砌體平糧倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

【摘要】隨著全球疫情擴(kuò)散和不確定性，人類的生產(chǎn)、生活受到了極大的影響，糧食的生產(chǎn)、儲備已提高到國家戰(zhàn)略層面。糧倉，作為儲備糧食建筑物其重要性不言而喻。根據(jù)筆者多個(gè)案例的實(shí)踐操作，本文對砌體平糧倉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析、總結(jié)與探討。

【關(guān)鍵詞】平糧倉;砌體;建筑結(jié)構(gòu)

1、引言

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注重力學(xué)模型明確、傳力路徑高效，這樣的建筑才能節(jié)約造價(jià)。砌體平糧倉即為一種傳力路徑高效、節(jié)約建造成本的建筑物，但其結(jié)構(gòu)贅余度很少，且堆糧側(cè)壓力較大，因此平糧倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，既要注重力學(xué)分析，也要注重構(gòu)造要求以增加結(jié)構(gòu)的可靠度。

2、砌體平糧倉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

砌體平糧倉一般為單層單跨框排架結(jié)構(gòu)。根據(jù)功能所需一般用橫墻分隔為多廒間組合，柱距一般為6M，單跨最大跨度可做到24M，檐口高度一般為8-10M，堆糧高度一般為5-7M。屋面可采用預(yù)制的雙T板或者預(yù)應(yīng)力拱板。典型的平糧倉平面及立面見圖1。

3、砌體平糧倉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 砌體平糧倉結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

平糧倉屋面為裝配式無檁體系鋼筋混凝上屋蓋，其廒間分隔橫墻間距需滿足其空間工作性能為剛性方案，即房屋橫墻間距s≤32M，橫墻長度不宜小于其高度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需分別考慮滿倉、半倉、空倉三種工況。

3.2 砌體平糧倉傳力路徑分析

糧食側(cè)壓力→柱間縱墻（山墻）→圈梁→排架柱（山墻柱）→基礎(chǔ)

風(fēng)荷載（含柱頂集中力）→山墻→圈梁（屋架）→山墻柱→基礎(chǔ)

水平地震力與風(fēng)荷載傳遞路徑類似，采用底部剪力法，柱頂和基礎(chǔ)頂分別作用一個(gè)重力荷載代表值。

3.2.1糧食側(cè)壓力

糧食側(cè)壓力為三角形分布，其水平壓力標(biāo)準(zhǔn)值公式為：Phk=kγs，其分布見圖2。

其中：k為平堆時(shí)糧食側(cè)壓力系數(shù)

s為糧食頂面距計(jì)算截面的距離

γ為糧食重力密度

糧食與墻體之間豎向摩擦力較小，且對抗側(cè)力構(gòu)件及基礎(chǔ)有利，可不列入計(jì)算分析，作為安全儲備。

3.2.2砌體墻受力分析

由于平糧倉跨度較大，一般不小于12M，而受力圈梁層間間距不超過2.5M，砌體墻為單向簡支受彎構(gòu)件分析，圈梁作為其鉸結(jié)點(diǎn)，按砌體受彎構(gòu)件分別驗(yàn)算其受彎承載力和受剪承載力。墻體厚度主要與堆糧高度有關(guān)，當(dāng)堆糧高度超過6M時(shí)，墻體厚度一般取490mm，堆糧高度小于6M時(shí)，墻體厚度可取370mm。

3.2.3圈梁受力分析

除基礎(chǔ)圈梁外，上部圈梁截面為墻厚×240，可作為連續(xù)多跨臥梁計(jì)算，只承受堆糧側(cè)壓力，糧倉排架柱或山墻柱作為其支座，受荷寬度范圍內(nèi)的糧食堆載作為線荷載作用于臥式圈梁上。

基礎(chǔ)圈梁既承受糧食側(cè)壓力，亦承受上部墻體自重，截面寬度為墻厚，其截面高度根據(jù)豎向荷載確定，為雙向受彎構(gòu)件。

3.2.4排架柱受力分析

剛性方案下，為兩鉸剛架體系，屋蓋視為剛性桿，柱為壓彎構(gòu)件。屋面荷載作為豎向集中偏心荷載傳遞給排架柱，層間圈梁支座反力作為水平集中荷載傳遞給排架柱。排架柱側(cè)向穩(wěn)定由圈梁和墻體保證。由于排架柱承受較大的水平荷載，柱截面為矩形截面，常用的截面有400x700，500x900等。排架柱受力模型見圖3。

