3.3 结构选型

3.3.2  式(3.3.2)是选定圆形筒仓仓壁厚度的经验公式，按此公式计算的壁厚，与我国已建成的直径在15m及以下筒仓的实际壁厚基本相符，可以满足设计要求。直径大于15m的筒仓应按公式的附注进行调整。直径大于30m或贮料重力密度较大的圆形筒仓或大型圆形浅仓，在初设阶段可按本条附注的规定进行估算，在此基础上经过验算后，再最终确定施工图设计阶段的筒仓壁厚。

3.3.4  如何选择适当的仓底形式，是筒仓设计的重要环节之一。根据煤炭系统多年来建成筒仓的统计表明，圆形筒仓仓底结构的钢材消耗约占整个筒仓钢材消耗的17％～35％，平均约为30％，而且在直径、贮量相同条件下，由于仓底结构选型的差异，材料消耗指标变化幅度很大。仓底结构的布置合理与否，仓底与仓壁的不同的连接方式，对于保证滑模施工的连续性以及对计算工作量的简化程度均有直接的影响。此外，仓底是否合理，对于卸料畅通与否的影响也很大。

    仓底选型的四项原则是基于上述几个方面的情况，从筒仓设计经验中总结出来的，对筒仓设计具有指导意义。图3.3.4只是几种常用的仓底形式，是结合国内外筒仓设计的实践经验，技术上比较成熟、行之有效及技术经济指标比较合理的常用普通仓底形式，它既有推荐的性质，同时又未做硬性规定，以利于今后设计中推陈出新。对于仓底与仓壁的连接方式，在建材、水泥及电力等工业部门，为适应特殊卸料设备的需要，还有其他的仓底结构形式，在这些工业部门也是行之有效的。图3.3.4并不能代表各行业现有筒仓的全部仓型，本标准也未能全部列出。仓底与仓壁的连接方式一般有两种：

    (1)整体连接：仓底结构与仓壁整体浇注，结构变形互有影响，在连接范围内，仓壁和仓底不仅有薄膜内力，而且还存在弯矩和剪力。对于小直径筒仓，多釆用这种连接方式，其优点是整体性好，缺点是不便于滑模施工，计算也比较复杂。漏斗与仓壁整体连接点的内力如图3所示。

    图3是一个最简单的漏斗与仓壁的整体连接，只有将其连接部位各构件间的内力求解后，各构件才能按静定结构进行计算，而且这些内力还要传递一定的范围后，才能忽略其对薄膜应力的影响；下部筒壁由于受漏斗及环梁的影响，尤其是滑模施工时，施工至此必须停工，待漏斗及环梁施工完毕后，才能重新组装模板，重新开始滑模。

    (2)非整体连接：仓底通过边梁或环梁简支于筒壁壁柱上，或与筒壁完全脱开。由于没有其他构件的约束，仓壁只产生薄膜内力，减少了因薄壁筒壳刚度突变而产生的附加内力。这种连接的主要优点是便于滑模施工并简化了计算过程。正是由于有了滑模施工技术，圆形筒仓这种结构形式的构筑物才得以迅速发展，得到工程界的普遍欢迎。在国外目前普遍釆用这种连接方式，我国近年来在煤炭及其他行业的筒仓设计中也大量釆用。直径15m以上的大型筒仓，釆用非整体连接方式，施工后效果较好，深受施工单位的欢迎。

3.3.5  筒仓仓底结构和基础所耗的钢材、水泥通常占整个筒仓钢材、水泥指标的60％以上，因此选用合理的仓底结构和基础形式，是体现筒仓设计经济合理的重要环节。当筒仓直径在15m及以上时，如工艺允许，应优先考虑设内柱，以减少仓底和基础的结构跨度。

3.3.6  筒仓之间或筒仓与其他建（构）筑物之间相互搭接的连接构件或建筑结构，其连接形式釆用简支形式的支座，受力最明确，有利于结构的计算和施工。地震区应按防震要求设计抗震支座，以适应地震作用产生位移及防止因地震振动使连接构件脱落。

3.3.8  当筒仓直径较小时，仓顶结构一般釆用钢筋混凝土梁板结构。对于大型圆形浅仓，再釆用普通梁板结构既不可能也不经济。本条所列大直径筒仓仓顶的结构形式，是近年来我国大直径筒仓仓顶结构设计中普遍釆用的结构形式。用于筒仓仓顶由杆件为受力主体、薄壁面层为辅助材料组成的空间壳体或网架构成的空间结构，应防止出现机动体系或瞬间可变体系的空间结构，保证结构的整体稳定性。钢构杆件应验算其受力平面内、外的稳定性。对于直径较大的普通筒仓的仓顶结构，采用整体浇筑的截锥壳体，由于计算、施工都很复杂，在国外的筒仓设计中基本不再釆用。在国内，凡设计理念合理的筒仓，也以其他简便的结构形式代替这种繁杂的截锥壳仓顶。

3.3.10  多年来的实践证明，直径大于或等于21m，尤其是贮料重力密度大并按裂缝控制配筋的筒仓，釆用普通钢筋混凝土结构，设计和施工很难满足正常使用极限状态的要求。故本条规定，在设计时应根据不同贮料的工艺对裂缝控制的要求，釆用全预应力或部分预应力结构。

3.3.11  在仓顶设置有厂房框架柱时，支柱应直接作用于仓壁顶部的环梁上，有利于支柱通过环梁将集中荷载分布在仓壁上，避免应力集中。本条规定是通过总结多年来我国筒仓设计的经验确定的。

