烟囱设计实例
烟囱设计
烟囱烟囱的作用烟囱的主要作用是拔火拔烟，排走烟气，改善燃烧条件。
高层建筑内部一般设置数量不等的楼梯间、排风道、送风道、排烟道、电梯井及管道井等竖向井道，当室内温度高于室外温度时，室内热空气因密度小，便沿着这些垂直通道自然上升，透过门窗缝隙及各种孔洞从高层部分渗出，室外冷空气因密度大，由低层渗入补充，这就形成烟囱效应。
烟囱效应是室内外温差形成的热压及室外风压共同作用的结果，通常以前者为主，而热压值与室内外温差产生的空气密度差及进排风口的高度差成正比。
这说明，室内温度越是高于室外温度，建筑物越高，烟囱效应也越明显，同时也说明，民用建筑的烟囱效应一般只是发生在冬季。
就一栋建筑物而言，理论上视建筑物的一半高度位置为中和面，认为中和面以下房问从室外渗入空气，中和面以上房间从室内渗出空气。
在烟囱效应的作用下，室内有组织的自然通风、排烟排气得以实现，但其负面影响也是多方面的：首先，风沙通过低层部分各种孔洞、缝隙吹入室内，消耗热量并污染室内；其次，风通过电梯井由底层厅门人口被抽到顶层的过程中，导致梯门不能正常关闭；第三，当发生火灾时，随着室内空气温度的急剧升高，体积迅速增大，烟囱效应更加明显，此时，各种竖井成为拔火拔烟的垂直通道，是火灾垂直蔓延的主要途径，从而助长火势扩大灾情。
有资料显示，烟气在竖向管井内的垂直扩散速度为3-4m ／s，意味着高度为100m的高层建筑，烟火由底层直接窜至顶层只需30s左右。
如果燃烧条件具备，整个大楼顷刻问便可能形成一片火海。
为有效减弱烟囱效应产生的负面影响，可采取以下一些措施。
1．在冬季，空气主要是通过各种外门从底层流入室内，最直接的方法是将建筑通向外界的所有门，尽可能地设置成两道门、旋转门、加装门斗或在外门内侧设置空气幕等，这对于大厅门尤为必要，对于那些次要通道连同地下停车场的外门口等，在冬季也要装门，至少应增挂厚门帘。
在冬季，电梯井顶部的通风孔应适当向小调整或关闭。
2．对于已采暖的建筑物，尽量不使低层部分的室内温度高于高层部分。
烟囱典型案例
合肥电厂240米烟囱筒身施工案例一、工程基本情况（包括开工日期）合肥发电厂5#机（1×600MW）扩建工程烟囱总高度为240m，已于2006年12月8日正式开工，烟囱设计采用套筒式烟囱，钢筋混凝土外筒，钢排烟内筒。
排烟筒采用钢内筒，内筒外表面作封闭层和隔热层。
烟囱为电厂标志性构筑物，其施工质量的好坏、工程进度的快慢都会直接影响到电厂的整体形象。
为确保本标段工程的工艺质量及工程进度，在烟囱工程施工中采用目前国内较为先进液压翻模施工技术。
二、行业或公司管理现状烟囱施工工艺目前主要采用以下几种设备技术：1．液压滑模优点：工期快，无冷接缝，成本投入较小。
缺点：施工平台易扭曲，坡度不规则，混凝土易拉裂且有滑痕。
2．电动升模优点：节省钢材，操作方便，安全可靠。
缺点：设备较笨重，成本投入较大，工期较长。
3．液压翻模优点：施工工艺先进，安全性能好，外观质量易控制，成本投入适中，工期较快。
由于我公司属于大型火电安装公司，具备火电厂建设总承包资质，但对于像烟囱类的特殊构筑物施工，没有自己独立的施工能力和设备，只有通过设备租赁、劳务分包的形式，吸引具有相关资质的专业施工单位进行合作施工。
我公司经过多年的施工实践,在总结液压滑模、电动升模施工火力发电厂钢筋混凝土烟囱的经验基础上,提出在合肥电厂烟囱施工决定采用吸收两者优点的液压提升翻模工艺。
三、策划标准及资源配置情况合肥发电厂5#机（1×600MW）扩建工程烟囱施工要求在安徽省达到标杆工程，不仅是内在实体，更要求外观质量能做出亮点。
鉴于以上标准，目前的施工班组人力资源配置有很丰富的施工经验，曾施工过江西吉安电厂240米烟囱、江苏泰州电厂240米烟囱、江西丰城电厂240米烟囱、江苏利港电厂240米烟囱等。
机械设备采用了国内较先进的液压提升设备并订做了两套全新翻板钢模。
四、实施主要措施根据合肥发电厂＃5（1×600MW）扩建工程(A标段)施工合同要求“0米以上外露混凝土结构达到清水混凝土标准”，由于烟囱属于高耸特殊构筑物、上部结构混凝土无外装饰，所以我们前期对上部结构施工方案策划进行充分考虑，为如何达到清水混凝土标准提出很多要求和规定，如：模板的选用、混凝土原材料的选材标准、施工措施进一步改善等等，这些种种措施都充分说明我们的宗旨就是要必须满足业主在合同中提出的要求，要做到充分履行合同。
某60米高烟囱结构cad施工设计图
FRP烟囱-470HT案例
• 结构材料 • DERAKANE树脂FRP
• 316不锈钢
