糧食鋼板倉技術狀況及設計建議

◎宋紅領，段君峰，薛晨曦（.河南工大設計研究院，河南 鄭州 45000；.河南工業大學土木建筑學院，河南 鄭州 45000；.河南建院建筑材料檢測有限公司，河南 鄭州 450000）

糧食鋼板倉技術狀況及設計建議

◎宋紅領1，段君峰2，薛晨曦3
（1.河南工大設計研究院，河南 鄭州 450001；2.河南工業大學土木建筑學院，河南 鄭州 450001；3.河南建院建筑材料檢測有限公司，河南 鄭州 450000）

簡述了鋼板倉在我國的發展歷程及現狀，分析了鋼板倉在糧食儲藏行業存在的技術和安全問題，針對鋼板倉的特點，探討了提高鋼板倉儲糧技術性能的措施和方法。

鋼板倉；儲糧安全；設計建議

鋼板倉可儲存粒狀、粉狀、糧油、食品、釀造、煤炭和建材等各種散體物料，在工農業、城鄉及環保工業等領域得到廣泛應用。國外鋼板倉的發展已有100多年的歷史，我國鋼板倉技術在糧食行業應用與發展起步較晚。1982年，黑龍江省洪河農場從美國引進鍍鋅波紋板裝配式鋼板倉，是國內出現最早的現代化鋼板倉群［1，2］。20世紀80年代，我國鋼板倉的建造取得了空前發展。鋼板倉以其獨特的優勢在糧食行業和其他行業均取得了良好的應用效果。隨著我國現代糧食物流“四散”的發展要求，糧食鋼板倉已經展現出了極強的發展潛力。然而在科技儲糧、綠色儲糧、生態儲糧新要求下，鋼板倉能否獨占鰲頭，引領糧食倉儲技術的新方向？鋼板倉的安全可靠性究竟如何？鋼板倉的設計有哪些需要特別注意的環節？這些問題目前都尚無定論。因此，本文在總結鋼板倉優缺點的基礎上，分析了其目前存在的問題及解決方案，并對其發展前景進行了探討。希望能引起行業內的重視，起到拋磚引玉的作用。

1 鋼板倉特點及發展概況

顧名思義“鋼板倉”就是用鋼材焊接、鉚接形成的一種儲存倉體。具有強度高、自重輕、機械化程度高、標準化程度高、施工快、造價較低等優點，短期儲糧不會影響糧食質量和安全。因此，較適合用于各類糧食加工企業，以及港口、碼頭的糧食短期儲存和周轉，也非常符合現代糧食物流的“四散”（散儲、散運、散裝和散卸）儲糧要求。我國糧食鋼板倉主要有波紋板裝配式、螺旋咬邊（利浦）式和焊接式3種，其中絕大多數是波紋板裝配式的，利浦式次之，焊接式較少。

鋼板倉最先在國外得到廣泛應用。應用于儲糧行業的鋼板筒倉起源于20世紀初，按其制作方式產生的時間劃分，其發展先后經歷了鉚接式倉、焊接式倉、裝配式倉和螺旋咬邊式倉（又名利浦倉或螺旋倉）4個階段。20世紀70年代末，在國外糧食行業中，鋼板倉幾乎取代了任何類型的糧倉。目前，美國95％的糧倉采用鋼板倉。

我國糧食鋼板倉的發展主要經歷了3個階段［1］。①1979-1981年的應用嘗試期：其目的是想通過鋼板倉的試用，探討逐漸代替當時的主要倉型席穴囤的可行性。②1982年至20世紀90年代初的應用技術引進、消化、吸收和提升期：國內先后引進了利浦鋼板倉和裝配式鋼板倉的全套技術，在對其技術吸收和消化的基礎上，逐步形成了中國鋼板倉建造技術。③1995年至今的發展期：自我研發、技術提升，中國鋼板倉建造技術走向國際化。

2 鋼板倉存在問題

鋼板倉作為順應歷史發展的新倉型，存在諸多優點的同時也必定存在著相應的問題和缺陷。而所有問題歸結起來可分為兩大類：結構安全和糧食安全。

2.1結構安全

鋼板倉作為一種特殊的倉體，在設計中是作為設備，還是作為倉體目前沒有明確規定。在實際工程中，往往是將鋼板倉倉體作為設備，由鋼板倉廠家提供，因此存在較大的安全隱患。鋼板倉的強度高，而大多情況下忽略了其穩定性。糧食鋼板倉設計的核心理論是穩定理論［3］。盡管糧食鋼板倉倒塌事故的原因多種多樣，但共同性問題是其穩定設計理論在工程應用中不成熟，如突然徹底倒塌、底部先倒、卸糧時倒塌、單一計算理論與多模式破壞不符、未設加勁肋、加勁肋作用機理不清楚等。眾所周知，糧食在裝、卸料過程中，荷載是動態的，用數學理論模型很難準確計算其力學特性。尤其是在卸料過程中，存在整體流動、管狀流動和混合流動3種狀態。每種狀態的流動方式和受力特點均不相同，特別是糧食結拱時，糧食整體流的非均布水平動壓力主要由卸料過快使結拱不均勻塌落導致，主要發生在下部1/3范圍。結拱糧食有時會不均勻、不對稱塌落成整體流，一旦形成偏心卸料，荷載數值約增大到靜止時的2倍。最危險的是一邊有高水平壓力，一邊壓力為0或由卸料過快導致的負壓。這極易導致局部屈曲失穩破壞，乃至整體破壞［4］。因此，鋼板倉應嚴禁側壁卸料和偏心卸料，但在設計中，同時必須考慮由偏心卸料引起的附加荷載，因為糧食作為散體物料，即使在中心卸料，也可能產生附加偏心荷載。