3.3.12  筒仓的抗震能力主要取决于仓下的支承结构。海城、唐山及近年来我国发生的大地震，对煤炭、冶金及建材等系统筒仓震害的资料表明，柱承式方仓震害严重，筒壁支承的圆形筒仓最轻。其中唐山地区柱支承筒仓的倒塌及严重损害率，在9烈度区约为22.2％，10烈度～11烈度区约为46.6％。其震害破坏部位大都在柱与其上部仓壁或与其基础的连接部位。筒壁支承的圆形筒仓的倒塌几乎没有。由此可见筒壁支承或筒壁与内柱共同支承的仓下结构形式，其抗震性能优于柱支承的仓下结构形式。从结构特征上分析，圆形筒仓的筒壁因其为空间轴对称旋转壳体结构，刚度较大，抗变形适应能力强，抗扭转性能也较好。地震时刚度大的结构耗能明显加大，对地震作用效应的消能作用有明显的效果。国内外研究表明，筒壁支承的筒仓，其可靠度比柱支承的筒仓大，是震害较轻的原因之一。另外，上部仓体与仓下支承结构连接处，筒壁支承的筒仓与柱支承的筒仓相比，截面变化缓和，不像柱支承筒仓那样发生巨大的刚度突变，从而消除了应力集中，减少地震作用效应对结构的破坏。此外，筒壁支承或筒壁与内柱共同支承的筒仓，一般釆用条形、环形或筏形基础，基础与地基接触面较大，相应的阻尼也大，筒仓整体稳定性好，这也都是筒壁支承抗震性能优于柱支承的有利条件。1976年唐山地震前，在唐山地区设计的筒仓是没有抗震设防的，震后的筒壁支承筒仓的破坏，如上所述是最轻的。由此可见筒壁支承的圆形筒仓的可靠度是相当大的。

    对于柱支承的筒仓，其结构形式是典型的上大下小、上重下轻的鸡腿结构，造成仓下支柱的轴压比较大，且大多数工程釆用单独基础，仓体稳定性差。上部仓体与仓底支柱的连接处，其刚度往往有较大的突变，使支柱的延性较差。在排仓或群仓贮料不对称时，地震效应的扭转作用将会加剧筒仓的破坏。虽然柱承式筒仓的抗震能力差，但由于工艺设计的需要，在抗震设防区也无法完全避免建造柱承式筒仓。即使是筒壁支承的圆形筒仓，当仓下筒壁开洞过大时，也会影响筒仓的抗震能力。因此对这类筒仓，应釆取措施满足抗震要求。

    仓顶建筑物在地震荷载作用下，受鞭梢效应的影响，有动力放大的作用，从实际震害中可以看到。在辽南地震中，建在7、8烈度设防区内的筒仓，不论釆用何种材料，仓顶建筑物只要设计合理，绝大多数均未倒塌。在唐山地震中，由于地震烈度高至9、10烈度甚至更高，仓顶建筑物绝大多数倒塌，其中砌体结构破坏更为突出，而钢筋混凝土框架结构，特别是钢结构承重、轻质围护墙的仓顶建筑物，破坏程度明显减轻，有的还相当完好，因此仓顶建筑物应尽量采用轻质且耐火的建筑结构，是制订本条规定的依据。

    有些工业的生产系统设计时，经常将筒仓仓顶作为工业场地制高点设置与筒仓功能无关附属建筑、构筑物，如水塔、给排水设施、避雷塔架等构筑物，对筒仓安全运行非常不利。因此本条规定不应在仓顶设置与筒仓无关的建、构筑物。

3.3.13  近年来，为了装料通畅，有些设计在输送机头部不加挡板及溜槽，造成物料呈抛物线形式直接砸向仓壁，尤其是块状物料，致使仓壁开裂破坏，严重者造成仓壁大面积崩塌。因此筒仓装料应防止采用抛物及不均匀的装料方式。至于偏心装料，只要偏心距(e)不大于临界值，可忽略其影响。

3.3.14  有些大直径筒仓，为了支撑大跨度仓顶结构，在仓内设置立柱、支架或筒形支柱。在有限空间中，料流对这些构件的作用力很不明确，对这些构件的磨损、撞击造成的破坏也不易发现，形成安全隐患。这些构件还将严重影响贮料的重力流动，甚至造成堵仓，设计不应顾此失彼。为确保筒仓安全运行、设计合理，应按本条的规定执行。

3.3.15  由于圆形筒仓设计充分利用了薄壁筒壳的结构优越性，使这种筒仓得到大量的推广和使用。其壁厚与筒径之比几乎与鸡蛋皮相似。因此在筒壁或仓壁内侧壁面上设置吊挂构件、螺旋溜槽及其他影响物料流动的设施，将使轴对称旋转薄壳结构的受力非常不明确：作用力不对称、不均匀及应力集中，这种受力状态对薄壁结构非常不利；若干年前，国外曾在较小的筒仓的仓壁内侧设置过固定在仓壁上的螺旋溜槽，其使用效果并不理想。正是由于以上原因，这种设计已被淘汰。我国的筒仓设计者不应把已经过时的设计理念作为新发现。我们的工艺设计者应汲取别人的教训，不应再顾此失彼。

3.3.16  预应力仓壁上需要设置埋件时，应釆用预埋。若施工后再设置埋件，其埋件的锚筋必然要经过钻孔后埋置，钻孔将会影响伤及预应力筋，这将会影响预应力仓壁的局部甚至整体结构的安全。为此必须明确这种后置埋件的施工要求。