大直徑貯倉倉底結構研究

劉超

摘 要：貯倉是主要用于貯存、運轉的基礎設施，貯倉不盡占地少、容量大，而且所貯存的物料運轉通暢，因此，貯倉已經越來越廣泛的應用到工業建筑和公共建筑中。本文通過對大直徑貯倉倉底結構進行分析，以期加強貯倉結構設計，提高貯倉使用壽命。

關鍵詞：大直徑；貯倉倉底；結構設計

隨著社會經濟的快速發展，尤其是工業的發展，工業企業對于物料儲存的要求也越來越高，應此要求，貯倉的應用也越來越廣泛，尤其是其中的鋼貯倉，具有安裝方便、儲存量大的優點，而針對大直徑的貯倉，要想保證物料貯存的科學合理，就需要對貯倉倉底結構進行科學設計，以保證貯倉功能的發揮。

一、貯倉的受力特點分析

對于大直徑貯倉來說，由于形狀不同，因此導致對貯倉各個構件的受力狀態也不同。大直徑貯倉的倉底結構主要分為兩個部分，包括倉底漏斗結構與倉底支承結構[ 1 ]。

倉底漏斗結構和倉壁澆筑為一體，因此，漏斗層結構上的荷載會直接轉到倉壁或者與倉壁相連的環梁上面。這樣的整體連接，能夠保證漏斗壁和倉壁產生相互拉結的效果，倉壁會受到貯料水平壓力的作用，由此導致其容易出現變形情況，而相互拉結產生的效果正好能夠彌補這個問題，對變形產生限制作用。

不同的倉底支撐結構形式，對于大直徑筒倉內力的影響也有所不同。對于大直徑的筒倉來說，倉底結構主要分為倉底板及倉底板與倉壁脫開兩種形式，對于倉底支承結構，應當充分考慮倉壁內外的應力分布情況，如果邊緣效應不同，而且約束條件不同，就會導致筒倉的最大環向拉應力也不相同，出現的位置也不同，如果約束越弱，則最大環向拉應力也越大，而且應力位置也會越靠下[ 2 ]。

由此可見，對于大直徑的貯倉來說，其倉底結構由于形狀不同，所需要承受的應力也有所不同，這就需要根據倉底結構的具體情況進行科學設計，以保證貯倉整體結構設計的合理性，提高貯倉的使用壽命及抗震性能，提高貯倉使用的經濟效益。

二、大直徑貯倉倉底結構設計方法

（一）倉底漏斗結構設計

倉底漏斗結構與倉壁是現澆為一體的，因此，通過漏斗層結構的荷載，倉底漏斗與倉壁會實現整體連接[ 3 ]。通過整體連接，能夠避免倉壁出現變形的情況，而且還能夠對倉壁的裂縫進行科學計算。但此種結構形式，會導致倉壁的連續滑模施工受到影響。

為了避免筒壁連續滑模施工受到制約，可以等筒壁滑模施工之后，再對倉底的漏斗層進行施工處理，而這成為非整體連接性結構。此種結構形式可以保證滑模施工的連續性，大大提高了施工進度。同時也不需要考慮倉壁余漏斗環梁之間所產生的互相作用力。隨著此種結構形式不影響滑模連續施工，但卻會導致倉壁與漏斗壁之間缺少連接，更會對筒壁應力產生一定影響。

（二）倉下支承結構設計

對于倉下支承結構的設計選型，應當充分考慮倉底的形式、倉底設計工藝及倉底基礎類別。對于圓通筒倉的倉下支承結構設計，主要采用柱支承、筒壁支承及內柱和筒壁共同支承的形式[ 4 ]。倉下支承結構的設計，主要是在卸料口的周圍布置圓形內筒，對于內筒的直徑設計，應當充分考慮卸料口，應確保能夠確保包圍卸料口。另外，可以在貯倉的內筒壁及外筒壁之間設計圓錐形的漏斗壁，而且漏斗壁的上端，應當以筒壁或筒壁的扶壁柱為支承，而漏斗壁的下端則要以內筒為支承。本文主要考慮柱支承與筒壁支承兩種形式。

1.柱支承

柱支承結構形式，應當考慮筒倉中柱子所占的基礎面積以及柱子的軸向力，在計算邊柱時，則要考慮地基反力中的彈性分布情況。根據柱子所占倉底板的面積，對柱的軸向力進行計算。除此之外，柱支承還應當充分考慮由于風荷載力所產生的軸向力及彎矩。

除了結構支承計算外，還應當對柱支承筒倉的抗震進行計算，對此可以采用底部剪力法，對此，可以采用單質點模型方法，將質點設置在柱頂位置，地震作用的標準值設置在筒倉倉體及貯料的重心位置。地震影響系數的計算，要考慮地震的強度、場地指數以及結構性的自震周期，依次畫出地震影響系數曲線，從而確定抗震計算結果。

2.筒壁支承

對于大直徑的圓形筒倉，可以采用筒壁支承或者筒壁和內柱共同支承的方法。在應用筒壁支承方法時，應充分考慮垂直荷載力及水平荷載力，在此基礎上對水平凈截面的強度進行計算處理[ 5 ]。在垂直荷載力及整體彎曲所產生的彎矩作用之下，如果筒壁上有洞口，計算水平凈截面強度時要減去洞口的面積，如果洞口筒壁的寬度≤5倍的壁厚，則應當按照柱子進行計算，以確保筒壁在荷載力的作用下仍有足夠穩定性及強度。

除了筒壁支承計算外，還要考慮筒壁支承的抗震性能，對于筒壁支承的抗震計算，可以根據剪力法進行計算，倉體與倉上的建筑物，則應當采用多質點的體系模型方法進行計算處理。

通過上述分析可知，筒壁支承的安全系數要顯著高于柱支承，倉體和倉下的支承結構連接面也會變得緩和一些，柱支承的剛度變化較為突然，由此會導致倉壁的應力較為集中，倉壁壓力大，也就增加了貯倉結構的不穩定型。而如果能夠將筒壁支承與柱支承聯合實施，可以將倉壁基礎與地基的接觸面擴大，從而增加倉壁阻力，保證倉壁的穩定性，正是由于此，筒壁支承的抗震性能也優于柱支承。

三、結語

對于大直徑的貯倉倉底結構分析，應當充分考慮倉底漏斗結構與倉底支承結構兩種形式的結構應力，以保證貯倉結構的穩定性和安全性。在對大直徑貯倉倉底結構進行設計時，如果采用柱支承，可以選擇應用柱墻混合形式的支承結構，如果是倉底漏斗結構，則可以采用圓錐形漏斗壁結構形式，以實現經濟性，也更好的滿足貯倉倉底的結構設計需求。

參考文獻：

[1] 劉瑞軍.鋼筋混凝土筒倉的結構選型和構造探討[J].山西建筑，2014，14（17）：32-33.

[2] 周寶山，武洲鵬.預應力鋼筋在選煤廠鋼筋混凝土筒倉中貢獻度的探討[J].煤炭加工與綜合利用，2013，16（S1）：67-69.

[3] 楊海林，崔林萌，田亞珍.大直徑貯倉幾個局部構造設計方案簡介[J].露天采礦技術，2013，245（04）：89-91+96.

[4] 褚海霞.水泥廠鋼筋混凝土圓形筒倉支承結構設計[J].合肥工業大學學報（自然科學版），2015，114（09）：1418-1421+1429.

[5] 尹冠生，黃義，陳皆民.考慮地基相互作用時筒倉模型的靜力實驗研究及有限元分析[J].實驗力學，2012，47（03）：369-375.