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1、 結 構 計 算 書 工程名稱： 威海恒邦化工有限公司 乳山化肥廠3萬噸/年合成氨搬遷改造工程 項 目： 三廢混燃爐-煙囪基礎 計 算： 校 對： 審 核： 北京藍圖工程設計有限公司 2008年 10月 7 日 計算書 一、 設計資料 1、 煙囪高度 H=45 m ，基礎頂高出室外地坪500mm。 2、 基本風壓 ω=0.65 KN/m2 ，地面粗糙度 B類， 3、 本工程結構

2、安全等級:二級;設計使用年限50年:抗震設防烈度:六度;設計基本地震加速度值:0.05g，設計地震分組：第一組;場地類別為 II 類. 4、煙氣溫度： 二、上部鋼煙囪永久荷載 上部荷載見附圖1； 三、 風荷載及彎矩計算; ωK= βZ s z ω0 ωK ——風荷載標準值 （KN/m2 ）; βZ ——高度 z處的風振系數; s ——風荷載體形系數; ω0 ——基本風壓（KN/m2 ）; 1、鋼煙囪結構自振周期計算： 經驗公式：一般情況：T1=（0.007~0.013）H

3、依據：建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)附錄 E.1.1 對于自立式鋼煙囪，有經驗可得： T1=0.013H ，H=45 .5m 可得T1=0.013Х45.5 = 0.59 s 2、順風向 ω0=0.65 KN/m2 時風荷載系數計算： （1）、風荷載高度變化系數z 將煙囪分為9部分：如圖一： 每一部分的控制截面為該部分的線截面處，其編號等同與部分編號 查：建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.2.1得：地面粗糙度 B類 截面編號 0 1 2

4、 3 4 5 6 7 8 9 標高 45.5 40.5 35.5 305 25.5 20.5 15.5 10.5 8.5 0.5 z 1.62 1.57 1.50 1.43 1.34 1.26 1.15 1.01 1.0 1.0 圖一 （2）、風荷載體型系數s 查：建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.3.1 由 1/70.015

5、 s = (3)、風振系數 βZ 計算 ——風振系數 ——脈動增大系數 ——脈動影響系數 ——振型系數 1、脈動增大系數 查 建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.3 ω0 T12 = KN S2/m2 地面粗糙度 B 類,鋼結構： 四、 脈動影響系數 =1x 1）脈動影響系數 1 查 建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.4-1 當 H=45.5 ，B 類時：1=0.86 。 2）、修正系數

6、和 查 建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.4-2 BH/B0=2.02/3.032=0.666 = 為構筑物迎風面在Z高度處的寬度 BZ 與底部寬度B0 的比之: 截面編號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 標高 45.5 40.5 35.5 305 25.5 20.5 15.5 10.5 8.5 0.55 BZ 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 3.0 B0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3

7、.0 3.0 3.0 3.0 3.0 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 1.0 a) 、振型系數 查 建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表F1.1 得：只考慮第一陣型 截面 編號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 標高 45.5 40.5 35.5 30.5 25.5 20.5 15.5 10.5 8.5 0.5 1.0 0.86 0.62 0.55 0.41 0.28 0.18 0.08

8、 0.06 0.02 Z/H 1.0 0.89 0.78 0.67 0.56 0.45 0.34 0.23 0.19 0.01 表; 順風向ω0=0.65 KN/m2 時風荷載系數及風荷載標準值計算表 截面編號 標高（m） z s βZ ωK 0 45.5 1.62 0.60 2.07 0.86 1.38 0.67 0.80 1.0 2.02 1.28 1 40.5 1.57 0.67 0.80 0.86 1.91 1.17 2 35.5 1.50

9、 0.67 0.80 0.62 1.68 0.99 3 30.5 1.43 0.67 0.80 0.55 1.64 0.91 4 25.5 1.34 0.67 0.80 0.41 1.51 0.79 5 20.5 1.26 0.67 0.80 0.28 1.37 0.67 6 15.5 1.15 0.67 0.80 0.18 1.26 0.56 7 10.5 1.01 0.67 0.80 0.08 1.13 0.45 8 8.5 1.0 0.67 0.80 0.06

10、1.10 0.43 9 0.5 1.0 1.0 1.19 0.02 1.05 0.41 備注：1、=1x 2、 3、ωK= βZ s z ω0 4、ω0=0.65 KN/m2 3、橫風向振判斷 1）第一振型臨界風速 據 建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.6.1之5條： D=2.0 m Ti =0.59 St =0.20 可得： 2）煙囪 雷諾數 Re 及橫向風振判斷 據 建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）

11、(2006年版)表7.6.1之4條： Re=69000D D=2.0 m =22.0 m/s 可得：Re=6900016.92=2.33.106 據 建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.6.1之3條： 3.0105 < Re=2.33106 <3.5106 可判斷發(fā)生超臨界范圍的風振，可不作處理。 表： 順風向水平風力及彎矩值 截面 號 標 高 (m) 節(jié)高 (m) 平均外徑 Dp 均布風荷 載平均值 kN/ 集中風荷載 (KN) 各截面彎矩 (KN.m) 0

