密肋房式粮仓与传统平房仓墙体结构对比分析★

宋红领 丁永刚 乔浩乐 邵 浩

(1.河南工大设计研究院，河南 郑州 450001； 2.河南工业大学土木建筑学院，河南 郑州 450001)



·结构·抗震·

密肋房式粮仓与传统平房仓墙体结构对比分析★

宋红领1丁永刚2乔浩乐1邵 浩2

(1.河南工大设计研究院，河南 郑州 450001； 2.河南工业大学土木建筑学院，河南 郑州 450001)

对传统粮食平房仓和密肋房式粮仓分别进行了粮食侧压力荷载作用下的结构计算，并对比分析了两者的计算结果，研究表明，密肋房式粮仓墙体可较好地实现双向受力和传力，整体受力更加均匀，结构性能更加优良，同时也具有更大的刚度，更易于实现对变形的控制。

密肋房式粮仓，传统粮食平房仓，结构计算，受力分析

0 引言

墙体是房式粮仓重要的承重和围护构件，承受风荷载及装粮高度范围内的粮食侧压力等荷载作用。传统的平房仓建筑大部分采用砖混结构建造，由于粮仓建筑的储粮功能要求及粘土砖在防潮、吸潮、保温等方面独特的优势，传统平房仓多为烧结粘土砖砌筑砌体，其建设很大程度上取决于堆粮高度，当堆粮高度较高时，墙体截面较厚，这同时也增加了上部结构传递到地基基础的竖向荷载[1]。

密肋房式粮仓墙体(如图1所示)由密肋复合墙板与边框柱、连接柱及暗梁组合而成，密肋复合墙板由截面及配筋较小的肋梁、肋柱组成的混凝土框格与其间的填充砌块组成，易于实现标准化设计、装配式施工[1,2]。本文就两种储粮仓体结构进行结构计算，并进行了对比分析。

1 传统粮食平房仓墙体结构计算分析

研究对象取散装粮平房仓，结构储藏粮食为小麦，以国家粮食储备库的堆粮高度6.0 m为计算高度。墙体按照370 mm厚的烧结实心粘土砖墙考虑。

钢筋混凝土构造柱柱距6 m，墙体沿高度设置四道连梁，连梁中心高度分别为±0.0 m，1.2 m，1.5 m，3.3 m。因散堆粮荷载分布为三角形分布，从6 m高的储粮线向下逐渐加大，在最底部仓壁所受荷载最大，计算模型如图2所示，取L2和L3之间的墙体为研究对象。

粮食侧压力在仓壁上的传递方式是连梁间的砌体→连梁→构造柱→地基基础。其次，在竖直方向受到结构自重以及粮食转运时产生对墙面的摩擦力，所以仓壁属于压弯构件。因为粮食摩擦力整体较小，并且有利于仓壁的受力，所以可以按照受弯构件计算[3]。取370 mm厚墙体两相邻连梁间1 m宽度的竖向条带计算受力，图3为平房仓砌体受力的计算简图。

根据粮食平房仓设计规范计算相应的粮食水平侧压力值并按Mmax≤fmW进行受弯承载力校核，此时平房仓墙体设计满足要求，且较为适宜。

2 密肋房式粮仓墙体结构计算分析及对比

2.1 密肋房式粮仓墙体承载力计算分析及对比

目前尚无对密肋复合墙体在粮食荷载作用下的系统的计算分析方法，在此对其按以下方法进行保守计算：把密肋复合墙板分为肋梁与肋柱构成的密肋框格和填充砌块两个部分，不考虑密肋框格与填充砌块之间的相互作用。实际上，由于受到水平荷载的作用，密肋框格和砌块之间是相互促进、协同作用的，这会在一定程度上增强其各自的承载能力。

取如图4所示的密肋复合板进行计算分析，墙板厚度为300 mm，填充砌块采用蒸压粉煤灰砌块，混凝土强度等级为C30，肋梁、肋柱的截面尺寸均为150 mm×300 mm，计算粮食侧压力时沿仓房高度方向考虑两块墙板。按照弹性薄板计算填充砌块的承载力，按照井字梁计算混凝土密肋框格的承载力[4]。

计算得混凝土密肋框格和砌块在6 m高堆粮荷载的情况下，混凝土肋梁的最大弯矩设计值为11.12 kN·m，砌块的最大弯矩设计值为0.71 kN·m，远小于同样荷载条件下传统平房仓砖砌体的最大弯矩设计值(2.57 kN·m)，对于经常使用的MU10蒸压粉煤灰混凝土砌块(弯曲抗拉强度设计值为0.24 MPa)，其抗弯承载力设计值为3.06 kN·m，是满足承载力要求的。

