汽車卸糧站結構設計淺析

◎ 趙 云，胡亞民，劉帥華，潘 樊，肖 旭

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

汽車卸糧站是糧食儲備庫中非常重要的糧食輸送中轉設施[1]，能夠輔助卸糧車糧食的裝卸、提升儲糧機械化作業效率。本文通過汽車卸糧站的實際工程案例，闡述卸糧站各個部分結構設計的過程，總結其設計要點，為類似項目設計提供案例參考。

1 工程概況

山東省某沿海城市糧食儲備庫中，汽車卸糧站結構形式采用混凝土框架結構，地上2層，首層層高較高為14.5 m，二層層高為8 m，室內外高差300 mm，檐口標高22.5 m，局部地下1層，層高為5 m，縱向柱距6 m，橫向柱距5 m，平面尺寸為12 m×32 m，卸糧站首層平面圖和剖面圖如圖1所示。該項目所在地的抗震設防烈度為7度，設計地震加速度0.10 g，設計地震分組：第三組，場地類別：Ⅲ類，結構安全等級2級，50年一遇基本風壓為0.60 kN/m2。抗浮設防水位埋深可按室外-3.000 m（標高3.00 m）考慮。

圖1 汽車卸糧站平面及剖面圖

本項目中汽車卸糧站結構設計主要包含以下部分：卸糧坑、液壓翻板、吊車梁以及上部結構的設計。以下就上述的設計過程進行簡要敘述。

2 卸糧坑的設計

卸糧坑剖面如圖2所示，主要可分為以下部分：地下室外墻、卸糧錐斗、鋼格柵以及地下室頂板。

圖2 卸糧坑剖面圖

地下室外墻主要承受垂直于墻面的水平荷載和上部結構傳遞的豎向荷載[2]。水平荷載又可分為恒荷載、活荷載，恒荷載主要包括土的側壓力、地下水壓力等水平荷載，活荷載包括地面的堆積荷載以及車輛產生側向荷載。荷載規范上，規定一般室外地面活荷載可取5 kN/m2，消防車活荷載取30 kN/m2。豎向荷載主要包括上部結構的自重以及樓蓋的荷載。實際工程中，地下室外墻配筋通常由水平荷載產生的彎矩控制。內力計算時，地下室外墻頂部與混凝土樓板連接，由于頂板對墻體約束較弱，可按鉸接考慮，而底部與筏板連接，筏板對墻體約束較大，可按下端固結考慮。因此，計算地下室外墻時，可按上端鉸接下端剛接的單跨梁計算，取1 m寬的外墻來計算彎矩確定配筋。另外，地下室外墻配筋除了應滿足承載力計算要求外，還應滿足裂縫撓度要求。除計算配筋外，地下室外墻亦應采取必要的構造措施，例如在其上端與下端增設暗梁，增強墻體整體性，保證連接的可靠性。當場地地下水位較高時，外墻需考慮防水，此時地下室底板及外墻底板的混凝土均需采用抗滲混凝土，抗滲等級為P6。

卸糧錐斗是糧食卸運時的必要構件，主要承受糧食卸運時的糧食荷載，錐斗壁板在法向壓力作用下處于單向或雙向受彎，并承受豎向荷載引起的全部斜向拉力。錐斗壁板以及加勁肋的計算方法可參考文獻[3]中公式計算，同時考慮在地下室外墻或框架梁底部預留預埋板連接。

鋼格柵直接承受卸糧車作業時產生的荷載以及糧食卸料堆積荷載。因此，鋼格柵規格的選取需考慮重型運糧車的行車荷載，同時在梁頂或墻頂預留預埋角鋼埋件，與其進行有效連接。一般情況下，鋼格柵可參考文獻[4]中布置方案，將其短跨布置在垂直于行車的方向上，且在卸糧坑上部布置次梁來減小鋼格柵跨度，以滿足過重車的要求。鋼格柵的平面布置見圖3。地下室頂板主要承受汽車運行時產生的荷載，通常恒荷載取建筑面層做法荷載，活荷載取車輛荷載，板厚度一般取300 mm，配筋根據荷載計算確定。

