鋼筒倉多出料口結構方案優化分析

孔令國

摘 要 在對鋼筒倉多出料口結構設計的過程中，傳統設計是采用方變圓或者圓變方的結構設計方案，文章對鋼筒倉多出料口設計傳統設計方案進行優化，提出了較為簡潔的設計方案，根據散體力學理論，利用有限元軟件對結構進行了三維計算分析，對多出料口結構設計具有重要的指導意義。

關鍵詞 鋼筒倉；多出料口；設計方案；優化分析

中圖分類號：TU393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0137-02

鋼筒倉作為一種立式倉庫容器，主要用于儲存粉狀或粒狀的松散無聊，在冶金、電力、水泥、糧食、煤炭等領域廣泛使用。與鋼筋混凝土式的土筒倉相比，其優點有造價點、施工簡便、構造簡單等。鋼筒倉的結構為組合式旋轉薄殼式。其破壞準則與受理方式非常的復雜。受儲料引起的豎向摩擦力作用，鋼筒倉的倉壁極易出現破壞屈曲，稍微有缺陷就可能破壞鋼筒倉，極小的外部干擾就會引起變形屈曲，例如，在物料儲存時，物料下滑過程中，倉壁可能會受到儲料的周向壓力與拉力，進而發生局部應力集中與非對稱分布應力的情形，筒倉局部則可能出現破壞性屈曲，影響其功能發揮。相關資料顯示，在厚度轉變處，倉壁鋼板更容易出現突變，同時具有較高應力水平，和穩定臨界與強度設計值相當接近。若鋼板本身具有缺陷，則降低其承載力，施加給鋼板的應力水平大于了最大承載力，進而出現變形屈曲。

本文研究的鋼筒倉下面有4個出料口，傳統設計是采用方變圓或者圓變方的結構設計方案，漏斗倉壁鋼板在圓變方或者方變圓轉變處應力極易產生突變，且應力水平較高，而且對下料也不流暢，影響工藝要求，外形也不美觀，施工也很麻煩。此方案的方便之處在于，通過材料力學研究的桿件計算來簡化結構，但實際情況與計算結果有很大出入，構建在淺倉、深倉基礎上的規范手冊進行的倉的研究規定，不可簡單的將此種情況定性為為深倉或淺倉的鋼結構筒倉，本文在對鋼筒倉多出料口設計傳統設計方案進行優化，提出較為簡潔設計方案，不采用圓變方或方變圓，直接圓就是圓，方就是方的漏斗，形成連續的下料口，根據散體力學的理論，對料多出口鋼結構筒倉結構進行了三維有限元計算分析，得到的計算結果更符合結構的實際情況。

1 工程概況

某電廠粉煤灰輸送系統中的圓形鋼灰倉，倉內存煤粉，額定容量為250 t（800 m3），倉整體高17.9 m，最大直徑9 m，倉下部有4個出料口，出料口尺寸為￠325 mm，倉出料口處給4個振動給料機供料。鋼結構筒倉全部用鋼板和型鋼焊接而成。鋼結構筒倉結構布置根據工藝上的要求鋼結構筒倉選圓形鋼結構筒倉，但是圓形漏斗的4個出料口由矩形鋼板分隔開，保證物料被均勻分散。為讓鋼結構筒倉通暢出料，要保證漏斗鋼板傾角度>60°，確保物料不會集中。通過研究，將鋼結構十字架設置在在鋼結構筒倉中部標高▽13.100平面上，在安設4個座子在支撐梁上對鋼結構筒倉做支撐，鋼筋混凝土柱子牛腿面受支撐梁的作用力。鋼筒倉傳統設計方案圖見圖1，優化設計圖見圖2。

圖1 鋼筒倉傳統設計圖 圖2 鋼筒倉優化設計圖

2 模型的建立

鋼結構筒倉結構整體模型見圖3。

圖3 優化的鋼筒倉結構有限元計算模型圖

1）鋼結構筒倉材料特性。型材或鋼板是制成鋼筒倉結構的主要材料，以12 mm厚為倉壁直段鋼板，18 mm為漏斗頂部環梁直段鋼板，12 mm厚為倉壁傾斜段鋼板，Q235B鋼板材質，E=210 GPa為彈性模量，0.3為泊松比，7.85×103kg/m?為密度。

