汽车卸粮站结构设计浅析

◎ 赵 云，胡亚民，刘帅华，潘 樊，肖 旭

（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001）

汽车卸粮站是粮食储备库中非常重要的粮食输送中转设施[1]，能够辅助卸粮车粮食的装卸、提升储粮机械化作业效率。本文通过汽车卸粮站的实际工程案例，阐述卸粮站各个部分结构设计的过程，总结其设计要点，为类似项目设计提供案例参考。

1 工程概况

山东省某沿海城市粮食储备库中，汽车卸粮站结构形式采用混凝土框架结构，地上2层，首层层高较高为14.5 m，二层层高为8 m，室内外高差300 mm，檐口标高22.5 m，局部地下1层，层高为5 m，纵向柱距6 m，横向柱距5 m，平面尺寸为12 m×32 m，卸粮站首层平面图和剖面图如图1所示。该项目所在地的抗震设防烈度为7度，设计地震加速度0.10 g，设计地震分组：第三组，场地类别：Ⅲ类，结构安全等级2级，50年一遇基本风压为0.60 kN/m2。抗浮设防水位埋深可按室外-3.000 m（标高3.00 m）考虑。

图1 汽车卸粮站平面及剖面图

本项目中汽车卸粮站结构设计主要包含以下部分：卸粮坑、液压翻板、吊车梁以及上部结构的设计。以下就上述的设计过程进行简要叙述。

2 卸粮坑的设计

卸粮坑剖面如图2所示，主要可分为以下部分：地下室外墙、卸粮锥斗、钢格栅以及地下室顶板。

图2 卸粮坑剖面图

地下室外墙主要承受垂直于墙面的水平荷载和上部结构传递的竖向荷载[2]。水平荷载又可分为恒荷载、活荷载，恒荷载主要包括土的侧压力、地下水压力等水平荷载，活荷载包括地面的堆积荷载以及车辆产生侧向荷载。荷载规范上，规定一般室外地面活荷载可取5 kN/m2，消防车活荷载取30 kN/m2。竖向荷载主要包括上部结构的自重以及楼盖的荷载。实际工程中，地下室外墙配筋通常由水平荷载产生的弯矩控制。内力计算时，地下室外墙顶部与混凝土楼板连接，由于顶板对墙体约束较弱，可按铰接考虑，而底部与筏板连接，筏板对墙体约束较大，可按下端固结考虑。因此，计算地下室外墙时，可按上端铰接下端刚接的单跨梁计算，取1 m宽的外墙来计算弯矩确定配筋。另外，地下室外墙配筋除了应满足承载力计算要求外，还应满足裂缝挠度要求。除计算配筋外，地下室外墙亦应采取必要的构造措施，例如在其上端与下端增设暗梁，增强墙体整体性，保证连接的可靠性。当场地地下水位较高时，外墙需考虑防水，此时地下室底板及外墙底板的混凝土均需采用抗渗混凝土，抗渗等级为P6。

卸粮锥斗是粮食卸运时的必要构件，主要承受粮食卸运时的粮食荷载，锥斗壁板在法向压力作用下处于单向或双向受弯，并承受竖向荷载引起的全部斜向拉力。锥斗壁板以及加劲肋的计算方法可参考文献[3]中公式计算，同时考虑在地下室外墙或框架梁底部预留预埋板连接。

钢格栅直接承受卸粮车作业时产生的荷载以及粮食卸料堆积荷载。因此，钢格栅规格的选取需考虑重型运粮车的行车荷载，同时在梁顶或墙顶预留预埋角钢埋件，与其进行有效连接。一般情况下，钢格栅可参考文献[4]中布置方案，将其短跨布置在垂直于行车的方向上，且在卸粮坑上部布置次梁来减小钢格栅跨度，以满足过重车的要求。钢格栅的平面布置见图3。地下室顶板主要承受汽车运行时产生的荷载，通常恒荷载取建筑面层做法荷载，活荷载取车辆荷载，板厚度一般取300 mm，配筋根据荷载计算确定。

图3 钢格栅的平面布置面图

3 液压翻板的设计

液压翻板可辅助卸粮车翻转一定角度，极大地提高卸粮作业效率。液压翻板工作示意如图4所示，主要可分为以下部分：筏板基础、支墩、预留孔洞及预埋件的布置。

图4 液压翻板工作示意图

液压翻板基础通常采用筏板基础，筏板基础整体性好，能很好地抵抗地基不均匀沉降，设计时除考虑上部结构传下来荷载外，另需考虑卸粮车满载工况下的竖向荷载，厚度需满足上部结构对筏板的冲切要求，当冲切平筏板基础抗冲切不满足，通常做法是将柱底筏板局部加厚，或者配冲切箍筋。筏板中钢筋的间距一般取值为150~200 mm，附加钢筋可以和通长布置的钢筋间隔100 mm左右配置，通长布置钢筋是双层双向，一般以筏板计算较大值通长布置，除此以外，在计算值最大的部位补充附加钢筋，补充的钢筋级别不要超过2个级别。

液压翻板支墩是支撑液压杆的结构构件，其截面尺寸配筋根据液压翻板工作时，液压杆传递的最大反力确定。预留的洞口位置大小根据电气线路走向以及给排水管道的布置来确定。预埋件的规格厚度需考虑连接设备的大小。液压翻板基础剖面图见图5。

图5 液压翻板基础剖面图

4 吊车梁的设计

集装箱运输粮食是一种经济高效的运输方式，广泛应用于港口码头货物的运输。本项目粮食储备库位于沿海城市港口中，考虑到海外进口粮食可能采用集装箱运输，因此汽车卸粮站预留吊车来实现集装箱高效卸粮，集装箱卸粮作业如图6所示。

图6 集装箱卸粮作业图

吊车梁的设计可分为轨道梁的设计和牛腿的设计。轨道梁一般为简支结构，采用热轧型钢焊接制成的H型钢轨道梁，一般适用于跨度较小且起重量 Q≤10 t工作制为轻级或中级的吊车。轨道梁设计首先根据吊车的规格型号来计算其最大轮压和最小轮压，然后计算吊车的横向水平荷载和纵向水平荷载，最终确定轨道梁的截面尺寸。牛腿在工业建筑中有着广泛的应用，是重要的承重构件。牛腿主要承受轨道梁传递的弯矩和剪力，其截面尺寸和配筋根据计算确定[5]。卸粮站的轨道梁布置图和牛腿见图7。

图7 轨道梁与牛腿大样图

5 上部结构的设计

通常情况下，基于汽车卸粮作业时的净空要求，卸粮站的首层层高较高。本项目卸粮站首层层高为14.5 m，在上部结构布置时应考虑增强框架的整体性及刚度，以满足规范要求的位移比和层间位移角，尤其是高烈度地区设计卸粮站时，上述2项指标不容易满足规范要求，通常采取加大框架柱截面、设置层间梁以及加大框架梁截面等措施调整上部结构布置。本项目结构设计时，采用设置层间梁的加强措施，在首层中间7 m标高以及10 m标高处设置2道层间梁来增强框架的侧向刚度。此外，对于框架中部分跃层框架柱，采取构造加强措施，加大纵筋配筋率且箍筋全高加密，保证其承载力的可靠性。

6 结语

本文通过对汽车卸粮站中卸粮坑、液压翻板、吊车梁以及上部结构设计过程进行简要描述，对其所受荷载进行了简要分析，希望能为类似工程的设计提供借鉴作用。