1048烟囱设计规范

1048烟囱设计规范烟囱设计规范来源发布时间2004-5-23 163620 烟囱设计规范 GBJ5183 主编部门中华人民共和国冶金工业部批准部门中华人民共和国国家计划委员会试行日期1984年4月1日关于颁发《烟囱设计规范》的通知计标〔1983〕1500号根据原国家建委 73 建革设字第239号通知的要求由冶金工业部会同有关部门和单位共同编制的《烟囱设计规范》已经有关部门会审现批准《烟囱设计规范》GBJ5183为国家标准自一九八四年四月一日起试行本规范由冶金工业部管理其具体解释等工作由冶金工业部包头钢铁设计研究院负责中华人民共和国国家计划委员会一九八三年十月七日编制说明本规范是根据原国家建委 73 建革设字239号文的通知由冶金工业部包头钢铁设计研究院会同有关设计施工科研大专院校等单位共同编制的在编制本规范过程中坚持调查研究总结实践经验进行了必要的科学试验并广泛征求了各方面的意见最后会同有关部门审查定稿本规范共分八章和九个附录主要内容包括砖烟囱配筋砖烟囱钢筋混凝土烟囱刚性基础板式基础和壳体基础等在编制工作中注意了与我国现行各有关规范的协调统一试行本规范时如发现需要修改和补充之处请将意见和资料寄交包头钢铁设计研究院并抄送我部以便修订时参考冶金工业部一九八三年八月二十日基本符号内外力M荷载作用下的弯矩简称弯矩Mw风荷载作用下的弯矩简称风弯矩Mf附加弯矩Md地震弯矩Mdf地震附加弯矩N荷载作用下的纵向力简称纵向力G基础自重和基础上的土重T切力Qc基础局部冲切荷载NφNφΜ分别为壳体的单位弧长薄膜径向力和径向力NθNθΜ分别为壳体的单位长度薄膜环向力和环向力NφQφ分别为壳体单位弧长的径向弯矩和切力MφaMφb分别为壳体小径边缘和大径边缘的单位弧长径向弯矩HaHb分别为壳体小径边缘和大径边缘的单位长度水平推力Mθ壳体环梁的环向弯矩温度Ty烟气温度Tк空气温度TN计算点的受热温度Rz内衬隔热层和筒壁的总热阻RoRw分别为内衬内表面和筒壁外表面的热阻λ导热系数α1内衬内表面吸热系数αu筒壁外表面放热系数Δt温度差th混凝土筒壁内表面受热温度tg钢筋受热温度应力σhσht分别为荷载作用和荷载与温度共同作用下的混凝土压应力σgσk分别为钢筋和环箍拉应力σgtσ′gt分别为钢筋在温度作用下的受拉和受压应力σzt砖砌体在温度作用下的压应力p基础底面平均压力PPmin分别为基础底面边缘的最大和最小压力PN基础底面在轴心荷载作用下的压力PM基础底面在弯矩作用下的压力材料计算指标Ra混凝土的轴心抗压设计强度Ru混凝土的弯曲抗压设计强度Rl混凝土的抗拉设计强度Rf混凝土的抗裂设计强度RatRwt分别为混凝土在温度作用下的轴心抗压和弯曲抗压设计强度RltRft分别为混凝土在温度作用下的抗拉和抗裂设计强度RgR′g分别为钢筋的抗拉和抗压设计强度RgtR′gt分别为钢筋在温度作用下的抗拉和抗压设计强度EhEg分别为混凝土和钢筋的弹性模量EhtEkt分别为混凝土和环箍在温度作用下的弹性模量Eh环箍的折算弹性模量E砖砌体的弹性模量Et砖砌体在温度作用下的弹性模量几何特征AAo分别为截面面积和换算截面面积Ag计算截面纵向钢筋的总面积或每米高度内环向钢筋的截面面积Ak环箍截面面积F基础底面面积δδo分别为筒壁或壳体厚度和有效厚度rh截面核心距d钢筋直径a筒壁外边缘至环向钢筋重心的距离δf混凝土的最大裂缝宽度Lf混凝土的裂缝平均间距S壳体的径向长度e纵向力至截面中心的距离eo纵向力至截面重心的距离J截面的惯性矩W截面的弹性抵抗矩θ筒壁开孔半角计算系数K设计安全系数βh混凝土在温度作用下的弹性模量折减系数aw分别为混凝土在温度作用下的轴心抗压和弯曲抗压设计强度折减系数lf分别为混凝土在