Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｈａｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒ ｃｔｍｔｉｌｅｖｅｔ ｃｏｌｕｍｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒａｍｅ．ｓｈｅａｒ ｗａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
早期的涂装（油漆）车间产生的废气均直接从屋 顶小型排气管排人大气之中。近年来根据环保要 求，涂装车间必须设置废气排放塔，将涂装车间喷 漆、烘干等设备在生产中产生并处理后的废气，通过 排气管道排入排放塔，最后排至高空大气中。排放 塔的高度必须高出附近厂房最高点若干米，使排至 高空大气中的有害化学气体浓度满足环保规定要求。据 此确定的排放塔高度一般为３０—６０ ｎｌ，最高可达 ８０ ｉｎ以上。
ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＤＥＳＩＧＮ ＦｏＲ ＥＸＨＡＵＳＴ ＥＭＩＳＳｌ０Ｎ ＴＯＷＥＲ ｏＦ ＰＡＩＮＴｌＮＧ ＷＯＲＫＳＨｏＰ
Ｑｉｎ Ｌｕｏｓｈｅｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｈａｉｗｅｉ Ｘｉａｏ Ｗｅｉｍｉｎ （ＭＭＩ Ｐｌａｎｎｉｎｇ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ １Ｘ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ
１）高层建筑每层都有刚性楼板，有很大的竖向 荷载，而废气塔绝对没刚性楼板，没有竖向活荷 载。
２）高层建筑每层都有很多洞口，而废气塔除底 层开洞外其余部位均为整体墙。
３）高层建筑平面尺寸一般较大，而废气塔最大 边长不超过１０ｍ。 ２．１．３其他
由于废气排放塔的功能最简单，其环境又优 于烟囱，不容易出现使用安全方面的问题，因此在一 些设计指标方面也可放宽一些，例如不须计算日照 引起的筒身阳面与阴面温度差以及废气、大气温度 差引起的塔体变形等。 ２．２平、立、剖面 ２．２．１平、立面
摘 要：废气排放塔设计尚无规范可循，在阐述废气排放塔的使用功能和特点、结构方案、计算和构造 的基础上，针对大部分废气排放塔塔身高度不大于６０ ｍ的情况，提出简化实用的计算方式，对废气排放塔 设计具有理论指导意义。
３４ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｖ０１．３８．Ｎｏ．９．２００８
废气排放塔与高层建筑及烟囱、电视塔比较有 相同之处，也有不同之处，因此设计方法、计算与构 造均不能照搬照套。 ２．１．１与烟囱比较
废气排放塔从外形及功能来说均与中小型锅炉 房的烟囱接近，因此习惯往往称为烟囱。但是排放 塔与锅炉房的烟囱也有很大区别，因此不能完全照 套烟囱设计。
近年来的汽车工厂设计中，每个工程的涂装车 间都有废气排放塔，但是迄今为止，废气排放塔没有 专门的设计规范或明确规定。通过对汽车工厂涂装 车间废气排放塔结构设计的探究，以期可以在一定程度上促进今 后设计方法的统一并制定出与此相关的设计规定。
范，如：《建筑结构荷载规范》（ＧＢ ５０００９—２００１）、《建 筑抗震设计规范》（ＧＢ ５００１１—２００１）、《高耸结构设 计规范》（ＧＢ ５０１３５—２００６）、《混凝土结构设计规范》 （ＧＢ ５００１０—２００２）、《高层建筑混凝土结构设计规 程》（ＪＧＪ ３—２００２）、《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ ５００７—２００２），并且要满足工艺资料和使用要求、
１）平面尺寸：箱形平面最小边长不宜小于塔身 高度的１／１２，此规定较高层建筑放宽许多，太小则塔 身稳定性及刚度不够，而占地太多则平面难以布置。
２）简体的井道划分和平面尺寸应尽量对称，并 做到两个主轴方向上至少有一道贯通平面的不开洞 剪力墙，通过调整底层框架的梁柱断面尺寸和剪力 墙的截面尺寸，使简体在两个主轴方向的抗侧移刚
