從筒倉水平配筋看中美規(guī)范差異

祁勇軍 喬培智 周金霞

（1.江蘇中庚房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，江蘇鹽城 224055;2.鹽城市順國建設監(jiān)理有限公司，江蘇鹽城 224001）

從筒倉水平配筋看中美規(guī)范差異

祁勇軍1喬培智1周金霞2

（1.江蘇中庚房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，江蘇鹽城 224055;2.鹽城市順國建設監(jiān)理有限公司，江蘇鹽城 224001）

介紹了在同等條件下中美規(guī)范的筒倉倉壁水平筋的計算方法，在同等條件與要求下指出了它們之間的不同之處，另外重點強調(diào)了美國規(guī)范中對溫度的考慮并介紹了美國規(guī)范中裂縫的計算方法，為實際設計工作提供了指導。

筒倉，水平配筋，裂縫，計算高度，溫度，應力

0 引言

近幾年來，我國的設計院越來越多地承接了國外尤其是中東地區(qū)的水泥生產(chǎn)線的設計與總承包任務，這些項目規(guī)模大（都是5 000 t/d及其以上），一般都建在偏遠地區(qū)，地質(zhì)條件復雜，要求高，難度大。這些國家的業(yè)主一般要求我們滿足歐美規(guī)范的設計要求，并且有專業(yè)的咨詢公司對此進行審核。因此，認真研究歐美規(guī)范，比較中國和歐美規(guī)范的相同之處與差異，盡量尋求符合國外業(yè)主的設計方案，不但可以減少我們大量的工作量，對于整個設計水平的提高也有很大的幫助作用，最重要的是可以節(jié)約投資成本，縮減工期。這尤其是對工程總承包的項目具有重要意義。為此，我們選擇了在水泥生產(chǎn)線中極具代表性的建筑筒倉為例，來試著對中美規(guī)范的差異作一比較，希望能對我們今后的設計有所幫助。

1 筒倉概述

1）筒倉概念。

所謂筒倉一般是指貯存散料的直立容器，是貯存松散的粒狀或小塊狀原材料或燃料（如谷類、水泥、砂子、礦石、煤及化工原料）的貯藏結(jié)構(gòu)。

2）筒倉分類。

筒倉按其結(jié)構(gòu)計算方法可分淺倉與深倉兩大類，當倉壁計算高度與圓形筒倉或矩形筒倉短變之比不小于1.5時為深倉，小于1.5時為淺倉;筒倉按所用材料的不同，可分為鋼筋混凝土筒倉、金屬筒倉與砌體筒倉［1］。

本文就以常見的貯料圓筒鋼筋混凝土深倉——水泥倉來舉例，主要比較中美規(guī)范水平配筋的差異。

2 筒倉荷載與計算

水泥倉的設計參數(shù)使用美國規(guī)范的參數(shù)規(guī)定:

容重:γ=16 kN/m3，內(nèi)摩擦角:φ=25°，摩擦系數(shù):μ=0.466，庫直徑:18 m，內(nèi)外庫壁厚均為400 mm。裂縫控制要求為0.2 mm。

使用建筑材料參數(shù):

混凝土強度等級:C35，fcu=35 N/mm2，fc=16.7 N/mm2，ft= 1.57 N/mm2，鋼筋:HRB400，fy=fy'=360 N/mm2。本例中水泥倉的模型如圖1所示。

2.1 計算前需要說明的兩個重要參數(shù)差異

差異1:首先談一下中美規(guī)范的筒倉的計算高度的區(qū)別:中國規(guī)范對于這種形式的筒倉規(guī)定為上端取至貯料重心標高，下端至倉底的頂標高，即圖1所示的H1，而美國規(guī)范為圖1所示的H。

差異2:算倉壁配筋的重要參數(shù)Cd:中國與美國筒倉規(guī)范水平壓力修正系數(shù)Cd如表1，表2所示。

圖1 水泥倉的模型

表1 Cd（中國規(guī)范）

表2 Cd（美國規(guī)范）

其中，在中國規(guī)范中，當H1/D＞3時，Cd應乘以系數(shù)1.1;對于流動性能較差的散料，Cd值應乘以系數(shù)0.9。

2.2 計算水平配筋

中國與美國的筒倉水平配筋計算的原理相同，即作為軸心受拉構(gòu)件，滿足正常使用極限狀態(tài)為設計標準，首先以滿足強度試算，然后代入裂縫計算公式進行驗核。

2.2.1 中國規(guī)范的水平筋計算

倉壁水平環(huán)向拉力計算:

筒倉的水平力Ph用下式來表示:

水平拉力為:

計算裂縫的公式依據(jù)GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中8.1.2條的規(guī)定，對于按荷載效應的標準組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度（mm）可按下列公式計算:

通過上面的公式，根據(jù)要求裂縫不超過0.2 mm，采用里外雙層同直徑同間距配筋方案，y1以上至庫頂部分采用構(gòu)造配筋，我們計算得到的配筋如表3所示。

