矩形筒倉倉壁的設(shè)計(jì)

◎姚章堂

（中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

矩形筒倉倉壁的設(shè)計(jì)

◎姚章堂

（中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

以某儲(chǔ)備庫發(fā)放倉倉壁的設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)闡述鋼筋混凝土矩形筒倉倉壁的內(nèi)力、裂縫計(jì)算，并依據(jù)計(jì)算結(jié)果對倉壁進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。

矩形筒倉；深倉倉壁；內(nèi)力；強(qiáng)度；裂縫

筒倉是用來貯存散料體的一種理想倉型，它占地面積少、倉容量大，便于機(jī)械化作業(yè)，因此，在電力、糧食、水泥、煤炭等行業(yè)廣泛應(yīng)用，尤其在港口、碼頭地面中轉(zhuǎn)設(shè)施中。發(fā)放倉是一種較為常見的構(gòu)筑物，根據(jù)其平面形狀，發(fā)放倉分為矩形倉、圓筒倉。下面關(guān)于鋼筋混凝土矩形筒倉倉壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的闡述[1-5]。

1　結(jié)構(gòu)布置

某發(fā)放倉工程結(jié)構(gòu)形式為單排鋼筋混凝土矩形深倉（倉壁高與倉壁長大于1.5），共2倉，單倉軸線尺寸為5.43 m×6.165 m，倉壁厚為0.32 m，內(nèi)尺寸為5.11 m×5.845 m，出料口內(nèi)尺寸為0.5 m×0.5 m。結(jié)構(gòu)平、立面布置如圖1所示。

圖1　結(jié)構(gòu)平面、立面布置圖

2　內(nèi)力計(jì)算

2.1倉壁單位面積上的水平壓力（貯料按小麥計(jì)）ph

貯料頂面或貯料錐體重心以下距離S（m）處貯料作用于倉壁單位面積上的水平壓力應(yīng)按圖2計(jì)算。

圖2　深倉倉壁尺寸及壓力示意圖

當(dāng)hn/ dn>3，Ch值應(yīng)乘以系數(shù)1.1，根據(jù)《鋼筋混凝土筒倉設(shè)計(jì)規(guī)范》4.2.5條規(guī)定，貯料頂面處，Ch=1.1×1.0=1.1，貯料頂面下hn/3及以下，Ch=1.1×2.0=2.2，貯料頂面至貯料頂面下hn/3之間，Ch值線性內(nèi)插。

根據(jù)公式（1）、（2）、（3），將貯料頂面以下S（m）處的各個(gè)參數(shù)計(jì)算結(jié)果列于表1。

表1　貯料側(cè)壓力計(jì)算表

2.2倉壁的水平拉力

對稱布置的矩形深倉倉壁，在貯料水平壓力作用下，由相鄰倉壁傳來的水平拉力可按公式（4）、（5）計(jì)算。

根據(jù)上述公式，將貯料頂面以下S（m）處的倉壁拉力（每延米）列于表2。

表2　倉壁拉力計(jì)算表

2.3倉壁平面外的彎矩

矩形深倉倉壁在貯料水平壓力作用下不僅產(chǎn)生水平拉力，同時(shí)產(chǎn)生平面外彎矩，倉壁呈偏心受拉狀態(tài)（見圖3）。

圖3　深倉倉壁彎矩圖

根據(jù)公式（6）、（7）、（8），將貯料頂面以下S（m）處的倉壁彎矩（每延米）列于表3。

表3　倉壁彎矩計(jì)算表

2.4倉壁配筋計(jì)算

矩形深倉倉壁沿豎向1 m高截面內(nèi)水平鋼筋面積根據(jù)倉壁的水平拉力、平面外彎曲產(chǎn)生的彎矩按偏心受拉構(gòu)件計(jì)算。倉壁豎向力全部由倉壁混凝土承擔(dān)，豎向鋼筋按構(gòu)造要求設(shè)置。

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》6.2.23條3款規(guī)定，對稱配筋的矩形截面偏心受拉構(gòu)件，無論大、小偏心受拉情況，均可按公式（9）、（10）、（11）計(jì)算。

根據(jù)以上公式，將貯料頂面以下S（m）處的倉壁配筋計(jì)算結(jié)果（每延米）列于表4。

表4　倉壁理論計(jì)算配筋面積表

2.5倉壁裂縫計(jì)算

根據(jù)《鋼筋混凝土筒倉設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.5條規(guī)定，筒倉倉壁最大裂縫寬度wmax的允許值為0.2 mm。依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》7.1.2條規(guī)定，矩形截面的鋼筋混凝土偏心受拉構(gòu)件在荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度可按公式（12）、（13）、（14）計(jì)算。

根據(jù)上述公式，將貯料頂面以下S（m）處的倉壁裂縫計(jì)算結(jié)果及實(shí)際配筋列于表5。

表5　倉壁實(shí)際配筋面積表

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，A壁及B壁支座處的水平鋼筋設(shè)置在倉壁內(nèi)側(cè)，A壁及B壁跨中的水平鋼筋設(shè)置在筒倉倉壁外側(cè)，A壁、B壁倉壁內(nèi)側(cè)跨中的水平鋼筋及A壁、B壁倉壁外側(cè)支座處的水平鋼筋分別同A壁、B壁倉壁外側(cè)跨中配筋。倉壁內(nèi)外側(cè)豎向鋼筋按構(gòu)造要求，采用14@150，靠水平鋼筋內(nèi)側(cè)設(shè)置。

3　矩形深倉倉壁構(gòu)造要求

①倉壁混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30，受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于30 mm。②倉壁的最小厚度不應(yīng)小于150 mm，四角宜加腋，并配置內(nèi)外雙層鋼筋。③內(nèi)外層水平鋼筋的直徑不宜小于8 mm，豎向鋼筋的直徑不宜小于10 mm，鋼筋間距不應(yīng)大于200 mm，也不應(yīng)小于70 mm。④倉壁可選用集中配筋的形式，水平縱向受力鋼筋應(yīng)全部伸入支座，支座處倉壁內(nèi)側(cè)附加鋼筋伸入倉壁內(nèi)的長度自倉壁邊不宜小于相應(yīng)倉壁內(nèi)側(cè)尺寸的30%。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB50191-2012構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2012.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]中國煤炭建設(shè)協(xié)會(huì).GB50077-2003 鋼筋混凝土筒倉設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2003.

[4]侯玉普.簡述鋼筋混凝土矩形筒倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].黑龍江冶金，2012，32（4）：53-54.

[5]陳載福.鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)與特種結(jié)構(gòu)手冊[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1991：15-30.

Designing of Rectangular Silo Supporting Wall

Yao Zhangtang
（Cofco Engineering Technology （Zhengzhou） Co. Ltd.， Zhengzhou 450053， China）

Taking an example of designing bin supporting wall in grain depot， calculation of internal force and crack for reinforced concrete rectangular bin supporting wall is explained in detail， the steel bar is arranged for bin supporting wall according to the calculation results.

Rectangular silo； Deep bin supporting wall； Internal force； Strength； Crack

TU375

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.06.031

姚章堂（1981-），男，工程師；主要研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。