结构计算书工程名称：威海恒邦化工有限公司乳山化肥厂3万吨/年合成氨搬迁改造工程项目：三废混燃炉-烟囱基础计算：校对：审核：北京蓝图工程设计有限公司2008年10月7 日计算书一、设计资料1、烟囱高度H=45 m ，基础顶高出室外地坪500mm。
2、基本风压ω=0.65 KN/m2 ，地面粗糙度B类，3、本工程结构安全等级:二级;设计使用年限50年:抗震设防烈度:六度;设计基本地震加速度值:0.05g，设计地震分组：第一组;场地类别为II 类.4、烟气温度：0T160Cg二、上部钢烟囱永久荷载上部荷载见附图1；三、风荷载及弯矩计算;ωK= βZ µs µz ω0ωK ——风荷载标准值（KN/m2）;βZ——高度z处的风振系数;µs——风荷载体形系数;ω0——基本风压（KN/m2）;1、钢烟囱结构自振周期计算：经验公式：一般情况：T1=（0.007~0.013）H依据：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)附录E.1.1对于自立式钢烟囱，有经验可得：T1=0.013H ，H=45 .5m可得T1=0.013Х45.5 = 0.59 s2、顺风向ω0=0.65KN/m2时风荷载系数计算：（1）、风荷载高度变化系数µz将烟囱分为9部分：如图一：每一部分的控制截面为该部分的线截面处，其编号等同与部分编号查：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.2.1得：地面粗糙度B类图一（2）、风荷载体型系数µs查：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.3.1 由 1/7<H/d=45.0/[(3.016.+2.016)/2]=18<25 µz ω0 d 2 = 1.62X0.65X2.5162 >0.015 0≈∆ µs =60.056.0)1825(7255.06.06.0≈=-⨯---(3)、风振系数 βZ 计算 zzz μξνϕβ+=1 z β ——风振系数ξ——脉动增大系数 ν ——脉动影响系数z ϕ——振型系数1、脉动增大系数 ξ查 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.3 ω0 T 12 = 226.059.065.02=⨯KN S 2/m 2 地面粗糙度 B 类,钢结构： ()07.2226.04.02.04.004.224.224.2=-⨯---=ξ四、 脉动影响系数 νν=ν1x υθθB1）脉动影响系数ν1查 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.4-1 当 H=45.5 ，B 类时：ν1=0.86 。
2）、修正系数B θ和υθ查 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.4-2 B H /B 0=2.02/3.032=0.666υθ=38.1068.06.07.032.150.150.1=⨯---B θ为构筑物迎风面在Z 高度处的宽度 B Z 与底部宽度B 0 的比之:a) 、振型系数 z ϕ查 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表F1.1 得：只考虑第一阵型表; 顺风向ω0=0.65KN/m2 时风荷载系数及风荷载标准值计算表3、横风向振判断1）第一振型临界风速 cr V据 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.6.1之5条：StT DV i cr =D=2.0 mT i =0.59 St =0.20 可得： s m V cr /00.9.162.059.00.2=⨯=2）烟囱 雷诺数 Re 及横向风振判断据 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.6.1之4条：Re=69000⨯cr V ⨯DD=2.0 mcr V =22.0 m/s可得：Re=69000⨯16.9⨯2=2.33.⨯106据 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.6.1之3条：3.0⨯105 < Re=2.33⨯106 <3.5⨯106可判断发生超临界范围的风振，可不作处理。
表：顺风向水平风力及弯矩值烟囱风荷载分布图四、地震作用效应计算：该烟囱总高45.5米，小于100米，可采用《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）第5.5.4第1条，按简化法进行抗震计算.根据改该工程抗震设防烈度:六度;设计基本地震加速度值:0.05，据《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）第5.5.1第2条，不考虑竖向地震作用。
水平地震力产生的弯矩和剪力（1）、水平地震影响系数 1α1）、特征周期 g T ：II 类场地，第一组，g T =0.35 （s ）2）、结构自振周期; T=0.59 （s ）3）、地震影响系数曲线下降段的衰减指数：γ据《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）第5.5.1第1条，钢烟囱的结构阻尼比：ζ=0.01.973.001.055.001.005.09.055.005.09.0=⨯+-+=+-+=ζζγ 4）、阻尼调整系数 2η519.101.07.106.001.005.017.106.005.012=⨯+-+=+-+=ζζη5)、水平地震影响系数最大值 max α震设防烈度:六度;设计基本地震加速度值:0.05，04.0max =α查据《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）表5.1.4-16)水平地震影响系数1α 036.004.0519.1)59.035.0()(973.0max 21=⨯⨯==αηαγT T g（2）、烟囱筒身总重 E GE G =36039 kg KN kg N 00.361/10≈⨯（3)、筒身重心高度 H 0mG HG H i i i0.182.17361)0.48(80)5.723(120)533(60)00.645(600≈=-⨯+-⨯+-⨯+-⨯==∑∑ （4）、烟囱底部地震弯矩 M 09.2330.18361036.0010=⨯⨯==H G M E α KN.M(5)、烟囱底部剪力 0V1)、烟囱底部地震剪力修正系数c η据《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）表5.5.5 内插法可得： 625.0=c η2）、烟囱底部剪力 0V81.00.361036.00625.010=⨯⨯==E c G V αηKN.五、基础设计:(1)、作用在基础顶面的力：通过对基本组合和地震作用效应组合比较，可得基本组合为控制组合。