• 317LM不锈钢
• C-276衬里碳钢
建造费用 $700,000 $800,000 $1,100,000 $1,200,000
比率 1.0 1.15 1.57 1.71
在烟囱FRP内衬工艺中，基于 DERAKANE树脂的FRP的其他优势
FRP试验板的加热曲线
加热功率：40W/米×2.7米=108W
实验板内面的温度 实验板外面的温度
(加热时间)
直直径径44880000mmmm的FR烟P囱烟F囱R内P内筒筒
设计细节: 接头补偿区域
直直径径44880000mmmm的FR烟P囱烟F囱R内P内筒筒
未预热FRP内筒状态
直直径径44880000mmmm的FR烟P囱烟F囱R内P内筒筒
• 亚什兰多年来一直致力于实验室与实际应用的研究， 从而开发出完全符合客户需要的产品。我们的主要研 发活动在公司的总部进行。为了确保开发的方案适合 全球各地的客户，公司在欧洲和亚洲都有产品开发团 队，近而形成了一张覆盖所有业务的广泛的全球技术 人员网络。这些技术人员在公司所涉及的复合材料应 用市场领域中拥有相当丰富的经验。
• 与耐酸砖、橡胶衬里的钢结构和C-276衬里 的钢结构相比，需要较少的维护
• 在耐循环疲劳性方面比317L不锈钢和C-276 合金更加耐用
不同类型工艺的比较
特性
耐化性 耐热性 安装成本 修理成本 修补停机时间
470HT FRP 好 足够
合理 低 短
材质选择应考虑以下几个方面: – 耐化性 – 耐热性及机械性能 – 总成本
环境: 烟气(包括 HCl, HF, SO2, SO3, NOX, 烟尘 等)
钢烟囱计算实例
式（5.1.5-1）η 2 = 1 +
0.05 − ζ 0.05 − 0.01 = 1+ = 1.519 0.06 + 1.7ζ 0.06 + 1.7 × 0.01
查《抗震设计规范》表 5.1.4-1 得 α max =0.16 Tg=0.4s＜T1=0.78s＜5Tg=5x0.4=2.0s，由《抗震设计规范》图 5.1.5 地震影响系数曲
烟囱计算实例
设计条件： 某钢烟囱高度为 60 米，上口外径 2.1 米，底部外径 3.6 米，坡度为 1.25%， 如图所示。已知该地区基本风压为 0.7KN/m2，地面粗糙度类别为 B 类（基本风压和地面 粗糙度类别一般在项目气象资料，自然条件中给出。若没有具体资料可以参考《建筑结构 荷载规范》附录 D） 。将烟囱沿高度分成三段。 要求：a）计算各段的平均风荷载。 b）计算底部截面差生的弯矩和剪力标准值。 c）判别是否考虑脉动风引起的横向风振。
（5）计算各段风荷载和集中力 应用《荷载规范》式（7.1.1） Wk = β z µ z µ s w0 ，各段集中力 Pk = Wk A,A 为各段迎风面积。 计算结果见表-4 风荷载标准值计算 标高 z （m） 49.65 29.71 9.75 μz 1.666 1.415 1.000 βz 1.896 1.493 1.094 μs 0.7 0.7 0.7 W0 0.7 0.7 0.7 Wk(KN/m2) 1.548 1.035 0.536 A(m2) 47 57 67 表-4 Pk(KN) 72.7 59.0 36.0
风压高度变化系数μs 和脉动影响系数 v 标高（m） 49.65 29.71 9.75 μs 1.666 1.415 1.000 θB =b/B 0.66 0.79 0.93 风振系数 β z 计算 标高 z（m） 49.65 29.71 9.75 z/H 0.83 0.50 0.16 ϕz 0.735 0.287 0.033 ξ 2.256 2.256 2.256 θv 1.55 1.55 1.55 v 0.88 0.88 0.88
超高层建筑的烟囱效应原理和实例(Stack effect design)
超高层建筑的烟囱效应原理和实例(Stack effect design)烟囱效应简介烟囱效应的产生。
在有共享中庭、竖向通风（排烟）风道、楼梯间等具有类似烟囱特征——即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建筑物、构筑物（如水塔）中，空气（包括烟气）靠密度差的作用，沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象，即为烟囱效应。
是指户内空气沿著有垂直坡度的空间向上升或下降，造成空气加强对流的现象。
最常见的烟囱效应是火炉、锅炉运作时，产生的热空气随著烟囱向上升，在烟囱的顶部离开。