2）單元選擇。圖3為鋼筒倉結構的計算模型，分析其受力情況與結構特性，做有限元分析時發現鋼結構筒倉是shell 63（彈性板單元），單元的特點有：彈性板中由6個自由度構成單元的各節點，就也是沿著即繞著X、Y、Z軸移動也沿著X、Y、Z軸轉動，有4個節點可以確定該單元。加勁肋及簡支梁均為線單元。

3）約束。中間一道環梁為主要的鋼筒倉鋼結構筒倉的支撐平面，有限元分析時環梁與支撐梁連接處約束支座部位的X、Y、Z三個方向的線位移，結構約束情況見圖3。

3 物料載荷計算

鋼筒倉鋼結構筒倉內存粉煤灰的物料特性：密度300 kg/m3，內摩擦角由于受水汽影響變化較大，范圍為10°～25°計算時分別按10°和25°兩種情況計算。

1）物料靜載荷。多出料口鋼結構筒倉與單口出料鋼結構的筒倉有所不同，所以進行分區域的研究，如圖4。文獻[1]中采用的側壓力系數是蘭金（Rankine）主動土壓力公式計算。實際上，筒倉中的貯料并不滿足主動土壓力的條件，其側壓力系數k一般都要大于蘭金值。

2）物料動態壓力修正系數。分叉漏斗橫截面呈現自上到下的逐漸變小，截面收縮率也由上到下快速增大。在氣流循環流動作用下，鋼結構筒倉開始卸料，因為儲藏在倉內的物料因引力作用，克服了摩擦力往下流動。在下流過程中，要重新排列顆粒，因原有的顆粒層面呈現下降不均勻狀態，以滿足界面收縮的變動。因為截面的收縮率變大，在越往出口處，會出現更大的顆粒間積壓錯動，粒流內外摩擦力也快速加大，當原有的顆粒層面受到一定程度破壞時，分叉漏斗中部流動速度快，邊部流動速度慢，因此，考慮物料動態壓力的超壓情況，結合《貯倉結構設計手冊》內的規定，區域II的豎向壓力修正系數取2.0。

3）載荷組合。經上述工作計算，得到的結果為荷載標準值，按照極限承載能力狀態對鋼倉結構構建與連接做穩定性與強度的設計，這時要對基本的荷載效應組合加以考慮。DL：恒荷載（襯板自重+鋼結構鋼倉自重+倉蓋自重），LD：活荷載（物料重量），荷載組合一：1.3LD+1.2DL，校核鋼結構筒倉的強度；載荷組合二：LD+DL，校核鋼結構鋼倉結構構件變形。

4 用有限元軟件sap2000對結構進行計算

鋼結構筒倉分叉處由于距離較近，為便于施工直接連于十字梁下翼緣下部，在結構設計時需要在外部均勻設置一定量的加勁板。因為鋼結構倉的4個下部出口料工作時間上的差異，會出現物料的不均勻與滿倉物料分布均勻情況，當物料不均勻分布時，鋼結構筒倉存在偏壓情況。通過分析計算比較，鋼結構筒倉中出現3個出料口料滿與1個出料口孔料時，情況則更為糟糕。依據載荷組合一，通過研究分析整個倉結構的應力得到，當出現較大的結構應力時，發生在分料隔板頂部和角部和其對應的加勁肋，見圖5，圖6，這兩部分成為結構計算控制部分，應力集中較為突出，而圓錐段斜鋼板應力較小，應力非常平緩，各部件工作應力不超過結構的允許應力值，由荷載組合二計算結果，最大結構局部變形是5 mm，不超過鋼結構筒倉壁板變形的允許值。

5 結論

通過對優化后鋼結構筒倉結構分析得出以下結論。

1）原有的鋼結構筒倉設計中，通常把結構轉換為了材料力學上的桿件原理做計量，造成實際情況與計算結果的較大差異，在建構在淺倉與深倉基礎上的規范手冊的倉研究，不可孤立的劃分為深倉或淺倉的多出料口鋼結構筒倉而言，應根據散體力學理論，采用合理結構設計方案并利用有限元軟件進行三維計算，更符合結構的實際情況。通過分析我們可以看出，這種方案優點是施工方便，受力簡潔，節約材料，直接美觀，而且應力集中相對較少，下料光滑，沒有圓變方的突變，充分發揮圓倉這種形狀的優勢。

