結(jié) 構(gòu) 計(jì) 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(xiàng) 目： 三廢混燃爐-煙囪基礎(chǔ)計(jì) 算： 校 對(duì)： 審 核： 北京藍(lán)圖工程設(shè)計(jì)有限公司2008年 10月 7 日計(jì)算書一、 設(shè)計(jì)資料1、 煙囪高度 H=45 m ，基礎(chǔ)頂高出室外地坪500mm。2、 基本風(fēng)壓 =0.65 KN/m2 ，地面粗糙度 B類，3、 本工程結(jié)構(gòu)安全等級(jí):二級(jí);設(shè)計(jì)使用年限50年:抗震設(shè)防烈度:六度;設(shè)計(jì)基本地震加速度值:0.05g，設(shè)計(jì)地震分組：第一組;場(chǎng)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(fēng)荷載及彎矩計(jì)算; K= Z s z 0 K 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （KN/m2 ）; Z 高度 z處的風(fēng)振系數(shù);s 風(fēng)荷載體形系數(shù);0 基本風(fēng)壓（KN/m2 ）; 1、鋼煙囪結(jié)構(gòu)自振周期計(jì)算：經(jīng)驗(yàn)公式：一般情況：T1=（0.0070.013）H 依據(jù)：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)附錄 E.1.1對(duì)于自立式鋼煙囪，有經(jīng)驗(yàn)可得： T1=0.013H ，H=45 .5m 可得T1=0.01345.5 = 0.59 s 2、順風(fēng)向 0=0.65 KN/m2 時(shí)風(fēng)荷載系數(shù)計(jì)算：（1）、風(fēng)荷載高度變化系數(shù)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(hào)等同與部分編號(hào)查：建筑結(jié)構(gòu)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(hào)0123456789標(biāo)高45.540.535.530525.520.515.510.58.50.5z1.621.571.501.431.341.261.151.011.01.0圖一（2）、風(fēng)荷載體型系數(shù)s查：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.3.1由 1/7<H/d=45.0/(3.016.+2.016)/2=18<25z0 d2 = 1.62X0.65X2.5162 >0.015 s =(3)、風(fēng)振系數(shù) Z 計(jì)算 風(fēng)振系數(shù)脈動(dòng)增大系數(shù) 脈動(dòng)影響系數(shù)振型系數(shù)1、脈動(dòng)增大系數(shù) 查 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.3 0 T12 = KN S2/m2 地面粗糙度 B 類,鋼結(jié)構(gòu)： 四、 脈動(dòng)影響系數(shù) =1x1）脈動(dòng)影響系數(shù) 1查 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.4-1當(dāng) H=45.5 ，B 類時(shí)：1=0.86 。2）、修正系數(shù)和查 建筑結(jié)構(gòu)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(gòu)筑物迎風(fēng)面在Z高度處的寬度 BZ 與底部寬度B0 的比之:截面編號(hào)0123456789標(biāo)高45.540.535.530525.520.515.510.58.50.55BZ2.02.02.02.02.02.02.02.02.03.0B03.03.03.03.03.03.03.03.03.03.00.670.670.670.670.670.670.670.670.671.0a) 、振型系數(shù) 查 建筑結(jié)構(gòu)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(hào)0123456789標(biāo)高45.540.535.530.525.520.515.510.58.50.51.00.860.620.550.410.280.180.080.060.02Z/H1.00.890.780.670.560.450.340.230.190.01 表; 順風(fēng)向0=0.65 KN/m2 時(shí)風(fēng)荷載系數(shù)及風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算表截面編號(hào)標(biāo)高（m）zsZK045.51.620.602.070.861.380.670.801.02.02 1.28 140.51.570.670.800.861.91 1.17 235.51.500.670.800.621.68 0.99 330.51.430.670.800.551.64 0.91 425.51.340.670.800.411.51 0.79 520.51.260.670.800.281.37 0.67 615.51.150.670.800.181.26 0.56 710.51.010.670.800.081.13 0.45 88.51.00.670.800.061.10 0.43 90.51.01.01.190.021.05 0.41 備注：1、=1x 2、 3、K= Z s z 0 4、0=0.65 KN/m23、橫風(fēng)向振判斷1）第一振型臨界風(fēng)速 據(jù) 建筑結(jié)構(gòu)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(shù) Re 及橫向風(fēng)振判斷據(jù) 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.6.1之4條： Re=69000DD=2.0 m=22.0 m/s可得：Re=6900016.92=2.33.106據(jù) 建筑結(jié)構(gòu)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(fēng)振，可不作處理。