糧食鋼板倉(cāng)技術(shù)狀況及設(shè)計(jì)建議

◎宋紅領(lǐng)，段君峰，薛晨曦（.河南工大設(shè)計(jì)研究院，河南 鄭州 45000；.河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南 鄭州 45000；.河南建院建筑材料檢測(cè)有限公司，河南 鄭州 450000）

糧食鋼板倉(cāng)技術(shù)狀況及設(shè)計(jì)建議

◎宋紅領(lǐng)1，段君峰2，薛晨曦3
（1.河南工大設(shè)計(jì)研究院，河南 鄭州 450001；2.河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南 鄭州 450001；3.河南建院建筑材料檢測(cè)有限公司，河南 鄭州 450000）

簡(jiǎn)述了鋼板倉(cāng)在我國(guó)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀，分析了鋼板倉(cāng)在糧食儲(chǔ)藏行業(yè)存在的技術(shù)和安全問(wèn)題，針對(duì)鋼板倉(cāng)的特點(diǎn)，探討了提高鋼板倉(cāng)儲(chǔ)糧技術(shù)性能的措施和方法。

鋼板倉(cāng)；儲(chǔ)糧安全；設(shè)計(jì)建議

鋼板倉(cāng)可儲(chǔ)存粒狀、粉狀、糧油、食品、釀造、煤炭和建材等各種散體物料，在工農(nóng)業(yè)、城鄉(xiāng)及環(huán)保工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。國(guó)外鋼板倉(cāng)的發(fā)展已有100多年的歷史，我國(guó)鋼板倉(cāng)技術(shù)在糧食行業(yè)應(yīng)用與發(fā)展起步較晚。1982年，黑龍江省洪河農(nóng)場(chǎng)從美國(guó)引進(jìn)鍍鋅波紋板裝配式鋼板倉(cāng)，是國(guó)內(nèi)出現(xiàn)最早的現(xiàn)代化鋼板倉(cāng)群［1，2］。20世紀(jì)80年代，我國(guó)鋼板倉(cāng)的建造取得了空前發(fā)展。鋼板倉(cāng)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在糧食行業(yè)和其他行業(yè)均取得了良好的應(yīng)用效果。隨著我國(guó)現(xiàn)代糧食物流“四散”的發(fā)展要求，糧食鋼板倉(cāng)已經(jīng)展現(xiàn)出了極強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿?。然而在科技?chǔ)糧、綠色儲(chǔ)糧、生態(tài)儲(chǔ)糧新要求下，鋼板倉(cāng)能否獨(dú)占鰲頭，引領(lǐng)糧食倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的新方向？鋼板倉(cāng)的安全可靠性究竟如何？鋼板倉(cāng)的設(shè)計(jì)有哪些需要特別注意的環(huán)節(jié)？這些問(wèn)題目前都尚無(wú)定論。因此，本文在總結(jié)鋼板倉(cāng)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了其目前存在的問(wèn)題及解決方案，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了探討。希望能引起行業(yè)內(nèi)的重視，起到拋磚引玉的作用。

1 鋼板倉(cāng)特點(diǎn)及發(fā)展概況

顧名思義“鋼板倉(cāng)”就是用鋼材焊接、鉚接形成的一種儲(chǔ)存?zhèn)}體。具有強(qiáng)度高、自重輕、機(jī)械化程度高、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、施工快、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，短期儲(chǔ)糧不會(huì)影響糧食質(zhì)量和安全。因此，較適合用于各類糧食加工企業(yè)，以及港口、碼頭的糧食短期儲(chǔ)存和周轉(zhuǎn)，也非常符合現(xiàn)代糧食物流的“四散”（散儲(chǔ)、散運(yùn)、散裝和散卸）儲(chǔ)糧要求。我國(guó)糧食鋼板倉(cāng)主要有波紋板裝配式、螺旋咬邊（利浦）式和焊接式3種，其中絕大多數(shù)是波紋板裝配式的，利浦式次之，焊接式較少。