圖4 物料壓力區域劃分示意圖

圖5 鋼結構筒倉應力云圖

圖6 鋼結構筒倉加勁肋設計云圖

2）在工藝設置時，要考慮到鋼結構筒倉的結構設計，在現有的工藝條件下，盡量的設計出圓形鋼結構筒倉結構。而對于多出口料的鋼倉，若設計為圓倉，倉內部分物料區域結構為結構設計的難點，鋼結構筒倉的結構效果在直斜板分隔圓倉結構設計上被較好的實現，另外，也存在合理的結構受力。

參考文獻

[1]GB 50077-2003鋼筋混凝土筒倉設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2004.

[2]李海旺，劉靜，樹學峰.褲型漏斗型鋼貯煤倉散料壓力分布研究[J].工程力學，2010，27（6）.

[3]劉善維，唐瑞森.貯倉結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1999.

[4]吳位民，馬魁文，李勇.鋼結構多出料口給配鋼結構筒倉結構計算[J].起重運輸機械，2012（11）.

[5]北京金土木軟件技術公司，建筑標準設計研究院.SAP2000中文版使用指南[M].人民交通出版社，2006.endprint

摘 要 在對鋼筒倉多出料口結構設計的過程中，傳統設計是采用方變圓或者圓變方的結構設計方案，文章對鋼筒倉多出料口設計傳統設計方案進行優化，提出了較為簡潔的設計方案，根據散體力學理論，利用有限元軟件對結構進行了三維計算分析，對多出料口結構設計具有重要的指導意義。

關鍵詞 鋼筒倉；多出料口；設計方案；優化分析

中圖分類號：TU393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0137-02

鋼筒倉作為一種立式倉庫容器，主要用于儲存粉狀或粒狀的松散無聊，在冶金、電力、水泥、糧食、煤炭等領域廣泛使用。與鋼筋混凝土式的土筒倉相比，其優點有造價點、施工簡便、構造簡單等。鋼筒倉的結構為組合式旋轉薄殼式。其破壞準則與受理方式非常的復雜。受儲料引起的豎向摩擦力作用，鋼筒倉的倉壁極易出現破壞屈曲，稍微有缺陷就可能破壞鋼筒倉，極小的外部干擾就會引起變形屈曲，例如，在物料儲存時，物料下滑過程中，倉壁可能會受到儲料的周向壓力與拉力，進而發生局部應力集中與非對稱分布應力的情形，筒倉局部則可能出現破壞性屈曲，影響其功能發揮。相關資料顯示，在厚度轉變處，倉壁鋼板更容易出現突變，同時具有較高應力水平，和穩定臨界與強度設計值相當接近。若鋼板本身具有缺陷，則降低其承載力，施加給鋼板的應力水平大于了最大承載力，進而出現變形屈曲。

本文研究的鋼筒倉下面有4個出料口，傳統設計是采用方變圓或者圓變方的結構設計方案，漏斗倉壁鋼板在圓變方或者方變圓轉變處應力極易產生突變，且應力水平較高，而且對下料也不流暢，影響工藝要求，外形也不美觀，施工也很麻煩。此方案的方便之處在于，通過材料力學研究的桿件計算來簡化結構，但實際情況與計算結果有很大出入，構建在淺倉、深倉基礎上的規范手冊進行的倉的研究規定，不可簡單的將此種情況定性為為深倉或淺倉的鋼結構筒倉，本文在對鋼筒倉多出料口設計傳統設計方案進行優化，提出較為簡潔設計方案，不采用圓變方或方變圓，直接圓就是圓，方就是方的漏斗，形成連續的下料口，根據散體力學的理論，對料多出口鋼結構筒倉結構進行了三維有限元計算分析，得到的計算結果更符合結構的實際情況。

