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实际项目中大部分烟囱为高耸钢筋混凝土筒体结构,横断面为圆形。烟囱高度高,自振频率低,在风作用下容易产生振动,设计时要考虑顺风向风振和横风向风振。大部分情况下,烟囱的计算受风荷载控制。当烟囱受到邻近建筑物风的尾流或其他烟囱的干扰时,设计风速的取值应考虑干扰效应。

我国《建筑结构荷载规范》GB 50009规定:当多个建筑物,特别是群集的高层建筑,相互间距较近时,宜考虑风力相互干扰的群体效应;一般可将单独建筑的体型系数乘以相互干扰系数。对单个圆形截面结构顺风向和横风向风振给出详细要求,但并没有提及圆形截面结构受扰时风干扰系数取值,可见GB 50009仅提到建筑间的相互干扰。《烟囱设计规范》GB 50051中对于单个烟囱的顺风向及横风向风振均给出详细条款,但对于两个或两个以上烟囱群间的相互干扰以及邻近建筑物对烟囱的干扰,规范中也无相关条款。

V(z)-Z高度处小时平均风速;

Z-地面以上高度(m);

Vb-基本风速;

K(z)-暴露系数;

Kt-地形系数;

Ki-干扰系数。

可见CICIND规范中在风速中考虑了干扰系数,如果转换为对风载的干扰,应为该干扰系数的平方。在CICIND规范条文说明指出:干扰物体对风速影响的确定是复杂的,采用风洞试验确定非常必要。在一些情况下,干扰系数Ki可以按照以下来进行估计:

1)如果干扰物体的高度小于烟囱高度的一半,取ki=1.0;

2)如果干扰物体几乎是一个圆柱形,

Ki=1.25-(0.15/9d)×a 对于6d<a≤15d

Ki=1.0               对于a>15d

a:干扰物体与烟囱的距离(中心到中心);

d:干扰物体的直径,对于烟囱可取2/3高度处直径。

如果a<6d,干扰系数ki应通过风洞试验或等同手段确定。

例:两个烟囱高度210m,中心间距a为60m,2/3高度直径为8m。则估计的干扰系数Ki=1.25-(0.15/9d)×a=1.125,则烟囱的设计风速应为单个烟囱设计风速的1.125倍。

可见,涉外项目中,在前期阶段可根据上式估计干扰系数,实施阶段要注意风洞试验是否必要。

参考文献

[1] GB 50051-2013,烟囱设计规范 [S].北京:中国计划出版社,2013.

[2] GB 50009-2012,建筑结构荷载规范 [S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3] Model Code for Concrete Chimneys PartA: The Shell (Second Edition, Revision 1)[S]. CICIND, Aug, 2001.

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作者简介:

天天:从事结构设计,一级注册结构师、注册咨询师、注册安全师、投资项目管理师。