某糧庫糧食平方倉結(jié)構(gòu)設(shè)計探析

郝成義 （安徽省建筑科學研究設(shè)計院，安徽 合肥 230031）

0 引言

“國以民為本，民以食為天”，糧食既是關(guān)系國計民生和國家經(jīng)濟安全的重要戰(zhàn)略物資，也是人民群眾最基本的生活資料，完善糧食儲備體系，是糧食安全保障體系的重要組成部分。儲存糧食的平方倉設(shè)計遵循《糧食平方倉設(shè)計規(guī)范》（GB 50320-2014）的規(guī)定。某糧庫糧食平方倉按散裝小麥堆梁線8m進行設(shè)計，屋架跨度24m，且建設(shè)方要求做雙層屋蓋，設(shè)計難度較大。本文介紹了該糧庫糧食平方倉的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，讀者可以了解平方倉結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基礎(chǔ)設(shè)計、墻體設(shè)計以及屋蓋設(shè)計，對于需要進行相似糧食平方倉設(shè)計的設(shè)計人員具有一定指導和借鑒意義，而該糧庫糧食平方倉設(shè)計采用的雙層現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋蓋具有一定的創(chuàng)新意義。

1 工程概況

項目位于合肥市肥西縣官廳鎮(zhèn)，含四棟糧食平方倉，每棟由兩到三個平方倉共同組成，標準倉堆梁線下建筑平面詳圖1。

圖1 標準倉堆梁線下建筑平面圖

結(jié)構(gòu)選型采用排架體系，縱橫承重墻均采用490mm厚燒結(jié)粘土實心磚墻，堆梁線以下墻體于標高0.000、1.100、2.300、3.800、5.600、8.000 處設(shè)圈梁，除第一道圈梁尺寸為490x600外，其余圈梁尺寸按490x240，框排架跨度24m，排架柱尺寸500x1200，框架上弦梁 450x1200，下 弦 梁 450x700，吊 柱450x500，排架標準柱距6m，部分倉端部有小跨。倉內(nèi)儲糧按平堆小麥8m設(shè)計。標準框架立面剖面見圖2。

圖2 平方倉框排架剖面圖

2 糧食荷載計算

平方倉結(jié)構(gòu)上的荷載和作用主要有①永久荷載：結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預應力或其他加在結(jié)構(gòu)上隨時間不變的荷載；②可變荷載：糧食荷載、屋面活荷載、輸送設(shè)施吊掛荷載、風荷載、雪荷載、氣密性加壓檢測荷載、溫度作用或其他加在結(jié)構(gòu)上隨時間變化的荷載；③地震作用。與普通民用建筑不同的地方主要是糧食荷載，糧食荷載對倉壁的作用包括作用于倉壁的水平壓力和豎向摩擦力，其水平壓力標準值計算公式：Phk=kγs；豎向摩擦力標準值計算公式：Pfk=kγstanδ。規(guī)范附錄B提供了一般平推散裝糧食的水平側(cè)壓力系數(shù)及對墻面的摩擦系數(shù)值。糧食荷載還有一個需要注意的地方是，根據(jù)GB 50320-2014的規(guī)定，其分項系數(shù)取1.3。

3 平方倉墻體設(shè)計

平方倉墻體設(shè)計根據(jù)位置不同，可分為檐墻、山墻以及敖間墻。根據(jù)《糧食平方倉設(shè)計規(guī)范》（GB 50320-2014）的規(guī)定，“散裝平房倉墻體應按實際結(jié)構(gòu)形式分析及計算。當墻體為砌體且由鋼筋混凝土柱與水平聯(lián)梁承重時，應按下列規(guī)定進行計算：①糧食側(cè)壓力宜由水平聯(lián)梁間的砌體傳給水平聯(lián)梁，再由水平聯(lián)梁傳給柱；②水平聯(lián)梁間砌體可取單位寬度豎向條帶，并應按簡支梁計算內(nèi)力；③砌體可按受彎構(gòu)件進行計算；④水平聯(lián)梁宜按結(jié)構(gòu)布置情況取計算簡圖，梁的跨度可取相鄰柱軸線間距，梁上水平荷載為砌體簡支梁的支座反力。”將平方倉檐墻計算做成Excel表格，其計算結(jié)果詳表1～表3。根據(jù)計算結(jié)果，墻體采用490厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10滿足設(shè)計要求。山墻柱間距為4.8m，山墻墻體采用490厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10；敖間墻柱間距為2.4m，敖間墻體采用620厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10，堆梁線以下墻體于 標 高 0.000、1.100、2.300、3.800、5.600、8.000處設(shè)圈梁。計算結(jié)果不再贅述，均滿足設(shè)計要求。

