中华人民共和国国家标准烟囱设计规范GB 50051━2002 2
4.3 烟自受热温度允许值
4.3.1 烟囱筒壁和基础的受热温度应符合下列规定：
1 烧结普通粘土砖筒壁的最高受热温度不应超过400℃；
2 钢筋混凝土筒壁和基础以及素混凝土基础的最高受热温度不应超过150℃；
3 钢烟囱筒壁的最高受热温度应符合表4.3.1 的规定。
表4.3.1 钢烟囱筒壁的最高受热温度
钢材 最高受热温度（℃） 注
炭素结构钢 250 用于沸腾钢
350 用于镇静钢
低合金结构钢和可焊接低合金耐候钢 400
4.4 钢筋混凝土烟囱筒壁的规定限值
4.4.1 对正常使用极限状态，按荷载效应和温度作用效应的标准组合计算钢筋混凝土烟囱筒壁的混凝土压应力和门筋拉力时，计算所得的应力值应符合本规范第7.4.1条第1 款的规定。
4.4.2 对正常使用极限状态，按荷载效应和温度作用效应的标准组合并考虑裂缝宽度分布不均匀性和长期作用影响时，计算所得的最大水平裂缝宽度和最大垂直裂缝宽度不应大于表4.4.2 规定的最大裂缝宽度限值。
部位 环境类别 最大裂缝宽度限值
筒壁顶部20m 范围内 一、二、三 0.15
其 余 部 位 一、二 0.30
三 0.20
注：环境类别按国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010）的规定确定
5 荷载与作用
5.1 荷载与作用的分类
5.1.1 烟囱的荷载与作用可分为下列三类：
1 永久性荷载与作用：结构自重、土重、土压力、拉线的拉力；
2 可变荷载与作用：风荷载、烟气温度作用、雪荷载、安装检修荷载、平台活荷载、裹冰荷载、大气温度作用、常遇地震作用、烟气压力及地基沉陷等；
3 偶然荷载：罕遇地震作用、拉线断线、憧击、爆炸等。
5.1.2 本规范仅列出风荷载、地震作用、烟气温度作用等需加明确的内容。凡本规范未予强调的荷载与作用，均按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）和《建筑抗震设计规范》（GB 50011）的规定采用。
5.2 风 荷 载
5.2.1 基本风压按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）规定的50年一遇的风压采用，但基本风压不得小于0.35kN/m2。对于安全等级为一级的烟囱，基本风压应按100 年一遇的风压采用。
5.2.2 计算塔架式钢烟囱风荷载时，可不考虑塔架与排烟筒的相互影响，可分别计算塔架和排烟筒的基本风荷载。
5.2.3 塔架式钢烟囱的排烟筒为两个和两个以上时，排烟筒的风荷载体型系数，应由风洞试验确定。
5.2.4 当烟囱坡度≤2%时，对于钢筋混凝土烟囱、钢烟囱（不含塔架式钢烟囱）应按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）的规定验算横风向风振影响。当按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）判断烟囱可能出现跨临界强风共振时，对于第1 振型横风向风振，当烟囱顶端设计风压值ωh ，满足（5.2.4-1）式时，烟囱承载能力极限状态仍由顺风向设计风压控制。
5.2.5 当不满足（5.2.4-1）式时，第1 振型横风向风振可能起控制作用，应计算横风向风振效应（弯矩和剪力）。
1 横风向风振锁住区，最不利起点高度H1按下列公式计算：
5.3 安装检修荷载
5.3.1 套筒式或多管式钢筋混凝土烟囱，应根据内筒的结构形式与施工方法，考虑吊装和检修荷载。