1 工程概況

某電廠粉煤灰輸送系統中的圓形鋼灰倉，倉內存煤粉，額定容量為250 t（800 m3），倉整體高17.9 m，最大直徑9 m，倉下部有4個出料口，出料口尺寸為￠325 mm，倉出料口處給4個振動給料機供料。鋼結構筒倉全部用鋼板和型鋼焊接而成。鋼結構筒倉結構布置根據工藝上的要求鋼結構筒倉選圓形鋼結構筒倉，但是圓形漏斗的4個出料口由矩形鋼板分隔開，保證物料被均勻分散。為讓鋼結構筒倉通暢出料，要保證漏斗鋼板傾角度>60°，確保物料不會集中。通過研究，將鋼結構十字架設置在在鋼結構筒倉中部標高▽13.100平面上，在安設4個座子在支撐梁上對鋼結構筒倉做支撐，鋼筋混凝土柱子牛腿面受支撐梁的作用力。鋼筒倉傳統設計方案圖見圖1，優化設計圖見圖2。

圖1 鋼筒倉傳統設計圖 圖2 鋼筒倉優化設計圖

2 模型的建立

鋼結構筒倉結構整體模型見圖3。

圖3 優化的鋼筒倉結構有限元計算模型圖

1）鋼結構筒倉材料特性。型材或鋼板是制成鋼筒倉結構的主要材料，以12 mm厚為倉壁直段鋼板，18 mm為漏斗頂部環梁直段鋼板，12 mm厚為倉壁傾斜段鋼板，Q235B鋼板材質，E=210 GPa為彈性模量，0.3為泊松比，7.85×103kg/m?為密度。

2）單元選擇。圖3為鋼筒倉結構的計算模型，分析其受力情況與結構特性，做有限元分析時發現鋼結構筒倉是shell 63（彈性板單元），單元的特點有：彈性板中由6個自由度構成單元的各節點，就也是沿著即繞著X、Y、Z軸移動也沿著X、Y、Z軸轉動，有4個節點可以確定該單元。加勁肋及簡支梁均為線單元。

3）約束。中間一道環梁為主要的鋼筒倉鋼結構筒倉的支撐平面，有限元分析時環梁與支撐梁連接處約束支座部位的X、Y、Z三個方向的線位移，結構約束情況見圖3。

3 物料載荷計算

鋼筒倉鋼結構筒倉內存粉煤灰的物料特性：密度300 kg/m3，內摩擦角由于受水汽影響變化較大，范圍為10°～25°計算時分別按10°和25°兩種情況計算。

1）物料靜載荷。多出料口鋼結構筒倉與單口出料鋼結構的筒倉有所不同，所以進行分區域的研究，如圖4。文獻[1]中采用的側壓力系數是蘭金（Rankine）主動土壓力公式計算。實際上，筒倉中的貯料并不滿足主動土壓力的條件，其側壓力系數k一般都要大于蘭金值。

2）物料動態壓力修正系數。分叉漏斗橫截面呈現自上到下的逐漸變小，截面收縮率也由上到下快速增大。在氣流循環流動作用下，鋼結構筒倉開始卸料，因為儲藏在倉內的物料因引力作用，克服了摩擦力往下流動。在下流過程中，要重新排列顆粒，因原有的顆粒層面呈現下降不均勻狀態，以滿足界面收縮的變動。因為截面的收縮率變大，在越往出口處，會出現更大的顆粒間積壓錯動，粒流內外摩擦力也快速加大，當原有的顆粒層面受到一定程度破壞時，分叉漏斗中部流動速度快，邊部流動速度慢，因此，考慮物料動態壓力的超壓情況，結合《貯倉結構設計手冊》內的規定，區域II的豎向壓力修正系數取2.0。

3）載荷組合。經上述工作計算，得到的結果為荷載標準值，按照極限承載能力狀態對鋼倉結構構建與連接做穩定性與強度的設計，這時要對基本的荷載效應組合加以考慮。DL：恒荷載（襯板自重+鋼結構鋼倉自重+倉蓋自重），LD：活荷載（物料重量），荷載組合一：1.3LD+1.2DL，校核鋼結構筒倉的強度；載荷組合二：LD+DL，校核鋼結構鋼倉結構構件變形。