温度作用下的抗拉和抗裂设计强度折减系数αz砖砌体在温度作用下的线膨胀系数αhz混凝土在温度作用下的变形系数αg钢筋在温度作用下的线膨胀系数α砖砌体的纵向力偏心影响系数u配筋率n钢筋与混凝土在温度作用下的弹性模量比值ν与钢筋表面形状有关的系数第一章总则第101条为了在烟囱设计中做到技术先进经济合理安全适用确保质量特制定本规范第102条本规范适用于砖烟囱和高度不大于210米的钢筋混凝土烟囱的设计第103条设计下列烟囱时尚应符合现行有关规范的规定一位于湿陷性黄土膨胀土等地区或地下采掘区的烟囱二烟气中二氧化硫的含量超过1体积比和二氧化硫含量虽未超过1但烟气温度低于100或烟气相对湿度超过60的烟囱三烟气中含有其它侵蚀性气体的烟囱第二章材料第一节砖石第211条砖烟囱筒壁和配筋砖烟囱筒壁的材料应按下列规定采用一筒壁宜采用标准型或异型的一等普通粘土砖其标号不应低于75号如有抗冻要求时砖的抗冻性指标应符合有关规定二砖筒壁宜采用25号混合砂浆在其顶部5米范围内宜将砂浆标号提高到50号三配筋砖筒壁应采用不低于50号的水泥石灰混合砂浆第212条烟囱的内衬材料应按下列规定采用一烟气温度低于400时可采用75号普通粘土砖和25号混合砂浆二烟气温度为400～500时可采用75号普通粘土砖和耐热砂浆三烟气温度高于500时可采用粘土质耐火砖耐火混凝土预制块和粘土火泥泥浆第203条毛石基础的材料应根据基土的潮湿程度按下列规定采用一基土稍湿时采用不低于200号的石材和不低于25号的混合砂浆二基土很湿时采用不低于200号的石材和不低于50号的混合砂浆三基土含水饱和时采用不低于300号的石材和不低于50号的水泥砂浆第214条砖砌体在温度作用下的抗压强度和弹性模量可不考虑温度折减仍应按《砖石结构设计规范》 GBJ373 的规定采用第215条砖砌体在温度作用下的线膨胀系数αz应按下列规定采用当砌体受热温度t为20～200时αz可采用5×当砌体受热温度t为201～400时αz 可按下式确定第二节混凝土第221条钢筋混凝土烟囱筒壁的混凝土应按下列规定采用一混凝土宜采用硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥配制混凝土标号不宜低于200号二混凝土的水灰比不宜大于05每立方米混凝土水泥用量不应超过450公斤三混凝土的骨料应坚硬致密粗骨料宜采用玄武岩闪长岩花岗岩石灰岩等破碎的碎石或河卵石细骨料宜采用天然砂也可采用上述岩石经破碎筛分后的产品但不得含有金属矿物云母硫酸化合物和硫化物四粗骨料粒径不应超过筒壁厚度的15和钢筋间距的34同时最大粒径不应超过60毫米五沿筒壁高度宜采用相同标号的混凝土注当烟囱较高时亦可采用不同标号的混凝土筒壁顶部第一节和有烟气直接作用的部位不宜采用石灰石作骨料第222条基础的混凝土标号应按下列规定采用一刚性基础不应低于100号二板式基础不应低于150号三壳体基础不宜低于300号第223条筒壁混凝土在温度作用下的设计强度应按下列公式计算Rat＝07aRa 223－1Rlt＝lRl 223－2Rft＝fRf 223-3式中RatRltRft分别为混凝土在温度作用下的轴心抗压抗拉和抗裂设计强度alf分别为混凝土在温度作用下的轴心抗压抗拉和抗裂设计强度的折减系数RaRlRf分别为混凝土的轴心抗压抗拉和抗裂设计强度应按《钢筋混凝土结构设计规范》 TJ1074 采用第224条基础混凝土在温度作用下的设计强度应按下列规定采用一当为地上烟道时可不考虑温度折减仍应按《钢筋混凝土结构设计规范》TJ1074 采用二当为地下烟道时应按下列公式计算Rat＝aRa 224-1Rwt＝wRw 224-2Rlt＝RI I 