鋼板倉(cāng)最先在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用于儲(chǔ)糧行業(yè)的鋼板筒倉(cāng)起源于20世紀(jì)初，按其制作方式產(chǎn)生的時(shí)間劃分，其發(fā)展先后經(jīng)歷了鉚接式倉(cāng)、焊接式倉(cāng)、裝配式倉(cāng)和螺旋咬邊式倉(cāng)（又名利浦倉(cāng)或螺旋倉(cāng)）4個(gè)階段。20世紀(jì)70年代末，在國(guó)外糧食行業(yè)中，鋼板倉(cāng)幾乎取代了任何類型的糧倉(cāng)。目前，美國(guó)95％的糧倉(cāng)采用鋼板倉(cāng)。

我國(guó)糧食鋼板倉(cāng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了3個(gè)階段［1］。①1979-1981年的應(yīng)用嘗試期：其目的是想通過(guò)鋼板倉(cāng)的試用，探討逐漸代替當(dāng)時(shí)的主要倉(cāng)型席穴囤的可行性。②1982年至20世紀(jì)90年代初的應(yīng)用技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收和提升期：國(guó)內(nèi)先后引進(jìn)了利浦鋼板倉(cāng)和裝配式鋼板倉(cāng)的全套技術(shù)，在對(duì)其技術(shù)吸收和消化的基礎(chǔ)上，逐步形成了中國(guó)鋼板倉(cāng)建造技術(shù)。③1995年至今的發(fā)展期：自我研發(fā)、技術(shù)提升，中國(guó)鋼板倉(cāng)建造技術(shù)走向國(guó)際化。

2 鋼板倉(cāng)存在問(wèn)題

鋼板倉(cāng)作為順應(yīng)歷史發(fā)展的新倉(cāng)型，存在諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也必定存在著相應(yīng)的問(wèn)題和缺陷。而所有問(wèn)題歸結(jié)起來(lái)可分為兩大類：結(jié)構(gòu)安全和糧食安全。

2.1結(jié)構(gòu)安全

鋼板倉(cāng)作為一種特殊的倉(cāng)體，在設(shè)計(jì)中是作為設(shè)備，還是作為倉(cāng)體目前沒(méi)有明確規(guī)定。在實(shí)際工程中，往往是將鋼板倉(cāng)倉(cāng)體作為設(shè)備，由鋼板倉(cāng)廠家提供，因此存在較大的安全隱患。鋼板倉(cāng)的強(qiáng)度高，而大多情況下忽略了其穩(wěn)定性。糧食鋼板倉(cāng)設(shè)計(jì)的核心理論是穩(wěn)定理論［3］。盡管糧食鋼板倉(cāng)倒塌事故的原因多種多樣，但共同性問(wèn)題是其穩(wěn)定設(shè)計(jì)理論在工程應(yīng)用中不成熟，如突然徹底倒塌、底部先倒、卸糧時(shí)倒塌、單一計(jì)算理論與多模式破壞不符、未設(shè)加勁肋、加勁肋作用機(jī)理不清楚等。眾所周知，糧食在裝、卸料過(guò)程中，荷載是動(dòng)態(tài)的，用數(shù)學(xué)理論模型很難準(zhǔn)確計(jì)算其力學(xué)特性。尤其是在卸料過(guò)程中，存在整體流動(dòng)、管狀流動(dòng)和混合流動(dòng)3種狀態(tài)。每種狀態(tài)的流動(dòng)方式和受力特點(diǎn)均不相同，特別是糧食結(jié)拱時(shí)，糧食整體流的非均布水平動(dòng)壓力主要由卸料過(guò)快使結(jié)拱不均勻塌落導(dǎo)致，主要發(fā)生在下部1/3范圍。結(jié)拱糧食有時(shí)會(huì)不均勻、不對(duì)稱塌落成整體流，一旦形成偏心卸料，荷載數(shù)值約增大到靜止時(shí)的2倍。最危險(xiǎn)的是一邊有高水平壓力，一邊壓力為0或由卸料過(guò)快導(dǎo)致的負(fù)壓。這極易導(dǎo)致局部屈曲失穩(wěn)破壞，乃至整體破壞［4］。因此，鋼板倉(cāng)應(yīng)嚴(yán)禁側(cè)壁卸料和偏心卸料，但在設(shè)計(jì)中，同時(shí)必須考慮由偏心卸料引起的附加荷載，因?yàn)榧Z食作為散體物料，即使在中心卸料，也可能產(chǎn)生附加偏心荷載。

