關于水泥廠的筒倉設計研究

摘 要：水泥廠的筒倉屬于一類立式容器，用于存放水泥廠石膏、石灰等運營生產性物料。筒倉設計質量直接影響水泥廠的生產能力，因此必須提高筒倉設計的水平，為水泥廠存儲物料提供優質的保障。在對水泥廠筒倉進行設計時應遵循經濟、耐久的原則，同時確保筒倉受力平衡，提升筒倉在水泥廠生產中的應用水平，文章以水泥廠為研究背景，重點分析筒倉的設計。

關鍵詞：水泥廠；筒倉設計；注意事項

水泥廠中的筒倉由于建造材料及功能的不同，因此有很多類型，從建造材料來講，筒倉主要有：鋼筒倉、混凝土筒倉、磚砌筒倉等，水泥廠需要根據企業生產的實際需求來對筒倉進行設計。同時不斷完善筒倉的功能設計，達到規范的設計標準，由此才能發揮筒倉在水泥廠中的應用優勢，保障筒倉存儲的質量水平，為水泥廠提供優質的存儲基礎。

1 水泥廠筒倉設計的幾項內容

結合水泥廠筒倉使用的具體情況，重點在筒倉倉頂、倉下支撐、筒倉結構三個方面對其設計進行分析。

1.1 筒倉倉頂設計

水泥廠對筒倉設計的性能及質量要求非常高，筒倉倉頂的設計必須要達到相關的性能標準，才能滿足水泥廠的使用需求。首先筒倉倉頂采用一般鍍鋅鋼板，有助于避免筒倉在水泥廠的使用周期中出現腐蝕或強度不足的情況。其次筒倉倉頂的組合梁設計需要按照加固的規定執行，尤其是節點位置的加強筋布設，角鋼部分應該全面布設栓釘，栓釘是筒倉倉頂中的重點設計部分，栓釘設計不足很容易影響筒倉的使用效益，需要控制栓釘在筒倉倉頂的安裝位置，栓釘與鋼筋頂面的距離應高于30mm，與梁跨度的間距需小于翼板的4倍，距離大于100mm。

1.2 倉下支撐設計

水泥廠筒倉設計時，還要綜合分析水泥廠所處的地質狀態，由此才能確定筒倉擺放的位置，穩定筒倉設計的基礎。以水泥廠的鋼筋混凝土筒倉為例分析倉下支撐設計。《鋼筋混凝土筒倉設計規范》中規定了筒倉倉下支撐設計的要求，倉下支撐結構應該以筒倉倉底為主，適應筒倉倉底的具體要求。筒倉倉下支撐結構可以選擇筒壁、內柱結構，設計需要按照筒壁的狀態，重點朝向結構削弱的方向，保障倉下縱橫支撐的完整性。不同類型的倉底結構決定了倉下支撐的設計重點，主要是確保倉下支撐設計的可靠性，強化其承擔水泥廠筒倉的重力作用，以免出現載荷過度的情況。

1.3 筒倉結構設計

筒倉結構是水泥廠最為關注的設計內容，近年來筒倉結構設計的壓力越來越大，主要來自水泥廠存儲的負擔。水泥廠筒倉結構的設計關鍵是載荷分配，根據水泥廠存放物料的方式，明確載荷對筒倉結構的影響，進而提出可靠的設計方式。以筒倉結構設計中的活載荷為例進行分析，活載荷在筒倉結構中，可以按照結構承載的時間發生變化，適應不平衡載荷的分配與應用，活載荷設計的過程中，需要控制分項系數，如：可變載荷為1.4、永久載荷為1.2，由此才能保障筒倉結構設計在變化載荷中的穩定性，達到水泥廠存儲的標準。

2 水泥廠筒倉設計的注意事項

水泥廠筒倉設計越嚴謹，其規避潛在風險的能力就越高，有利于保障水泥筒倉設計的穩定性和可靠性。水泥廠筒倉結構設計中的注意事項比較多，不同的筒倉直徑，其設計過程中遇到的問題也會不同。

