隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，國家對環(huán)境保護的重視越來越高，其中，工業(yè)和民用排放煙氣的煙囪，對其設(shè)計的要求也逐步提高。在設(shè)計煙囪時，要充分考慮煙囪設(shè)計的工藝特點、自然條件、技術(shù)條件、受熱溫度允許值等多個方面。本文以單筒式鋼筋混凝土煙囪的設(shè)計為例，淺談單筒式鋼筋混凝土煙囪的設(shè)計思路。 

　　一、煙囪設(shè)計的建筑特點 

　　工業(yè)和民眾排放煙氣均需用到煙囪，是排放高溫?zé)煔獗夭豢缮俚慕ㄖ�物。在實際使用過程中，因為煙囪的使用功用不一，工業(yè)種類各異等原因，通過煙囪排放的煙氣所含介質(zhì)也具有顯著的差異性特征，因此設(shè)計煙囪時，必須從實際需要出發(fā)進行設(shè)計。例如，用于火力發(fā)電用途的煙囪雖然對溫度的要求不高（一般低于200攝氏度），但對煙囪的抽力有較高的要求，因此火力發(fā)電煙囪的高度一般高于其他煙囪。在我國用于電力系統(tǒng)的煙囪，其高度均高于200米。用于化工系統(tǒng)的煙囪，其排放的煙氣溫度并不高，但是有大量的具有腐蝕性的物質(zhì)含在煙氣里，因此在設(shè)計此類用途的煙囪時需充分考慮煙囪的防腐性能。在冶金工業(yè)系統(tǒng)中，因為冶金工業(yè)的高溫要求，煙氣溫度一般超過700攝氏度，因此設(shè)計煙囪時需要考慮煙囪的耐熱性能，對其進行強化隔熱處理。對于民用煙囪，煙氣中不含有特殊成分，溫度也不高，因此煙囪的高度多在20米至60米之間，但因為民用鍋爐房的廣泛分布，因此建設(shè)民工煙囪的數(shù)量很多。根據(jù)以上可以看出，需要根據(jù)不同的工藝需要對煙囪進行設(shè)計，需要充分考慮煙氣中所含的物質(zhì)、煙氣的溫度、煙囪上口內(nèi)徑、高度、煙道口的大小和位置等。 

　　二、煙囪設(shè)計的條件要求 

　　2.1自然條件方面 

　　因為多數(shù)煙囪的高度較高，因此在設(shè)計時要充分考慮地震設(shè)防強度、地質(zhì)條件和氣候特征等。同時考慮到煙囪中煙氣的溫度問題，在設(shè)計時也要考慮某區(qū)域內(nèi)一年中的最高和最低溫度。 

　　2.2技術(shù)條件方面 

　　在對煙囪進行設(shè)計時，應(yīng)考慮以下技術(shù)條件：一是煙囪的上口內(nèi)徑、平面位置和煙囪的高度；二是要考慮煙囪的標(biāo)高、孔洞尺寸和煙道的布置；三是煙氣的腐蝕性、流速、溫度、濕度，并考慮是否會因某一因素的變動而引起煙氣溫度的升高；四是煙囪周邊地質(zhì)情況，包括煙囪沉降是否會受到周邊建筑的影響等；五是其他方面，如具有較高高度的煙囪是否應(yīng)安裝飛行安全標(biāo)志，是否應(yīng)設(shè)置梯子平臺以及是否需要考慮避雷設(shè)施等情況。 

　　2.3溫度條件方面 

　　煙囪各組成部分所使用的材料不同，在設(shè)計時應(yīng)保證各部分材料符合《煙囪設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定溫度要求。 

　　三、計算煙囪溫度 

　　3.1空氣溫度 

　　在計算煙囪筒壁溫度時，應(yīng)充分考慮所在區(qū)域年內(nèi)最低和最高溫度。在考慮煙囪隔熱層、內(nèi)襯、筒壁等的最高耐熱溫度和所用材料在溫度下的折減系數(shù)時，使用年內(nèi)最高溫度計算。其中磚筒壁溫度不超過400攝氏度；鋼筋混凝土筒壁不超過150攝氏度。在考慮鋼筋混凝土煙囪筒壁截面應(yīng)力、裂縫和磚煙囪的環(huán)筋、環(huán)箍時，使用年內(nèi)最低溫度計算。 

　　3.2煙氣溫度 

　　在考慮煙囪各部受熱溫度和進行溫差計算時，采用煙囪使用過程中的最高煙氣溫度。煙氣在煙囪升降過程中的溫度變化不計算在內(nèi)。 

　　3.3筒身受熱溫度 

　　4 計算煙囪筒身 

　　4.1計算規(guī)定 

　　在設(shè)計鋼筋混凝土煙囪筒壁時，需要進行如下計算：一是計算附加彎矩。包括正常使用極限狀態(tài)下附加彎矩的計算和筒壁水平截面承載能力極限狀態(tài)附加彎矩的計算；二是計算水平截面承載能力極限狀態(tài)；三是計算正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力。 

　　4.2計算附加彎矩 

　　4.3計算筒身承載能力 

　　4.4計算筒身正常使用狀態(tài) 

　　4.5計算筒身裂縫寬度 

　　其中φ是裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)，αer是構(gòu)件受力特征系數(shù)。但φ≤0.2時，φ值為0.2；當(dāng)φ>1時，φ值為1；直接承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，φ值為1。σsk表示鋼筋混凝土構(gòu)件在各項標(biāo)準(zhǔn)荷載和溫度的共同作用下，縱向受拉鋼筋的應(yīng)力；σs表示鋼筋混凝土構(gòu)件在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，縱向受拉鋼筋引力；deq表示受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑；Es表示鋼筋彈性模量；c表示從最外層縱向受拉鋼筋邊緣到受拉區(qū)底邊的距離；當(dāng)c數(shù)值小于20時，取值為20，當(dāng)c數(shù)值大于65時，取值為65，區(qū)間內(nèi)數(shù)值不變；pte表示按有效受拉混凝土截面面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率。計算最大裂縫寬度時，當(dāng)pte小于0.01時pte取值為0.01。αT表示混凝土線膨脹系數(shù)；fsk表示混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值；Atc表示有效受拉混凝土截面面積；As表示受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積；di表示受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的直徑；vi表示受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的相對粘接特性系數(shù)；ni表示受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的跟數(shù)。 

　　5 小結(jié) 

　　在設(shè)計煙囪時需遵循嚴(yán)格的程序規(guī)范和設(shè)計要求。如采用振型分解法計算水平地震，振型取前10階；計算程序中的風(fēng)荷載時，也以10段的尺度對每節(jié)筒壁高度進行細(xì)分。程序中多采取試算法，以滿足給出配筋的最終目的。