4 用有限元軟件sap2000對結構進行計算

鋼結構筒倉分叉處由于距離較近，為便于施工直接連于十字梁下翼緣下部，在結構設計時需要在外部均勻設置一定量的加勁板。因為鋼結構倉的4個下部出口料工作時間上的差異，會出現物料的不均勻與滿倉物料分布均勻情況，當物料不均勻分布時，鋼結構筒倉存在偏壓情況。通過分析計算比較，鋼結構筒倉中出現3個出料口料滿與1個出料口孔料時，情況則更為糟糕。依據載荷組合一，通過研究分析整個倉結構的應力得到，當出現較大的結構應力時，發生在分料隔板頂部和角部和其對應的加勁肋，見圖5，圖6，這兩部分成為結構計算控制部分，應力集中較為突出，而圓錐段斜鋼板應力較小，應力非常平緩，各部件工作應力不超過結構的允許應力值，由荷載組合二計算結果，最大結構局部變形是5 mm，不超過鋼結構筒倉壁板變形的允許值。

5 結論

通過對優化后鋼結構筒倉結構分析得出以下結論。

1）原有的鋼結構筒倉設計中，通常把結構轉換為了材料力學上的桿件原理做計量，造成實際情況與計算結果的較大差異，在建構在淺倉與深倉基礎上的規范手冊的倉研究，不可孤立的劃分為深倉或淺倉的多出料口鋼結構筒倉而言，應根據散體力學理論，采用合理結構設計方案并利用有限元軟件進行三維計算，更符合結構的實際情況。通過分析我們可以看出，這種方案優點是施工方便，受力簡潔，節約材料，直接美觀，而且應力集中相對較少，下料光滑，沒有圓變方的突變，充分發揮圓倉這種形狀的優勢。

圖4 物料壓力區域劃分示意圖

圖5 鋼結構筒倉應力云圖

圖6 鋼結構筒倉加勁肋設計云圖

2）在工藝設置時，要考慮到鋼結構筒倉的結構設計，在現有的工藝條件下，盡量的設計出圓形鋼結構筒倉結構。而對于多出口料的鋼倉，若設計為圓倉，倉內部分物料區域結構為結構設計的難點，鋼結構筒倉的結構效果在直斜板分隔圓倉結構設計上被較好的實現，另外，也存在合理的結構受力。

參考文獻

[1]GB 50077-2003鋼筋混凝土筒倉設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2004.

[2]李海旺，劉靜，樹學峰.褲型漏斗型鋼貯煤倉散料壓力分布研究[J].工程力學，2010，27（6）.

[3]劉善維，唐瑞森.貯倉結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1999.

[4]吳位民，馬魁文，李勇.鋼結構多出料口給配鋼結構筒倉結構計算[J].起重運輸機械，2012（11）.

[5]北京金土木軟件技術公司，建筑標準設計研究院.SAP2000中文版使用指南[M].人民交通出版社，2006.endprint

摘 要 在對鋼筒倉多出料口結構設計的過程中，傳統設計是采用方變圓或者圓變方的結構設計方案，文章對鋼筒倉多出料口設計傳統設計方案進行優化，提出了較為簡潔的設計方案，根據散體力學理論，利用有限元軟件對結構進行了三維計算分析，對多出料口結構設計具有重要的指導意義。

關鍵詞 鋼筒倉；多出料口；設計方案；優化分析

中圖分類號：TU393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0137-02

鋼筒倉作為一種立式倉庫容器，主要用于儲存粉狀或粒狀的松散無聊，在冶金、電力、水泥、糧食、煤炭等領域廣泛使用。與鋼筋混凝土式的土筒倉相比，其優點有造價點、施工簡便、構造簡單等。鋼筒倉的結構為組合式旋轉薄殼式。其破壞準則與受理方式非常的復雜。受儲料引起的豎向摩擦力作用，鋼筒倉的倉壁極易出現破壞屈曲，稍微有缺陷就可能破壞鋼筒倉，極小的外部干擾就會引起變形屈曲，例如，在物料儲存時，物料下滑過程中，倉壁可能會受到儲料的周向壓力與拉力，進而發生局部應力集中與非對稱分布應力的情形，筒倉局部則可能出現破壞性屈曲，影響其功能發揮。相關資料顯示，在厚度轉變處，倉壁鋼板更容易出現突變，同時具有較高應力水平，和穩定臨界與強度設計值相當接近。若鋼板本身具有缺陷，則降低其承載力，施加給鋼板的應力水平大于了最大承載力，進而出現變形屈曲。

