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摘要：钢筋混凝土圆形筒仓是水泥厂应用最广泛的贮料构筑物;文章通过钢筋混凝土圆形筒仓仓下支承结构及仓底板的研究,给出筒仓的计算方法和公式,利用有限元数值分析软件ANSYS模拟不同筒仓进行比较,验证其合理性,为实际设计提供必要的理论依据,以供设计者参考。
关键词：水泥厂;钢筋混凝土;圆形筒仓;支承结构;
1前言
水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓按照其直径划分可以分为:6m、8m、10m、12m、15m、18m、20m、22m、24m等。筒仓的仓下支承结构是筒仓的主要组成部分和受力构件,其结构和选型是否合理不仅影响整个筒仓的结构稳定性的,而且影响筒仓的设计施工和安全经济型。所以做好现场勘察,选用合理的筒仓结构和施工方式,具有极其重要的现实意义[1]。笔者根据多年的工作经验,首先讲述了筒仓支承结构设计原则,然后讲述了筒仓的结构选型,最后讲述了结构计算和防震设计,具有一定的现实意义和参考价值。
2水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓支承结构设计原则
水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓支承结构的设计应该做到技术先进、经济合理,在安全性和可靠性方面要满足设计要求。水泥厂圆形筒仓支撑结构设计应该结合地形、工艺和施工条件,经过必要的经济和技术比较后确定设计方案。筒仓布置方式应该根据筒仓直径进行确定:(1)圆形筒仓的直径小于或等于12m时,宜采用2m的倍数;(2)筒仓直径大于21m时,宜采用3m的倍数。筒仓仓壁和筒壁外圆相切的圆形群仓,总长度超过50m或柱子支承的矩形群仓总长度超过36m时,应设伸缩缝[2]。如果圆形筒仓的直径大于10m,仓顶不宜设置筛分设备的厂房。
3水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓结构选型
水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓按照结构划分可以分为六部分:仓上建筑、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构和筒仓基础。筒仓仓底选择应该保证卸料通畅、负载传递明确、结构受力合理、造型相对简单、施工简单,最主要的是要保证施工填料尽量少。仓下支承结构是筒仓的主要部分,一般可以分为三种形式:柱支承,形式、筒壁支承形式、筒壁与内柱共同支承形式。筒仓直径大于10m,宜采用筒壁与内柱共同支承形式。圆形筒仓的基础设计要根据地基条件、上部荷载和结构形式综合分析,伸缩缝适宜做成贯通式的,将地基断开。圆形筒仓仓顶设计采用钢筋混凝土梁板结构,如果梁板结构直径不小于15m的时候,可以采用钢筋混凝土正截锥壳、正截球壳结构。
4水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓结构设计
水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓结构计算要考虑结构荷载,荷载主要包括:恒载、活荷载和地震荷载,进行荷载组合计算的时候,恒载和活荷载应该取全部,而地震荷载应该取取50%-70%,而且要将《工业与民用建筑结构荷载规范》中楼面折减系数也应该考虑在内。水泥工厂钢筋混凝土圆形筒仓强度计算应该对水平、垂直和其他控制截面进行强度计算,变形计算要对结构构件变形值进行验算,裂缝宽度验算主要对抗震能力进行检测。圆锥形漏斗和仓壁并非整体连接的时候,可以忽略斗壁与环梁的共同受力作用。
仓下支承结构采用筒壁或带壁柱的筒壁时,要进行水平面强度验算,壁柱顶部承受集中负荷可以按照45度扩散角向两边筒壁扩散,必要的时候可以在筒壁上下方开设直径大于1m的洞口。当洞口筒壁宽度不大于5m的时候,受力分析按照柱子的位置进行计算,其长度取洞高的1.5倍。此外,还应该考虑柱子支撑筒仓不均匀沉降引起的仓体倾斜对支承结构产生的附加内力。筒仓基础设计首先要考虑散料冲击影响,然后考虑空仓和满仓不利组合,筒仓地基最小压力应该大于0,而且基础倾斜率不超过0.004,平均沉降量在400mm以下[3]。
圆形筒仓仓壁和筒壁采用的钢筋混凝土标号应该不低于C20,保护层厚度不应该小于20mm,对于直径大于6m的筒仓可以设计内外双层钢筋,钢筋接头采用焊接方式连接。水平钢筋布置应该错开一定距离,而且不应该小于一个搭接长度。筒仓和仓壁非整体连接的时候,其高度不应该小于6倍仓壁厚度,当采用滑模施工时,在群仓的连接处如运料需要,可将通道处竖向钢筋的间距增大至lm。
5水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓的防震设计
筒仓防震结构的纵向钢筋最小配筋百分率应该满足以下要求,对于7、8度地震等级,中、边柱最小配筋率应该不小于0.7%,角柱的最小配筋率应该不小于0.9%。仓下支承结构为柱支承的时候,在柱与仓壁或环梁交接处及其以下部位
柱与基础交接处及其以上部位,箍筋的配置应符合下列规定:(1)上下交界处不小于截面边长净高的1/6,同时钢筋搭接间距应该不小于100mm。筒壁应配置双层钢筋,其水平或竖向钢筋总的最小配筋百分率均不宜小于0.4%。洞口扶壁柱的最小配筋百分率不宜小于0.6%。
6结语
综上所述,钢筋混凝土圆形筒仓作为水泥厂必不可少的贮料构筑物,应该以经济和方便为设计原则,在满足施工工艺要求的基础上,按照国家的相关标准规范,选择最合适的施工方案。随着新的施工技术和施工工艺的不断涌现,水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓支承结构设计效率必将越来越高。
参考文献
[1]陈载赋.钢筋混凝土建筑结构与特种结构手册[M].成都:四川科学技术出版社,2013,5(3):231-232.
[2]中华人民共和国建设部.GB50077-2003,钢筋混凝土筒仓设计规范[S].北京:中国计划出版社,2004:28.