1、基本组合：自重+风载)((2110。
R S S S Qik ci Qi ni K Q Q GK G ≤++∑=ψγγγγ式中 0γ——烟囱重要性系数，因烟囱高度小于200米，故安全等级为二级，0γ=1.0。
G γ=1.2 永久荷载分项系数1Q γ=1.4 风荷载分项系数基础顶面于烟囱筒身9号截面等同。
所以：设计值计算N=2.4333612.1=⨯ KN96.263197.18794.1=⨯=M KN.M04.99)49.878.113.528.641.764.864.994.1042.12(4.1=++++++++⨯=V KN 标准值计算：N k =00.361 KN97.1879=k M KN.M47.704.878.113.528.641.764.864.994.1042.12=++++++++=k V KN（2）地基计算:据《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）11.2.1烟囱基础地基压力计算，应符合下列规定：偏心荷载作用时满足：1） a K K K f AG N P ≤+= 2） 地基最大压力a K K K K f WM A G N P 2.1max ≤++= 3)地基最小压力0min ≥-+=WM A G N P K K K K 基础尺寸假设如图:基础尺寸图作用在基础底面的作用：N k =00.361 KN56.21275.374.7097.1879=⨯+=k M KN.M70.4014.36.36.3=⨯⨯=A m 20.2442200.3=⨯⨯=A G k KN(20KN/M 2为平均回填土容重) W=63.3632)26.3(14.33=⨯⨯ m 3 I=89.13164)26.3(14.34=⨯⨯ m 4 本工程地基选用第四岩土花岗岩石层为持力层，承载力特征值 f ak =350KPa. 偏安全考虑取：=a f f ak=350KPa35090.6870.400.2442361≤=+=K P4203502.195.12663.3656.212770.400.2442361max =⨯≤=++=K P079.1063.360.182970.400.2442361max ≥=-+=K P 可得底板尺寸满足规范要求。
（3）基础设计1）、基础底板净反力 p据《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）11.4.2条65.8026.26.389.1315.304.9996.26317.402.433245=+⨯⨯++=+⨯+=R R I M A N p Z KN/m 2 2)冲切计算据《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）11.4.3条得：环壁外边缘：)(35.0])([20525b t t h l b b f h R R p F +≤+-=βπ332221038.16]665.06.2(26.22[1027.10.135.0)(35.069.582])665.06.2(6.3[65.80⨯=+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+≤=+-⨯=）ππβπb t t h l b b f F环壁内边缘：)(35.0)(201b t t h l b b f h R p F +≤-=βπ37.418)665.095.1(65.80)(2201=-⨯⨯=-=ππh R p F l]95.12)665.095.1(2[1027.10.135.0)(35.03⨯+-⨯⨯⨯⨯⨯=+≤ππβb t t h b b f =31003.9⨯满足冲切验算。
3）底板配筋计算据《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）11.4.5条得： 底板下部半径R 4处单位弧长的径向弯矩设计值： )32()(3344253545R R R R R R p M R +-+==)6.26.26.336.32()6.26.3(365.80323+⨯⨯-⨯+ =42.50 KN.M底板下部半径R 4处单位宽度的环向弯矩设计值：25.21250.422===R M M θ KN.M 取宽1米板配筋计算：1．1．2 混凝土强度等级：C25 fc ＝ 11.94N/mmft ＝1.27N/mm 1．1．3 钢筋强度设计值 fy ＝ 300N/mm Es ＝ 200000N/mm1．1．4 由弯矩设计值 M 求配筋面积 As ，弯矩 M ＝ 42.5kN ·m1．1．5 截面尺寸 b ×h ＝ 1000*700mm ho ＝ h - as ＝ 700-40 ＝ 660mm1．2 计算结果：1．2．1 相对界限受压区高度 ξbξb ＝ β1 / [1 + fy / (Es * εcu)] ＝0.8/[1+300/(200000*0.0033)] ＝ 0.5501．2．2 受压区高度 x ＝ ho - [ho ^ 2 - 2 * M / (α1 * fc * b)] ^ 0.5＝660-[660^2-2*42500000/(1*11.94*1000)]^0.5 ＝ 5mm1．2．3 相对受压区高度ξ ＝ x / ho ＝ 5/660 ＝ 0.008 ≤ξb ＝ 0.5501．2．4 纵向受拉钢筋 As ＝α1 * fc * b * x / fy ＝1*11.94*1000*5/300 ＝ 216mm1．2．5 配筋率ρ ＝ As / (b * ho) ＝ 216/(1000*660) ＝ 0.03% 最小配筋率ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.19%} ＝ 0.20%As,min ＝ b * h * ρmin ＝ 1400mm取16 @120 As=1616 mm。