本文研究的鋼筒倉下面有4個出料口，傳統設計是采用方變圓或者圓變方的結構設計方案，漏斗倉壁鋼板在圓變方或者方變圓轉變處應力極易產生突變，且應力水平較高，而且對下料也不流暢，影響工藝要求，外形也不美觀，施工也很麻煩。此方案的方便之處在于，通過材料力學研究的桿件計算來簡化結構，但實際情況與計算結果有很大出入，構建在淺倉、深倉基礎上的規范手冊進行的倉的研究規定，不可簡單的將此種情況定性為為深倉或淺倉的鋼結構筒倉，本文在對鋼筒倉多出料口設計傳統設計方案進行優化，提出較為簡潔設計方案，不采用圓變方或方變圓，直接圓就是圓，方就是方的漏斗，形成連續的下料口，根據散體力學的理論，對料多出口鋼結構筒倉結構進行了三維有限元計算分析，得到的計算結果更符合結構的實際情況。

1 工程概況

某電廠粉煤灰輸送系統中的圓形鋼灰倉，倉內存煤粉，額定容量為250 t（800 m3），倉整體高17.9 m，最大直徑9 m，倉下部有4個出料口，出料口尺寸為￠325 mm，倉出料口處給4個振動給料機供料。鋼結構筒倉全部用鋼板和型鋼焊接而成。鋼結構筒倉結構布置根據工藝上的要求鋼結構筒倉選圓形鋼結構筒倉，但是圓形漏斗的4個出料口由矩形鋼板分隔開，保證物料被均勻分散。為讓鋼結構筒倉通暢出料，要保證漏斗鋼板傾角度>60°，確保物料不會集中。通過研究，將鋼結構十字架設置在在鋼結構筒倉中部標高▽13.100平面上，在安設4個座子在支撐梁上對鋼結構筒倉做支撐，鋼筋混凝土柱子牛腿面受支撐梁的作用力。鋼筒倉傳統設計方案圖見圖1，優化設計圖見圖2。

圖1 鋼筒倉傳統設計圖 圖2 鋼筒倉優化設計圖

2 模型的建立

鋼結構筒倉結構整體模型見圖3。

圖3 優化的鋼筒倉結構有限元計算模型圖

1）鋼結構筒倉材料特性。型材或鋼板是制成鋼筒倉結構的主要材料，以12 mm厚為倉壁直段鋼板，18 mm為漏斗頂部環梁直段鋼板，12 mm厚為倉壁傾斜段鋼板，Q235B鋼板材質，E=210 GPa為彈性模量，0.3為泊松比，7.85×103kg/m?為密度。

2）單元選擇。圖3為鋼筒倉結構的計算模型，分析其受力情況與結構特性，做有限元分析時發現鋼結構筒倉是shell 63（彈性板單元），單元的特點有：彈性板中由6個自由度構成單元的各節點，就也是沿著即繞著X、Y、Z軸移動也沿著X、Y、Z軸轉動，有4個節點可以確定該單元。加勁肋及簡支梁均為線單元。

3）約束。中間一道環梁為主要的鋼筒倉鋼結構筒倉的支撐平面，有限元分析時環梁與支撐梁連接處約束支座部位的X、Y、Z三個方向的線位移，結構約束情況見圖3。

3 物料載荷計算

鋼筒倉鋼結構筒倉內存粉煤灰的物料特性：密度300 kg/m3，內摩擦角由于受水汽影響變化較大，范圍為10°～25°計算時分別按10°和25°兩種情況計算。

1）物料靜載荷。多出料口鋼結構筒倉與單口出料鋼結構的筒倉有所不同，所以進行分區域的研究，如圖4。文獻[1]中采用的側壓力系數是蘭金（Rankine）主動土壓力公式計算。實際上，筒倉中的貯料并不滿足主動土壓力的條件，其側壓力系數k一般都要大于蘭金值。

