钢筋混凝土筒仓结构设计

赵光明 石 鑫

华电重工股份有限公司（100700）

1 钢筋混凝土筒仓结构设计流程

对钢筋混凝土筒仓结构设计流程的探讨，形成明确的设计框架，将设计意图、结构布局、施工技术等有机结合起来，打造高效的钢筋混凝土筒仓结构设计体系，确保结构优势的充分发挥。

1.1 钢筋混凝土筒仓概述

经过多年发展，筒仓类型逐步丰富，形成了浅仓、深仓等不同的结构类型，实现了筒仓用途的多元化。 考虑到筒仓的装卸较为频繁，装卸产生的作用力可增加筒仓侧压力分布的复杂性，这种情况的发生使得钢筋混凝土筒仓在使用过程中发生结构破损的概率较高[1]。为应对这种局面，提升钢筋混凝土筒仓荷载分布的科学性，控制结构性病害的发生概率，往往需要设计人员认真作好结构调整，通过系统性的结构优化，达到筒仓侧压力科学分布的目的。

1.2 钢筋混凝土筒仓结构设计流程

为保证结构设置的有效性，设计人员需要严格依据《钢筋混凝土筒仓设计规范》的有关规定，将不同的筒仓结构进行组合优化，达到筒仓结构使用的目的。钢筋混凝土筒仓结构设计主要涵盖了空间方位的选择、结构的选型、负荷计算、桩基础设计等流程，通过对设计流程的准确把握，增强钢筋混凝土筒仓结构设计的全面性，避免出现钢筋混凝土筒仓空间布局不合理、结构强度不达标等问题的发生[2]。具体来看，设计人员在选择钢筋混凝土筒仓结构空间布局时，要开展综合性的评估，将工艺条件、地形条件、工程地质条件进行综合评定，从经济性、技术性等角度出发， 确定钢筋混凝土筒仓的平面布局。例如，在工艺条件分析环节，主要分析筒仓总体容量、斗壁倾角、装卸方式；在地形条件分析环节，着重分析所处区域的地质地形情况；在工程地质条件分析环节，依托地质勘察活动，掌握地质强度、土层形状等数据，实现平面布局的精准性。 现阶段，钢筋混凝土筒仓根据使用环境的不同， 可以设置不同的平面形状。 从已往经验来看，钢筋混凝土筒仓结构应当以圆形为主，与矩形筒仓相比，圆形筒仓受力更为明确，仓内死料较少，存储率较高，经济价值显著。出于规模化存储的考量， 设计人员可以采用多排布局的方式。 在规模化布局设计过程中，考虑到最终的施工成本，设计人员可以采用仓壁与筒壁外圆相切的连接方式。 这种连接方式，使用的建筑材料较少，施工周期较短，消耗的成本费用较低。 对于部分较为特殊的钢筋混凝土筒仓， 设计人员应当采用特殊的设计方法，对筒仓结构作出针对性调整。 根据以往经验， 当钢筋混凝土圆形筒仓的直径超过18m时，因单仓负荷较大，往往不采用传统的规模化结构布局，避免规模化布局导致地基沉降，影响筒仓结构的整体稳定性。 为防范温度变化对于筒仓结构的影响， 设计人员可以在筒仓结构的相关位置设置伸缩缝，以防范混凝土体积膨胀过程中引发筒仓裂缝的出现。 钢筋混凝土筒仓结构总体布局完成后，设计人员需要针对性地开展仓上建筑物、仓顶、仓壁、仓地、支撑结构以及基础的优化。 例如，仓壁采用竖壁的结构形态， 以实现对筒仓水平压力的有效承载。筒仓仓地由于承受垂直方向的压力，在整体布局设计环节，应当考虑装卸的便捷性、荷载传递性、造型简洁性等条件因素，在此基础上，完成相应的筒仓仓底结构设计。 基于装卸需要， 设计人员可以对仓底的尺寸作出调整，在完成尺寸调整后，使得筒仓可以在短时间内， 快速完成储存物质的装卸。 钢筋混凝土筒仓仓底设计过程中， 应当开展负荷计算工作。计算时，遵循荷载传递明确的设计原则，以保证结构受力的合理性[3]。 在仓顶设计过程中，设计人员采用梁板结构，但当仓顶直径超过15 m 时，增强仓顶结构的整体强度。 钢筋混凝土筒仓结构的支撑结构，从结构强度与稳定性等方面进行考量，设计人员选择柱子、筒壁支承、内柱等形成复合性支撑结构，以实现负荷的有效分布。 针对钢筋混凝土筒仓结构负荷计算，考量到负荷计算的准确性，对永久负荷载、可变荷载、风荷载等作好分析评估。 例如，永久荷载计算过程中，充分考虑到筒仓结构自重以及其他设施对筒仓的作用力、预应力、压力的计算，掌握永久荷载的整体情况[4]以保证钢筋混凝土筒仓结构荷载的有效分布。 考虑到钢筋混凝土筒仓结构设计的精准性，设计人员需要认真作好筒仓变形验算、抗裂验算等相关工作，通过精准的验算，明确筒仓变形的可能性， 并在此基础上制订相应的设计策略，逐步增强筒仓抗变形能力与抗裂能力[5]。 根据以往经验，设计人员通过这种设计方式，可使钢筋混凝土筒仓的结构强度得到提升。