224－3式中Rwt混凝土在温度作用下的弯曲抗压设计强度w混凝土在温度作用下的弯曲抗压设计强度的折减系数Rw混凝土弯曲抗压设计强度应按《钢筋混凝土结构设计规范》TJ1074 采用第225条混凝土在温度作用下的设计强度折减系数可按表225采用第226条混凝土在温度作用下的抗压或抗拉弹性模量应按下式计算Eht＝βhEh 226式中βh混凝土在温度作用下的弹性模量折减系数Eh混凝土弹性模量应按《钢筋混凝土结构设计规范》 TJ1074 采用混凝土在温度作用下的设计强度折减系数表225系数受热温度℃受热温度的取值规定 2060100150200 ya1090085080070取筒壁及壳体基础单体构件的平均温度 yw1090085080070取基础表面最高温度 yl1085075065055取壳体基础单体构件的平均温度 yf1085075065055取筒壁平均温度第227条混凝土在温度作用下的弹性模量折减系数可按表227采用混凝土在温度作用下的弹性模量折减系数表227 系数受热温度℃受热温度的取值规定 2060100150200 βh1085075065055强度计算时取筒壁及壳体基础单体构件的平均温度使用阶段的应力计算和裂缝宽度验算时取筒壁内表面温度第228条混凝土在温度作用下的变形系数αhz可采用10×第三节钢筋和钢材第231条钢筋混凝土筒壁的配筋宜采用级钢筋配筋砖筒壁宜采用级钢筋但纵向钢筋由计算决定时宜采用级钢筋第232条基础的配筋宜采用级钢筋注也可采用5号钢钢筋第233条平台爬梯螺栓和砖烟囱的环箍等宜采用3号钢第234条钢筋混凝土筒壁和配筋砖筒壁的钢筋在温度作用下的抗拉和抗压设计强度应按下列公式计算Rgt＝085gRg 234－1R′gt＝085gR′g 234－2式中RgR′gt分别为钢筋在温度作用下的抗拉和抗压设计强度g钢筋在温度作用下的设计强度折减系数RgR′g分别为钢筋抗拉和抗压设计强度应按《钢筋混凝土结构设计规范》 TJ1074 采用第235条基础的钢筋在温度作用下的抗拉和抗压设计强度应按下列规定采用一当为地上烟道时可不考虑温度折减仍应按《钢筋混凝土结构设计规范》TJ1074 采用二当为地下烟道时应按下列公式计算Rgt＝gRg 235－1R′gt＝gR′g 235－2第236条钢筋在温度作用下的设计强度折减系数可按表236采用钢筋在温度作用下的设计强度折减系数表236系数受热温度℃受热温度的取值规定 2060100150200 111090085钢筋温度第237条砖烟囱筒壁的环箍当采用3号钢时其抗拉设计强度Rkt可采用1680公斤c㎡第238条钢筋和钢材在温度作用下的弹性模量可不考虑温度折减仍应按《钢筋混凝土结构设计规范》 TJ1074 和《钢结构设计规范》 TJ1774 采用第239条钢筋线膨胀系数αg可采用12×第四节材料热工计算指标第241条隔热材料应采用无机材料其干燥状态下的容重不宜大于800公斤第242条材料热工计算指标应按实际试验资料确定当无试验资料时对于几种常用的材料可按表242采用材料热工计算指标表242材料种类最高使用温度℃干容量公斤米导热系数λ千卡米小时度普通粘土砖砌体5001700042＋00005t 粘土质耐火砖砌体1400190006＋00005t 硅藻土砖砌体90050060070001＋00002t012＋00002t015＋00002t 普通钢筋混凝土200240013＋00004t 普通混凝土200230011＋00004t 硅酸盐水泥耐火混凝土1200190007＋00005t 硅酸盐水泥轻质混凝土骨料为页岩陶粒400140012001000045＋00001t035＋00001t025＋00001t 膨胀珍珠岩松散体7501000038＋000007t 