圖3 鋼格柵的平面布置面圖

3 液壓翻板的設計

液壓翻板可輔助卸糧車翻轉一定角度，極大地提高卸糧作業效率。液壓翻板工作示意如圖4所示，主要可分為以下部分：筏板基礎、支墩、預留孔洞及預埋件的布置。

圖4 液壓翻板工作示意圖

液壓翻板基礎通常采用筏板基礎，筏板基礎整體性好，能很好地抵抗地基不均勻沉降，設計時除考慮上部結構傳下來荷載外，另需考慮卸糧車滿載工況下的豎向荷載，厚度需滿足上部結構對筏板的沖切要求，當沖切平筏板基礎抗沖切不滿足，通常做法是將柱底筏板局部加厚，或者配沖切箍筋。筏板中鋼筋的間距一般取值為150~200 mm，附加鋼筋可以和通長布置的鋼筋間隔100 mm左右配置，通長布置鋼筋是雙層雙向，一般以筏板計算較大值通長布置，除此以外，在計算值最大的部位補充附加鋼筋，補充的鋼筋級別不要超過2個級別。

液壓翻板支墩是支撐液壓桿的結構構件，其截面尺寸配筋根據液壓翻板工作時，液壓桿傳遞的最大反力確定。預留的洞口位置大小根據電氣線路走向以及給排水管道的布置來確定。預埋件的規格厚度需考慮連接設備的大小。液壓翻板基礎剖面圖見圖5。

圖5 液壓翻板基礎剖面圖

4 吊車梁的設計

集裝箱運輸糧食是一種經濟高效的運輸方式，廣泛應用于港口碼頭貨物的運輸。本項目糧食儲備庫位于沿海城市港口中，考慮到海外進口糧食可能采用集裝箱運輸，因此汽車卸糧站預留吊車來實現集裝箱高效卸糧，集裝箱卸糧作業如圖6所示。

圖6 集裝箱卸糧作業圖

吊車梁的設計可分為軌道梁的設計和牛腿的設計。軌道梁一般為簡支結構，采用熱軋型鋼焊接制成的H型鋼軌道梁，一般適用于跨度較小且起重量 Q≤10 t工作制為輕級或中級的吊車。軌道梁設計首先根據吊車的規格型號來計算其最大輪壓和最小輪壓，然后計算吊車的橫向水平荷載和縱向水平荷載，最終確定軌道梁的截面尺寸。牛腿在工業建筑中有著廣泛的應用，是重要的承重構件。牛腿主要承受軌道梁傳遞的彎矩和剪力，其截面尺寸和配筋根據計算確定[5]。卸糧站的軌道梁布置圖和牛腿見圖7。

圖7 軌道梁與牛腿大樣圖

5 上部結構的設計

通常情況下，基于汽車卸糧作業時的凈空要求，卸糧站的首層層高較高。本項目卸糧站首層層高為14.5 m，在上部結構布置時應考慮增強框架的整體性及剛度，以滿足規范要求的位移比和層間位移角，尤其是高烈度地區設計卸糧站時，上述2項指標不容易滿足規范要求，通常采取加大框架柱截面、設置層間梁以及加大框架梁截面等措施調整上部結構布置。本項目結構設計時，采用設置層間梁的加強措施，在首層中間7 m標高以及10 m標高處設置2道層間梁來增強框架的側向剛度。此外，對于框架中部分躍層框架柱，采取構造加強措施，加大縱筋配筋率且箍筋全高加密，保證其承載力的可靠性。

6 結語

本文通過對汽車卸糧站中卸糧坑、液壓翻板、吊車梁以及上部結構設計過程進行簡要描述，對其所受荷載進行了簡要分析，希望能為類似工程的設計提供借鑒作用。