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本发明公开了自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构设计方法,属于结构工程技术领域。本发明提供了一种自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构设计方法,使用此方法设计自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构时,可在保证烟囱筒体结构可靠的前提下,尽可能降低烟囱筒体结构的耗材,降低其制作成本,因此,本发明的一种自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构设计方法在设计自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构方面有极高的应用前景。

本发明提供了一种自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构设计方法，所述方法包含如下步骤：

步骤一：根据需设计自立式钢烟囱的筒体高度H、半径R和自立式钢烟囱建造地域的自然风荷载水平，初步试设计烟囱筒体壁厚为t，确定筒体高径比H/R和径厚比R/t；根据筒体高度H、高径比H/R和径厚比R/t得到筒体底部环向焊缝高度处最大竖向压应力修正系数α和筒体底部环向焊缝高度处竖向屈曲临界压应力σFEM,cr的值，或者，根据筒体高度H、高径比H/R和径厚比R/t得到筒体最底部最大竖向拉应力修正系数β的数值；若根据筒体高度H、高径比H/R和径厚比R/t得到的是修正系数α和竖向屈曲临界压应力σFEM,cr的值，则表明该体型的自立式钢烟囱发生失稳破坏，需控制最底部环向焊缝高度处最大受压应力不超过屈曲临界压应力；若根据筒体高度H、高径比H/R和径厚比R/t得到的是修正系数β的数值，则表明该体型的自立式钢烟囱发生强度破坏，需验算控制底部最大受拉应力不超过钢材强度设计值(对一个构造确定的烟囱筒体，在静力风荷载作用下其破坏形式是唯一确定的，故仅需控制一种破坏形式)；

火电、钢铁、冶金等领域应用广泛的自立式圆形截面烟囱属于高耸结构，是典型的风敏感结构。风荷载是其结构设计的主要控制荷载之一。风荷载导致的烟囱等加劲圆柱壳结构破坏事故在实际工程中时有发生，其中加劲圆柱壳失稳是导致破坏的主要原因。

国内大部分钢烟囱制造厂商的结构设计大多按照《烟囱设计规范》(GB50051-2013)并依据已有经验，但是由于风荷载作用形式相当复杂，现行的相关技术标准未对风荷载作用下烟囱筒体产生的最大拉、压应力给出明确的定量计算条款，使得风荷载作用下的烟囱筒体结构设计主要还是遵循相对粗略的理论计算和既有经验。这一方面会导致某些特殊情况下无法保证烟囱结构的安全性；另一方面会导致烟囱结构设计材料利用率低，不够经济。因此，如何在保证烟囱筒体结构可靠的前提下，尽可能降低其制作成本是自立式钢烟囱生产企业关注的焦点。

江南大学（Jiangnan University），坐落于无锡市，是中华人民共和国教育部直属高校，国家“双一流”建设高校， “211工程”、“985工程优势学科创新平台”重点建设高校，入选国家“111计划”、卓越农林人才教育培养计划、卓越工程师教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家级新工科研究与实践项目，是高水平行业特色大学优质资源共享联盟成员、“一带一路”高校食品教育科技联盟成员、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家大学生文化素质教育基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地。

本发明提供了一种自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构设计方法，使用此方法设计自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构时，可在保证烟囱筒体结构可靠的前提下，尽可能降低烟囱筒体结构的耗材，降低其制作成本，因此，本发明的一种自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构设计方法在设计自立式钢烟囱在风荷载作用下的筒体结构方面有极高的应用前景。

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