覆面鱼鳞化和气动干扰下的烟囱风荷载和风振响应*

金 鑫 黄东梅 姚明志 李筱涵

(1.中冶南方都市环保工程技术股份有限公司， 武汉 430000； 2.中南大学土木工程学院， 长沙 410075；3.高速铁路建造技术国家工程实验室， 长沙 410075)

烟囱是发电厂的重要组成部分，具有断面小、频率低、阻尼小等特点，风荷载是其主要的控制荷载之一，需要对其进行抗风设计[1-2]。烟囱的常规断面有圆筒、方形和矩形，也有一些具有特殊造型的烟囱[3-7]。对于特殊造型的烟囱或存在气动干扰效应的情况[8-10]，现有规范[1-2]不能给予工程设计更准确的指导，因此有必要通过风洞试验来研究其抗风性能[6-10]。

位于武汉的某发电厂烟囱设计新颖，在矩形断面烟囱的外围采用四边形扁锥构成的鱼鳞状覆面以增加视觉效果，在国内属于首次使用，与常规的矩形烟囱相比，其风荷载可能会有所差别。此烟囱高度逾100 m，结构较柔，且旁边有大尺度发电厂房(高约50 m)和围栏(高约20 m)的气动干扰(图1)，因此，通过风洞试验测试结构的表面风压，通过数据处理与计算分析得到结构的体型系数和等效静力风荷载是该结构抗风设计所必需的技术手段与设计步骤。

图1 烟囱效果Fig.1 3D rendering of the chimney

此发电厂烟囱的主体结构平面尺寸为8.0 m×9.0 m的矩形，外筒为矩形钢筋混凝土结构，内设4个直径为2.2 m的组合圆形钢制排烟筒，内筒和外筒之间通过12层钢横梁彼此相连，烟囱中间还设有扶梯供检修使用。通过抗风分析，可以合理地进行构件具体尺寸选型。

因此，本文拟对该烟囱进行刚性模型测压风洞试验以测试结构的表面风压，进而分析其体型系数，并与GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》进行比较，并研究邻近厂房和围栏对烟囱的气动干扰效应。……