110.000.000

160.002000.006.000100.0010.00110.000.000

255.002000.005.000100.0010.00110.000.000

350.002000.005.000100.0010.00110.000.000

445.002000.005.000100.0010.00110.000.000

540.002000.005.000100.0010.00110.000.000

635.00300().005.000100.0016.00116.0010.000

730.004(XX).OO5.000100.0016.00116.0010.000

823.00400().007.000100.0016.001)6.000.(X)0

921.004000.002.000i00.0016.001)6.000.000

1020.004000.001.000i00.0016.00116.000.000

1119.004000.001.000100.0016.00116.000.000

1217.004000.002.000100.0016.00116.000.000

1315.004000.002.000100.0016.00116.000.000

1412.504000.002.500100.0016.00116.000.000

1510.004000.002.500100.0016.00116.000.000

165.004000.005.000100.0016.00116.000.000

170.004000.005.000100.0016.00116.000.000

烟囱筒身分节参数表(2)

标高附加重附加风洞口洞口洞口宽洞口高洞口直

(m)量(kN)载(kN)数量形状度(mm)度(mm)径(mm)

066.00O.(X)O.(X)0————

160.000.000.000————

255.000.000.000————

350.000.000.000————

445.000.000.000————

540.000.000.000————

635.000.000.000—————

730.000.000.000————

823.000.000.001圆形——1000

921.000.000.001圆形——1000

1020.000.000.000————

1119.000.000.001圆形——1(X)0

1217.000.000.001圆形——1(X)0

1315.00O.(X)0.001圆形——1(X)0

1412.50O.(X)O.(X)1圆形——2(X)0

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1510.000.0()0.000一————

165.00O.(X)D.000—————

170.000.0()1000-----———

钢平台参数表

活荷载自重

平台平台宽度

标高(m)角度(。)均布均布

编号(mm)总计(kN)总计(kN)

(kN/nr)(kN/nr)

113.001000.0060.002.005.241.002.62

215.001000.0060.002.005.241.002.62

317.001000.0060.002.005.241.002.62

419.001000.0060.002.005.241.002.62

521.001000.0060.002.005.241.002.62

623.001000.0060.002.005.241.002.62

7460)1000.00360.003.5032.991.()09.42

平台荷载折减系数：LOO

是否设置爬梯:是

爬梯自重(沿高度):5.(X)(kN/m)

4.烟囱底座设计参数

烟囱底板材料:Q235(B)

烟囱底板内径DI:3500.00mm

烟囱底板外径D2:8000.00mm

偏心弯矩Me：O.OOkN.m

地脚螺栓材料:Q235(B)

地脚螺栓数量n:6

地脚螺栓腐蚀裕量G：4.0mm

地脚螺栓中心线直径D3:7500mm

筋板材料:Q235(B)

筋板高度hj:600.00mm

盖板材料:Q235(B)

盖板类型：环形盖板

是否有垫板:是

垫板厚度td:20mm

垫板宽度L4：500mm

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2、计算依据

《烟囱设计规范》GB50051-2013（以下简称“烟规”）

《建筑结构荷载规范》GB50009-20.2（以下简称“荷载规范”）

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称“抗震规范”）

《钢结构设计规范》GB50017-2003（以下简称“钢结构规范”）

《烟囱设计手册》（中国计划出版社,2014年5月第1版，以下简称“烟药手册”）

《塔式容器》NB/T47041-2014

《碳素结构钢》GB/T700-2006

《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008

《钢结构设计手册》（第三版）中国建筑工业出版社

《钢结构连接节点设计手册》（第二版）中国建筑工业出版社

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3、筒体自重计算

如果存在洞口的话则扣除洞口部位的重量。每节根部自重包括其上面所有分节的自重加上附加重量,每节重

量等于本节所有自重加上附加重量。主要应用如下公式：

筒身自重表格(1)

截面标高Vi(m3)重量(kN)

编号(m)隔热层筒壁隔热层筒壁

066.000.000O.(XX)0.0000.00

160.003.5440.37529.51928.86

255.002.9530.31324.59924.05

350.002.9530.31324.59924.05

445.002.9530.31324.59924.05

540.002.9530.31324.59924.05

635.003.7380.62731.13948.27

730.005.3170.88044.28967.70

823.008.4281.38970.202106.87

921.002.3520.38819.59029.84

1020.001.2150.20010.12215.41

1119.001.1370.1889.46814.44

1217.002.3520.38819.59029.84

1315.0()2.3520.38819.59029.84

1412.502.7240.45022.68934.65

1510.003.0380.50125.30638.51

165.006.0761.00150.61277.03

170.()()6.0761.00150.61277.03

合计—60.1599.027501.127694.49

筒身自重表格(2)

截面标高附加重保温钉加强筋破风圈爬梯自平台自本节总重每节根部

编号(m)量(kN)重(kN)重(kN)重(kN)重(kN)重(kN)量(kN)重量(kN)

