浅谈钢筋混凝土烟囱外筒设计
2012-08-15马伟山
马伟山
(新疆电力设计院 新疆 乌鲁木齐 830002)
0 前言
在火力发电厂土建结构设计中,烟囱是电厂的重要构筑物,属于电厂周边的标志性建筑。近几年电厂烟囱多采用套筒式烟囱,外筒采用钢筋混凝土,内筒采用自立式钢内筒或悬吊式钢内筒。
1 概述
本文就新疆某电厂160m高烟囱举例说明,外筒155m高,出口内半径5.4m,内筒160m高自立式钢内筒,出口半径3.75m,夏季极端最高温度为41.5度,冬季极端最低温度为-37.0度,入口烟气温度:正常运行(脱硫投入时)工作温度约50度,外筒与内筒间的夏季温度56.5度,外筒与内筒间的冬季温度-22.00度。
2 数据输入
烟囱外筒坡度0-65m i=0.025,65-155m i=0.00,百年一遇基本风压ω0=0.49kN/m2,地面粗糙度B类,抗震设防8度0.20g,地震分组第一组,场地类别Ⅱ类,烟囱分节为31节,0-25m混凝土为C40,25m-155m混凝土为C30,0-25m筒壁厚500mm,25m-45m筒壁厚 450mm,45m-65m筒壁厚 400mm,65m-85m筒壁厚350m,,85m-155m筒壁厚300mm。内筒支承平台在 9,13,18,24,31 节顶部, 重量分 别为 365kN,252kN,151kN,166kN,293kN。
荷载效应基本组合:(1)1.0 恒+1.4 风+附加弯矩;(2)1.2恒+1.4 风+附加弯矩;(3)1.35 恒+1.4 风+附加弯矩;(4)1.0恒-0.50竖向地震+0.28风+1.3水平地震+地震附加弯矩;(5)1.2恒+0.50竖向地震+0.28风+1.3水平地震+地震附加弯矩;(6)1.0恒-1.3竖向地震+0.28风+0.5水平地震+地震附加弯矩;(7)1.2恒+1.3竖向地震+0.28风+0.5水平地震+地震附加弯矩。(注:系数0.28为风荷载组合系数0.2与分项系数1.4之积)。 荷载效应标准组合:(1)恒+风+风附加弯矩;(2)恒+0.2风+水平地震-0.4竖向地震+地震附加弯矩;(3)恒+0.2风+水平地震+0.4竖向地震+地震附加弯矩;(4)恒+0.2风+0.4水平地震-竖向地震+地震附加弯矩;(5)恒+0.2风+0.4水平地震+竖向地震+地震附加弯矩。
3 数据输出及比较
(1)周期:(2.40-2.34)/2.34=2.56%,两者差别不大,满足要求。
(2)±0.00m 组合弯矩:
Ms1:(211344.53-196226.5)196226.5=7.7%;
Ms2:(217058.27-201485.3)/201485.3=7.7%;
Ms3:(221364.19-205473.9)205473.9=7.7%;
Ms4:(229886.9-202758.9)/202758.9=13.4%;
Ms5:(251992.4-229857.3)229857.3=9.6%;
Ms6:(108047.4-102142.05)/102142.05=5.8%;
Ms7:(143743.7-130138.20)/130138.20=10.5%,基本满足要求。
(3)±0.00m 附加弯矩:
Ma1:(28107.20-25384.2)/25384.2=10.7%;
Ma2:(33820.94-30643.0)/30643.0=10.4%;
Ma3:(38126.85-34631.6)/34631.6=10.0%;
Ma4:(20602.29-19443.8)/19443.8=6.0%;
Ma5:(41549.4-37700.68)/37700.68=10.2%;
Ma6:(6629.53-6081.1)/6081.1=9.0%;
Ma7:(40777.4-37525.68)/37525.68=8.7%,基本满足要求。
(4)外侧竖向钢筋:《钢筋混凝土烟囱计算软件》结果;《烟囱结构有限元软件》结果
±0.00m处:配筋率:0.25%,裂缝宽度:0.00mm;±0.00m处:配筋率:0.251%,裂缝宽度:0.062mm.
40.00m处:配筋率:0.25%,裂缝宽度:0.15mm;40.00m处:配筋率:0.255%,裂缝宽度:0.092mm.
80.00m处:配筋率:0.25%,裂缝宽度:0.13mm;80.00m处:配筋率:0.256%,裂缝宽度:0.065mm.
150.00m 处:配筋率:0.26%,裂缝宽度:0.15mm;150.00m处:配筋率:0.251%,裂缝宽度:0.063mm经过比较满足要求。
内侧竖向钢筋:《钢筋混凝土烟囱计算软件》结果;《烟囱结构有限元软件》结果
±0.00m处: 配筋率:0.20%;±0.00m处:配筋率:0.205%,经过比较满足要求。
40.00m 处:配筋率:0.23%;40.00m 处:配筋率:0.221%,经过比较满足要求。
80.00m 处:配筋率:0.292%;80.00m 处:配筋率:0.225%,经过比较满足要求。
150.00m处:配筋率:0.25%;150.00m处:配筋率:0.204%,经过比较满足要求。
外侧环向钢筋:《钢筋混凝土烟囱计算软件》结果;《烟囱结构有限元软件》结果
±0.00m处:配筋率:0.31%,裂缝宽度:0.15mm;±0.00m处:配筋率:0.205%,裂缝宽度:0.00mm
40.00m处:配筋率:0.22%,裂缝宽度:0.12mm;40.00m处:配筋率:0.201%,裂缝宽度:0.00mm 80.00m处:配筋率:0.22%,裂缝宽度:0.10mm;80.00m 处:配筋率:0.205%,裂缝宽度:0.00mm
150.00m 处:配筋率:0.26%,裂缝宽度:0.10mm;150.00m处:配筋率:0.204%,裂缝宽度:0.055mm,经过比较满足要求。
内侧环向钢筋:《钢筋混凝土烟囱计算软件》结果;《烟囱结构有限元软件》结果
±0.00m 处:配筋率:0.15%;±0.00m 处:配筋率:0.205%,经过比较满足要求。
40.00m 处:配筋率:0.17%;40.00m 处:配筋率:0.152%,经过比较满足要求。
80.00m 处:配筋率:0.16%;80.00m 处:配筋率:0.174%,经过比较满足要求。
150.00m处:配筋率:0.19%;150.00m处:配筋率:0.188%,经过比较满足要求。
4 结论
本文通过用两种软件对155m高烟囱外筒的分析和对比,结果能满足设计要求,达到了相互校核计算结果的目的。
[1]DL 5022-2008火力发电厂土建结构设计技术规定[S].送审稿.
[2]GB50051-2002烟囱设计规范[S].
[3]钢筋混凝土烟囱计算软件[M].安徽电力设计院,2003,8.
[4]烟囱结构有限元软件[M].新疆电力设计院,2012.