鋼板倉的另一種重大結構安全問題就是鋼錐斗與倉體連接的破壞［5，6］。鋼板倉的支撐形式一般包括鋼結構支撐和鋼筋混凝土結構支撐，同樣鋼錐斗的安裝類型也分為與鋼結構連接和與鋼筋混凝土結構連接。支撐結構為鋼筋混凝土結構時，通常做法是在鋼筋混凝土環梁處設置預埋件，鋼錐斗通過螺栓或焊接連接。鋼結構支持體系時，鋼錐斗同樣也是通過螺栓或焊接與倉體連接。故在動態進料和卸料過程中，鋼錐斗受力導致螺栓由受剪狀態變為受剪、受彎共同作用。尤其是鋼筋混凝土支持結構時，會加劇對混凝土環梁的擠壓作用，甚至造成環梁混凝土的崩落。且預埋件的安裝定位以及鋼錐斗的施工安裝均極易造成誤差，影響結構安全。

2.2糧食安全

鋼板倉在糧食行業的應用必須確保糧食品質安全。而與鋼筋混凝土筒倉相比，鋼板倉存在的主要問題是其保溫隔熱性能差，受外界氣溫變化的影響大，特別是在高溫季節、熱帶或亞熱帶儲糧地域，這種影響會嚴重地影響到糧食的儲藏穩定性；另外在早晚溫差比較大的儲糧地域，有時候也可能由于溫差過大，在鋼板倉的內壁會出現結露現象，也會影響糧食的品質和儲藏的穩定性［7］。

另一個問題是鋼板倉氣密性差［7，8］。特別是裝配式鋼板倉，在倉壁與底座和上部倉頂蓋連接處，以及倉壁螺栓連接部位，均容易受到連接密封材料老化失效的影響，降低倉體氣密性。特別是在我國儲糧時間長的背景條件下，必須考慮熏蒸問題，而鋼板倉的氣密性差，嚴重得影響了熏蒸質量和效果。

3 結論及建議

在材料日新月異發展的今天，鋼板倉作為新的倉型，有其獨特的魅力和優點。多年的實踐應用，也驗證了鋼板倉的優越性，特別是在我國“四散”儲糧現代物流模式下的靈活性。隨著與國際糧倉物流的接軌，鋼板倉儲糧也必將在糧食儲藏和流通中發展重要作用。為彌補其自身劣勢和不足，建議鋼板倉在設計使用中，應從以下幾個方面進行改進。①注重結構安全，必須加強鋼板倉在設計、施工、使用過程中的質量安全。鋼板倉主體設計應由專業設計院對其強度、剛度、穩定性等進行設計確認；應加強施工過程的規范管理，確保施工質量；加強鋼板倉使用操作的規范化，嚴禁偏心進出糧。②建議鋼板倉底座和錐斗均采用鋼筋混凝土結構形式，上部倉體為鋼結構形式。該結構形式將大大降低了進糧過程中，糧食高空墜落對底座的沖擊作用，提高了鋼板倉的整體穩定性。③使用新材料、新工藝，增強鋼板倉的保溫隔熱性能提高儲糧的穩定性，增加糧食安全。如在倉壁鋪設保溫棉、外壁涂抹銀色油漆、設置雙層倉壁填充隔熱材料等。④提高熏蒸倉的氣密性，可采用雙膠墊密封螺栓、雙層螺栓卷邊、內嵌密封條、涂抹密封涂料等措施。⑤應盡快建立健全糧食鋼板倉的現代化管理模式和糧食儲藏技術體系，促進鋼板倉在糧食儲藏領域的健康發展。

［1］呂建華，史 雅，張來林.中國鋼板倉儲糧的應用及發展趨勢［J］. 糧食科技與經濟，2011（5）：23-24.

［2］王永剛，陳 藝.鋼板倉儲糧技術狀況［J］.糧食流通技術，2002（3）：22-23.

［3］程延樹.糧食鋼板倉結構核心技術穩定設計問題探討［J］.建筑結構，2005（6）：49-52.

［4］崔元瑞.對某鋼板筒倉倒塌事故的分析和探討［J］.特種結構1999（2）：48-51.

［5］張亞莉，高乃國.某面粉廠筒倉鋼錐漏斗質量事故的分析處理［J］.面粉通訊，2004（1）：28-31.

［6］陳文明.面粉廠鋼板筒倉鋼錐斗事故的處理［J］.煤礦設計，1999（12）：31-33.

［7］張友春.談我國鋼板筒倉的儲糧性能［J］.糧油食品科技，2008（1）：14-18.

［8］左 青，吳 晨，孫雄星.鋼板倉儲料安全管理措施［J］.中國油脂，2009（8）：65-68.

The Present Situation and Design Advice of the Steel Silo

Song Hongling1， Duan Junfeng2， Xue Chenxi3
（1.Henan University of Technology Design and Research Academy， Zhengzhou 450001， China；2. College of Civil Engineering and Architectural， Henan University of Technology，Zhengzhou 450001， China；3. Henan Building Materials Research & Design Institute Co. Ltd.， Zhengzhou 450000， China）

The article generally describes the development and situation of the steel silo in China， and the technology of grain storage of the steel silo was been analysed. Based on the characteristics of the steel silo， the efficient methods and measures to improve performance of the steel silo have been proposed.

Steel silo； Grain storage safety； Design advices

TU279

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.12.004

宋紅領（1982-），男，工程師；主要研究方向為城市生命線防災減災及倉儲設計等。

段君峰（1984-），男，博士，河南滎陽人；主要研究方向為倉儲結構及城市防災減災等研究。