150m钢筋混凝土烟囱计算书.docx
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150m钢筋混凝土烟囱计算书
注:
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单筒式钢筋混凝土烟囱计算书
项目名称_____________构件编号_____________日期_____________
设 计_____________校 对_____________审核_____________
计算时间 2011年4月2日(星期六)15:
05
一、设计资料
1.基本设计资料
烟囱总高度H=150m
烟气温度Tgas=150.00℃
夏季极端最高温度Tsum=40.00℃
冬季极端最低温度Twin=-30.00℃
烟囱日照温差△T=20.00℃
基本风压0=0.40kN/m2
地面粗糙度:
B类
空气密度=1.25kg/m3
烟囱安全等级:
二级
环境类别:
一类
抗震设防烈度:
7度(0.15g)
设计地震分组:
第二组
建筑场地土类别:
Ⅲ类
筒壁竖向钢筋等级:
HRB335
筒壁环向钢筋等级:
HRB335
燃煤含硫量Sar=0.43%
烟道底部标高0.00m
混凝土刚度折减系数0.90m
2.材料信息
序号
使用部位
材料名称
最高使用温度(℃)
重力密度(kN/m3)
导热系数W/(m·K)
=a+b*T
a
b
1
筒壁内衬1
耐热混凝土
1200
19.00
0.820
0.00060
2
筒壁内衬2
耐热混凝土
1200
19.00
0.820
0.00060
3
筒壁第一隔热层
水泥珍珠岩制品
600
3.50
0.160
0.00010
4
筒壁第二隔热层
水泥珍珠岩制品
600
3.50
0.160
0.00010
5
筒壁混凝土
普通钢筋混凝土
150
24.00
1.740
0.00050
6
基础环壁内衬
粘土耐火砖
1400
19.00
0.930
0.00060
7
基础底板内衬
粘土耐火砖
1400
19.00
0.930
0.00060
8
基础环壁隔热层
膨胀珍珠岩
750
1.20
0.052
0.00010
9
基础底板隔热层
膨胀珍珠岩
750
1.20
0.052
0.00010
10
基础混凝土
普通钢筋混凝土
200
25.00
1.740
0.00050
11
基础环壁外土层
粘土
-----
18.00
0.580
0.00000
12
基础底板下土层
粘土
-----
18.00
0.580
0.00000
3.几何尺寸信息
烟囱总截面数:
16
筒身代表截面:
截面12
烟囱筒身分节参数表
(1)
No.
Eli
Ro
Ra
hi
内衬
厚度
内衬
材料
隔热层1厚度
隔热层2厚度
筒壁
厚度
材料总厚度
0
150.00
2.95
-----
-----
0.11
-----
0.12
0.10
0.16
0.49
1
140.00
2.95
2.95
10.00
0.11
内衬1
0.12
0.10
0.16
0.49
2
130.00
2.95
2.95
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.16
0.34
3
120.00
2.95
2.95
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.16
0.34
4
110.00
2.95
2.95
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.18
0.36
5
100.00
2.95
2.95
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.18
0.36
6
90.00
3.05
3.00
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.22
0.40
7
80.00
3.35
3.20
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.22
0.40
8
70.00
3.65
3.50
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.22
0.40
9
60.00
3.95
3.80
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.26
0.44
10
50.00
4.25
4.10
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.26
0.44
11
40.00
4.55
4.40
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.34
0.52
12
30.00
5.05
4.80
10.00
0.12
内衬1
0.03
0.03
0.34
0.52
13
20.00
5.55
5.30
10.00
0.24
内衬1
0.03
0.03
0.34
0.64
14
6.05
6.25
5.90
13.95
0.24
内衬1
0.03
0.03
0.40
0.70
15
0.00
6.55
6.40
6.05
0.24
内衬1
0.03
0.03
0.40
0.70
注:
1.内衬材料列中“内衬1”为“耐热混凝土”,“内衬2”为“耐热混凝土”
2.上表中标高及长度单位为m
烟囱筒身分节参数表
(2)
No.
Eli
坡度(%)
混凝土
等级
附加重
量(kN)
洞
口
大洞口
宽度(m)
大洞口
高度(m)
小洞口
宽度(m)
小洞口
高度(m)
0
150.00
0.00
C25
0.00
0
-----
-----
-----
-----
1
140.00
0.00
C25
0.00
0
-----
-----
-----
-----
2
130.00
0.00
C30
100.00
0
-----
-----
-----
-----
3
120.00
0.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
4
110.00
0.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
5
100.00
0.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
6
90.00
1.00
C30
200.00
0
-----
-----
-----
-----
7
80.00
3.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
8
70.00
3.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
9
60.00
3.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
10
50.00
3.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
11
40.00
3.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
12
30.00
5.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
13
20.00
5.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
14
6.05
5.00
C30
0.00
2
2.80
6.80
1.80
6.80
15
0.00
5.00
C30
0.00
0
-----
-----
-----
-----
4.基础设计参数
基础形式:
圆形基础
基础混凝土等级:
C30
基础钢筋等级:
HRB335
底板下部配筋形式:
径环向配筋
地下烟道:
无
底板及其上土平均重度G=20.00kN/m3
底板埋深:
5.00m
地基土抗震承载力调整系数a=1.00
基础宽度修正系数b=0.30
基础埋深修正系数d=1.50
自动计算沉降经验系数
基础几何尺寸:
环壁顶部厚度rt=0.60m
r1=10.50m r2=7.02m r3=5.85m
h=2.00m h1=1.20m
±0.000相当于绝对标高0.000m
天然地面标高0.000m
土层参数表
No.