鋼板倉(cāng)的另一種重大結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題就是鋼錐斗與倉(cāng)體連接的破壞［5，6］。鋼板倉(cāng)的支撐形式一般包括鋼結(jié)構(gòu)支撐和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐，同樣鋼錐斗的安裝類型也分為與鋼結(jié)構(gòu)連接和與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)連接。支撐結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，通常做法是在鋼筋混凝土環(huán)梁處設(shè)置預(yù)埋件，鋼錐斗通過(guò)螺栓或焊接連接。鋼結(jié)構(gòu)支持體系時(shí)，鋼錐斗同樣也是通過(guò)螺栓或焊接與倉(cāng)體連接。故在動(dòng)態(tài)進(jìn)料和卸料過(guò)程中，鋼錐斗受力導(dǎo)致螺栓由受剪狀態(tài)變?yōu)槭芗?、受彎共同作用。尤其是鋼筋混凝土支持結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)加劇對(duì)混凝土環(huán)梁的擠壓作用，甚至造成環(huán)梁混凝土的崩落。且預(yù)埋件的安裝定位以及鋼錐斗的施工安裝均極易造成誤差，影響結(jié)構(gòu)安全。

2.2糧食安全

鋼板倉(cāng)在糧食行業(yè)的應(yīng)用必須確保糧食品質(zhì)安全。而與鋼筋混凝土筒倉(cāng)相比，鋼板倉(cāng)存在的主要問(wèn)題是其保溫隔熱性能差，受外界氣溫變化的影響大，特別是在高溫季節(jié)、熱帶或亞熱帶儲(chǔ)糧地域，這種影響會(huì)嚴(yán)重地影響到糧食的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性；另外在早晚溫差比較大的儲(chǔ)糧地域，有時(shí)候也可能由于溫差過(guò)大，在鋼板倉(cāng)的內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，也會(huì)影響糧食的品質(zhì)和儲(chǔ)藏的穩(wěn)定性［7］。

另一個(gè)問(wèn)題是鋼板倉(cāng)氣密性差［7，8］。特別是裝配式鋼板倉(cāng)，在倉(cāng)壁與底座和上部倉(cāng)頂蓋連接處，以及倉(cāng)壁螺栓連接部位，均容易受到連接密封材料老化失效的影響，降低倉(cāng)體氣密性。特別是在我國(guó)儲(chǔ)糧時(shí)間長(zhǎng)的背景條件下，必須考慮熏蒸問(wèn)題，而鋼板倉(cāng)的氣密性差，嚴(yán)重得影響了熏蒸質(zhì)量和效果。

