散装粮食平房仓结构设计研究

岳民礼

（甘肃泓文建筑设计有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

相较于其他仓型，平房仓极易受到外界温度因素的影响，在稳定性方面也不具备明显优势，然而其安全、经济性以及实用性较强的特征使得该仓型得到较为广泛的应用。考虑到粮食侧压力的特殊要求，在平房仓结构设计过程中须针对各个环节做出综合考量，得出经济合理的方案。

1 散装粮食平房仓力学特征

从实际应用角度分析，平房仓结构在粮食储备中具有显著优势。此优势主要体现在平房仓结构可以有效承受散装粮食堆放过程中在水平和垂直方向分别产生的侧压力及摩擦力，同时该仓型还可有效承受粮食种类、散堆形式改变后产生的侧压力和摩擦力。以平堆形式为例，其存放过程中对仓壁产生的水平方向以及垂直方向压力标准值计算公式如式（1）（2）所示。

式中，k——平堆过程中粮食产生的侧压力系数；

γ——平堆过程中粮食重力密度；

s——粮食堆表面至计算点之间的深度；

δ——粮食堆放过程中对墙面外部的摩擦角。

根据我国颁布的相关规范要求，用宽度竖向条带单位表示水平联梁之间的砌体，依据简支梁要求计算内力参数，在计算砌体时应充分满足受弯曲构件要求，图1为水平联梁间砌体计算简图。

图1 水平联梁间砌体计算简图

2 散装粮食平房仓结构设计

2.1 平方仓结构体系

平房仓使用较为广泛的结构有排架和钢架两种形式，前者根据房屋盖将平房仓划分为预应力混凝土折线形屋架、双T板形式，后者屋盖部分采用预制板、现浇板两种形式，设计人员根据屋盖支撑系统选择相应的结构设计。散装粮食在存储过程中对山墙施加荷载，山墙受力状态与常见单层工业厂房排架体系的受力情况存在明显差异，设计时应单独计算，采用横墙和排架相结合的方式共同承载重力，顶部利用山墙进行重力承载［1］。

2.2 平房仓结构构造

平房仓在设计建造过程中还应满足部分构件要求。钢筋混凝土柱与砌体间采用拉结筋设计，间距在500 mm以上。此外，设计人员须结合抗震设防烈度进行设计，当抗震烈度为6、7度时，拉结筋长度设置在1 000 mm以下；当抗震烈度为8、9度时，采取通长布置方案，拉结筋设置走向与墙体走向相同，为确保建筑稳定性，应以120 mm为间隔，在墙体中设置长度6 cm的钢筋。山墙作为平房仓的主要承重墙，要确保其上部支撑稳定性满足实际应用需求，设计人员在屋架端部上弦以及柱顶标部分设置圈梁，同时山墙顶部应沿屋面走向布置钢筋混凝土卧梁，并与圈梁部分相连接［2］。

3 工程概述

为深入研究散装粮食平房仓构造设计要点，本论述选取某地区平房仓案例进行说明。案例工程为某地区为满足粮食储存要求而新建的平方仓，其具体信息见表1所列。

表1平方仓基本情况 单位：m

4 散装粮食平房仓结构设计要点

4.1 构造荷载

案例工程中，设计人员实地勘探后，结合当地气象材料，对该工程荷载进行计算，得出结果见表2所列。

表2 工程选用荷载

4.2 结构材料选择

案例工程中，设计人员统计该工程建设所需材料，根据相关规范及工程实际应用要求明确材料规格。

4.2.1 混凝土

设计人员严格遵循混凝土材料规格标准，工程排架柱、梁、板等±0.000以上混凝土结构、消防水池级柴油发电机房±0.000以下混凝土构造、露天环境构件等均采用C30混凝土［3］，构造柱部分采用C25混凝土。

4.2.2 钢筋

案例工程设计中，排架柱、框架柱等部分采用规格HRB400级热轧钢筋，垂直方向受力钢筋选用普通钢筋，但抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不超过1.25。施工所需钢筋应确保屈服强度实测值与标准值的比值在1.3以下，同时满足最大拉力条件下钢筋总伸长率实测值在9%以上，强度标准值在95%以上。

4.2.3 钢材

案例工程屋架支撑级连接件采用Q235B型钢材，应满足《碳素结构钢》《低合金结构钢》规定的参数要求。钢材应进行质量检测，确保抗拉强度与屈服实测值比值等于1.2或高于此标准。同时，技术人员还应对钢材屈服台阶进行计算，确保其伸长率高于20%，并满足可焊性以及冲击韧性要求［4］。

4.2.4 混凝土结构及耐久性要求

结合工程与《混凝土结构设计规范》，混凝土结构环境类别设计要求见表3所列。

表3 混凝土结构环境类别

混凝土耐久性要求见表4所列。

表4 混凝土耐久性要求

4.3 地基及基础设计

结合地质勘探结果，对地基及基础部分进行重点设定。由于散装平仓房在使用过程中承受了粮食堆积带来的水平侧压力，其柱底弯矩以及剪力相对较大，因此，采用钢筋混凝土独立基础设计方案，为实现平衡基础底平均压力的目的，采用矩形阶梯型偏心基础。此外，水平及垂直方向承载力会随之桩基础的埋深提升而提升，案例设计了一种桩基础方案，可有效约束柱底内力。

由于平房仓内地面堆载相对较大，须严格控制地面承载力及沉降量，采用换填垫层或复合地基方案，同时应注意受基础受堆载作用产生的附加力［5］。

4.4 上部结构设计

案例采用钢筋混凝土排架结构，屋盖为预应力混凝土折线形屋架，在其上侧铺设大型预应力钢筋混凝土屋面板［6］。案例工程设计堆粮高度为7.5 m，排架柱截面、连梁及圈梁截面标准为450 mm×900 mm、370 mm×300 mm，排架柱柱顶标高9.3 m。

在实际计算过程中，设计人员计算混凝土规格为C30及C25条件下的配筋，所得结果分别为4 836 mm2、4 917 mm2，二者差值为1.67%，满足相关规定要求。计算砂浆强度时，选取-0.06-1.35标高段单位宽度墙体，对其弯矩设计值进行计算，所得结果为6.50 kN·m，分别在砂浆强度M10和M5条件下，对弯矩设计值进行计算，所得结果分别为6.80 kN·m及4.40 kN·m，二者差值高达54.55%，明显超出规范标准范围要求。由此可见，砌体砂浆强度对平房仓结构的安全性影响重要，混合砂浆强度设计严格按照M10标准进行。

5 结束语

平房仓作为我国主要储粮仓形式，其结构设计的科学性直接影响储粮的安全性。本论述案例针对混凝土强度、砂浆强度以及与平房仓结构安全性之间的联系进行探究，设计经验可为相关工程提供参考。