066.000.00—————0.000.00

160.000.000.632.204.0030.000.009595

255.000.000.531.833.3425.000.0079175

350.000.000.531.833.3425.000.0079254

445.000.000.531.833.3425.009.4289343

540.000.000.531.830.6725.000.0077419

635.000.000.662.300.0025.120.00107527

730.000.000.933.230.0025.120.00141668

823.000.001.465.100.0035.000.00219887

921.000.000.411.420.0010.002.6264951

1()20.000.000.210.740.005.002.6234985

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II19.000.000.200.690.005.00O.(X)301015

1217.(X)O.(X)0.411.420.0010.002.62641078

1315.000.000.411.420.0010.002.62641142

1412.500.000.471.650.0012.505.24771219

1510.000.000.531.840.0012.500.00791298

165.000.001.053.680.0025.000.001571456

170.000.001.053.680.0025.000.001571613

合计—0.0010.5236.7214.68330.2525.1316131613

筒身总重量G=£（每节重量）=1612.91kN

烟囱底板及隔热层的重量=266.53kN（极限状态法）

烟囱底板及隔热层的重量=304.05kN（容许应力法）

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4、筒体截面参数

在钢烟囱设计计算时，考虑留存腐蚀厚度裕度2.(X)mm。腐蚀厚度裕度计入钢筒自重，但不计入计算祇面的

有效面积。下表壁厚已经包括了腐蚀厚度裕度。

截面标高壁厚不扣除洞口部分扣除洞口部分

编号(mm)2243243

(m)Ai(m)A2(m)Km)W(m)An(m)In(m)Wn(m)

066.0010.000.06250.05000.02470.02470.05000.02470.0247

160.0010.000.06250.05000.02470.02470.05000.02470.0247

255.0010.000.06250.05000.02470.02470.05000.02470.0247

350.0010.000.06250.05000.02470.02470.05000.02470.0247

445.00IO.(X)0.06250.05000.02470.02470.05(X)0.02470.0247

540.0010.000.06250.05000.02470.02470.05000.02470.0247

635.0016.000.15000.13120.14580.09730.13120.14580.0973

730.0016.000.20030.17510.34710.17370.17510.34710.1737

823.0016.000.20030.17510.34710.17370.16090.28720.1363

921.0016.000.20030.17510.34710.17370.16090.28720.1363

1020.0016.000.20030.17510.34710.17370.17510.34710.1737

1119.0016.000.20030.17510.34710.17370.16090.28720.1363

1217.0016.000.20030.17510.34710.17370.16090.28720.1363

1315.0016.000.20030.17510.34710.17370.16090.28720.1363

1412.5016.000.20030.17510.34710.17370.14570.21920.1039

1510.0016.000.20030.17510.34710.17370.17510.34710.1737

165.(X)16.000.20030.17510.34710.17370.17510.34710.1737

170.0()16.0()0.20030.17510.34710.17370.17510.34710.1737

注：(I)“筒壁面积AJ'为筒壁实际毛截面面积。

(2)A2>kW、An、In、Wn均为扣除腐蚀裕度后的结果。

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5、筒体温度计算

5.1假定初始温度

温度计算采用如下计算方法，首先根况经验公式假设各材料的温度T:

筒身各层厚度分别为仙t2

总厚度t=t\+tt

计穿点坐标为X,所以可得：

0点：x=t

1点：X=t2

2点：x=0

则可按下式计算各点的初步温度

5.2各点温度计算

当验算截面位于衬里起始高度以下时,验算夏季温度时,取烟气温度为夏季极端最高温度+10C；验算冬季温

度时,取烟气温度为10C

式中：6--计算点受热温度(℃)

"-----烟气温度(C)

Ta---一空气温度(℃)

••一隔热层、筒壁等总热阻(m2・K/W)

Ri——第i层热阻(nf・K/W)

Rin——隔热层内表面的热阻(m2・K/W)

计算内衬、隔热层和筒壁等各点受热温度时，内衬、隔热层和筒壁等的总热阻按卜式计算：

式中：曲——隔热层内直径(m)

小.一.筒壁内直径(m)

di--筒壁外直径(m)

5.3夏、冬季计算温度汇总表(当温度大于80C时即表示为温度结果不满足，但仍可继续计算)

算

验

果

标高(m)7b(℃)TifC)4(℃)结

66.00-——-

60.0078.0547.6344.76满足

55.007R.0547.6344.76满足

50.0078.0547.6344.76满足

45.0078.0547.6344.76满足

40.0078.0547.6344.76满足

35.0078.1749.1044.63满足

30.0078.2049.1844.68满足

23.0078.2049.1844.68满足

21.0078.2049.1844.68满足

20.0078.2049.1844.68满足

19.(X)78.2049.1844.68满足

17.0078.2049.1844.68满足

15.0078.2049.1844.68满足

12.5078.2049.1844.68满足

10.0078.2049.1844.68满足

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5.0()78.2049.1844.68满足

O.(X)78.2049.1844.68满足

冬季计算温度汇总表

标高(m)「)(℃)。(℃)一(℃)

