行業(yè)動(dòng)態(tài)
煙囪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題
1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
磚砌煙囪設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方面,首先要正確確定設(shè)計(jì)模型,按照非抗震的荷載組合,進(jìn)行恒載和風(fēng)荷載等組合下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,由此進(jìn)行煙囪截面設(shè)計(jì),然后按照地震作用參與組合下的荷載效應(yīng)計(jì)算地震作用,按照底部剪力法求出煙囪底部剪力,向上分配到規(guī)定的驗(yàn)算截面上,計(jì)算出按照抗震承載力調(diào)整系數(shù)調(diào)整之后的砌體截面承載力,進(jìn)行截面的抗震驗(yàn)算。上部主體設(shè)計(jì)完成之后,根據(jù)建造地點(diǎn)的地基土層情況和地基承載力情況進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì),便完成了煙囪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。與一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同,煙囪是高聳結(jié)構(gòu),沒(méi)有相互獨(dú)立的多余的荷載傳遞途徑,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全必須由構(gòu)造來(lái)提供保證,所有的構(gòu)造不能出現(xiàn)任何的破壞,這一設(shè)計(jì)特點(diǎn)必須引起設(shè)計(jì)者的高度重視。也就是說(shuō),任何構(gòu)造的破壞,都能引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞。
解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵,在于煙囪設(shè)計(jì)者要高度關(guān)注煙囪的構(gòu)造設(shè)計(jì)。必須在設(shè)計(jì)中達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)深度。其中,幾個(gè)重要構(gòu)造問(wèn)題需要特別重視,只有掌握了煙囪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及構(gòu)造設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,才能保證煙囪設(shè)計(jì)的成功。
首先是煙囪筒身鋼筋設(shè)置問(wèn)題。磚煙囪的構(gòu)造很復(fù)雜,筒身的圓形截面分為兩層,外層抵抗風(fēng)荷載和自重,內(nèi)層抵抗熱負(fù)荷。一般沿?zé)焽韪叨让渴诪橐还?jié),外層砌體分節(jié)向內(nèi)砌出的剛性挑檐支承內(nèi)襯,內(nèi)層煙囪襯的重量通過(guò)外層煙囪筒身,最后傳給基礎(chǔ)。外層筒身砌體為紅磚砌筑,主要功能為承受煙囪的全部荷載及抵御外部雨雪等,內(nèi)襯為耐火磚,防止高溫?zé)煔鈱?duì)筒身的破壞作用,內(nèi)襯一般用耐火土砌筑。內(nèi)外層之間留有隔熱層空隙,當(dāng)煙氣溫度較高時(shí),空隙內(nèi)用隔熱材料填塞。外層與內(nèi)層筒身之間,每隔一定高度沿周邊均布若干凸出的磚塊,使得內(nèi)襯與外層之間提供均布的支點(diǎn)。內(nèi)外層筒身均設(shè)有鋼筋,環(huán)形的水平鋼筋作用是抵抗溫度應(yīng)力引起的變形或開(kāi)裂,豎向鋼筋的作用是抵抗水平地震作用及日光照射下煙囪筒身溫度應(yīng)力。水平地震作用和溫度應(yīng)力的作用是使煙囪筒身彎曲變形并產(chǎn)生偏心受壓,煙囪底部產(chǎn)生水平剪力。這些作用,需要沿?zé)焽柚苓吘鶆蚍植荚O(shè)置豎向鋼筋,螺旋式向上搭接,鋼筋下部錨固在基礎(chǔ)中,上部錨固在煙囪頂部的壓頂梁中。豎向鋼筋通過(guò)砌體時(shí),需要砍磚,否則豎向鋼筋無(wú)法向上連續(xù)延伸,砌筑時(shí)在砍磚處要注意用水泥砂漿填滿(mǎn),以保證砌體的結(jié)構(gòu)整體性。其次是煙囪筒身因開(kāi)洞引起的強(qiáng)度 削弱需要補(bǔ)強(qiáng)。煙囪工作需要在煙囪底部開(kāi)有煙道口并在相對(duì)的方向上留設(shè)清灰口,以解決水平煙道與煙囪的連接問(wèn)題的灰塵的清理問(wèn)題。在筒身上多處開(kāi)洞使筒身強(qiáng)度受到削弱,需要采取構(gòu)造措施予以補(bǔ)強(qiáng)。解決的方法是,在煙道與煙囪接合處開(kāi)洞,在洞口的上方設(shè)置設(shè)置形混凝土拱,將洞口處上方荷載向下傳遞到洞口兩側(cè)的墻體中去。為防止產(chǎn)生側(cè)向推力,混凝土拱為180 度半圓形。僅僅將洞口上方荷載分開(kāi)傳向洞口兩側(cè)是不夠的,這會(huì)使洞口兩側(cè)的砌體荷載集中,造成承載力局部不足。