因为烟囱中的热空气散溢而造成的气流(Draft)，将户外的空气抽入填补，令火炉的火更猛烈。
烟囱效应亦可以是逆向的。
当户内的温度较户外为低(例如夏天使用空调时)，气流可以在烟囱内向下流动，将户外空气从烟囱抽入室内。
烟囱效应的强度与烟囱的高度，户内及户外温度差距，和户内外空气流通的程度有关。
在高楼大厦的环境内，烟囱效应可以是令火灾猛烈加剧的原因。
在低层发生的火灾造成的热空气，因为密度较低，经电梯槽或走火通道内得以往上流动，使高热气体不断在通道的顶部积聚，结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。
不单使扑救变得更困难，更会危及前往天台逃生的人员的生命安全。
高层建筑烟囱效应分析烟囱的主要作用是拔火拔烟，排走烟气，改善燃烧条件。
高层建筑内部一般设置数量不等的楼梯间、排风道、送风道、排烟道、电梯井及管道井等竖向井道，当室内温度高于室外温度时，室内热空气因密度小，便沿着这些垂直通道自然上升，透过门窗缝隙及各种孔洞从高层部分渗出，室外冷空气因密度大，由低层渗入补充，这就形成烟囱效应。
烟囱效应是室内外温差形成的热压及室外风压共同作用的结果，通常以前者为主，而热压值与室内外温差产生的空气密度差及进排风口的高度差成正比。
这说明，室内温度越是高于室外温度，建筑物越高，烟囱效应也越明显，同时也说明，民用建筑的烟囱效应一般只是发生在冬季。
就一栋建筑物而言，理论上视建筑物的一半高度位置为中和面，认为中和面以下房问从室外渗入空气，中和面以上房间从室内渗出空气。
某经典的100米烟囱参考图
烟囱典型案例范文
烟囱典型案例范文烟囱是一种用来排放废气、烟尘和烟雾的设备，被广泛应用于工厂、炉灶和锅炉等工业领域。
以下是几个典型的烟囱案例。
1.伦敦烟囱伦敦烟囱是英国伦敦市的标志性建筑之一，位于文化与金融中心的伦敦金融城内。
该烟囱建于1884年，高202米，是世界上第二高的煤气烟囱，也是伦敦市区内最高的烟囱。
曾经为伦敦的煤气工业提供服务，如今已经不再使用。
2.美国烟囱美国有许多著名的烟囱，其中最具代表性的是芝加哥的西德尼·F·莱恩烟囱。
莱恩烟囱建于1923年，高502米，是世界上最高的烟囱。
它属于一座发电厂，为芝加哥市提供了大量的电力。
3.中国烟囱中国的烟囱案例丰富多样，尤其是在工业发展较快的地区。
例如，江苏省南京市的金陵春烟囱就是一个代表性案例。
该烟囱建于1966年，高381米，是当时亚洲最高的烟囱。
它属于一座电厂，为南京市提供了大量的电力。
4.德国烟囱德国的烟囱也具有一定的代表性，例如博兴的拉滕烟囱。
该烟囱建于1924年，高253米，是欧洲最高的烟囱之一、它属于一座发电厂，为该地区提供了电力和热能。
5.加拿大烟囱加拿大的烟囱案例也很有特色，其中最著名的是渥太华的帕尔默烟囱。
帕尔默烟囱建于1961年，高184米，是加拿大最高的烟囱。
它也属于一座发电厂，为渥太华市提供了电力和热能。
总结来说，烟囱是工业生产过程中不可或缺的设备之一，具有排放废气和烟尘的功能。
不同国家和地区的烟囱具有不同的特色和代表性，它们都为当地的城市发展和人民生活提供了重要的支持。
烟囱的设计和管理对于环境保护和空气质量也有着重要的影响。
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烟囱形式：直径2600mm，高28.1m，基础顶至10m标高采用φ2600x12的钢管，上段采用φ2596x10钢管，计算时将烟囱按标高分为0-10m，10-15m，15-20m，20-28.1m共4段。
1、有关几和参数：
见下表：
几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数
2、风荷载体型系数：
总高度为28.1m，平均直径为近似可按2.6m，μzω0d2=μz*0.6*2.62=4.1μz，
地面粗糙度类别为B类，所以μz≥1.0，得μzω0d2>0.015，H/d=28.1/2.6=10.8，又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得μs=0.6+(0.5-0.6)/(7-25)*(10.8-25)=0.52
3、风载的高度变化系数
地面粗糙度类别为B类，查《建筑结构荷载规范》表7.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz见上表。
4、风振系数
