YJK 结构计算软件在筒仓设计中的应用

王汀

（江苏省建筑材料研究设计院有限公司，江苏 南京 210009）

0 引言

筒仓结构在建材、粮食、冶金、煤炭等行业应用广泛，近年来随着计算条件的发展，不少软件公司都推出了基于有限元结构计算的分析软件。 经过实践，从建模便捷性、储料荷载计算与规范标准条文的一致性、各工况的叠加和包络、计算分析结果的合理性等方面来看，YJK 结构计算软件表现良好。 现就其在筒仓结构设计中建模、加载、计算前处理、 结果数据分析判断这几方面的应用过程和注意要点予以概述。

1 建模

YJK 结构计算软件对筒仓结构建模采取传统的结构标准层-全楼组装的方式， 便捷而直观。 参照《YJK 筒仓结构设计应用手册》[1]，标准层可按支承筒壁、仓底结构、仓壁、仓顶、仓顶房等分层建立。对于高大筒仓， 应把仓壁分段以达到准确计算储料荷载并布置的目的。 一般仓壁分段高度在4 m左右为宜， 全楼组装时不要用同一标准层进行自然层数的叠加， 否则会造成软件识别困难而致荷载布置异常，应按实际层数建立各标准层模型。 漏斗部分可以通过斜墙或斜板两种途径建模， 不同方法对应不同的加载方式。漏斗按斜板建模时上部结构计算弹性板导荷应采用“有限元方式”。

软件增强了交互式建模， 减少了模型参数输入，人机界面友好，建模、荷载布置所见即所得，便于设计者快速掌握运用，建模效率明显提高。

2 荷载

筒仓储料荷载主要由作用在仓壁上的水平压力和竖向摩擦力以及作用在仓底的竖向压力组成。软件提供“筒仓荷载”工具计算上述荷载并自动布置，也可手工计算输入。“筒仓荷载”工具按《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB50077—2017[2]（以下简称“筒标”）进行预设，方便设计者计算校核。根据起始层号、储料计算高度，软件可以实现自动计算水平压力和竖向摩擦力并在仓壁相应高度自动布置，并将储料底部压力布于仓底板上；漏斗上的切向力和法向力也可由程序生成。

筒仓在生产使用中会出现不同工况：由料位高度变化引起浅仓、深仓工况的交替，群仓布置时各仓空仓满仓的不利布置等。其他软件没有对筒仓储料荷载特点采取针对性的计算和布置且操作繁琐，甚至需要多个模型计算后人工包络，增加了设计者的负担且易错漏。YJK 结构计算软件可提供在自定义工况中输入相应可能出现的荷载组合并进行布置。 因为储料荷载的特性，应按“筒标”规定输入正确系数：重力荷载代表值系数0.8，非地震组合系数0.9，地震组合系数0.8，相关参数确定后可将这组荷载组成的工况命名。 如此重复后，就可得到诸如“浅仓”、“深仓”等工况。前述工况进行排列组合后，设定为“叠加+包络”，达到计算结果自动判断取不利组合的目的。

“筒标”3.1.1 规定： 圆形筒仓的高径比大于或等于1.5 时为深仓；大于0.4 且小于1.0 时为浅仓；大于1.0 且小于1.5 时应根据有利于可靠性分别按浅仓或深仓进行设计。 对比《钢筋混凝土筒仓设计规范》GB50077—2003[3]（以下简称“筒规”）相关条文，规定发生较大变化。 “筒规”第1.0.3 条以高径比1.5 划分深仓、浅仓过于粗略，“筒标”把高径比1.0～1.5 另列出来，要求设计时复核。这一改变源于“筒规” 在高径比1.5 时按浅仓工况计算出的仓底储料压力和按深仓工况得到的压力数值上不连续且差距较大，当仓壁高度大于1.5 dn 时，如果不按浅仓复核会造成仓底储料压力过小导致仓底板、支承及其基础构件设计不安全。

一些设计者往往容易忽视浅仓、深仓之间的工况组合。 实践证明，有浅仓参与的组合很有可能是最不利工况，这种组合对仓底板、支承筒壁、内柱，等基础都影响重大，因此有必要预设可能存在的工况布置进行叠加和包络，而不能主观臆断。

3 计算前处理

完成建模后，在计算前处理进行参数设置。 钢筋混凝土筒仓应选取“剪力墙结构”，勾选“生成绘等值线用数据” 则能够在计算结果中查看内力云图，弹性板荷载计算方式选定为“有限元计算”，在自定义荷载工况组合中完成设置，并指定“叠加+包络”，楼板设置为“弹性板6”，对计算参数进行必要设置后生成计算数据文件，并核查相应荷载简图。

4 结果分析与判断

软件通过动画形式直观表现出各构件在不同荷载组合工况下的变形情况，设计者借此可以判断荷载和其产生的效应是否吻合，计算结果是否正常合理。“整体云图”可以分工况查看变形位移、应力、内力、配筋等计算结果。 设计者还可通过等值线-切割线查看任意剖面的弯矩剪力。软件给出仓壁水平向和竖向内力及配筋以供使用者校核和施工图设计。

根据分析计算结果，应查看异常部位并返回模型修改、优化。软件对结果进行优化和归并，但无法避免某些部位异常。最常见的是上下两层连接部位构件不连续而造成应力集中、超量配筋以及由于节点过密导致有限元划分的网格过小而被“丢弃”，导致荷载布置、内力变形计算异常。 有关问题在《水池、筒仓常见问题》[4]中有表述。

5 结语

设计者针对结构类型选择合适的计算分析软件，能对设计效率和成果产生积极影响，可在保证设计思路正确的前提下通过软件建立模型，合理确定荷载并进行必要的工况组合， 使之与实际相一致。 正确分析判断电算结果，能为施工图设计提供有效安全经济合理的依据，而不是依赖软件、生搬硬套电算结果，两者结合才能提高效率、更好地创造效益。