2 钢筋混凝土筒仓结构设计中应遵循的原则

钢筋混凝土筒仓结构设计过程中，为保证结构设计的针对性， 设计人员需要在设计原则的引导下，有针对性地完成各项筒仓结构设计任务，达到结构升级的目的。

钢筋混凝土筒仓结构设计， 要遵循科学性原则、实用性原则，通过设计原则的约束与规范，引导设计人员有序开展筒仓结构设计，实现钢筋混凝土筒仓结构的有效设置。 钢筋混凝土筒仓结构设计，应当依托《混凝土筒仓设计规范》的相关要求，依据设计参数，对筒仓结构相对位置、形制特征作出相应的规范，确保钢筋混凝土筒仓支撑立杆、仓壁、构筑物布局合理，将筒仓侧壁的负荷均匀分布，避免出现负荷过度集中的情况[6]。 钢筋混凝土筒仓的用途较为特殊， 为保证钢筋混凝土筒仓使用效果，设计人员在结构设计环节， 应从实用性的角度出发，统筹兼顾钢筋混凝土筒仓受力分布、装卸便利性等因素，规划筒仓装卸区域，确保装卸区域可以容纳装卸机械，为机械化装卸提供技术支撑[7]。在钢筋混凝土筒仓结构科学性、 实用性设计原则的引导下，设计目标更加明确，设计要求更为精准，在很大程度上，实现了筒仓结构设计的标准化。

3 钢筋混凝土筒仓结构设计注意事项

钢筋混凝土筒仓结构设计涉及内容较多。 基于结构设计科学性、实用性的考量，设计人员需要依托以往经验，准确把握钢筋混凝土筒仓结构设计的重点环节，厘清注意事项，以确保筒仓结构的科学设计与合理规划。

设计人员进行钢筋混凝土筒仓结构设计过程中，考虑到筒仓的整个结构较为复杂，为实现结构荷载的精准分析，除了采用传统的设计方式开展筒仓荷载核算之外，设计人员还可以将各类计算机软件纳入到钢筋混凝土筒仓结构设计中，利用PKPM、Ansys 等软件，依据施工区域的环境特性，结合筒仓使用需求，采取模拟设计方案的方式，将钢筋混凝土筒仓结构设计结果以更为直观的方式呈现出来。这种信息化的设计方式，为设计人员开展筒仓结构设计优化、纠偏等工作提供了技术支撑，减少了设计盲区，避免了设计差错的发生。 钢筋混凝土筒仓结构设计，除了做好信息化设计之外，设计人员还应当注重做好抗震设计及抗震验算，充分掌握筒仓结构的抗震能力，对仓壁、混凝土支柱等结构进行相应的调整，实现抗震能力的显著提升，有效防范地震风险。

4 结语

钢筋混凝土筒仓结构设计的合理性，对于筒仓结构整体强度的提升有着极大裨益。 为降低施工难度，管控成本投入，在结构设计过程中应当着眼于实际，定向做好结构设计工作，依托设计方案，对钢筋混凝土筒仓内部结构作出相应调整，确保结构负荷分布更为科学，结构更为稳定性，空间利用率更高，满足不同场景下钢筋混凝土筒仓的应用需求。