质条件确定，能够使用天然地基、人工处理地基、桩 基等，地基应进行强度计算和变形计算，有特别的条件 时尚应进行抗滑移稳定验算。地基为软土或深厚回 填土时，应尽量采用桩基；塔体基础和厂房基础连成 一体时，要严控基础沉降，以免影响厂房的建筑结构的 安全与正常使用。
塔身材料一般为钢筋混凝土，塔高３０～４０ ｍ的 圆环形截面也可采用普通烧结砖砌筑。
３塔身主要荷载作用及结构计算 ３．１荷载及其组合 ３．１．１废气塔所承受的荷载和作用
１）自 重 塔身结构重，装修用到的材料及爬梯、平台等其他附加 重。荷载系数：自重对结构不利时取１．２，有利时取
２）塔体的基础底面在组合荷载作用下不允许 脱开基土。在考虑地震作用时，允许脱开基土，但允 许部分脱开基土的面积应控制在不大于底面全面积 的１１４。
３）塔体基础的变形计算包括地基最终沉降量 计算和基础的倾斜计算。地基沉降量可按《建筑地 基基础设计规范》（ＧＢ ５０００７—２００２）计算。
４）对高度低于１００ ｍ的塔体，当地基土比较均 匀，又无相邻地面荷载的影响时，在地基最终沉降量 能满足允许沉降量的要求时，可不验算倾斜度。
３）水平方向：按水平框架计算风荷载作用下 的外墙附加弯矩及剪力并验算截面承载力，适当加 大配筋。
４）近似计算：由于塔身截面很大，荷载及内力 比较小，可按材料力学弹性体计算应力。
ａ．自重应力仃＝Ｎ／Ａ； ｂ．风荷载及地震作用产生的弯矩体现在塔身 墙体上的应力： 正应力（拉压）：仃＝吖／形 剪应力：ｒ＝ｑｓ／（ＩＢ）（可仅考虑腹板作用） ５）根据内力和应力，配置竖向及水平向钢筋， 构造可参照高层结构剪力墙的有关规定。
３．２塔身结构计算模型、计算方式及指标要求 １）竖向整体为箱形截面悬臂柱，承受自重、风
荷载、地震作用等。 ２）水平截面按矩形框架计算风荷载内力。 ３）地震作用下可按“糖葫芦”式多质点悬臂柱
１）介质（废气）温度。烟囱废气温度达数百摄氏 度，入口处最高温度往往高达８０００Ｃ以上，因此必须 设置耐高温的衬砌，而废气排放塔废气温度接近常 温，最高不到１０００Ｃ，不必设置衬砌。
２）塔身高度。烟囱高度一般为３０—２００ ｍ，排放 塔高度一般为３０一６０ ｍ，最高不超过１００ ｍ。
第一作者：秦罗生男 １９４０年６月出生 国家一级注册结构工程 师研究员级高级工程师 Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｕｏｓｈｅｎｇ．ｑｉｎ＠ｃｊｘｊｙ．ｃｏｍ 收稿１３期：２００８—０４—１０
ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｃｔ ｔｈａｔ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｗｅｒｓ ｈａｖｅ ａ ｈｅｉｇｈｔ ｎ０ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ６０ ｍ，ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ
ｇｕｉｄａｎｃｅ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒｓ．
塔的外墙直接承受风荷载，并承受由水平荷载 产生的弯矩，因此厚度较大，为节省材料并减轻自 重，可沿高度方向发生改变厚度。内墙仪承受自重及由 水平荷载产生的剪力，厚度可小，沿高度方向厚度不 必改变。 ２．３塔身开洞
根据工艺使用上的要求，在塔身底部开设４～６个洞 口，要求对称设置，尺寸尽可能减小，特别是宽度不 宜过大。 ２．４材料
１）从使用功能而言，可做成下大上小的圆环形 变截面，也口『做成矩形等截面；若强调观感，则宜选 箱形等截面，其立面接近于高层建筑，比较美观；若 做成圆形变截面，其外观与烟囱相似，观感较蔗。
２）根据接至排放塔的排放管道数量，』｛ｊ隔墙分 隔成若干个排气井道，大体上分为４—６格。这些隔墙 不一定通至塔顶。 ２．２．２剖面
模型，见图１。建模时可将塔身划分为若干段，每段 高度５。１０ ｍ，算作一个质点。计算方式可采用底 部剪力法或振型分解法。