5.3.2 塔架式钢烟囱应考虑施工及检修荷载。
5.4 裹 冰 荷 载
5.4.1 拉索式钢烟囱的拉索，塔架式钢烟囱的塔架，如符合裹冰气象条件时，应考虑裹冰荷载。裹冰荷载的计算原则，可按国家标准《高耸结构设计规范》（GB 50135）的有关规定进行计算。
5.5 地 震 作 用
5.5.1 本节的规定适用于地震设防烈度为6度到9度地震区的烟囱抗震设计。
1 本规范未作规定的均按国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011）的规定执行。在进行水平抗震验算时，钢筋混凝土烟囱和砖烟囱的结构阻尼比可取0.05，钢烟囱可取0.01；
2 6度和7度地震区可不考虑竖向地震作用，8度和9度地震区应考虑竖向地震作用。
5.5.2 设防烈度为6 度时，Ⅰ、Ⅱ类场地的砖烟囱，可以仅配置环箍或环筋，否则应按本规范第6.5 节的规定配置竖向钢筋。
5.5.3 下列烟囱可不进行截面抗震验算，但应满足抗震构造要求：
1 设防烈度为7度时，Ⅰ、Ⅱ类场地，且基本风压ωo ≥0.5kN/m2 的钢筋混凝土烟囱；
2 设防烈度为7度时，Ⅰ、Ⅱ类场地和8度时，Ⅰ、Ⅱ类场地，且高度不超过45m的砖烟囱。
5.5.4 烟囱的水平地震作用计算可采用下列计算方法：
1 烟囱高度不超过100m，可采用本规范5.5.5 条的简化计算方法；
2 除第一款以外的烟囱宜采用振型分解反应谱法计算。
采用振型分解反应谱法时，高度不超过150m 时，宜考虑前3 个振型组合；高度超过150m 时，宜考虑前3～5 个振型组合；高度超过210m 时，考虑的振型数量不应少于5 个。
5.5.5 独立烟囱采用简化法进行抗震计算时，应按下列规定计算水平地震作用标准值产生的作用效应：
1 烟囱底部地震弯矩及剪力，应按下列公式计算：
0.40 0.60 0.80 1.00 1.10 1.15 1.05
0.55 0.55 0.70 0.85 1.00 1.10 1.10
0.65 0.55 0.65 0.75 0.90 1.05 1.10
0.90 0.55 0.60 0.65 0.75 0.85 0.95
2 烟囱基本自振周期 T 1可分别按下列公式确定：
5.5.6 在竖向地震作用下，烟囱的竖向地震作用标准值可按下列公式计算：
注：1 套筒式或多筒式烟囱，当采用自承重式排烟筒时，上式中的 GiE 及 GE 不包括排烟筒重量。当采用平台支承排烟筒时，则平台及排烟筒重量通过平台传给外承重筒，在 GiE及 GE中应计入平台及排烟筒重量，但应按（5.5.7）式对平台及排烟筒重量进行振动效应折减。
2 构架式钢烟囱，可仅计算构架的竖向地震作用。
3 kv =0.1 和kv =0.2 分别用于设计基本地震加速度为0.15g 和0.30g 的地区。
5.5.7 套筒式或多管式烟囱，当采用平台承受排烟筒重力荷载时，排烟筒及平台自重荷载，应乘以平台及排烟筒重力荷载振动效应折减系数β ：
注：当为多层支承平台时，可取中间一层平台的一根主梁为代表，不需每层分别计算β值。
5.6 温 度 作 用
5.6.1 烟囱内部的烟气温度，应按烟囱使用时的最高温度采用。
注：如因除尘和余热利用等原因，进入烟囱的烟气温度远低于炉内温度时，应注意考虑由于降温设备故障而出现的事故性高温。
5.6.2 烟囱外部的空气温度，应按下列规定采用：
1 计算烟囱最高受热温度和确定材料在温度作用下的折减系数时，应采用极端最高温度；
2 计算筒壁温度差时，应采用极端最低温度。