根据《建筑结构荷载规范》7.4.2 条，知本烟囱可只考虑第一振型的影响，顺风向风振系数可按βz=1+(ξνφz)/μz计算。
查《建筑结构荷载规范》附录E 结构基本自振周期的经验公式得烟囱基本自振周期为
T1=0.011H=0.011x28.1=0.31s>0.25s，故需要考虑顺风向风振影响。
由
ω0T12=0.6*0.31*0.31=0.058 kNs2/m2，查得脉动增大系数ξ＝
1.69+(1.77-1.69)/(0.06-0.04)*(0.058-0.04)=1.762。
烟囱属于结构迎风面宽度远小于其高度的情况，且其外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表《建筑结构荷载规范》7.4.4-1 确定，查得当总高度为28.1时，脉动影响系数为
ν=0.79+(0.83-0.79)/(30-20)*(28.1-20)=0.823。
迎风面宽度远小于其高度的高耸结构，其振型系数φz可按表F.1.1 采用。
顺风向风振系数计算
5、各段风荷载的集中力
应用《建筑结构荷载规范》中式7.1.1条ωk=βzμsμzω0求风荷载，各分段的集中力Pi=ωkAw，此处Aw的为风荷载作用面积，其计算过程见下表：
风荷载标值计算
6、底部产生的弯矩和剪力
Vk=17.03+7.79+5.58+8.58=38.98 kN
Mk=17.03*24.05+7.79*17.5+5.58*12.5+8.58*5=658 kN.m
7、叛断是否考虑横向风振
当烟囱坡度≤2%时，对于钢烟囱应按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）的规定验算横风向风振影响。
由《建筑结构荷载规范》7.6节知，雷诺数Re＝69000vD，其中风速
vH=sqrt(2000μHω0/ρ)=sqrt(2000*1.39*0.6/1.25)=36.5m/s
Re＝69000vcrD=69000*34.2*2.6=6.1x106>3.5x106
υcr=D/T1/St=2.6/(0.010*28.1)/0.2=46.26>36.5*1.2=43.8 m/s
不用考虑横向风振
8、钢烟囱强度验算
本烟囱为自立式钢烟囱，H/d=28.1/2.6=10.8<20，满足自立式钢烟囱的直径d和高度h之间的关系宜满足h≤20d的要求。
考虑到此钢烟囱较轻，所以风荷载应起控制作用不考虑地震。
烟囱所受轴力近似考虑为烟囱自重，烟囱截面面积为Ａn=π（2.6*2.6－2.576*2.576）/4=0.098m2，
Wn=1/32xπ(D3-d3)=π（2.6*2.6*2.6－2.576*2.576*2.576）/32=0.047，自重G=1.2*78.5*0.098*28.1＝259 kN，弯矩设计值M=1.4Mk=1.4*658=921kN.m
钢烟囱的应力为：
σ=N/Ａn+M/Wn=
259/0.098+921/0.047=22238 kN/m2=22.2 N/mm2<215
N/mm2
σcrt=0.4(Et/k)*(t/di)=0.4*(206000/1.5)*(12/2500)=263 N/mm2>σ
满足要求
9、地脚锚栓计算
在2m标高以下烟囱基础用C25砼灌实，其重量为25*π/4*2.476*2.476*2=240kN
采用Q345B级M52锚栓，受拉承载力为316.4 kN，
Pmax=4M/nd0-N/n=4*921/(28*3.0)-(259+240)/28=26<316.4 kN，满足要求
10、基础计算：
采用砼圆形基础，直径为=6 m 埋深6m，fak=350kPa，Ｗ=(1/32)π*63=21.2，Ａ=πx62/4=28.3 m2
考虑地基承载力较高，故不对其进行修正
Vk =38.98kN
Ｍk=658 kN.m
Nk =259/1.2+240 =455
kN
土及基础重：Ｇk =20*6*28.3=3396 kN
地基反力：
Pmax=(Nk +Ｇk )/A+Mk/W=
(455+3396)/28.3+(658+38.98*6)/21.2=178
Pmin=(Nk +Ｇk )/A-Mk/W=(455+3396)/28.3-(658+38.98*6)/21.2＝94满足要求
11、烟囱稳定性验算：
烟囱倾覆力矩为为M=1.4*(658+38.98*6)=1248 kN.m
烟囱抗倾覆力矩为(Nk +Ｇk )*d/2=(455+3396)*6/2=11553 kN.m>M 满足要求。