2.1 Φ6m、8m筒倉

Φ6m、8m筒倉設計中應該注意筒壁開孔的控制，筒壁開孔受輸送工藝的影響，容易開孔較大，同時受門洞的干擾，容易導致倉下支撐缺乏足夠的強度，內壁逐漸減少，所以在保障筒壁開孔合理的基礎上，需嚴格的控制承壓面積，承壓不足還需要調整倉下筒壁，確保其達到標準承壓。如果Φ6m、8m筒倉的門洞過大，此時還要注意梁弧長的控制，避免筒倉梁發生扭曲。按照筒倉設計需求，分開孔洞設計，在分割的孔洞中設計支撐點，用于控制梁變形。

2.2 Φ10m、12m筒倉

Φ10m、12m選用4根平面柱，受平面柱數量的限制，筒倉設計對倉下支撐提出了較高的要求。倉底板的結構厚度要合理，合理設置配筋，提高筒倉設計的經濟性。在Φ10m的筒倉設計中，輸送設備占據倉底板空間，因此無法設計內柱，倉下支撐只能選用筒壁支撐，這就需要適當增加筒壁的厚度，如：350mm，設計足夠的承壓面積，盡量增加底板跨度，還要利用配筋提高筒倉設計的強度。通過Φ10m筒倉在水泥廠中的應用實踐，可發現其結構高度不能太高，這樣既可以降低筒倉設計的成本投入，又可以提高筒倉的整體強度。另外，筒倉結構設計中的鋼板部分，應采取焊接的方式，消除連接孔對水泥廠筒倉的影響，以便提高筒倉結構的承載。

2.3 Φ15m筒倉

筒倉直徑為Φ15m，平面柱的布置相對比較靈活，按照水泥廠的實際需要布設即可，正常情況下Φ15m的筒倉可布置6根平面柱，有特殊限制時也可減少到4根。為降低筒倉倉底的厚度，可在倉下結構中安排共同支撐，主要是利用筒壁、內柱之間的關系。例如某水泥廠的水泥生產線中，采用Φ15的筒倉存放電石渣，此時除了上述的注意事項外，筒倉還要利用倒錐庫的方式，椎體下方的筒壁厚度要大于上方，所用混凝土的質量性能也需要適當提高，確保筒倉椎體的承壓達到需求標準，此類筒倉的空間較大，為工藝設備的存放提供了充足的空間，無需另外建設設備控制室，節約成本。

3 水泥廠筒倉設計的性能控制

筒倉在水泥廠運營生產中具有重要影響，筒倉設計中還需要重視筒倉的抗震性能，保障筒倉使用的可靠性和安全性。以筒倉抗震設計為例分析水泥廠筒倉設計的性能控制。

水泥廠筒倉的抗震性能設計會受到諸多因素的干擾，在設計過程中應該結合水泥廠生產實際重點考慮影響筒倉抗震的因素，從根本上進行控制，不斷提升筒倉的抗震能力。對于筒倉抗震性能的設計分析：首先是整體抗震設計，包括倉外結構和倉頂，確保整個筒倉結構上的配合性，即使受到過度的振動和沖擊，也能維持整體狀態，筒倉設計中出現懸殊剛度時，還要設計防震縫，消除剛度差的影響，保障水泥廠筒倉設計的整體穩定性；然后是對筒倉輔助部分抗震的控制，主要是簡支的相互連接，雖然簡支只是輔助筒倉設計，但是其在抗震方面的影響卻非常大，必須加強輔助部分的抗震設計，由此才能保障水泥廠筒倉的性能穩定；最后是抗震載荷的設計，抗震載荷計算不僅要消除水泥廠運營自身對筒倉的影響，還要做好地震預防的工作，防止筒倉出現結構問題，規劃筒倉抗震載荷計算中的關鍵點，促使筒倉抗震設計達到平衡的狀態。水泥廠必須要重視地震載荷對筒倉設計的影響，準確的規劃筒倉的抗震設計，確保筒倉在水泥廠運營生產中的穩定性。

4 結束語

隨著建筑行業對水泥需求量的不斷增加，水泥廠也迎來了新的發展契機，筒倉作為水泥廠重要的存儲物料的構筑物，其在水泥生產過程中發揮著重要的作用，水泥廠筒倉的設計應用水平直接影響水泥生產質量，同時也關系到水泥廠的未來發展前景。因此，水泥生產企業必須要在結合自身存儲實際需求的基礎上，不斷加強筒倉設計的優化，確保筒倉運行的安全與可靠，使自己在水泥市場競爭中占據有利地位。

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作者簡介：李倩（1982-），女，安徽合肥人，學歷：本科，工作單位：合肥水泥研究設計院。