5.6.3 筒身计算出的各点受热温度，均不应大于本规范4.3.1 条及表3.4.2 规定的相应材料最高使用温度允许值。
5.6.4 烟囱筒壁及基础环壁外半径（ r2 ）与内半径（ r1 ）的比值小于1.1 时（ r2 / r1＜1.1），可采用平壁法计算受热温度。否则，应采用环壁法计算受热温度。
5.6.5 采用平壁法或环壁法计算内衬、隔热层、筒壁或基础环壁、烟道壁各点的受热温度（图5.6.5）可按下式计算：
5.6.6 按平壁法计算时，内衬、隔热层和筒壁等的总热阻按下式计算：
5.6.7 按环壁法计算内衬、隔热层和筒壁等各点受热温度时（图5.6.7），内衬、隔热层和筒壁等的总热阻按下式计算：
式中 do、d1、d2、d3分别为内衬、隔热层和筒壁内直径及筒壁或计算土层的外直径（m），其余符号含义同本规范第5.6.6 条。
5.6.8 内衬内表面的传热系数和筒壁或计算土层外表面的传热系数，可分别按表5.6.8-1 及表5.6.8-2 采用。
6 砖 烟 囱
6.1 一 般 规 定
6.1.1 砖烟囱筒壁设计，应进行下列计算和验算：
1 水平截面承载力极限状态计算和荷载偏心距验算：
1）在永久荷载（自重荷载）和风荷载设计值作用下，按本规范6.2.1 条的规定进行承载能力极限状态计算；
2）地震区的砖烟囱，应符合本规范第5.5.2 条的规定；
3）在自重荷载和风荷载标准值作用下，按本规范6.2.2 条验算水平截面荷载偏心距。
2 在温度作用下，按正常使用极限状态，进行环箍或环筋计算。计算出的环箍或环筋截面积，如小于构造值，应按构造值配置。
6.2 水平截面计算
6.2.1 筒壁在永久荷载（自重荷载）和风荷载共同作用下，水平截面极限承载能力按下式计算：
6.2.2 在自重及风荷载标准值作用下，轴向力至截面重心的偏心距，应满足以下条件：
6.2.3 在风荷载设计值作用下，轴向力至截面重心的偏心距eo ，应满足以下条件：
6.3 环 箍 计 算
6.3.1 在筒壁温度差作用下，筒壁每米高度所需的环箍截面面积，可按下列公式计算：
6.4 环 筋 计 算
6.4.1 当砖烟囱采用配置环筋的方案时，在筒壁温度差作用下，每米高筒壁所需的环筋截面面积，可按下列公式计算：
6.5 竖向钢筋计算
6.5.1 地震区的砖烟囱竖向配筋，可按下列规定确定：
1 各水平截面所需的竖向钢筋截面面积，可按下式计算：
6.5.2 当计算出的配筋值小于构造配筋时，应按构造配筋。
6.6 构 造 规 定
6.6.1 砖烟囱筒壁宜设计成截顶圆锥形，筒壁坡度、分节高度和壁厚应符合下列规定：
1 筒壁坡度宜采用2%～3%。
2 分节高度不宜超过15m。
3 筒壁厚度应按下列原则确定：
1）当筒壁内径小于或等于3.5m 时，筒壁最小厚度应为240mm。当内径大于3.5m 时，最小厚度应为370mm；
2）当设有平台时，平台处筒壁厚度宜大于或等于370mm；
3）筒壁厚度可按分节高度自下而上减薄，但同一节厚度应相同；
4）筒壁顶部应向外局部加厚，总加厚厚度以180mm为宜，并应以阶梯形向外挑出，每阶挑出不宜超过60mm。加厚部分的上部以1︰3 水泥砂浆抹成排水坡（图6.6.1）。
6.6.2 内衬到顶的烟囱宜设钢筋混凝土压顶板（图6.6.1）。
6.6.3 支承内衬的环形悬臂应在筒身分节处以阶梯形向内挑出，每阶挑出不宜超过60mm，挑出总高度应由剪切计算确定，但最上阶的高度不应小于240mm。
6.6.4 筒壁上孔洞设置应符合下列规定：
1 在同一平面设置两个孔洞时，宜对称设置；
2 孔洞对应圆心角不应超过50°。孔洞宽度不大于1.2m 时，孔顶宜采用半圆拱；孔洞宽度大于1.2m 时，宜在孔顶设置钢筋混凝土圈梁；