3 結(jié)論及建議

在材料日新月異發(fā)展的今天，鋼板倉(cāng)作為新的倉(cāng)型，有其獨(dú)特的魅力和優(yōu)點(diǎn)。多年的實(shí)踐應(yīng)用，也驗(yàn)證了鋼板倉(cāng)的優(yōu)越性，特別是在我國(guó)“四散”儲(chǔ)糧現(xiàn)代物流模式下的靈活性。隨著與國(guó)際糧倉(cāng)物流的接軌，鋼板倉(cāng)儲(chǔ)糧也必將在糧食儲(chǔ)藏和流通中發(fā)展重要作用。為彌補(bǔ)其自身劣勢(shì)和不足，建議鋼板倉(cāng)在設(shè)計(jì)使用中，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。①注重結(jié)構(gòu)安全，必須加強(qiáng)鋼板倉(cāng)在設(shè)計(jì)、施工、使用過(guò)程中的質(zhì)量安全。鋼板倉(cāng)主體設(shè)計(jì)應(yīng)由專業(yè)設(shè)計(jì)院對(duì)其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等進(jìn)行設(shè)計(jì)確認(rèn)；應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程的規(guī)范管理，確保施工質(zhì)量；加強(qiáng)鋼板倉(cāng)使用操作的規(guī)范化，嚴(yán)禁偏心進(jìn)出糧。②建議鋼板倉(cāng)底座和錐斗均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，上部倉(cāng)體為鋼結(jié)構(gòu)形式。該結(jié)構(gòu)形式將大大降低了進(jìn)糧過(guò)程中，糧食高空墜落對(duì)底座的沖擊作用，提高了鋼板倉(cāng)的整體穩(wěn)定性。③使用新材料、新工藝，增強(qiáng)鋼板倉(cāng)的保溫隔熱性能提高儲(chǔ)糧的穩(wěn)定性，增加糧食安全。如在倉(cāng)壁鋪設(shè)保溫棉、外壁涂抹銀色油漆、設(shè)置雙層倉(cāng)壁填充隔熱材料等。④提高熏蒸倉(cāng)的氣密性，可采用雙膠墊密封螺栓、雙層螺栓卷邊、內(nèi)嵌密封條、涂抹密封涂料等措施。⑤應(yīng)盡快建立健全糧食鋼板倉(cāng)的現(xiàn)代化管理模式和糧食儲(chǔ)藏技術(shù)體系，促進(jìn)鋼板倉(cāng)在糧食儲(chǔ)藏領(lǐng)域的健康發(fā)展。

［1］呂建華，史 雅，張來(lái)林.中國(guó)鋼板倉(cāng)儲(chǔ)糧的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)［J］. 糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2011（5）：23-24.

［2］王永剛，陳 藝.鋼板倉(cāng)儲(chǔ)糧技術(shù)狀況［J］.糧食流通技術(shù)，2002（3）：22-23.

［3］程延樹(shù).糧食鋼板倉(cāng)結(jié)構(gòu)核心技術(shù)穩(wěn)定設(shè)計(jì)問(wèn)題探討［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2005（6）：49-52.

［4］崔元瑞.對(duì)某鋼板筒倉(cāng)倒塌事故的分析和探討［J］.特種結(jié)構(gòu)1999（2）：48-51.

［5］張亞莉，高乃國(guó).某面粉廠筒倉(cāng)鋼錐漏斗質(zhì)量事故的分析處理［J］.面粉通訊，2004（1）：28-31.

［6］陳文明.面粉廠鋼板筒倉(cāng)鋼錐斗事故的處理［J］.煤礦設(shè)計(jì)，1999（12）：31-33.

［7］張友春.談我國(guó)鋼板筒倉(cāng)的儲(chǔ)糧性能［J］.糧油食品科技，2008（1）：14-18.

［8］左 青，吳 晨，孫雄星.鋼板倉(cāng)儲(chǔ)料安全管理措施［J］.中國(guó)油脂，2009（8）：65-68.

The Present Situation and Design Advice of the Steel Silo

Song Hongling1， Duan Junfeng2， Xue Chenxi3
（1.Henan University of Technology Design and Research Academy， Zhengzhou 450001， China；2. College of Civil Engineering and Architectural， Henan University of Technology，Zhengzhou 450001， China；3. Henan Building Materials Research & Design Institute Co. Ltd.， Zhengzhou 450000， China）

The article generally describes the development and situation of the steel silo in China， and the technology of grain storage of the steel silo was been analysed. Based on the characteristics of the steel silo， the efficient methods and measures to improve performance of the steel silo have been proposed.

Steel silo； Grain storage safety； Design advices

TU279

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.12.004

宋紅領(lǐng)（1982-），男，工程師；主要研究方向?yàn)槌鞘猩€防災(zāi)減災(zāi)及倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)等。

段君峰（1984-），男，博士，河南滎陽(yáng)人；主要研究方向?yàn)閭}(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及城市防災(zāi)減災(zāi)等研究。