土层名称
底部标高(m)
重度(kN/m3)
压缩模量(MPa)
承载力(kPa)
1
填土
-1.00
17.60
6.70
50.00
2
粉质粘土
-4.20
19.10
5.40
130.00
3
粉土
-11.00
20.00
6.80
170.00
4
细砂
-16.50
19.80
12.00
200.00
5
粉质粘土
-17.50
19.50
7.10
180.00
6
细砂
-20.50
19.80
11.00
200.00
7
粉质粘土
-24.00
20.00
7.10
230.00
8
粗砂
-25.70
20.50
18.00
260.00
9
粉质粘土
-29.00
20.00
7.10
230.00
二、计算依据
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(以下简称“荷载规范”)
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(以下简称“抗震规范”)
《烟囱设计规范》GB50051-2002(以下简称“烟囱规范”)
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002(以下简称“基础规范”)
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002(以下简称“混凝土规范”)
《烟囱工程手册》(中国计划出版社,2004年7月第1版,以下简称“烟囱手册”)
《钢筋混凝土烟囱》05G212(以下简称“烟囱图集”)
三、筒身自重计算
筒壁内侧挑出牛腿支承内衬和隔热层的重量,因此每节下部重量不包括本节的内衬及隔热层的重量,该重量由下一节来承受。
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)
No.
Eli
Vi(m3)
重量(kN)
内衬
隔热层1
隔热层2
筒壁
内衬
隔热层1
隔热层2
筒壁
1
140.00
17.87
19.18
17.22
28.85
339.61
67.14
60.26
692.46
2
130.00
20.13
5.17
5.23
28.85
382.50
18.11
18.31
692.46
3
120.00
20.13
5.17
5.23
28.85
382.50
18.11
18.31
692.46
4
110.00
19.98
5.14
5.19
32.35
379.63
17.98
18.18
776.30
5
100.00
19.98
5.14
5.19
32.35
379.63
17.98
18.18
776.30
6
90.00
20.06
5.16
5.21
39.95
381.06
18.04
18.24
958.76
7
80.00
21.56
5.53
5.59
42.71
409.71
19.36
19.56
1025.11
8
70.00
23.83
6.10
6.15
46.86
452.69
21.34
21.54
1124.64
9
60.00
25.79
6.59
6.64
59.95
489.94
23.06
23.26
1438.90
10
50.00
28.05
7.15
7.21
64.86
532.91
25.04
25.23
1556.52
11
40.00
29.71
7.57
7.62
90.36
564.43
26.49
26.69
2168.75
12
30.00
32.72
8.32
8.38
98.91
621.73
29.13
29.33
2373.84
13
20.00
72.08
9.26
9.32
109.59
1369.53
32.43
32.62
2630.19
14
6.05
104.38
13.40
13.48
187.29
1983.19
46.91
47.18
4494.89
15
0.00
53.09
6.79
6.82
94.25
1008.63
23.76
23.88
2262.09
筒身自重表格
(2)
No.
Eli
附加重量(kN)
每节根部重量(kN)
本节总重量(kN)
1
140.00
0.00
692.46
1159.47
2
130.00
100.00
1951.92
1111.37
3
120.00
0.00
3063.29
1111.37
4
110.00
0.00
4258.51
1192.08
5
100.00
0.00
5450.59
1192.08
6
90.00
200.00
7025.14
1376.11
7
80.00
0.00
8467.60
1473.75
8
70.00
0.00
10040.88
1620.21
9
60.00
0.00
11975.35
1975.15
10
50.00
0.00
14068.12
2139.71
11
40.00
0.00
16820.06
2786.36
12
30.00
0.00
19811.51
3054.02
13
20.00
0.00
23121.88
4064.77
14
6.05
0.00
29051.36
6572.18
15
0.00
0.00
33390.74
3318.37
注:
截面1的附加重量中已包含了作用在截面0上的附加重量
筒身总重量G=(每节重量)=34447.01kN
四、筒身温度计算
1.确定计算方法
根据烟囱规范P33第5.6.4条规定,当烟囱筒壁外半径(r2)与内半径(r1)的比值小于1.1时,可采用平壁法计算受热温度,否则应采用环壁法计算受热温度。
各截面采用计算方法
Eli
r2
r1
r2/r1
计算方法
140.00
2.95
2.79
1.0573
平壁法
130.00
2.95
2.79
1.0573
平壁法
120.00
2.95
2.79
1.0573
平壁法
110.00
2.95
2.77
1.0650
平壁法
100.00
2.95
2.77
1.0650
平壁法
90.00
3.05
2.83
1.0777
平壁法
80.00
3.35
3.13
1.0703
平壁法
70.00
3.65
3.43
1.0641
平壁法
60.00
