某环形截面钢筋混凝土烟囱，如图所示，烟囱基础顶面以上总重力荷载代表值为18000kN，烟囱基本自振周期T1=2.5s。如果烟囱建于非地震区，基本风压w0=0.5kN/m2，地面粗糙度为B类。试问，烟囱承载能力极限状态设计时，风荷载按下列何项考虑？ 提示：假定烟囱第2及以上振型，不出现跨临界的强风共振。 （A）由顺风向风荷载效应控制，可忽略横风向风荷载效应 （B）由横风向风荷载效应控制，可忽略顺风向风荷载效应 （C）取顺风向风荷载效应与横风向风荷载效应之较大者 （D）取顺风向风荷载效应与横风向风荷载效应组合

已知T1=2.5s，Tg=0.55s，根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）第5.1.4条表5.1.4-1可得，水平地震影响系数最大值αmax=0.08，则水平地震影响系数为：



由此可知，C项数值最为接近。

根据《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）第8.2.7条第4款规定，侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm。故侧面角焊缝的最小计算长度为：



再根据第7.1.3条关于角焊缝计算长度的规定，角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf。则实际焊缝长度的最小值为：



由此可知，B项数值最为接近。

结构总水平地震作用标准值为：
FEk=α1·Geq=0.02124×0.85×18738.8=338.31kN，则地震剪力为：V0=FEk=338.31kN。由此可知，C项数值最为接近。

根据《烟囱设计规范》（GB 50051—2013）第5.2.4条规定，对于圆形钢筋混凝土烟囱，当其坡度小于或等于2％时，应根据雷诺数的不同情况进行横向风振验算。
本工程烟囱坡度为：



其雷诺数为：Re=69000vd，υ=υcr，1=15.5m／s。
2／3高度处的烟囱外径为：6－（6－3.6）×2／3=4.4m，
烟囱顶部H处风速为：


{图2}

根据第5.2.4条第3款规定，应验算其共振响应。由此可知，Ｂ项数值最为接近。

根据《烟囱规范》5.5.4-1条及5.5.5条式5.5.5-2
V0=ηc*a1*GE
查《烟囱规范》表5.5.5，ηc=1.10
根据《烟囱规范》第5.5.1.1条，阻尼比取：0.05
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第5.1.4条及第5.1.5条

根据《烟囱设计规范》（GB 50051—2013）第5.5.1条第3款规定，本工程烟囱抗震设防烈度为8度，应计算竖向地震作用。根据第5.5.5条式（5.5.5-1）计算，烟囱根部的竖向地震作用标准值为：FEv0=±0.75αv max GE，其中，αvmax为竖向地震影响系数最大值，取水平地震影响系数最大值的65％，根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）第5.1.4条表5.1.4-1可得，αvmax=0.16×0.65=0.104。由题设条件可得烟囱基础顶面以上总重力荷载代表值为：GE=950+1050+1200+1450+1630+2050=8330kN，则：FEv0=±0.75×0.104×8330=±650kN。由此可知，A项数值最为接近。

根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）第5.1.4条表5.1.4-1及表5.1.4-2可知，地震影响系数最大值αmax=0.16和特征周期Tg=0.35s；
根据第5.1.5条图5.1.5可知，地震影响系数为：



根据第5.2.1条式（5.2.1-1）计算，结构总重力荷载代表值为：GE=10×8000=80000kN，Geq=0.85×80000=68000kN，FEk=α1Geq=0.0622×68000=4230kN；
则结构总水平地震作用设计值为：FE=γEhFEk=1.3×4230=5499kN。由此可知，D项数值最为接近。

根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）附录F第F.1.2条第2款规定，高度不超过150m的钢筋混凝土烟囱，T1=0.41+0.0010H2/d，查表6-3可得，h=1/2H=50m处，d=6.24m；则该烟囱的第一周期为：T1=0.41+0.0010×1002/6.24=2.013s。由此可知，A项数值最为接近。

根据《烟囱设计规范》（GB 50051—2013）第5.5.1条第3款规定，抗震设防烈度为8度时，考虑竖向地震作用。
根据第5.5.5条式（5.5.5-1）可得，烟囱底部地震剪力为：
FEv0=±0.75αvmaxGE=±0.75×0.65×0.16×15000=1170kN；
根据第3.1.8条式（3.1.8-1）可得，N=γGESGE+γEvSEvk
重力荷载代表值产生的轴力，小偏压时对烟囱承载能力不利，重力荷载分项系数为：γGE=1.2；
竖向地震作用为主，竖向荷载分项系数为：γEv=1.3；
小偏心受压时轴压力设计值为：N1=1.2×15000+1.3×1170=19521kN；
重力荷载代表值产生的轴力，大偏压时对烟囱承载能力有利，重力荷载分项系数为：γGE=1.0；
竖向地震作用为主，竖向荷载分项系数为：γEv=1.3；
大偏心受压时轴压力设计值为：N2=1.0×15000－1.3×1170=13479kN。由此可知，D项数值最为接近。