水泥膨胀珍珠岩制品600350006＋00001t 高炉水渣300500008＋00002t 矿渣棉600200004＋000016t 垂直封闭空气层厚度为50毫米 02＋000451t注t为平均受热温度第三章设计和计算基本规定第一节一般规定第311条设计烟囱时应根据使用条件烟囱高度地质条件地震烈度材料供应和施工条件等因素以确定采用砖筒壁或钢筋混凝土筒壁对于重要的较高的或设计地震烈度为9度的以及设计地震烈度为8度但位于类场地土上的烟囱宜采用钢筋混凝土筒壁第312条非地震区砖烟囱的筒壁可配置环向钢箍或环向钢筋地震区砖烟囱的筒壁应配置环向钢筋和纵向钢筋第313条烟囱内衬的设置应符合下列规定一砖烟囱当烟气温度大于400时内衬应沿全高设置当烟气温度小于或等于400时内衬可在烟囱下部局部设置并应符合构造要求二钢筋混凝土烟囱内衬应沿全高设置第314条钢筋混凝土烟囱的隔热层材料应按下列规定采用当烟气温度大于150时宜采用无机填充材料当烟气温度小于或等于150时可采用空气隔热层第315条烟囱基础一般可采用板式基础当条件允许时可采用壳体基础对于高度不大且为地上烟道的砖烟囱亦可采用毛石或毛石凝土刚性基础注当地基条件允许时板式基础宜采用环形的第316条计算风荷载时对《工业与民用建筑结构荷载规范》 TJ974 中的调整系数应按下列规定采用烟囱高度小于或等于100米时取10烟囱高度大于100米但不超过200米时取11烟囱高度大于200米时取12第317条烟囱的基本自振周期可按《工业与民用建筑结构荷载规范》 TJ974 和《工业与民用建筑抗震设计规范》 TJ1178 的规定计算第318条筒壁的计算截面应按下列规定采用水平截面应取筒壁各节的底截面垂直截面可取筒壁各节底部单位高度的截面第二节受热温度允许值第321条烟囱筒壁和基础的受热温度应符合下列规定一普通粘土砖砌体的筒壁最高受热温度不应超过400二普通钢筋混凝土的筒壁和基础以及普通混凝土的基础最高受热温度不宜超过150 第三节安全系数第331条筒壁的设计安全系数K应按表331的规定采用第332条钢筋混凝土板式基础的设计安全系数K应按《钢筋混凝土结构设计规范》 TJ1074 中的规定采用钢筋混凝土壳体基础的设计安全系数K应按《钢筋混凝土结构设计规范》 TJ1074 的规定提高10后采用第四节裂缝宽度允许值第341条钢筋混凝土筒壁顶部20米范围内最大裂缝宽度不应超过015毫米其余部位的最大裂缝宽度不应超过03毫米设计安全系数表331项次筒壁类型安全系数 1砖筒壁筒壁砖砌体23环箍16环向钢筋14纵向钢筋21 2钢筋混凝土筒壁强度计算使用阶段计算17混凝土 kh 17钢筋 kg 17注1考虑地震力时安全系数应乘以系数082钢筋混凝土筒壁强度计算时当烟囱高度大于200米且基本风压小于或等于50公斤㎡时对表中安全系数应再乘以系数11 第五节地基允许变形值第351条地基允许变形值应按表351－1和表351－2的规定采用基础沉降允许值表351－1地基土类型基础沉降允许值厘米中压缩性粘性土高压缩性粘性土2040基础倾斜允许值表351－2烟囱高度H米基础倾斜允许值〔mθ〕 H＝2020＜H≤5050＜H≤100100＜H≤150150＜H≤200H＞200000800060005000400030002注1HH为地面至烟囱顶端的高度2基础倾斜值系指基础倾斜方向两端的沉降差与其距离的比值第四章温度计算第一节一般规定第411条烟囱内部的烟气温度应按烟囱在使用时的最高温度采用第412条烟囱外部的空气温度应按下列规定采用一计算烟囱最高受热温度和确定材料在温度作用下的折减系数时应采用夏季极端最高温度二计算筒壁温度差时应采用冬季极端最低温度第二节筒身受热温度计算第421条内衬隔热层和筒壁计算处的受热温度可按下式计算图421图421 