首例异型烟囱示范工程的设计与实施

☆项目详细内容

本工程烟囱内筒采用玻璃钢内筒，目前国内尚没有此类大型火电厂的玻璃钢烟囱工程实例，本工程建成后将成为国内首个大型火电厂采用玻璃钢烟囱的范例，烟囱将成为电厂的一大亮点。初步设计审查会期间，电规总院领导曾提出烟囱造型创新的问题，与新型内筒相呼应，烟囱外形设计上也应具有亮点，突破以往圆筒型烟囱的“胖墩”形象，使之成为电厂的标志性建筑物，成为电厂形象设计的重要突破。、经过与集团公司领导多次沟通，最终确定本工程烟囱采用华东电力设计院“新型烟囱方案”，该新型烟囱外形采用多面体切割组合，造型简洁美观，色彩突出大唐特色，能成为电厂标志性建筑物，且完全满足电厂运行的功能要求。

但是新型烟囱造型复杂，体形、刚度和质量分布情况不同于普通烟囱，不符合现行规范风荷载分析的前提条件，无法采用传统方法开展该烟囱的设计。对于这一工程难题，有必要针对新型烟囱的实际情况，用仿真和解析的方法来进行个性化的风荷载特性分析，并针对烟囱的实际情况，用有限元程序进行仿真演算校核以求较准确地破解这一工程难题。

（一）烟囱造型及功能设计

根据内筒直径和高度设计烟囱的外部造型，确定平面尺寸及截面变化位置，以使烟囱外观比例协调，同时必须完全满足烟囱的功能要求。

（二）风工程研究

（a）从空气动力学角度，分析异型烟囱体形对空气流场的影响，并以此为基础获取该新型烟囱设计中的风荷载体形系数；

（b）以数值随机振动理论为基础，对异型烟囱的风振系数进行数值仿真分析，获取该新型烟囱抗风设计所需的风振系数；

（c）从计算流体动力学出发，研究风场旋涡脱落引起的新型烟囱横风向振动问题，获取了新型烟囱的横风向风致响应数据。

（三）力学分析

（a）用有限元程序对该烟囱进行内力、位移的整体分析和响应仿真演算校核，计算结果包括内力、应力、位移等内容；

（b）根据有限元计算的结果，提出混凝土配筋方案，包括各部位混凝土强度等级及钢筋布置，配筋量及配筋率等内容；

（c）根据有限元计算的结果，提出适用于基础设计的底部反力资料。

（四）施工方法研究

根据沿高度方向截面变化规律，对烟囱进行合理分段，针对不同段形状设计模板及钢筋绑扎方案，并相应配套开发专用施工提升平台以完成混凝土浇筑。

☆主要技术创新

（1）新型烟囱外形采用多面体切割组合，造型新颖，该烟囱造型为世界首创，简洁美观，极富特色，成为电厂标注性建筑物。该烟囱造型突破了以往工程烟囱的“胖墩”形象，有利于电厂整体的形象，也是电厂形象“去工业化”思想的具体实践。

（2）采用数值分析方法获取异型烟囱的风荷载体形系数、风振系数、横风向风致响应等结果，为力学计算提供依据。

（3）通过有限元方法计算异型烟囱的力学响应，并基于此采用数值方法计算异型截面的配筋。

（4）针对异型烟囱实际情况，改进施工方法，开发了专用施工提升平台。

☆项目应用情况

本异型烟囱外筒已于2012 年12 月建成，设计及实施工艺均为全国首例。

☆企业效益情况

虎山项目所采用的海之光异型烟囱，突破了传统烟囱圆形外形的局限，采取不等边八边形设计，视觉效果突出。