密肋复合墙板在粮食荷载作用下，可较好地实现双向受力和传力，从上面的计算可以看出，密肋复合墙板和传统平房仓仓壁在同样的粮食荷载作用下，密肋复合墙板中蒸压粉煤灰砌块承受的弯矩要比传统平房仓中的粘土砖墙体小很多；同时，通过肋梁、肋柱中钢筋混凝土对荷载的分担作用，使得密肋复合板的受力也更加均匀。

2.2 密肋房式粮仓墙体变形计算分析及对比

由于密肋复合墙板是由多种材料混合而成，而且钢筋混凝土和砌块是两种性质有鲜明差异的材料，如果要计算密肋复合墙体的弹性模量，就要采用较为合理的近似计算方法。由于在不同的建筑环境以及不同的试验目的下，密肋框格的间距不尽相同，所以钢筋混凝土和砌块的相对用量也就不同，并不能通过试验得到复合墙板整体确定的弹性模量值。因为组成它的两种材料的力学性能相差太大，不能按照均质墙体来计算。对此，通常可以采用面积等效法和复合材料法[5]。本文采用复合材料法计算密肋复合墙板弹性模量，进而计算墙板的整体变形情况。根据复合材料法，密肋复合墙板的有效弹性模量可按下式计算：

Eq=ηVcEc+VmEm。

其中，Eq为密肋复合墙体有效弹性模量；Ec，Em分别为墙体中混凝土和砌块的弹性模量；Vc，Vm分别为墙体中混凝土和砌块的体积分数；η为混凝土纤维修正系数，取η=0.7。

根据由上式计算的弹性模量，按照弹性薄板小挠度理论计算矩形板在粮食侧压力荷载作用下的变形最大值仅为0.066 5 mm，同等条件下370 mm厚砖砌体平房仓墙体的变形最大值为0.078 mm。由此可知，按照复合材料法近似把密肋复合墙体看作匀质墙板进行计算，与传统平房仓中的砖砌体相比，在相同的边界条件下密肋复合墙体有更大的刚度，整体产生变形比砖砌体要小。

3 结语

本文结合密肋房式粮仓与传统粮食平房仓墙体结构不同的材料组成和构造，以传统力学为手段，通过结构计算，明确了其各自的受力特点，并进行了对比分析。研究表明，密肋房式粮仓墙体结构可较好地实现双向受力和传力，整体受力更加均匀，在相同的边界条件以及荷载作用下密肋复合墙板具有较大的承载力。同时，与传统的平房仓中的砖砌体相比，密肋房式粮仓墙体也具有更大的刚度，更易于控制仓体变形。

[1] 安春辉.密肋房式粮仓在粮食侧压力作用下承力机理分析[D].郑州：河南工业大学，2015.

[2] 乔浩乐，丁永刚，邵 浩.传统房式粮仓和密肋房式粮仓墙板有限元对比分析[J].山西建筑，2016，42(16)：21-23.

[3] 王振清.粮仓建筑基本理论与设计[M].郑州：河南科学技术出版社，2015.

[4] 姚 谏.建筑结构静力计算实用手册[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社，2014.

[5] 黄 炜，陈国新，姚谦峰，等.密肋壁板结构计算模型及静力弹塑性反应分析[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版)，2009(5)：643-649.

Contrast analysis on the wall structural calculations of multi-ribbed house-style grain barn and traditional house-style barn★

Song Hongling1Ding Yonggang2Qiao Haole1Shao Hao2

(1.DesignandResearchAcademy,HenanUniversityofTechnology,Zhengzhou450001,China;2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,HenanUniversityofTechnology,Zhengzhou450001,China)

The structural calculations of traditional house-style grain barn and multi-ribbed house-style grain barn are carried out, and the two calculation results are contrasted and analyzed. The study shows that the multi-ribbed house-style grain barn can easily transfer load by two directions, which makes the whole structure suffer stress more evenly and its structure performance be more excellent. At the same time, the multi-ribbed house-style grain barn also has bigger rigidity, which makes it easier to control the deformation of structure.

multi-ribbed house-style grain barn, traditional house-style barn, structural calculation, load bearing analysis

1009-6825(2016)22-0038-02

2016-05-23★:国家自然科学基金(项目编号：51208180)

宋红领(1982- )，男，硕士，工程师

TU318

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