4 框排架及屋蓋設(shè)計

排架柱根據(jù)屋蓋形式不同，其計算方式也不同，屋架形式可采取多種方式，以前使用較多的有雙T板、預應力折線型屋架、拱板屋架等，上述屋架形式一般將屋架作為門架柱的鉸接支撐點，然后按門架建模進行計算，完成門架柱設(shè)計。隨著糧食儲存對保溫隔熱等工藝越來越嚴格的要求，屋蓋形式也呈現(xiàn)了許多新的形式，例如雙層屋蓋形式，即采用現(xiàn)澆框排架加預制屋面板或現(xiàn)澆屋面板，在中間設(shè)現(xiàn)澆夾層。本工程建設(shè)方要求做雙層屋蓋，在總結(jié)以前經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我們認為既然夾層可以做現(xiàn)澆，屋面也可以做現(xiàn)澆屋面，保溫防水隔熱效果更好，而且從理論計算到實際施工上都沒有問題。本工程采用三維建模計算梁板配筋，采用PKPM中PK模塊來計算排架梁柱配筋，計算時考慮空倉、滿倉及單側(cè)堆糧時與其他各種荷載的不利組合計算，滿倉時PK計算模型詳圖3，建模時應該注意“柱的計算高度應從基礎(chǔ)頂面算起”。糧食荷載詳圖4，建模時注意糧食荷載分項系數(shù)與其他活荷載不同，具體應根據(jù)《糧食平方倉設(shè)計規(guī)范》（GB 50320-2014）的相關(guān)規(guī)定進行。計算結(jié)果設(shè)計彎矩包絡(luò)圖詳圖5，其余計算結(jié)果不再贅述，根據(jù)計算結(jié)果我們可以得到柱底設(shè)計彎矩3984.7kN·m,柱底設(shè)計剪力1082.0kN，柱底荷設(shè)計軸力1777kN。門架配筋包絡(luò)圖詳圖6，門架最不利組合柱單側(cè)抗拉配筋面積為8386mm2。經(jīng)過設(shè)計與計算，梁柱截面尺寸與配筋滿足設(shè)計要求。

檐墻糧食荷載計算 表1

檐墻墻體抗剪計算 表2

檐墻墻體抗彎計算 表3

圖3 框架PK模型圖

圖4 糧食荷載圖

圖5 框架設(shè)計彎矩包絡(luò)圖

圖6 框架配筋包絡(luò)圖

5 基礎(chǔ)設(shè)計

圖7 偏心基礎(chǔ)J-1大樣

6 設(shè)計成果

該糧庫平方倉在進行了各個構(gòu)件的計算和設(shè)計后，完成了該糧庫平方倉的初步設(shè)計，堆梁線下墻柱平面圖詳圖8，門架柱及山墻柱尺寸均為500x1200，檐墻、山墻墻體均采用490厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10，山墻柱間距按4.8m，排架柱間距6.0m；敖間墻柱間距按2.4m，敖間墻體采用620厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10。堆梁線以下墻體于標高0.000、1.100、2.300、3.800、5.600、8.000處設(shè)圈梁。屋蓋平面圖詳圖9，排架主梁尺寸為450x1200，縱向山墻柱之間框梁尺寸為300x500，次梁尺寸250x500。山墻墻柱立面圖詳圖10，山墻柱尺寸500x1200，間距4.8m。墻體門洞兩端設(shè)門柱，門頂設(shè)圈梁。設(shè)計達到了建設(shè)方要求，滿足規(guī)范要求。

圖8 堆梁線下墻柱平面圖

圖9 屋面結(jié)構(gòu)平面圖

圖10 山墻墻柱立面圖

7 結(jié)束語

糧食平方倉結(jié)構(gòu)設(shè)計有其專業(yè)性和特殊性，國家頒布的《糧食平方倉設(shè)計規(guī)范》（GB 50320-2014）能夠很好地指導設(shè)計人員進行相關(guān)專業(yè)設(shè)計，但其中有些細節(jié)設(shè)計人員在初次設(shè)計過程中不一定注意得到，這樣就會導致結(jié)構(gòu)設(shè)計有安全風險或者不合理。本文對某糧庫平方倉結(jié)構(gòu)設(shè)計過程以及內(nèi)容進行了詳細介紹與分析，對各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計中需要注意的細節(jié)也進行了提醒和敘述，其中門架柱計算高度以及糧食荷載分項系數(shù)會影響到后面計算結(jié)果，應特別注意。總之對該類項目新設(shè)計人員有一定的借鑒意義。

本工程項目糧食平方倉跨度24m，堆梁線平推高度8m，設(shè)計難度較大，屋蓋設(shè)計過程中，在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出了雙層現(xiàn)澆屋蓋的設(shè)計理念，具有一定的創(chuàng)新性，給解決糧食儲存相關(guān)工藝環(huán)境要求提供了新的解決辦法。