散裝糧食平房倉結構設計研究

岳民禮

（甘肅泓文建筑設計有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

相較于其他倉型，平房倉極易受到外界溫度因素的影響，在穩(wěn)定性方面也不具備明顯優(yōu)勢，然而其安全、經濟性以及實用性較強的特征使得該倉型得到較為廣泛的應用。考慮到糧食側壓力的特殊要求，在平房倉結構設計過程中須針對各個環(huán)節(jié)做出綜合考量，得出經濟合理的方案。

1 散裝糧食平房倉力學特征

從實際應用角度分析，平房倉結構在糧食儲備中具有顯著優(yōu)勢。此優(yōu)勢主要體現在平房倉結構可以有效承受散裝糧食堆放過程中在水平和垂直方向分別產生的側壓力及摩擦力，同時該倉型還可有效承受糧食種類、散堆形式改變后產生的側壓力和摩擦力。以平堆形式為例，其存放過程中對倉壁產生的水平方向以及垂直方向壓力標準值計算公式如式（1）（2）所示。

式中，k——平堆過程中糧食產生的側壓力系數；

γ——平堆過程中糧食重力密度；

s——糧食堆表面至計算點之間的深度；

δ——糧食堆放過程中對墻面外部的摩擦角。

根據我國頒布的相關規(guī)范要求，用寬度豎向條帶單位表示水平聯(lián)梁之間的砌體，依據簡支梁要求計算內力參數，在計算砌體時應充分滿足受彎曲構件要求，圖1為水平聯(lián)梁間砌體計算簡圖。

圖1 水平聯(lián)梁間砌體計算簡圖

2 散裝糧食平房倉結構設計

2.1 平方倉結構體系

平房倉使用較為廣泛的結構有排架和鋼架兩種形式，前者根據房屋蓋將平房倉劃分為預應力混凝土折線形屋架、雙T板形式，后者屋蓋部分采用預制板、現澆板兩種形式，設計人員根據屋蓋支撐系統(tǒng)選擇相應的結構設計。散裝糧食在存儲過程中對山墻施加荷載，山墻受力狀態(tài)與常見單層工業(yè)廠房排架體系的受力情況存在明顯差異，設計時應單獨計算，采用橫墻和排架相結合的方式共同承載重力，頂部利用山墻進行重力承載［1］。

2.2 平房倉結構構造

平房倉在設計建造過程中還應滿足部分構件要求。鋼筋混凝土柱與砌體間采用拉結筋設計，間距在500 mm以上。此外，設計人員須結合抗震設防烈度進行設計，當抗震烈度為6、7度時，拉結筋長度設置在1 000 mm以下；當抗震烈度為8、9度時，采取通長布置方案，拉結筋設置走向與墻體走向相同，為確保建筑穩(wěn)定性，應以120 mm為間隔，在墻體中設置長度6 cm的鋼筋。山墻作為平房倉的主要承重墻，要確保其上部支撐穩(wěn)定性滿足實際應用需求，設計人員在屋架端部上弦以及柱頂標部分設置圈梁，同時山墻頂部應沿屋面走向布置鋼筋混凝土臥梁，并與圈梁部分相連接［2］。

3 工程概述

為深入研究散裝糧食平房倉構造設計要點，本論述選取某地區(qū)平房倉案例進行說明。案例工程為某地區(qū)為滿足糧食儲存要求而新建的平方倉，其具體信息見表1所列。

表1平方倉基本情況 單位：m

4 散裝糧食平房倉結構設計要點

4.1 構造荷載

案例工程中，設計人員實地勘探后，結合當地氣象材料，對該工程荷載進行計算，得出結果見表2所列。

表2 工程選用荷載

4.2 結構材料選擇

案例工程中，設計人員統(tǒng)計該工程建設所需材料，根據相關規(guī)范及工程實際應用要求明確材料規(guī)格。

4.2.1 混凝土

設計人員嚴格遵循混凝土材料規(guī)格標準，工程排架柱、梁、板等±0.000以上混凝土結構、消防水池級柴油發(fā)電機房±0.000以下混凝土構造、露天環(huán)境構件等均采用C30混凝土［3］，構造柱部分采用C25混凝土。

4.2.2 鋼筋

案例工程設計中，排架柱、框架柱等部分采用規(guī)格HRB400級熱軋鋼筋，垂直方向受力鋼筋選用普通鋼筋，但抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不超過1.25。施工所需鋼筋應確保屈服強度實測值與標準值的比值在1.3以下，同時滿足最大拉力條件下鋼筋總伸長率實測值在9%以上，強度標準值在95%以上。

4.2.3 鋼材

案例工程屋架支撐級連接件采用Q235B型鋼材，應滿足《碳素結構鋼》《低合金結構鋼》規(guī)定的參數要求。鋼材應進行質量檢測，確保抗拉強度與屈服實測值比值等于1.2或高于此標準。同時，技術人員還應對鋼材屈服臺階進行計算，確保其伸長率高于20%，并滿足可焊性以及沖擊韌性要求［4］。

4.2.4 混凝土結構及耐久性要求

結合工程與《混凝土結構設計規(guī)范》，混凝土結構環(huán)境類別設計要求見表3所列。

表3 混凝土結構環(huán)境類別

混凝土耐久性要求見表4所列。

表4 混凝土耐久性要求

4.3 地基及基礎設計

結合地質勘探結果，對地基及基礎部分進行重點設定。由于散裝平倉房在使用過程中承受了糧食堆積帶來的水平側壓力，其柱底彎矩以及剪力相對較大，因此，采用鋼筋混凝土獨立基礎設計方案，為實現平衡基礎底平均壓力的目的，采用矩形階梯型偏心基礎。此外，水平及垂直方向承載力會隨之樁基礎的埋深提升而提升，案例設計了一種樁基礎方案，可有效約束柱底內力。

由于平房倉內地面堆載相對較大，須嚴格控制地面承載力及沉降量，采用換填墊層或復合地基方案，同時應注意受基礎受堆載作用產生的附加力［5］。

4.4 上部結構設計

案例采用鋼筋混凝土排架結構，屋蓋為預應力混凝土折線形屋架，在其上側鋪設大型預應力鋼筋混凝土屋面板［6］。案例工程設計堆糧高度為7.5 m，排架柱截面、連梁及圈梁截面標準為450 mm×900 mm、370 mm×300 mm，排架柱柱頂標高9.3 m。

在實際計算過程中，設計人員計算混凝土規(guī)格為C30及C25條件下的配筋，所得結果分別為4 836 mm2、4 917 mm2，二者差值為1.67%，滿足相關規(guī)定要求。計算砂漿強度時，選取-0.06-1.35標高段單位寬度墻體，對其彎矩設計值進行計算，所得結果為6.50 kN·m，分別在砂漿強度M10和M5條件下，對彎矩設計值進行計算，所得結果分別為6.80 kN·m及4.40 kN·m，二者差值高達54.55%，明顯超出規(guī)范標準范圍要求。由此可見，砌體砂漿強度對平房倉結構的安全性影響重要，混合砂漿強度設計嚴格按照M10標準進行。

5 結束語

平房倉作為我國主要儲糧倉形式，其結構設計的科學性直接影響儲糧的安全性。本論述案例針對混凝土強度、砂漿強度以及與平房倉結構安全性之間的聯(lián)系進行探究，設計經驗可為相關工程提供參考。