[發(fā)明專利]自立式鋼煙囪在風(fēng)荷載作用下的筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010043496.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN111104710B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王登峰;趙婧同
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

1.一種自立式鋼煙囪在風(fēng)荷載作用下的筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法包含如下步驟：

步驟一：根據(jù)需設(shè)計(jì)自立式鋼煙囪的筒體高度H、半徑R和自立式鋼煙囪建造地域的自然風(fēng)荷載水平，初步試設(shè)計(jì)煙囪筒體壁厚為t，確定筒體高徑比H/R和徑厚比R/t；根據(jù)筒體高度H、高徑比H/R和徑厚比R/t得到筒體底部環(huán)向焊縫高度處最大豎向壓應(yīng)力修正系數(shù)α和筒體底部環(huán)向焊縫高度處豎向屈曲臨界壓應(yīng)力σ_FEM,cr的值，或者，根據(jù)筒體高度H、高徑比H/R和徑厚比R/t得到筒體最底部最大豎向拉應(yīng)力修正系數(shù)β的數(shù)值；若根據(jù)筒體高度H、高徑比H/R和徑厚比R/t得到的是修正系數(shù)α和豎向屈曲臨界壓應(yīng)力σ_FEM,cr的值，則表明該體型的自立式鋼煙囪發(fā)生失穩(wěn)破壞，需控制最底部環(huán)向焊縫高度處最大受壓應(yīng)力不超過屈曲臨界壓應(yīng)力；若根據(jù)筒體高度H、高徑比H/R和徑厚比R/t得到的是修正系數(shù)β的數(shù)值，則表明該體型的自立式鋼煙囪發(fā)生強(qiáng)度破壞，需驗(yàn)算控制底部最大受拉應(yīng)力不超過鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

步驟二：當(dāng)自立式鋼煙囪發(fā)生失穩(wěn)破壞時(shí)，計(jì)算得到自立式鋼煙囪所承受的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值S_d、風(fēng)荷載作用產(chǎn)生最底部環(huán)向焊縫高度處繞Y軸的彎距值M₂₅₀₀；根據(jù)風(fēng)荷載作用下最底部環(huán)向焊縫高度處繞Y軸的彎距值M₂₅₀₀按照懸臂受彎構(gòu)件理論計(jì)算得到煙囪筒體最底部環(huán)向焊縫高度處最大豎向壓應(yīng)力理論解將煙囪筒體最底部環(huán)向焊縫高度處最大豎向壓應(yīng)力理論解乘以壓應(yīng)力修正系數(shù)α計(jì)算得到風(fēng)荷載作用下煙囪筒體最底部環(huán)向焊縫高度處最大豎向壓應(yīng)力σ并控制其不超過受壓屈曲臨界應(yīng)力σ_FEM,cr；

當(dāng)自立式鋼煙囪發(fā)生強(qiáng)度破壞時(shí)，計(jì)算得到自立式鋼煙囪所承受的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值S_d、風(fēng)荷載作用產(chǎn)生最底部截面處繞Y軸的彎距值M₀；根據(jù)風(fēng)荷載作用下最底部截面處繞Y軸的彎距值M₀按照懸臂受彎構(gòu)件理論計(jì)算得到煙囪筒體最底部最大豎向拉應(yīng)力理論解將煙囪筒體最底部最大豎向拉應(yīng)力理論解乘以拉應(yīng)力修正系數(shù)β計(jì)算得到風(fēng)荷載作用下煙囪筒體最底部最大豎向拉應(yīng)力σ′并控制其不超過煙囪制作鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f；

步驟三：當(dāng)自立式鋼煙囪發(fā)生失穩(wěn)破壞時(shí)，發(fā)生失穩(wěn)破壞的煙囪計(jì)算所得σ要求不超過σ_FEM,cr，且不富余過多，這樣的結(jié)構(gòu)合理；若σ大于σ_FEM,cr，則表明筒體壁厚設(shè)計(jì)過小，會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞，需要加大壁厚，然后重復(fù)步驟一到步驟二重新驗(yàn)算是否滿足σ≤σ_FEM,cr或滿足σ′≤f；若σ小于σ_FEM,cr過多，則表明筒體壁厚設(shè)計(jì)過大，承載力過于富余，需要減小筒體壁厚，然后重復(fù)步驟一到步驟二重新驗(yàn)算是否滿足σ≤σ_FEM,cr或σ′≤f，確保筒體結(jié)構(gòu)合理；

當(dāng)自立式鋼煙囪發(fā)生強(qiáng)度破壞時(shí)，發(fā)生強(qiáng)度破壞的煙囪計(jì)算所得σ′要求不超過f，且不富余過多，這樣的結(jié)構(gòu)合理；若σ′＞f，則表明筒體壁厚設(shè)計(jì)過小，需要加大壁厚，然后重復(fù)步驟一到步驟二重新驗(yàn)算是否滿足σ′≤f或滿足σ≤σ_FEM,cr；若σ′＜f且富余過多，則表明筒體壁厚設(shè)計(jì)過大，承載力過于富余，需要減小筒體壁厚，然后重復(fù)步驟一到步驟二重新驗(yàn)算是否滿足σ′≤f或σ≤σ_FEM,cr，確保筒體結(jié)構(gòu)合理。

2.如權(quán)利要求1所述的一種自立式鋼煙囪在風(fēng)荷載作用下的筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值S_d的計(jì)算公式如下：

式中，Ψ為風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)，計(jì)算時(shí)應(yīng)取Ψ＝1.5；為靜力風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，單位為N/mm²；z為煙囪沿高度方向任意一截面至底部的豎向距離，單位為mm；為煙囪筒體水平截面上任一點(diǎn)與過風(fēng)方向的環(huán)向夾角，單位為弧度，定義為迎風(fēng)子午線角度，為背風(fēng)子午線角度。