鋼筋混凝土煙囪設(shè)計(jì)(design of rein for cedconcrete chimney)

鋼筋混凝土煙囪用以排放工業(yè)窯爐燃燒廢氣。為了改善燃燒條件，減輕煙氣對(duì)環(huán)境的污染，煙囪必須具有一定的高度。冶金廠礦中，高度超過50m的煙囪，多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一般高度為100～120m。其優(yōu)點(diǎn)是抗風(fēng)、抗震性能好、施工簡(jiǎn)便、維修量小。煙囪設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括煙囪構(gòu)造、煙囪形式、煙囪計(jì)算和煙囪基礎(chǔ)。

煙囪構(gòu)造煙囪由筒壁、內(nèi)襯(或內(nèi)筒)、隔熱層及附屬設(shè)施(爬梯、避雷設(shè)備、信號(hào)燈及平臺(tái)等)以及基礎(chǔ)組成。其構(gòu)造特點(diǎn)是：(1)筒壁常常設(shè)計(jì)成圓錐形，其外形一般采用1～2個(gè)坡度，其坡度為0%～2%，當(dāng)煙囪較高，受風(fēng)荷載或地震作用較大時(shí)，坡度也可達(dá)2%～5%。筒壁厚度通常隨筒身分節(jié)高度，自上而下逐漸增大，同一節(jié)厚度相同。分節(jié)高度應(yīng)為移動(dòng)模板高度的倍數(shù)，一般取10m，且不宜超過15m。筒壁厚度不宜小于160mm，混凝土強(qiáng)度一般采用C20～C30。(2)當(dāng)筒壁開洞時(shí)，其洞口的圓心角應(yīng)不大于70^。，如在同一水平截面有兩個(gè)洞口時(shí)，則洞口應(yīng)對(duì)稱布置，總的開洞圓心角不應(yīng)超過140^。，洞邊則應(yīng)配置鋼筋補(bǔ)強(qiáng)或局部加厚筒壁進(jìn)行加強(qiáng)。(3)筒壁內(nèi)常常設(shè)置內(nèi)襯(內(nèi)筒)和隔熱層，以緩減煙氣的溫度對(duì)筒壁的影響，減少筒壁內(nèi)外溫差，當(dāng)煙氣含有腐蝕性介質(zhì)時(shí)能夠有效地起到防護(hù)筒壁的作用。(4)煙囪外部設(shè)有爬梯、平臺(tái)和避雷設(shè)施以方便管理、檢修和保證煙囪的安全使用。此外，為了保證夜間飛機(jī)飛行的安全，筒壁外側(cè)還需安設(shè)檢修和安裝信號(hào)燈的平臺(tái)。

煙囪形式根據(jù)使用要求，煙囪的結(jié)構(gòu)形式可以分為單筒式、雙筒式和多筒式等幾種。

(1)單筒式煙囪。它的筒身由鋼筋混凝土筒壁和內(nèi)襯(包括隔熱層)組成。內(nèi)襯一般分段設(shè)置，直接支承在從筒壁挑出的環(huán)形牛腿上。內(nèi)襯常用磚砌體，隔熱層則由高爐渣、礦渣棉、膨脹珍珠巖、硅藻土磚等材料或空氣層構(gòu)成。這種煙囪的特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)較低。但是磚砌體的密實(shí)性很差，而松散體的隔熱材料容易受潮、結(jié)塊和沉實(shí)，隔熱效果降低。所以單筒式煙囪不宜用于含有SO₂等腐蝕介質(zhì)的高溫?zé)煔夂蜐穸容^大的煙氣。

(2)雙筒式煙囪。這種煙囪是在鋼筋混凝土外筒內(nèi)設(shè)立排煙的內(nèi)筒，也稱為“筒中筒”煙囪。它的特點(diǎn)是內(nèi)筒排煙，外筒承受荷載，二者分開。在內(nèi)筒與外筒之間留有適當(dāng)寬度設(shè)立平臺(tái)及上下用梯，以供檢查、檢修和通風(fēng)。內(nèi)筒可以分段支承在外筒的平臺(tái)或斜柱與環(huán)梁組成的挑臺(tái)上，也可以作成獨(dú)立的自承重結(jié)構(gòu)。內(nèi)筒因使用條件不同可采用磚、鋼、鋼筋混凝土、玻璃纖維增強(qiáng)塑料或硬塑料等制成的簡(jiǎn)體。這種煙囪適用于排放含有腐蝕介質(zhì)的高溫?zé)煔狻?/p>

(3)多筒式煙囪。它的結(jié)構(gòu)形式和雙筒式相似，但其內(nèi)部則為2～4個(gè)排煙內(nèi)筒(襯)，它適于多臺(tái)鍋爐，一臺(tái)設(shè)立一個(gè)煙管的情況，便于鍋爐檢修或預(yù)留擴(kuò)建鍋爐等情況。

煙囪計(jì)算煙囪是高聳結(jié)構(gòu)，它所承受的荷載，除了結(jié)構(gòu)自重外，主要的荷載為風(fēng)荷載或地震作用等水平荷載。此外，還有煙氣溫度產(chǎn)生的溫度作用以及由于日曬在簡(jiǎn)壁產(chǎn)生的溫差與地基傾斜所產(chǎn)生的附加彎矩等。我國(guó)“煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范”對(duì)于筒壁計(jì)算采用了既控制使用階段鋼筋和混凝土的應(yīng)力值，又進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算。此外，尚應(yīng)控制裂縫寬度。對(duì)于冶金工廠，當(dāng)其排放的煙氣含有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，必須考慮煙氣的溫度效應(yīng)和腐蝕作用，應(yīng)當(dāng)根據(jù)煙氣中含有腐蝕介質(zhì)的成分、濃度、溫度和露點(diǎn)溫度等，綜合分析結(jié)露的可能，合理選擇煙囪型式、內(nèi)襯材料及防腐措施等，才能確保煙囪的正常使用。

煙囪基礎(chǔ)一般常用的基礎(chǔ)有剛性基礎(chǔ)、鋼筋混凝土環(huán)板和圓板基礎(chǔ)、殼體基礎(chǔ)和樁基。殼體基礎(chǔ)，可以節(jié)省大量混凝土，但施工困難且耐腐蝕性能稍差，所以一般多采用圓板或環(huán)板基礎(chǔ)。

煙囪應(yīng)建在可靠的地基上。要求地基土均勻、無不良下臥層，有足夠的承載力并避免沉降過大或傾斜。所以應(yīng)在勘探時(shí)充分掌握荷載影響范圍內(nèi)的土層情況(一般影響深度約為0.8～1.4倍基礎(chǔ)直徑)。當(dāng)?shù)鼗敛涣紩r(shí)，應(yīng)采取加固措施或采用樁基與其他深基礎(chǔ)。