12、45.5 5.0 2.032 1 40.5 5.0 2.032 1.22 12.42 31.06 2 35.5 5.0 2.032 1.08 10.94 120.51 3 30.5 5.0 2.032 0.95 9.64 261.42 4 25.5 5.0 2.032 0.85 8.64 448.04 5 20.5 5.0 2.016 0.73 7.41 674.78 6 15.5 5.0 2.032 0.62 6.28 935.77 7 10.5 2

13、 2.032 0.51 5.13 1225.31 8 8.5 8.0 2.016 0.44 1.78 1348.03 9 0.5 0.5 2.532 0.42 8.49 1879.97 煙囪風荷載分布圖 四、地震作用效應計算： 該煙囪總高45.5米，小于100米，可采用《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）第5.5.4第1條，按簡化法進行抗震計算. 根據改該工程抗震設防烈度:六度;設計基本地震加速度值:0.05，據《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）第5.5.1第2條，不考慮豎向地震作用。 水平地震力

14、產生的彎矩和剪力 （1）、水平地震影響系數 1）、特征周期 ：II類場地，第一組，=0.35 （s） 2）、結構自振周期; T=0.59 （s） 3）、地震影響系數曲線下降段的衰減指數： 據《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）第5.5.1第1條，鋼煙囪的結構阻尼比：=0.01. 4）、阻尼調整系數 5)、水平地震影響系數最大值 震設防烈度:六度;設計基本地震加速度值:0.05， 查據《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）表5.1.4-1 6)水平地震影響系數 （2）、煙囪筒身總重

15、 =36039 kg （3)、筒身重心高度 H0 （4）、煙囪底部地震彎矩 M0 KN.M (5)、煙囪底部剪力 1)、煙囪底部地震剪力修正系數 據《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）表5.5.5 內插法可得： 2）、煙囪底部剪力 KN. 五、基礎設計: (1)、作用在基礎頂面的力： 通過對基本組合和地震作用效應組合比較，可得基本組合為控制組合。 1、基本組合：自重+風載 式中 ——煙囪重要性系數，因煙囪高度小于200米，

16、故安全等級為二級，=1.0。 =1.2 永久荷載分項系數 =1.4 風荷載分項系數 基礎頂面于煙囪筒身9號截面等同。 所以： 設計值計算 N= KN KN.M KN 標準值計算： Nk= KN KN.M KN （2）地基計算: 據《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）11.2.1 煙囪基礎地基壓力計算，應符合下列規(guī)定： 偏心荷載作用時滿足： 1） 2） 地基最大壓力 3)地基最小壓力 基礎尺寸假設如圖:

17、基礎尺寸圖 作用在基礎底面的作用： Nk= KN KN.M m2 KN (20KN/M 2為平均回填土容重) W= m3 I= m4 本工程地基選用第四巖土花崗巖石層為持力層，承載力特征值 fak=350KPa. 偏安全考慮?。?fak=350KPa 可得底板尺寸滿足規(guī)范要求。 （3）基礎設計 1）、基礎底板凈反力 p 據《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）11

18、.4.2條 KN/m2 2)沖切計算 據《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）11.4.3條得： 環(huán)壁外邊緣： 環(huán)壁內邊緣： = 滿足沖切驗算。 3）底板配筋計算 據《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）11.4.5條得： 底板下部半徑R4處單位弧長的徑向彎矩設計值： = =42.50 KN.M 底板下部半徑R4處單位寬度的環(huán)向彎矩設計值： KN.M 取寬1米板配筋計算： 　1．1．2 混凝土強

19、度等級：C25 fc ＝ 11.94N/mm ft ＝ 1.27N/mm　 1．1．3 鋼筋強度設計值 fy ＝ 300N/mm Es ＝ 200000N/mm　 1．1．4 由彎矩設計值 M 求配筋面積 As，彎矩 M ＝ 42.5kNm　 1．1．5 截面尺寸 bh ＝ 1000*700mm ho ＝ h - as ＝ 700-40 ＝ 660mm　 　 1．2 計算結果：　 1．2．1 相對界限受壓區(qū)高度 ξb　 ξb ＝ β1 / [1 + fy / (Es * εcu)] ＝ 0.8/[1+300

20、/(200000*0.0033)] ＝ 0.550　 1．2．2 受壓區(qū)高度 x ＝ ho - [ho ^ 2 - 2 * M / (α1 * fc * b)] ^ 0.5 　 ＝ 660-[660^2-2*42500000/(1*11.94*1000)]^0.5 ＝ 5mm　 1．2．3 相對受壓區(qū)高度 ξ ＝ x / ho ＝ 5/660 ＝ 0.008 ≤ ξb ＝ 0.550　 1．2．4 縱向受拉鋼筋 As ＝ α1 * fc * b * x / fy ＝ 1*11.94*1000*5/300 ＝ 216mm　 1．2．5 配筋率 ρ ＝ As / (b * ho) ＝ 216/(1000*660) ＝ 0.03%　 最小配筋率 ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.19%} ＝ 0.20%　 As,min ＝ b * h * ρmin ＝ 1400mm　 取 16 @120 As=1616 mm 19