為了加強(qiáng)煙囪筒身因開(kāi)洞引起的強(qiáng)度削弱,煙囪筒身開(kāi)洞處,要砌筑與筒身垂直的加強(qiáng)翼緣墻垛,這一墻垛要從基礎(chǔ)向上延伸到煙道口上方1 米處,以保證煙囪開(kāi)洞處的荷載均勻地分布在煙囪筒身及加強(qiáng)的翼緣墻垛上,使得筒身開(kāi)洞處削弱處得到補(bǔ)強(qiáng),上部筒身荷載傳入翼緣墻加強(qiáng)垛,通過(guò)翼緣墻加強(qiáng)垛傳入煙囪基礎(chǔ)。再就是關(guān)于內(nèi)襯砌筑及復(fù)合層的傳力關(guān)系問(wèn)題及挑檐構(gòu)造問(wèn)題。煙囪高度和上口直徑由工藝要求決定,保證煙囪抽力和煙氣擴(kuò)散的需要。煙囪沿高度分節(jié),各節(jié)壁厚可以不同。煙囪內(nèi)襯的功能是保證煙氣的溫度不能過(guò)快降低,以保證封閉的熱氣體柱的高度,沒(méi)有這一高度就無(wú)法形成設(shè)計(jì)要求的抽力。煙囪內(nèi)襯由耐火磚砌筑而成,自身重量很大,由煙囪壁在分節(jié)處砌出的挑檐必須保證剛性角的需要,砌筑時(shí)要認(rèn)真擺磚,以保證合理組砌,砂漿要飽滿(mǎn),防止砌體通縫,保證挑檐的懸挑作用得以發(fā)揮。煙囪內(nèi)襯與筒身的縫隙處用耐熱砂漿抹嚴(yán)密。磚砌煙囪的砌體,在設(shè)計(jì)要求中必須強(qiáng)調(diào)用水泥砂漿勾縫,這也是保證提高煙囪的耐久性和使用壽命的重要構(gòu)造要求和措施。水平灰縫和立縫均密實(shí),保護(hù)砌體不受雨水侵害,防止凍融。
最后是關(guān)于煙囪地基勘察問(wèn)題。磚砌煙囪的設(shè)計(jì),由于高寬比遠(yuǎn)比一般建筑大,屬于高聳結(jié)構(gòu),控制設(shè)計(jì)的主要為風(fēng)荷載和地震作用。由于煙囪高度大,荷載集中,在風(fēng)荷載和地震作用下,在長(zhǎng)期的單面日照熱作用下,可能產(chǎn)生重心的偏移,造成煙囪地基的不均勻沉降,煙囪筒身傾斜。為此,煙囪基礎(chǔ)施工時(shí),對(duì)于煙囪所在的場(chǎng)地必須認(rèn)真進(jìn)行地質(zhì)勘察,鉆孔數(shù)量和密度要達(dá)到客觀(guān)真實(shí)揭示煙囪下地基土層分布的要求。除此之外,還要進(jìn)行釬探,確保煙囪持力土層中沒(méi)有不良的地質(zhì)構(gòu)造和缺陷。煙囪地基要進(jìn)行沉降量驗(yàn)算,特別要防止基礎(chǔ)的不均勻沉降,煙囪基礎(chǔ)的不均勻沉降會(huì)使煙囪筒身傾斜,這是高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最大的安全及使用隱患。煙囪基礎(chǔ)要根據(jù)所選用的材料不同,采用不同的剛性角。其中,基礎(chǔ)底板的臺(tái)階要保證要煙囪中心處的剛性角要求。
煙囪要作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),各種構(gòu)造都是統(tǒng)一的,各種構(gòu)造都是相互聯(lián)系的整體,都是服務(wù)于結(jié)構(gòu)總體功能的。要從整體功能的角度來(lái)對(duì)待這些建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)問(wèn)題,在設(shè)計(jì)中要有針對(duì)性地明確提出設(shè)計(jì)要求,特別是在正確計(jì)算的基礎(chǔ)上,認(rèn)真進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì),確保煙囪的設(shè)計(jì)完整。煙囪設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不復(fù)雜,但是作為高聳結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)人員必須給予高度的重視,在此特別強(qiáng)調(diào)要搞好煙囪的構(gòu)造設(shè)計(jì),明確構(gòu)造設(shè)計(jì)的各種要求,這樣才能保證煙囪的設(shè)計(jì)質(zhì)量。
2 施工控制
在磚砌煙囪的施工技術(shù)方面,有必要對(duì)磚砌煙囪的設(shè)計(jì)原理和構(gòu)造細(xì)部加深研究,明確煙囪施工質(zhì)量的控制重點(diǎn),制定的技術(shù)措施要有針對(duì)性,以指導(dǎo)施工。施工過(guò)程中,在煙囪內(nèi)部搭設(shè)腳手架,在煙囪底部預(yù)留施工洞口,各種材料通過(guò)洞口送入煙囪內(nèi)部,向上提升的卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩也通過(guò)這一洞口進(jìn)入煙囪內(nèi)部并轉(zhuǎn)向。這一洞口在施工完成后要仔細(xì)砌筑封堵,最后的水平灰縫要捻實(shí)嚴(yán)密,保證砌體的抗壓承載力不受到削弱。煙囪上附著的鋼爬梯、測(cè)溫孔、避雷帶等各種附件要隨著砌筑同時(shí)安裝,外筒身與保溫內(nèi)襯之間的保溫材料要及時(shí)放置。底部清灰孔要嚴(yán)格控制洞口尺寸,過(guò)梁要按照設(shè)計(jì)配置鋼筋,混凝土要認(rèn)真振搗,保證密實(shí)。外墻面用水泥砂漿認(rèn)真勾縫,保證雨水不能滲入。煙囪底部周?chē)龊蒙⑺,防止周(chē)孛娣e水浸泡。與周邊圍墻等留有充分的距離,保證出渣裝載車(chē)輛開(kāi)行。如果在煙囪附近設(shè)有出渣地坑坡道,也要注意與煙囪保持一定的距離,防止對(duì)煙囪基礎(chǔ)周邊土的側(cè)向限制,保證煙囪筒身的穩(wěn)定性。
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