表： 順風(fēng)向水平風(fēng)力及彎矩值截面號(hào)標(biāo)高(m)節(jié)高(m)平均外徑Dp均布風(fēng)荷載平均值kN/集中風(fēng)荷載(KN)各截面彎矩(KN.m)045.55.02.032140.55.02.0321.22 12.42 31.06 235.55.02.0321.08 10.94 120.51 330.55.02.0320.95 9.64 261.42 425.55.02.0320.85 8.64 448.04 520.55.02.0160.73 7.41 674.78 615.55.02.0320.62 6.28 935.77 710.522.0320.51 5.13 1225.31 88.58.02.0160.44 1.78 1348.03 90.50.52.5320.42 8.49 1879.97 煙囪風(fēng)荷載分布圖四、地震作用效應(yīng)計(jì)算： 該煙囪總高45.5米，小于100米，可采用煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50051-2002）第5.5.4第1條，按簡化法進(jìn)行抗震計(jì)算.根據(jù)改該工程抗震設(shè)防烈度:六度;設(shè)計(jì)基本地震加速度值:0.05，據(jù)煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50051-2002）第5.5.1第2條，不考慮豎向地震作用。水平地震力產(chǎn)生的彎矩和剪力（1）、水平地震影響系數(shù) 1）、特征周期 ：II類場(chǎng)地，第一組，=0.35 （s）2）、結(jié)構(gòu)自振周期; T=0.59 （s）3）、地震影響系數(shù)曲線下降段的衰減指數(shù)：據(jù)煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50051-2002）第5.5.1第1條，鋼煙囪的結(jié)構(gòu)阻尼比：=0.01.4）、阻尼調(diào)整系數(shù) 5)、水平地震影響系數(shù)最大值 震設(shè)防烈度:六度;設(shè)計(jì)基本地震加速度值:0.05，查據(jù)煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50051-2002）表5.1.4-1 6)水平地震影響系數(shù) （2）、煙囪筒身總重 =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(shù)據(jù)煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50051-2002）表5.5.5 內(nèi)插法可得： 2）、煙囪底部剪力 KN.五、基礎(chǔ)設(shè)計(jì):(1)、作用在基礎(chǔ)頂面的力：通過對(duì)基本組合和地震作用效應(yīng)組合比較，可得基本組合為控制組合。1、基本組合：自重+風(fēng)載 式中 煙囪重要性系數(shù)，因煙囪高度小于200米，故安全等級(jí)為二級(jí)，=1.0。 =1.2 永久荷載分項(xiàng)系數(shù) =1.4 風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)基礎(chǔ)頂面于煙囪筒身9號(hào)截面等同。所以： 設(shè)計(jì)值計(jì)算N= KN KN.M KN標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算：Nk= KN KN.M KN（2）地基計(jì)算:據(jù)煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50051-2002）11.2.1煙囪基礎(chǔ)地基壓力計(jì)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：偏心荷載作用時(shí)滿足： 1） 2） 地基最大壓力 3)地基最小壓力 基礎(chǔ)尺寸假設(shè)如圖:基礎(chǔ)尺寸圖 作用在基礎(chǔ)底面的作用： Nk= KN KN.M m2 KN(20KN/M 2為平均回填土容重)W= m3I= 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(chǔ)設(shè)計(jì) 1）、基礎(chǔ)底板凈反力 p據(jù)煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50051-2002）11.4.2條 KN/m22)沖切計(jì)算 據(jù)煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50051-2002）11.4.3條得：環(huán)壁外邊緣：環(huán)壁內(nèi)邊緣： =滿足沖切驗(yàn)算。3）底板配筋計(jì)算 據(jù)煙囪設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)值： = =42.50 KN.M底板下部半徑R4處單位寬度的環(huán)向彎矩設(shè)計(jì)值： KN.M取寬1米板配筋計(jì)算：112 混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C25 fc 11.94N/mm ft 1.27N/mm 113 鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fy 300N/mm Es 200000N/mm 114 由彎矩設(shè)計(jì)值 M 求配筋面積 As，彎矩 M 42.5kNm 115 截面尺寸 bh 1000*700mm ho h - as 700-40 660mm 12 計(jì)算結(jié)果： 121 相對(duì)界限受壓區(qū)高度 b b 1 / 1 + fy / (Es * cu) 0.8/1+300/(200000*0.0033) 0.550 122 受壓區(qū)高度 x ho - ho 2 - 2 * M / (1 * fc * b) 0.5 660-6602-2*42500000/(1*11.94*1000)0.5 5mm 123 相對(duì)受壓區(qū)高度 x / ho 5/660 0.008 b 0.550 124 縱向受拉鋼筋 As 1 * fc * b * x / fy 1*11.94*1000*5/300 216mm 125 配筋率 As / (b * ho) 216/(1000*660) 0.03% 最小配筋率 min Max0.20%, 0.45ft/fy Max0.20%, 0.19% 0.20% As,min b * h * min 1400mm取 16 120 As=1616 mm19