3.95
3.69
1.0705
平壁法
50.00
4.25
3.99
1.0652
平壁法
40.00
4.55
4.21
1.0808
平壁法
30.00
5.05
4.71
1.0722
平壁法
20.00
5.55
5.21
1.0653
平壁法
6.05
6.25
5.85
1.0684
平壁法
0.00
6.55
6.15
1.0650
平壁法
2.假定初始温度
温度计算采用如下计算方法,首先根据经验公式假设各材料的温度t:
筒身各层厚度分别为t1、t2、t3、tn
总厚度t=t1+t2+t3+tn
计算点坐标为x,所以可得:
0点:
x=t
1点:
x=tn+t3+t2
2点:
x=tn+t3
3点:
x=tn
4点:
x=0
则可按下式计算各点的初步温度
3.各点温度计算
以上步假定的温度代入烟囱规范P34公式5.6.5求出各点的温度,如果求出的各点温度与假定温度误差超过5%,则以本次求出的温度作为假定温度值,继续代入公式5.6.5中求解,直到二者误差小于5%为止(一般两次就能满足要求)。
当验算截面位于烟道底部标高以下时,验算夏季温度时,取烟气温度为夏季极端最高温度+10℃;验算冬季温度时,取烟气温度为10℃
式中:
Tcj-----计算点受热温度(℃)
Tg-----烟气温度(℃)
Ta------空气温度(℃)
Rtot-----内衬、隔热层、筒壁等总热阻(m2·K/W)
Ri------第i层热阻(m2·K/W)
按平壁法计算时,内衬、隔热层和筒壁等的总热阻按下式计算:
式中:
t1-----为内衬的厚度(m)
t2-----第1隔热层的厚度(m)
t3-----第2隔热层的厚度(m)
tn-----筒壁混凝土厚度(m)
其余符号意义见烟囱规范P35说明,计算时温度采用平均温度,示意图见下:
按环壁法计算内衬、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下式计算:
式中:
d0-----内衬内直径(m)
d1-----第1隔热层内直径(m)
d2-----第2隔热层内直径(m)
d3-----筒壁内直径(m)
dn-----筒壁外直径(m)
4.夏、冬季计算温度汇总表
夏季计算温度汇总表
Eli
T0(℃)
T1(℃)
T2(℃)
T3(℃)
T4(℃)
Tp(℃)
Ts(℃)
验算
结果
140.00
148.19
139.61
93.11
51.97
45.73
48.85
47.29
满足
130.00
145.79
124.46
96.37
67.82
53.34
60.58
56.96
满足
120.00
145.79
124.46
96.37
67.82
53.34
60.58
56.96
满足
110.00
145.85
124.87
97.24
69.15
53.13
61.14
56.69
满足
100.00
145.85
124.87
97.24
69.15
53.13
61.14
56.69
满足
90.00
145.98
125.65
98.89
71.70
52.73
62.21
56.18
满足
80.00
145.98
125.65
98.89
71.70
52.73
62.21
56.18
满足
70.00
145.98
125.65
98.89
71.70
52.73
62.21
56.18
满足
60.00
146.10
126.38
100.44
74.09
52.35
63.22
55.69
满足
50.00
146.10
126.38
100.44
74.09
52.35
63.22
55.69
满足
40.00
146.32
127.72
103.27
78.47
51.65
65.06
54.81
满足
30.00
146.32
127.72
103.27
78.47
51.65
65.06
54.81
满足
20.00
146.86
115.03
94.05
72.82
49.93
61.37
52.62
满足
6.05
146.97
116.26
96.03
75.56
49.59
62.57
52.18
满足
0.00
146.97
116.26
96.03
75.56
49.59
62.57
52.18
满足
冬季计算温度汇总表
Eli
T0(℃)
T1(℃)
T2(℃)
T3(℃)
T4(℃)
Tp(℃)
Ts(℃)
140.00
147.02
132.86
55.30
-14.60
-25.08
-19.84
-22.46
130.00
142.80
106.13
57.34
7.07
-18.11
-5.52
-11.82
120.00
142.80
106.13
57.34
7.07
-18.11
-5.52
-11.82
110.00
142.92
106.86
58.91
9.54
-18.31
-4.38
-12.12
100.00
142.92
106.86
58.91
9.54
-18.31
-4.38
-12.12
90.00
143.15
108.27
61.92
14.24
-18.68
-2.22
-12.70
80.00
143.15
108.27
61.92
14.24
-18.68
-2.22
-12.70
70.00
143.15
108.27
61.92
14.24
-18.68
-2.22
-12.70
60.00
143.36
109.58
64.73
18.64
-19.04
-0.20
-13.24
50.00
143.36
109.58
64.73
18.64
-19.04
-0.20
-13.24
40.00
143.75
111.98
69.86
26.65
-19.68
3.49
-14.23
30.00
143.75
111.98
69.86
26.65
-19.68
3.49
-14.23
20.00
144.72
90.67
54.70
17.92
-21.28
-1.68
-16.67
6.05
144.91
92.84
58.21
22.85
-21.59
0.63
-17.15
0.00
144.91
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