筒仓结构的设计浅析

杨宁佳

【摘要】钢筋混凝土筒仓是目前世界上发展最快、应用范围最广的一种储仓结构，其被广泛应用于多个行业的储存工作中。钢筋混凝土筒仓在使用过程中，有部分出现了仓体破裂以及倒塌事故，这些事故对人员安全造成了较大的威胁，同时也造成了巨大的经济损失。通过分析发现，这类事故通常是由于筒仓结构的设计缺陷导致的，对此，需要对筒仓结构进行优化设计。笔者根据多年的工作经验，主要针对筒仓结构的设计进行分析和讨论。

【关键词】筒仓；结构设计

1、钢筋混凝土筒仓的基本概况

筒仓是一种用来储存矿石、谷物粮食、水泥砂石等散料的仓储构筑物，是生产企业用来调节与贮存用料的一种附属设施。筒仓按照制作材料可以分为钢筋混凝土筒仓、钢筒仓和砖石筒仓等几类。从实用性与经济性等各方面综合考虑，钢筋混凝土筒仓是我们运用较为广泛的一种。

钢筋混凝土筒可以根据制作方法的不同分为预制装配式筒仓、整体浇注式筒倉、预应力与非预应力筒仓等种类，在这些筒仓中整体浇注的钢筋混凝土筒仓具备较大的优势。由于筒仓多贮存散状的物料，而且存储的量较大，在地震频发的年代，其安全问题就值得我们重点关注。为了确保物料的储存安全，我们一定要设计出安全系数高、可靠性强的筒仓。

钢筋混凝土筒仓具备较高的地震承载力，因为其柱子的截面较小、抗剪承载力较高、密实性较好等优点，发生地震不会引起较大的地震反应和局部失稳现象，本身具备较强的抗震能力，在具体的设计中，我们还可以通过对支承系统、结构布置、选型等方面的设计提高其抗震能力。

2、筒仓结构选型

2.1仓上建筑物

存在仓顶上方的建筑物，通常有单层或者多层厂房，并不只有送料设备以及除尘设备等；

2.2仓顶

钢筋混凝土筒仓结构直径小于15m时，通常采用梁板结构作为仓顶，而当直径超过15m时，则通常采用钢筋混凝土正截锥壳以及正截球壳等形式作为仓顶；

2.3仓壁

仓壁需要根据筒仓的高度、直径等因素，保证能够承受贮料的水平压力；

2.4仓底

仓底需要承受贮料的垂直压力，因此需要综合考虑一下几点：卸料畅通；荷载传递明确，结构受力合理；造型简单；填料较少。

2.5仓下支承结构

仓下支承结构对筒仓整体结构的稳定会会产生较大影响，因此，仓下支承结构在选型时，需要充分考虑筒仓的自重、可能的贮料重量以及多种力的作用。

2.6基础

独立筒仓通常采用扩展基础、环板基础、圆形板基础、壳体基础等形式；当筒仓对基础的载荷要求较高时，通常会采用桩基础来提升土体的承载能力。

3、筒仓结构的设计

3.1仓下支承体系设计

仓下支承体系的布置，需要根据专业工艺所要求的运输方式、漏斗数量以及斗口之间的距离来确定，通常有筒壁支承、柱子支承、筒壁与内柱共同支承等结构形式。当筒仓直径小于12m时，仓下运输方式通常选择胶带机输送或者汽车装车，漏斗的个数一般为1到2个，仓下支承结构可以选择筒壁支承或者筒壁与内柱共同支承的形式。当筒的直径在15m以上时，仓下的运输方式通常采用胶带机输送、汽车装车或者火车装车等方式，一半会设置4个以上漏斗，在设计时，通常需要先布置漏斗层结构，并结合具体的运输方式确定支承结构的具体位置，仓下支承结构通常采用筒壁与内柱共同支承或者筒壁与剪力墙共同支承的结构形式。

3.2仓壁结构设计

在进行仓壁结构设计时，首先需要确定仓壁的厚度，仓壁的厚度一般采用等厚截面，可以根据GB 50077-2003《钢筋混凝土筒仓规范》中的公式 进行确定同时需要满足裂缝宽度的验算，仓壁要求裂缝宽度在0.2mm以内。

仓壁的强度计算需要以正常使用时的极限状态的要求进行设计，需要计算贮料对仓壁的水平压力以及竖向压力，从而确定仓壁环向及竖向的配筋。距离贮料顶端下方S深处的仓壁上单位面积的水平压力PH及竖向压力PV可以根据GB 50077-2003《钢筋混凝土筒仓规范》中的公式进行计算，具体如下：

水平压力需要进行换算，将该力换算为作用在仓壁上的环向拉力F=PHR，作用在仓壁上的总的竖向压力N还需要加上仓上建筑物对仓壁的竖向压力PG，即为N=PV+PG。

在进行计算时，距离贮料顶面的深度S，通常选择5m的倍数进行取值，一般为5m，10m，15m，…，直至漏斗顶面处的不同深度区间，然后计算出不同深度仓壁上的环向拉力以及竖向压力，并选择宽度为1m的仓壁分别按照受拉构件以及受压构件进行强度计算以及裂缝宽度的验算，最后根据计算结果进行分段配筋。

4、钢筋混凝土筒仓结构布置与抗震设计分析

4.1布置抗震性强的筒仓外部结构

筒仓体积一般都比较大，因此一定要注重筒仓与筒仓，与相邻的建筑物的结构布局。如果筒仓与筒仓之间的平面和立面变化都比较大，而刚度有较大的悬殊，一定要设置防震缝；在筒仓和邻近的建筑物及其附属建筑物之间都应该设置防震缝。

4.2筒仓的仓顶的抗震设计

仓顶结构多采用钢筋混凝土的梁板结构，如果筒仓的直径过大，或者筒仓较浅，则可以考虑采用钢筋混凝土的整体、装配整体的正截锥壳、正截球壳以及具备整体稳定系统的钢结构壳体或者网架结构，仓顶与筒仓壁的连接体系则应该采用静定体系。

4.3筒仓其他部位的抗震设计

对于那些支承在筒仓顶部的通廊、栈桥以及其他细节结构都应该采用简支的方式与相应部位进行连接。一些仓上的建筑物也应该一个按照抗震要求进行设计。其承重结构也应该采用钢筋混凝土的框架结构，钢管结构或与筒仓壁厚度相似的圆形壁到顶，其围护结构则多采用一些轻质材料。

4.4准确计算地震荷载

我们对筒仓的设计根据实际情况选用单质点体系或者多质点体系，再按照相关标准计算出筒仓质量、柱顶位移、结构底部的剪力等数据，准确计算出筒仓顶部建筑与筒仓重心处的水平地震荷载，并且应该考虑到边端效应而适当放大载荷。

结语：

钢筋混凝土筒仓结构设计的各项参数的合理性直接关系到仓体结构能否安全、可靠的使用。目前的大部分筒仓仓体破裂及倒塌事故，通常是由于设计载荷考虑不足所导致的。对此，需要保证筒仓结构各项参数设计的合理性，尤其需要对支承结构的承载能力进行认真计算，从而保证筒仓结构使用的稳定性和安全性。

参考文献：

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[2]王韶勇，唐永康.浅谈筒仓结构的设计与抗震分析[J].能源技术与管理，2010（06）：120-121.

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