钢烟囱

一、一般规定
1、钢烟囱包括塔架式、自立式和拉索式三种形式。高大的钢烟囱可采用塔架式,低矮的钢烟囱可采用自立式,细高的钢烟囱可采用拉索式。
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2、钢塔架及拉索计算可按国家标准《高耸结构设计规范》(GB 50135)的有关规定进行。
3、钢烟囱先用的材料应符合国家标准《钢结构设计规范》(GB 50017)的规定。
二、塔架式钢烟囱
1、钢塔架可根据排烟筒的数量,水平截面设计成三角形和方形。
调节杆2、钢塔架沿高度或采用单坡度或多坡度型式,塔架底部宽度与高度之比,不宜小于1/8。
3、对于高度较高,底部较宽的钢塔架,应在底部各边增设拉杆。
4、钢塔架的计算应符合下列规定:
1)、在风荷载和地震作用下,应根据排烟筒与钢塔架的连接方式,考虑排筒对塔架的作用力。
2)、当钢塔架截面为三角形时,在风荷载或地震作用下,应考虑三种作用方向(图a)。
3)、当钢塔架截面为四边形时,在风荷载或地震作用下,应考虑两种作用方向(图b)。
              ①                ② 
                          (a)
(b)
4)、当钢塔架与排筒采用整体吊装时应对钢塔架进行吊装验算。
5)、在风荷载(标准值)作用下,钢塔架任意点的水平位移不得大于该点离地面高度的1/100。
6)、钢塔架应考虑由脉动风引起的风振影响,当钢塔架的基本自振周期小于0.25s时,可不考虑风振影响。
7)、为减少风振的发生,钢塔架杆件的自振频率应与塔架的自振频率相互错开。
8)、对承受上拔力和横向力的钢塔架基础,除地基进行强度计算和变形验算外,尚应进行抗拔和抗滑稳定验算。
5、钢塔架腹杆宜按下列规定确定:
1)、塔架顶层和底层应采用刚性K型腹杆;
2)、塔架中间层可采用预加拉紧的柔性交叉腹杆;
3)、塔柱及刚性腹杆宜采用钢管,当为组合截面时宜采用封闭式组合截面;
4)、交叉柔性腹杆宜采用圆钢。
6、钢塔架平台与排烟筒连接时,宜采用滑道式连接。
有机氟7、钢塔架应沿塔面变坡处或受力情况复杂且构造薄弱处设置横隔,其余可沿塔架高度每隔2~3个节间设置一道横隔。塔架还应沿高度每隔14~20m设一道休息平台或检修平台。
8、塔架式烟囱的水平弯矩,按排烟筒与塔架变形协调进行计算。
9、排烟筒的构造要求与自立式钢烟囱相同。
三、自立式钢烟囱
1、自立式钢烟囱的直径d和高度h之间的关系宜满足h≤20d。当不满足此条件时,烟囱下部直径宜扩大或采用其它结型式。
2、自立式钢烟囱应进行下列计算:
1)、弯矩和轴力作用下,钢烟囱强度应按下列规定进行计算:
   
式中:——钢烟囱水平计算截面I的最大弯矩设计值(包括风弯矩和水平地震作用弯矩)(N·mm);
      ——与相应轴向压力或轴向拉力设计值(包括结构自重和竖向地震作用)(N);
      ——计算截面处的净截面面积();
        t——筒壁厚度(mm);
      ——计算截面处的净截面抵抗矩();
      ——温度作用下钢材抗拉、抗压和拉弯强度设计值(),按《烟囱设计规范》3.3.5及3.3.6条进行计算;
        k——局部抗压强度调整系数,对应于风荷载时,取k=1.50;对应于地震作用时取k=1.20;
      ——温度作用下钢材的弹性模量();
      ——i截面钢烟囱外直径(mm);
    ——筒壁局部稳定的临界应力值();
2)在弯矩和轴向力作用下,钢烟囱的稳定性应按下式进行验算:
       
式中:——计算载面处的毛载面面积();
    ——计算载面处的毛载面抵抗矩();
    ——烟囱长细比,按悬臂构件计算;
        ——焊接圆筒载面轴心受压构件稳定系数,按《烟囱设计规范》附录B采用。
    3)地脚螺栓最大拉力可按下式计算:
       
式中:——地脚螺栓的最大拉力(KN);
    M——烟囱底部最大弯矩设计值(kN·m);
    N——与弯矩相应的轴向压力设计值(kN);
    ——地脚螺栓所在圆直径(m);
    n——地脚螺栓数量。
    4)钢烟囱底座基础局部受压应力,可按下式计算:
           