2）物料動態壓力修正系數。分叉漏斗橫截面呈現自上到下的逐漸變小，截面收縮率也由上到下快速增大。在氣流循環流動作用下，鋼結構筒倉開始卸料，因為儲藏在倉內的物料因引力作用，克服了摩擦力往下流動。在下流過程中，要重新排列顆粒，因原有的顆粒層面呈現下降不均勻狀態，以滿足界面收縮的變動。因為截面的收縮率變大，在越往出口處，會出現更大的顆粒間積壓錯動，粒流內外摩擦力也快速加大，當原有的顆粒層面受到一定程度破壞時，分叉漏斗中部流動速度快，邊部流動速度慢，因此，考慮物料動態壓力的超壓情況，結合《貯倉結構設計手冊》內的規定，區域II的豎向壓力修正系數取2.0。

3）載荷組合。經上述工作計算，得到的結果為荷載標準值，按照極限承載能力狀態對鋼倉結構構建與連接做穩定性與強度的設計，這時要對基本的荷載效應組合加以考慮。DL：恒荷載（襯板自重+鋼結構鋼倉自重+倉蓋自重），LD：活荷載（物料重量），荷載組合一：1.3LD+1.2DL，校核鋼結構筒倉的強度；載荷組合二：LD+DL，校核鋼結構鋼倉結構構件變形。

4 用有限元軟件sap2000對結構進行計算

鋼結構筒倉分叉處由于距離較近，為便于施工直接連于十字梁下翼緣下部，在結構設計時需要在外部均勻設置一定量的加勁板。因為鋼結構倉的4個下部出口料工作時間上的差異，會出現物料的不均勻與滿倉物料分布均勻情況，當物料不均勻分布時，鋼結構筒倉存在偏壓情況。通過分析計算比較，鋼結構筒倉中出現3個出料口料滿與1個出料口孔料時，情況則更為糟糕。依據載荷組合一，通過研究分析整個倉結構的應力得到，當出現較大的結構應力時，發生在分料隔板頂部和角部和其對應的加勁肋，見圖5，圖6，這兩部分成為結構計算控制部分，應力集中較為突出，而圓錐段斜鋼板應力較小，應力非常平緩，各部件工作應力不超過結構的允許應力值，由荷載組合二計算結果，最大結構局部變形是5 mm，不超過鋼結構筒倉壁板變形的允許值。

5 結論

通過對優化后鋼結構筒倉結構分析得出以下結論。

1）原有的鋼結構筒倉設計中，通常把結構轉換為了材料力學上的桿件原理做計量，造成實際情況與計算結果的較大差異，在建構在淺倉與深倉基礎上的規范手冊的倉研究，不可孤立的劃分為深倉或淺倉的多出料口鋼結構筒倉而言，應根據散體力學理論，采用合理結構設計方案并利用有限元軟件進行三維計算，更符合結構的實際情況。通過分析我們可以看出，這種方案優點是施工方便，受力簡潔，節約材料，直接美觀，而且應力集中相對較少，下料光滑，沒有圓變方的突變，充分發揮圓倉這種形狀的優勢。

圖4 物料壓力區域劃分示意圖

圖5 鋼結構筒倉應力云圖

圖6 鋼結構筒倉加勁肋設計云圖

2）在工藝設置時，要考慮到鋼結構筒倉的結構設計，在現有的工藝條件下，盡量的設計出圓形鋼結構筒倉結構。而對于多出口料的鋼倉，若設計為圓倉，倉內部分物料區域結構為結構設計的難點，鋼結構筒倉的結構效果在直斜板分隔圓倉結構設計上被較好的實現，另外，也存在合理的結構受力。

參考文獻

[1]GB 50077-2003鋼筋混凝土筒倉設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2004.

[2]李海旺，劉靜，樹學峰.褲型漏斗型鋼貯煤倉散料壓力分布研究[J].工程力學，2010，27（6）.

[3]劉善維，唐瑞森.貯倉結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1999.

[4]吳位民，馬魁文，李勇.鋼結構多出料口給配鋼結構筒倉結構計算[J].起重運輸機械，2012（11）.

[5]北京金土木軟件技術公司，建筑標準設計研究院.SAP2000中文版使用指南[M].人民交通出版社，2006.endprint