3 配置环箍或环筋的砖筒壁，在孔洞上下砌体中应配置直径为6mm 环向钢筋，其截面面积不应小于被切断的环箍或环筋截面面积；
4 当孔洞较大时，宜设砖垛加强。
6.6.5 筒壁与钢筋混凝土基础接触处，当基础环壁内表面温度大于100℃时，在筒壁根部1.0m 范围内，宜将环向配筋或环箍增加1 倍。
6.6.6 按计算配置的环向钢箍，间距宜为0.5～1.5m。按构造配置环箍，间距不宜大于1.5m。环箍的宽度不宜小于60mm，厚度不宜小于6mm。每圈环箍接头不应少于两个，每段长度不宜超过5m。环箍接头的螺栓宜采用Q235 材料，其净截面面积不应小于环箍截面面积。环箍接头位置应沿筒壁高度互相错开。环箍接头做法见图6.6.6。
6.6.7 环箍安装时应施加预应力，预应力可按表6.6.7 采用。
6.6.8 按计算配置的环向钢筋，直径宜为6～8mm，间距不少于3皮砖，且不大于8皮砖，按构造配置的环向钢筋，直径宜为6mm，间距不应大于8 皮砖。同一平面内环向钢筋不宜多于2根，2根钢筋的间距为30mm。钢筋搭接长度应为40d（ d为钢筋直径），接头位置应互相错开。
钢筋的保护层为30mm（图6.6.8）。
6.6.9 在环形悬臂和筒壁顶部加厚范围内，环向钢筋应适当增加。
6.6.10 地震区的砖烟囱，其最小配筋不应小于表6.6.10 的规定。
6.6.11 内衬的设置，应符合下列要求：
1 当砖烟囱下部局部设置内衬时，其最低设置高度应超过烟道孔顶，超过高度不宜小于1/2 孔高。
2 内衬厚度应由温度计算确定，但烟道进口处1节的厚度（或基础）不应小于200mm 或1砖。其他各节不应小于100mm 或半砖。内衬各节的搭接长度不应小于300mm或6皮砖（图6.6.11）。
6.6.12 隔热层的构造应符合下列规定：
1 如采用空气隔热层时，厚度宜为50mm，同时在内衬靠筒壁一侧按竖向间距1m，环向间距为500mm，挑出顶砖，顶砖与筒壁间应留10mm 缝隙；
2 填料隔热层的厚度宜采用80～200mm，同时应在内衬上设置间距为1.5～2.5m整圈防沉带，防沉带与筒壁之间留出10mm 的温度缝（图6.6.12）。
6.6.13 烟囱在同一平面内，有两个烟道口时，宜设置隔烟墙，其高度应超过烟道孔顶，超出高度不小于1/2 孔高。隔烟墙厚度应根据烟气压力（地震区应考虑地震作用）进行计算确定。
6.6.14 烟囱外表面的爬梯应按下列规定设置：
1 爬梯应离地面2.5m 处开始设置，直至烟囱顶端。
2 爬梯应设在常年主导风向的上风向。
3 爬梯的围栏应按下列规定设置：
1）烟囱高度小于40m 时，可不设置；
2）烟囱高度大于40m 时，从15m处开始设置。
4 烟囱高度大于40m 时，应在爬梯上设置活动休息板，其间隔不应超过30m。
6.6.15 无特殊要求时，砖烟囱一般不设置检修平台和信号灯平台。
6.6.16 爬梯等金属构件，应采取防腐措施。
6.6.17 爬梯与筒壁连接应牢固可靠。
6.6.18 烟囱应设置清灰孔及防雷设施。
7 单筒式钢筋混凝土烟囱
7.1 一 般 规 定
7.1.1 本章适用于高度小于等于210m的钢筋混凝土烟囱设计。
7.1.2 钢筋混凝土烟囱筒壁设计，应进行下列几项计算或验算：
1 附加弯矩计算：
1）计算筒壁水平截面承载能力极限状态的附加弯矩。当在地震区时，尚应计算地震作用下的附加弯矩。
2）计算正常使用极限状态下的附加弯矩。此时不应考虑地震作用。
2 水平截面承载能力极限状态计算。地震区的烟囱应分别按无地震作用和有地震作用两种情况进行计算。