图ｌ地震作用计算简图 Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｓｋｅｔｃｈ·ｆｏｒ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ａｃｔｉｏｎ
３．３塔身内力和变形指标要求 主要控制指标： １）满足强度及稳定要求； ２）在风荷载（标准值）作用下，塔体任意点的水
平位移小于该点离地面高度的１／１００； ３）在各种荷载标准值组合作用下，废气塔体钢
筋混凝土构件的最大裂缝宽度小于０．２ ｌｌｌｎｌ。 ３．４塔身截面计算和配筋
２）按照偏心受压或偏心受拉计算公式对控制 截面进行配筋和裂缝计算；塔身一般按箱形截面计 算；塔身底部开洞处ｘ向原有箱形截面的翼缘基本 上已不存在，可仅考虑腹板作用。
３）结构特征。同属“简体”，烟囱采用圆环形变 截面，受力性能及整体刚度最好；废气排放塔采用箱 形等截面，性能较差，但是双向均有几乎从上到下的 整体隔墙，可完全弥补其不足。
４）位置和外观要求。锅炉房烟囱均设置于较偏 僻之处，一般只要考虑使用功能即可；而废气排放塔 往往位于厂区的中心附近，且现代化的涂装车间往 往具备极高的外观要求，“鹤立鸡群”、引人注目；排 放塔不仅是涂装车间重要组成部分，也是工厂的重 要地标。因此一定要注意外观形象，包括平立面及表 面材质色彩等等。 ２．１．２与高层筒体结构比较
２）抗震设防区 ①自重＋风ｘ正向；自重＋风ｘ反向；自重＋ 风ｙ正向；自重＋风ｙ反向； ②自重＋地震ｘ正向（＋地震Ｚ）；自重＋地震 ｘ反向（＋地震ｚ）；自重＋地震ｙ正向（＋地震 Ｚ）；自重＋地震ｙ反向（＋地震Ｚ）。 其中，（ ）用于８度和９度地震设防区。 ３）塔身高度不小于６０ ｍ时 ①自重＋风ｘ正向＋地震Ｘ正向（＋地震
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐａｉｎｔｉｎｇ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｆｏｒ ｅｘｈａｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒ．Ｉｔ ｉｓ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｃｈｅｍｅ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒ．Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ
２）风荷载 ａ．考虑ｘ、ｙ两个主轴正反方向共计４组荷载； ｂ．风载体型系数整体按《高耸结构设计规范》 （ＧＢ ５０１３５—２００６）取值，水平截面局部分布参照《高层 建筑混凝土结构设计规程》（ＪＧＪ ３—２００２）有关法律法规。 ｃ．风振系数按《建筑结构荷载规范》（ＧＢ ５０００９ —２００１）计算；高度修正系数及荷载系数均按《建筑 结构荷载规范》（ＧＢ ５０００９—２００１）取值。 ３）地震作用 ａ．一般考虑Ｘ、ｙ两个主轴正反方向共计４组 荷载。 ｂ．一般仅考虑水平地震作用，在８度和９度 时，应同时考虑上下两个方向的竖向地震作用。 ｃ．塔身高度不低于６０ ｍ时，７度、８度设防应按 《高层建筑混凝土结构设计规程》（ＪＧＪ ３—２００２）第 ５．６．３条同时对风荷载与地震作用进行组合。高度 低于６０ ｍ时，不考虑风荷载与地震作用的组合。 ｄ．可以不做抗震验算，仅需满足抗震构造要 求的塔体： ６度设防地区任何类场地的塔体及其地基基 础； ７度设防地区一类、二类场地，基本风压叫。不 小于０．４ ｋＮ／ｍ２区域的塔体； ７度设防地区三类、四类场地和８度设防地区 一类、二类场地，且基本风压∞。不小于Ｏ．７ ｋＮ／ｍ２ 的塔体及其地基基础。７ ４）废气塔温度引起的效应 塔身一般不需计算日照引起的筒身阳面与阴面 温度差以及排放气体与大气温度差引起的塔体变形。 ５）不均匀沉降引起的变形 ． 考虑地基不均匀沉降引起的塔体变形。 ６）裹冰荷载 在南方冬春冻雨多发区应考虑裹冰荷载矗 ３．１．２荷载及内力组合 １）正常的情况