技术文章
烟囱设计之英国钢筋混凝土烟囱的设计
点击次数：471 发布时间：2013/11/16 15:06:20
我公司是江苏三里港专业承接国内外烟囱新建，烟囱设计的工程，现把了解到的英国钢筋混凝土烟囱的设计情况告知如下：
英美等国使用简单的独立，塔架支承的烟囱和在结构上组合的复式烟囱，后两种型式出于增加了结构超静定的次数，因而减少了地震的危害。结构沿高度可以是等截面的、斜坡的和台阶式的。烟囱筒身基本上是管筒式的杆件、塔式结构或支承式结构，包括带支撑或无支撑的框架结构。
对于高烟囱，应进行动力分析。美国规范中的等效静力荷载不适于模拟较高振型的影响，这种影响对于细长形结构是显著的，控制烟囱内衬的设计准则是变形而不是应力。
与房屋结构不同，烟囱不可能采用延性概念以作出更经济的设计。这是因为，在独立烟囱上任一个塑性铰就足以引起部分式整体倒塌。对这类结构的安全大多数规范要求较高。它需要的是弹性而不是弹塑性的性能，仅在多次起静定的支承框架中或集合式烟囱中才利用延性概念。
对于框架式烟囱，可按一般房屋框架进行地震分析，适合于使用平面框架或空间框架的动力分析。
对于独立烟囱，纽马克认为应考虑较高的振型，特别是烟囱的范本周期较长时，例如周期长到对于几个自振周期的设计加速度都在反应谱的双曲线段内。罗曼对高度在250m以下的8座钢筋混凝土烟囱的反应谱分析作了研究，他采用了7个地震波输入，并用0.05临界阻尼比。罗曼发现在反比谱方法中，为了得到足够的准确性，应取三或四个振型。国外设计者认为，考虑烟囱振动的前三个或四个振型，所带来的误差不大，反应谱分析（其总反应取各振型反应平方和的平方根）对烟囱是适用的。对烟囱进行动力分忻应考虑到弯曲变形和剪切变形、地基—结构的相互作用、转动惯性和重力荷载等影响，所有这些影响都是很重要的。
烟囱的阻尼可以认为是自由振动的衰减，或将振动保持一定振幅所需的能量。如按自由振动的衰减考虑，各相继振动波的波峰连线能代表该类阻尼的特性。对滞后阻尼和粘滞阻尼，该连线为一指数曲线，而摩擦阻尼，其振幅随时间而线性降低。
烟囱自由振动引起的反应在很大程度上决定于阻尼值。这里阳尼的定义为空气动力作用和不同形式的结构阻尼的总效应。
空气动力阻尼作用受到圆筒体的外形和粗糙度的影响。在钢筋混凝土烟囱中，引起阻尼变化的主要因素为基础条件（基础材料和地基土）和上不结构中受应力与不受应力材料之间的比值。
一般对足尺烟囱的试验限于小振幅，其方法是在烟囱顶端突然施加一力（或释放一力）来观测振幅衰减，然后计算对数递减率。施加的力一般由反冲激振路、或由离心体的旋转或由没有剪力销的钢栏拉住，在预先确定的荷载下释放钢栏来实现。
表4.16中可获得分适的对数衰减率，这是已建成烟囱的一系列试验成果，通常认为随着振幅的增大，对数衰减率亦增大。
莫夫和罗曼指出，由于地震弯矩和剪力与阻尼成反比，在选择阻尼时应特别小心。文献认为0.05临界阻尼值是钢筋混凝土烟囱常用的数值，对处在弹性范围内的烟囱，这个数位是适当的。但是．烟囱内衬对烟囱总阻尼的影响应当考虑。
ACI307对钢筋混凝土烟囱建议了一个等效静力分析法。为了对第2和第3振型的效应作一些考虑，ACI建议把全部水平剪力的15％加在烟囱的顶部。而新西兰抗震设计规范取剪力的20％加在烟囱的顶部。
推荐产品
