钢筋混凝土筒仓的结构选型和构造探讨

2014-04-07刘瑞军

山西建筑 2014年17期

关键词：筒壁仓壁筒仓

刘瑞军

(煤炭工业太原设计研究院，山西太原 030001)

筒仓作为煤矿贮煤系统中最重要的构筑物，其结构具有容量大、占地少、泄料通畅、装车速度快等优点，深受各使用单位的欢迎。随着现代化矿井的建设及生态环保的要求，国内已建成一大批包括贮、装、运、自动化、电气化的万吨筒仓，效益显著。

筒仓结构一般由仓上建筑、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构(筒壁或柱、墙)及基础等六部分组成。

1 仓上建筑

仓上建筑在煤矿系统中用于布置皮带运输设备等，根据转载系统设置要求，可采用单层框架结构或多层框架结构。结构可采用钢筋混凝土结构或钢结构。地震区围护结构选用轻质材料。

2 仓顶

直径小于15 m的圆形筒仓，仓顶一般采用钢筋混凝土梁板结构，仓顶宜做成平板，有时为加快建设速度，也可采用钢梁与压型钢板组合楼板之梁板结构。当直径不小于15 m时，一般均采用钢筋混凝土正截面锥壳、正截面球壳等支承的梁板结构。

3 仓壁及筒壁

1)仓壁及筒壁壁厚的确定原则:筒仓壁与贮料直接接触的部分为仓壁，不直接接触部分为筒壁。现阶段筒仓一般均采用滑模方法施工，设计时两者壁厚一般选用等厚截面，方便施工。壁厚t一般依仓径确定(t=dn/100+100，dn为圆筒仓内径)。同时，仓壁及筒壁的最小厚度不宜小于150 mm，当采用滑模施工时，不应小于160 mm。2)混凝土强度等级要求及保护层厚度的确定:混凝土的碳化是严重影响结构设计使用年限的重要因素。工程实践中，减少混凝土碳化的最简单的方法，除了减小混凝土的水灰比、提高混凝土的强度外，就是加大混凝土的保护层。一般仓壁和筒壁的混凝土强度等级不应小于C30，受力钢筋的保护层厚度不应小于30 mm。对仓壁部分，为减少贮料对仓壁的冲磨不利影响，可将受力钢筋的混凝土保护层厚度加厚为40 mm。3)水平钢筋与竖向钢筋的计算及构造要求:筒仓仓壁及筒壁为壳单元，在煤压的作用下，水平向受环向拉力的作用，通过设置在仓壁内的水平环向钢筋抵抗环拉力的作用，计算相对简单。竖壁受轴向压力的作用，一般均为构造配筋。筒壁和仓壁的水平钢筋直径不宜小于10 mm，也不宜大于25 mm;钢筋间距不应大于200 mm，也不应小于70 mm。对于圆形筒仓水平钢筋直径上限控制为25 mm，主要考虑施工要求，当直径超过25 mm后，钢筋成型比较困难，尤其在滑模施工时，常常由于成型困难而影响施工速度。筒壁和仓壁的竖向钢筋直径不宜小于10 mm。钢筋间距:对于外仓仓壁不应少于3根/m;对于群仓的内仓仓壁不应少于2根/m;对于筒壁不应少于3根/m。当采用滑模施工时，在群仓的连接处，如运料需要，可将通道处竖向钢筋的间距增大至1 m。实践中，竖向钢筋的直径一般不小于12 mm，避免施工时钢筋太细而立不起来。4)仓壁开设洞口尺寸及补强要求:一般在仓壁上开设的洞口宽度和高度均不宜大于1 m，并应按相关规定在洞口四周配置附加构造钢筋。其中洞口上下每边附加的水平钢筋面积不应小于被洞口切断的水平钢筋面积的0.6倍。洞口左右每侧附加的竖向钢筋面积不应小于被洞口切断的竖向钢筋面积的0.5倍。其余要求详见筒仓设计规范相应规定。

4 仓底

仓底的形式，一般有正倒圆锥式、平板式、通道式等。为方便滑模施工，一般均将仓底与筒壁脱开，仓底由筒壁柱及环梁支承。

实践中一般采用梁柱支承或钢筋混凝土墙支承的锥斗仓底，这种仓底形式施工简单，但需要较多填料。用平板填料作仓底结构的仓底形式也较多采用，除了施工简单以外，这种仓底形式需要较多填料而且耗钢量也较大。在大直径筒仓中，较多采用倒圆锥壳形仓底或倒圆锥壳与折板梁组合仓底，这种空间仓底结构形式填料很少，受力直接，钢材的消耗量也较少，但施工比较麻烦。工程实践中，可以结合实际条件，通过比选确定较经济合理的仓底形式。

5 仓下支承结构

1)仓下支承结构可以采用筒壁、壁柱、柱或钢筋混凝土墙，对于大直径(直径不小于18 m)筒仓也可采用筒中筒支承形式。在地震作用高烈度区或由于开设汽车通道等使筒仓开洞较大(造成筒仓一侧刚度削弱较多)，可采用钢筋混凝土墙支承增强刚度。2)地震区圆形筒仓的仓下支承结构，宜选用筒壁支承或筒壁与内柱共同支承的形式。3)地震区仓下支承柱配筋要求:为避免柱脆性破坏，仓下支承柱的纵向钢筋总的配筋百分率不应大于2%。同时对柱与仓壁或环梁交接处及其以下部位，并在柱与基础交接处及其以上部位，箍筋的配置均应符合下列规定:a.距上下交接处不小于柱截面长边或柱净高的1/6，同时也不小于1 m的范围内，箍筋间距应为100;b.箍筋直径:7度时，不小于8 mm;8度或9度时，不小于10 mm;c.洞口扶壁柱总的最小配筋百分率不宜小于0.6%。

6 基础

筒仓荷载一般较大，对地基承载力要求较高。不同的地质条件，应该仔细比选地基处理方案，将筒仓地基处理及基础造价控制在较合理范围内。对于地基为基岩等较好的地基，同时基岩埋深较浅时，基础可采用环形基础或独立柱基。对于地基为基岩等较好的地基，同时基岩埋深较深时，基础可采用地梁与桩基相结合的基础形式。其他情况可采用强夯、换填、CFG等处理方法，结合圆板基础、筏板基础等基础形式。同时圆板基础可将基础板挑出筒壁外适当长度以减少筒仓基础板中部的弯矩，基础板悬臂部分的厚度应使混凝土能满足抗剪要求。