3 正常使用极限状态的应力计算。应分别计算水平截面和垂直截面的混凝土和钢筋应力。
4 正常使用极限状态的裂缝宽度验算。
7.2 附加弯矩计算
7.2.1 承载能力极限状态和正常使用极限状态计算时，由于风荷载、日照和基础倾斜等原因，筒身重力荷载对筒壁任意水平截面产生的附加弯矩 Mai（图7.2.1），可按下式计算：
7.2.2 地震区的钢筋混凝土烟囱，由于地震作用、风荷载、日照和基础倾斜等原因，筒身重力荷载对筒壁任意水平截面产生的附加弯矩MEai ，可按下式计算：
7.2.3 计算任意截面i 的附加弯矩，其折算线分布重力荷载qi值，可按下式进行计算：
7.2.4 筒身代表截面处，轴向力对筒壁水平截面中心的相对偏心距，应按下列公式计算：
2 正常使用极限状态：
入有关公式求得附加弯矩值与假定值相差不超过5%时，可不再计算，否则应进行循环迭代，直到前后两次的附加弯矩不超过5%为止。其最后值为所求的附加弯矩值。
2 筒身代表截面处的附加弯矩，也可按7.2.6 条的公式一次求出，不需迭代。
7.2.6 筒身代表截面处的附加弯矩，也可按下列公式不需迭代一次求出：
1 承载能力极限状态时：
7.2.7 筒身代表截面可按下列规定确定：
1 当筒身各段坡度均小于或等于3%时：
1）筒身无烟道孔时，取筒身最下节的筒壁底截面；
2）筒身有烟道孔时，取洞口上一节的筒壁底截面。
2 当筒身下部h/4范围内有大于3%的坡度时：
1）在坡度小于3%的区段内无烟道孔时，取该区段的筒壁底截面；
2）在坡度小于3%的区段内有烟道孔时，取洞口上一节筒壁底截面。
7.2.8 当筒身坡度不满足本规范7.2.7 条的条件时，筒身附加弯矩可根据附加弯矩定义按下式进行计算（图7.2.8）。
7.3 烟囱筒壁承载能力极限状态计算
7.3.1 钢筋混凝土烟囱筒壁水平截面极限状态承载能力，应按下列公式计算。
1 当烟囱筒壁计算截面无孔洞时（图7.3.1a）：
2 当筒壁计算截面有孔洞时：
l）当计算截面有一个孔洞时（图7.3.1b）：
7.4 烟囱筒壁正常使用极限状态计算
7.4.1 正常使用极限状态计算包括以下内容：
1 计算在荷载标准值和温度共同作用下混凝土与钢筋应力，以及温度单独作用下钢筋应力，并应满足下列条件：
2 验算筒壁裂缝宽度，并应符合本规范表4.4.2 的规定。
（Ⅰ）荷载标准值作用下的水平截面应力计算
7.4.2 钢筋混凝土筒壁水平截面在自重荷载、风荷载和附加弯矩（均为标准值）作用下的应力计算，应根据轴向力标准值对筒壁圆心的偏心距 ec与截面核心距 rco 的相应关系（ ec ＞ rco 或ec≤ rco ），分别采用图7.4.2 所示的应力计算简图。
1 轴向力标准值对筒壁圆心的偏心距应按下式计算：
2 截面核心距rco可按下列公式计算：
7.4.3 当ec ＞ rco 时，筒壁水平截面混凝土及钢筋应力应按下列公式计算：
7.4.4 当ec ≤ rco时，筒壁水平截面混凝土压力应按下列公式计算：
1 背风侧的混凝土压应力σcw ：
1）当筒壁计算截面无孔洞时：
2 迎风侧混凝土压应力σ'cw:
3）当洞壁计算截面有两个孔洞时：
7.4.5 筒壁水平截面的换算截面面积Ao和αEt 按下列公式计算：
（Ⅱ）荷载标准值和温度共同作用下的水平截面应力计算
7.4.6 在计算荷载标准值和温度共同作用下的筒壁水平截面应力前，首先应按下列公式计算应变参数：
1 压应变参数Pc 值：
7.4.7 背风侧混凝土压应力σcwt （图7.4.7），应按下列公式计算：
1 当 Pc ≥1 时：
ξwt 为在荷载标准值和温度共同作用下筒壁厚度内受压区的相对高度系数：