筒身传热简图1内衬2隔热层3筒壁式中tn计算处的受热温度Ty烟气温度YK空气温度Rz内衬隔热层和筒壁等总热阻Ri第i层的热阻第422条内衬隔热层和筒壁的总热阻Rz可按下式计算Rz＝Ro＋R1＋R2＋＋Rb＋Rw 422式中RoRw分别为内衬内表面和筒壁外表面的热阻α1内衬内表面的吸热系数αw筒壁外表面的放热系数δ1δ2δb分别为内衬隔热层和筒壁等各层的厚度米λ1λ2λb分别为内衬隔热层和筒壁等各层的导热系数第423条内衬内表面的吸热系数和筒壁外表面的放热系数可分别按表423－1和表423－2的规定采用内衬内表面的吸热系数表423－1烟气温度℃吸热系数α1千米㎡·小时·度 50～100101～300＞300283350筒壁外表面放热系数表423－2季节吸热系数α1千米㎡·小时·度夏季冬季1020第424条计算有内衬砖烟囱筒壁的温度差Δt时应乘以修正系数CC值应按表424采用修正系数C值表424r2r1160150140130120110110 C086088090092095097100注r1r2分别为筒壁内外半径第五章砖烟囱筒壁计算第一节一般规定第511条砖烟囱筒壁设计应按下列规定进行计算和验算一受热温度计算按第421条计算内衬隔热层筒壁各层的受热温度计算出的内衬和隔热层的受热温度不应超过表242的规定筒壁受热温度不应超过第321条的规定二强度计算和抗裂度验算在自重和风荷载作用下按第521条和第523条进行水平截面的强度计算和抗裂度验算对地震区的烟囱尚应根据自重风荷载和地震力的荷载组合按第551条计算纵向钢筋的截面面积三环箍或环向钢筋计算1在温度作用下当筒壁内外表面温度差Δt符合以下条件时应配置环箍或环向钢筋2当配置环箍时应按第531条计算环箍面积或按第533条验算环箍应力并应符合以下条件3当配置环向钢筋时应按第541条计算环向钢筋截面面积或按第543条验算环向钢筋应力并应符合以下条件式中r1r2分别为筒壁内外半径Rkt环箍在温度作用下的计算强度Rgt环向钢筋在温度作用下的计算强度K环箍或环向钢筋的设计安全系数Kσkt环箍的应力σgt环向钢筋的应力第二节水平截面的强度计算和抗裂度验算第521条筒壁在自重和风荷载作用下的水平截面强度应按下式计算KN≤φαAR 521式中K筒壁砖砌体的设计安全系数N计算截面纵向力φ受压构件的纵向弯曲系数可按《砖石结构设计规范》 GBJ373 近似采用查φ值时可取构件的长细比h计算截面至筒壁顶端的高度r计算截面回转半径A计算截面面积α纵向力的偏心影响系数R砖砌体的抗压强度应按《砖石结构设计规范》 GBJ373 采用第522条纵向力偏心影响系数α应按下式计算式中eo纵向力作用点至截面重心的偏心距r计算截面的回转半径第523条筒壁的水平截面抗裂度应符合以下条件ro≤rh 523式中rh计算截面的核心距W计算截面的最小弹性抵抗距第三节环箍计算第531条筒壁每米高所需的环箍截面面积可按下列公式计算图531在温度差作用下筒壁外表面环向相对自由伸长值it应按下式计算式中Ak每米高度内的环箍截面面积 c㎡mβ与受压区图形面积等有关的系数δ计算截面的筒壁厚度厘米R′t砖砌体在温度作用下的弹塑性模量当筒壁内表面温度t≤200时应取R′t＝Et3当t≥350时应取R′t＝Et5中间值以线性插入法求得Et砖砌体在温度作用下的弹性模量w受压区应力图形不完整系数可取w＝057αz砖砌体线膨胀系数Ek考虑接头松弛后环箍的折算弹性模量注由公式 631－2 计算的mβ≤0时应按第815条的规定设置构造环箍a b图531 