66.00———

60.0075.10-1.51-8.74

55.0075.10-1.51-8.74

50.0075.10-1.51-8.74

45.(X)75.10-1.51-8.74

40.0075.10-1.51-8.74

35.0075.412.31-8.93

30.0075.462.47-8.86

23.0075.462.47-8.86

21.0075.462.47-8.86

20.0075.462.47-8.86

19.0075.462.47-8.86

17.0075.462.47-8.86

15.0075.462.47-8.86

12.5075.462.47-8.86

10.0075.462.47-8.86

5.0075.462.47-8.86

0.()075.462.47-8.86

4.材料力学参数

其中向

夏季温度作用下材料设计值

标高(m)AiE,(X105)

66.00—----——

60.000.97207.73227.061.002.06

55.000.97207.73227.061.002.06

50.000.97207.73227.061.002.06

45.000.97207.73227.061.002.06

40.000.97207.73227.061.002.06

35.000.97207.73227.061.002.06

30.000.97207.73227.061.002.06

23.000.97207.73227.061.002.06

21.000.97207.73227.061.0()2.06

20.000.97207.73227.061.0()2.06

19.000.97207.73227.061JX)2.06

17.000.97207.73227.061JX)2.06

15.000.97207.73227.06LOO2.06

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12.500.97207.73227.061.002.06

10.000.97207.73227.061.002.06

5.000.97207.73227.061.002.06

0.000.97207.73227.061.002.06

注:强度值和弹性模量的单位均为N/mm2

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6、动力特征计算

烟囱可以简化成具有多个集中质量的多质点振动体系，其连续渐变截面用分段变截面代替，求解特征方程，即

可得到前5个振型的动力特征值。

等效质点计算结果

质点截面刚度B(X等效质点重量

标高（m）截面惯性矩Km4）

编号107kN・m2)（kN）

166.000.02470.508548

260.000.02470.508587

355.000.02470.508579

450.000.02470.508592

545.000.02470.508591

640.0()0.07601.565692

735.0()0.21994.5295124

830.000.34717.1510180

923.000.34717.1510143

1021.000.34717.151052

1120.000.34717.151033

1219.000.34717.151048

1317.000.34717.151067

1415.000.34717.151074

1512.500.34717.151081

1610.000.34717.1510118

175.000.34717.1510157

180.00——79

前五阶振型相对位移计算结果

第一振型第二振型第三振型第四振型第五振型

标高（m）

（相对值）（相对值）（相对值）（相对值）（相对值）

66.001.00001.00001.00001.00001.0000

60.000.81640.47140.0061-0.3609-0.8176

55.000.66700.0642-0.5685-0.7628-0.5686

5O.(X)0.5267-0.2688-0.7258-0.31010.6412

45.000.4040-0.4830-0.46850.46810.8983

40.000.3097-0.5451-0.05230.7437-0.0177

35.000.2411-0.49840.23790.4462-0.5773

30.000.1841-0.41780.38530.0361-0.4897

23.000.1148-0.28990.4374-0.41300.0543

21.000.0973-0.25270.4231-0.48530.2104

20.000.0890-0.23430.4113-0.50940.2794

19.000.0810-0.21600.3967-0.52510.3404

17.000.0659-0.18040.3595-0.53170.4335

欢迎共阅

15.0()0.0521-0.14630.3136-0.50710.4822

12.500.0369-0.10670.2480-0.43820.4774

10.000.0241-0.07160.1785-0.33830.4062

5.000.0063-0.01960.0547-0.11470.1563

0.0000000

前五阶自振周期分别为:

Ti=1.4146s

T2=0.4430s

7^=0.1523s

T4=0.0855s

7^=0.0516s

欢迎共阅

7、风荷载计算

1.顺风向风压数)=0.35kN/nf时风荷载系数计算

(1)风压高度变化系数

内

(2)风载体型系数小

设置破风圈后，烟囱自上而下1/3高度范围内丛=1.2,其他位置丛=0.70

(3)风振系数四

(4)xi=35.8476

(5)脉动风荷载竖直方向的相关系数.

A=0.7722

(6)风荷载标准值计算

例=怎)

顺风向风压时风荷载计算结果

标高

R“Miz/HRm(z)B,如

(m)aA

66.0010001.75800.501.75LOO1.5510I.0C000.87182.12611.57

60.0010001.71000.501.750.911.55100.85450.76591.98941.43

55.0010001.66500.501.750.831.55100.73000.67191.86801.31

50.0010001.62000.501.750.761.55100.61350.58041.74971.19

45.00IOCX)1.57000.501.750.681.55100.5C450.49251.63621.08

40.0010001.52000.501.750.611.55100.398