表3 中國規(guī)范計算得到的配筋

2.2.2 美國規(guī)范的水平筋計算

筒倉的水平力Py（未修正前）用下式來表示:

需要指出的是，在美國規(guī)范中，規(guī)定鋼筋的應力不能超過0.5fy=180 N/mm2。

計算裂縫的公式依據(jù)美國混凝土筒倉規(guī)范（ACI313-97）中的規(guī)定，對于按荷載效應的標準組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度（mm）可按下列公式計算:

這為短期作用值，F(xiàn)st與Ftot分別為修正前與修正后的此處的水平應力的標準值。

這為長期作用值。其中，β=0.7;A為面積;ftk'為混凝土拉力標準值，取2.2 N/mm2。

為理解該公式，我們用假設的雙層HRB400，22@90來舉例說明該公式的應用。

依據(jù)上面的公式，經(jīng)過計算得結(jié)果如表4所示，對于減壓錐部分，取與錐頂相同配筋，對于頂上3.3 m高度配筋，取與水力半徑處相同配筋。

美國筒倉規(guī)范的水平鋼筋的配置與中國筒倉規(guī)范的另一個重大差別是:他們考慮了筒倉內(nèi)外溫度差的作用，在內(nèi)外環(huán)鋼筋依據(jù)前面計算得到的基礎上，將溫度效應所產(chǎn)生的彎矩所需要的鋼筋加在外環(huán)的鋼筋上。各材料的溫度差不一樣，水泥的內(nèi)外溫度差為100℃:

計算得:

Mxt，u=72.4 kN·m/m，Ast=72.4×105/（240×357.5×0.9）= 938 mm2/m。

表4 美國規(guī)范計算得到的配筋

最終配筋如表5所示，為便于與中國規(guī)范對比，都用y1來表示。

表5 最終配筋

3 結(jié)語

通過上面的計算，分別求得了在同等前提下，滿足中美規(guī)范要求條件下的筒倉的水平配筋，通過比較發(fā)現(xiàn)，美國規(guī)范所算出來的配筋并不是開始所預想的那樣大，甚至比中國規(guī)范計算的小很多。但是，應該注意到:這主要是由于兩者的筒倉的貯料計算高度的取法與水平壓力系數(shù)不一樣造成的，而且水泥生產(chǎn)線中并不是都是像水泥倉這樣的筒倉，遇到計算高度相同如平底倉或帶漏斗的筒倉時，兩者主要就在水平壓力系數(shù)的差別上。而且美國規(guī)范對強度的要求很嚴，與中國大直徑的筒倉主要受裂縫控制不同，兩者計算裂縫的方法也有很大差別。有一點必須要指出的是，美國規(guī)范對溫度作用效應所帶來的彎矩作用的影響，在中國規(guī)范上并沒有所體現(xiàn)，我覺得美國規(guī)范這么考慮有其合理的一面，值得去借鑒與思考。

在實際的工程中，可能業(yè)主與咨詢公司要求按美國規(guī)范設計時，可能會對我們的裂縫的要求比中國筒倉規(guī)范所規(guī)定的一般0.2 mm要嚴，比如0.15 mm甚至0.1 mm，那樣的計算結(jié)果與中國規(guī)范所算出的可能就較為接近，對此應該多做比較與總結(jié)，還有其他許多不同的方面，這很值得去認真研究與學習。這不但對我們設計水平有所提高，而且對經(jīng)濟效益與社會效益的提高也是很有益處的。

［1］貯倉結(jié)構(gòu)設計手冊編寫組.貯倉結(jié)構(gòu)設計手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版，1999.

［2］GB 50077-2003，鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范［S］.

［3］GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范［S］.

［4］ACI 313-97，STANDARD PRACTICE FOR DESIGN AND CONSTRUCTION OFCONCRETE SILOSAND STACKINGSTUBES FOR STORING GRANULAR MATERIALS（ACI 313-97）AND COMMENTARY-ACI313R-97［S］.

［5］ACI318-02，BUILDING CODE REQUIRMENTSFOR STRUCTURAL CONCRETE（ACI 318-02）AND COMMENTARY（ACI 318R-02）［S］.

On differences in Chinese and American regulations from silo’s horizontal reinforcement

QIYong-jun1QIAO Pei-zhi1ZHOU Jin-xia2

（1.Zhonggeng Real-estate Development Co.，Ltd in Jiangsu，Yancheng 224055，China; 2.Shunguo Construction Supervision Co.，Ltd in Yancheng，Yancheng 224001，China）

The paper introduces the calculatingmethods for horizontal reinforcementof silo of Chinese and American regulations under the similar conditions，points out their differences under the same condition and requirements，stresses on the consideration for the temperature in American regulation and introduces the calculation method for the cracks in American regulation，so as to provide some direction for the factual design.

silo，horizontal reinforcement，crack，height calculation，temperature，stress

TU318

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.139

1009-6825（2012）19-0045-03

2012-05-03

祁勇軍（1981-），男，工程師