环箍面积计算简图a平均应变图b裂缝截面的应力图第532条考虑接头松弛后环箍的折算弹性模量Eh可按下式计算式中Eg钢材弹性模量n一圈环箍的接头数量第533条当已知环箍截面面积时可按下列公式验算环箍应力图533式中ξ筒壁相对受压区高度系数α′截面特征系数μ每米高度内环箍截面面积与筒壁垂直截面面积的比值n′t环箍折算弹性模量与砖砌体在温度作用下的弹塑性模量的比值n′t＝EkE′ta b图533 环箍应力计算简图a平均应变图b裂缝截面应力图第四节环向钢筋计算第541条筒壁每米高所需的环向钢筋截面面积应按下列公式计算图541 在温度差作用下钢筋重心处的环向相对自由伸长值it1应按下式计算式中Ag每米高度内的环向钢筋截面面积 c㎡mβ与受压区图形面积等有关的系数m与钢筋根数有关的系数可按下列规定采用单根环筋时m＝095双根环筋时m＝10δ0计算截面的筒壁有效厚度厘米δ0＝δ－αα筒壁外边缘至钢筋重心处的距离可按下列规雳采用单根筋时α＝30厘米双根筋时α＝45厘米ω受压区应力图形不完整系数可取ω＝057ψgt裂缝间环向钢筋应变不均匀系数Eg钢筋的弹性模量注由公式 541－2 计算的mβ≤0时应按第817条的规定设置构造环向钢筋a b图541 环向钢筋面积计算简图a平均应变图b裂缝截面应力图第542条裂缝间环向钢筋应变不均匀系数应按下列规定采用当筒壁内表面温度t≤200时可取ψgt＝06当筒壁内表面温度t≥350时可取ψgt＝10中间值以线性插入法求得第543条当已知环向钢筋截面面积时可按下列公式验算钢筋应力图543式中ξ筒壁相对受压区高度系数α′截面特征系数μo每米高度内环筋截面面积与筒壁垂直截面有效面积的比值n′t钢筋弹性模量与砖砌体在温度作用下的弹塑性模量的比值a b图543 环向钢筋应力计算简图α平均应变图b裂缝截面应力图第五节纵向钢筋计算第551条地震区砖烟囱的纵向钢筋可按下列规定确定一当考虑地震力时的偏心距eod≤12rh时可按第819条的规定配置构造钢筋eod应按下式计算二当eod＞12rh时筒壁纵向钢筋截面的总面积Ａｇ可按下列公式计算图551M＝Md＋025Mw 551-3式中M在地震力和25风荷载作用下计算截面的弯矩Md在地震力作用下计算截面的弯矩Mw在风荷载作用下计算截面的弯矩N计算截面的纵向力β1弯矩影响系数rp筒壁平均半径图551 纵向钢筋计算简图第552条弯矩影响系数β1应根据参数αc由图552查得αc可按下式计算式中rg纵向钢筋所在圆的半径φ受压构件的纵向弯曲系数可按第521条的规定采用R砖砌体的抗压设计强度应按《砖石结构设计规范》 GBJ373 采用A筒壁水平计算截面面积图552 弯矩影响系数β1 第五节纵向钢筋计算第551条地震区砖烟囱的纵向钢筋可按下列规定确定一当考虑地震力时的偏心距eod≤12rh时可按第819条的规定配置构造钢筋eod应按下式计算二当eod＞12rh时筒壁纵向钢筋截面的总面积Ａｇ可按下列公式计算图551M＝Md＋025Mw 551-3 式中M在地震力和25风荷载作用下计算截面的弯矩Md在地震力作用下计算截面的弯矩Mw在风荷载作用下计算截面的弯矩N计算截面的纵向力β1弯矩影响系数rp筒壁平均半径图551 纵向钢筋计算简图第552条弯矩影响系数β1应根据参数αc由图552查得αc可按下式计算式中rg纵向钢筋所在圆的半径φ受压构件的纵向弯曲系数可按第521条的规定采用R砖砌体的抗压设计强度应按《砖石结构设计规范》 GBJ373 采用A筒壁水平计算截面面积图552 弯矩影响系数β1 第六章钢筋混凝土烟囱筒壁计算第一节一般规定第611条钢筋混凝土筒壁设计应进行下列几种计算和验算一受热温度计算按第421条进行内衬隔热层筒壁各层的受热温度计算计算出的筒壁受热温度不应超过第321条的规定内衬隔热层的受热温度不应超过表242的规定二强度计算。