式中:——钢烟囱(包括钢内筒)荷载设计值作用下,在混凝土底座处产生的局部压应力();
    ——钢烟囱与混凝土基础的接触面面积();
    W——钢烟囱与混凝土基础的接触面截面抵抗矩();
    ω——荷载分布影响系数,可取ω=0.675;
    ——混凝土局部受压时强度提高系数,按国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010)计算;
    ——混凝土在温度作用下的轴心抗压强度设计值。
    5)烟道入口宜设计成圆形。矩形孔洞的转角宜设计成圆弧形。孔洞应力应满足:
   
式中:——洞口补强后水平截面面积,应不小于无孔洞的相应圆筒壁水平截面面积();
    ——洞口补强后水平截面最小抵抗矩();
    ——温度作用下的钢材抗压强度设计值(
    N、M——洞口截面处轴向力及弯矩设计值(N、N·mm);
    ——洞口应力集中系数,孔洞圆角半径r与孔洞宽度b之比,r/b=0.1时,可取=4,r/b≥0.2时,取=3,中间值线性插入。
飞鸽传书20093、自立式钢烟囱的最小厚度应满足下列条件:
当烟囱高度h≤20m,t=4.5+C强风化
当烟囱高度h>20m,t=6+C
式中:C——腐蚀厚度裕度,有隔热层时取C=2mm,无隔热层时取C=3mm。
4、隔热层的设置应符合以下规定:
a、当烟囱温度高于《烟囱设计规范》表4.3.1规定的最高受热温度时应设置隔热层。
b、烟气温度低于150℃,且按《烟囱设计规范》第10章规定,烟气有可能对烟囱产生腐蚀时,应设置隔热层。
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c、隔热层厚度由温度计算决定,但最小温度不宜小于50mm,对于全辐射型的烟囱,隔热层厚度不宜小于75mm。
d、隔热层应于烟囱筒壁牢固连接,当用块状材料或不定型现场浇注材料时,可采用锚固钉或金属网固定,烟囱顶部可设置钢板圈保护隔热层边缘。钢板厚度不宜小于6mm。
e、为支承隔层重量,可在钢烟囱内表面,沿烟囱高度方向,每隔1m至1.5m设置一个角钢加固圈。
f、当烟气温度高于560℃时隔热层的锚固件可采用不锈钢(1Cr18Ni9Ti)制造,烟气温度低于560℃时,可用一般碳素钢制造。
g、对于无隔热层的烟囱,在其底部2m高度范围内,应对烟囱采取外隔热措施或者设置防护栏,防止烫伤事故。
5、破风圈的设置应符合下列规定:
a、设置条件:
当烟囱的临界风速小于6~7m/s时,应设置破风圈。
当烟囱的临界风速为7~13.4m/s时,且小于设计风速时,而用改烟囱高度、直径和增加厚度等措施不经济时,也可设置破风圈。
b、设置破风圈范围的烟囱体型系数应按表面粗糙情况选取。
c、设置位置:需设置破风圈时,应在距烟囱上端不小于烟囱高度1/3的范围内设置。
d、破风圈型式与尺寸:
a)交错排列直立板型:
直立板厚度不小于6mm,长度不大于1.5m,宽度为烟囱外直径的1/10;每圈立板数量为4块,沿烟囱圆周均布,相邻圈立板相互错开45°
b)螺旋板型:
      螺旋板厚度不小于6mm,板宽为烟囱外径的1/10,螺旋板为3道,沿圆周均布,螺旋节距或为烟囱直径的5倍。
6、可根据需要在烟囱顶部设置用于涂刷油漆的导轨滑车及滑车钢丝绳。
四、拉索式钢烟囱
1、当烟囱高度与直径之比大于20( h/d>20)时,可采用拉索式钢烟囱。
2、当烟囱高度与直径之比小于35时,可设一层拉索。拉索一般为3根,平面夹角一般为120°,拉索与烟囱轴夹不小于25°。拉索系结位置距烟囱顶部小于h/3处。
3、烟囱高度与直径之比大于35时,可设2层拉索,下层拉索系结位置,宜设在上层拉索系结位置至烟囱底的1/2高度处。
4、拉索式烟囱在风荷载和地震作用下的内力计算,可按标准《高耸结构设计规范》(GB 50135)的规定计算。并考虑横风向风振的影响。
5、拉索式钢烟囱筒身的构造措施,与自立式钢烟囱相同。

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