3.2.5山墻柱受力分析

山墻柱受荷情況與排架柱一致，但其邊界條件有所不同。山墻柱實(shí)際上為柱底剛結(jié)，預(yù)制屋蓋作為山墻柱頂彈性支座，設(shè)計(jì)時(shí)可按懸臂柱進(jìn)行驗(yàn)算，柱頂彈性支座可作為其安全儲備。

3.2.6基礎(chǔ)受力分析

基礎(chǔ)承受排架柱傳來的水平力、屋面恒載活載以及墻體自重，同時(shí)需考慮作用與基礎(chǔ)頂面的糧食堆載，按偏心荷載驗(yàn)算地基承載力。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工況需考慮滿倉、半倉、空倉三種工況。

當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，偏心方向?yàn)閭}外。一般不讓其出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，同時(shí)基礎(chǔ)需驗(yàn)算其抗滑移穩(wěn)定性。

當(dāng)采用樁基礎(chǔ)時(shí)，偏心彎矩作用下，樁可能出現(xiàn)上拔力，基樁構(gòu)造需按抗拔樁考慮，同時(shí)基樁需驗(yàn)算其水平承載力。

4、砌體平糧倉構(gòu)造要求

由于砌體平糧倉傳力路徑簡潔明了，贅余度小，需要采取充分的構(gòu)造措施確保其整體穩(wěn)定性，消除施工帶來的不確定性因素，增大贅余度。其主要構(gòu)造措施如下：

（1）圈梁作為重要的受力、傳力構(gòu)件，圈梁不宜采用分離式配筋，圈梁所有受力和構(gòu)造鋼筋均需通長設(shè)置。

（2）地震工況下，構(gòu)造為主，計(jì)算為輔，墻體高度方向上，每500高設(shè)置2道兜圈封閉拉結(jié)筋。

（3）墻上不得留有任何腳手架眼，以免影響砌體受力性能。

（4）擋糧門洞及觀察窗屬于受力不連續(xù)的薄弱處，門洞兩側(cè)采取附加通高的門柱，窗洞處必須采取封閉兜圈梁柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

（5）為防止基礎(chǔ)滑移，需進(jìn)行抗滑移驗(yàn)算外。為增大基底摩擦力，基底墊層可采用碎石混凝土。基礎(chǔ)或承臺埋設(shè)不宜小于1.6M，利用基礎(chǔ)側(cè)面土體抵抗水平力，且基坑回填土體壓實(shí)系數(shù)不小于0.94。

（6）為加強(qiáng)平糧倉整體性，排架柱與圈梁均應(yīng)與砌體同步隨砌隨澆筑。

（7）由于山墻與屋蓋為弱連接，可考慮在山墻柱頂處屋蓋面層上附加配筋現(xiàn)澆帶，確保山墻在承受水平荷載時(shí)，有一定的反拉作用，見圖4。

總結(jié)：

平糧倉雖體量小，但其涉及到排架、砌體等方面的綜合考量，多倉之間會設(shè)置懸挑牛腿支撐網(wǎng)架或?qū)嵏逛摿河昱铮總€(gè)節(jié)點(diǎn)均需仔細(xì)推敲，且無專業(yè)軟件可直接建模分析，對專業(yè)知識的綜合度要求較高。因此，平糧倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，注重其堆糧水平荷載較大的特點(diǎn)，需做到結(jié)構(gòu)力學(xué)概念清晰，傳力路徑明確，注重構(gòu)造措施增加其結(jié)構(gòu)贅余度。

參考文獻(xiàn)：

[1]《糧食平房倉設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50320-2014）

作者簡介：

張賢成（1984.10-），湖南，男，漢，本科，工程師，現(xiàn)主要從事的工作：設(shè)計(jì)管理。