4.1 作用分类及荷载效应组合

4.1.1  永久荷载中的其他构件作用力，是指搭接在筒仓上的建（构）筑物，如胶带输送机栈桥及通廊等传来的荷载。以往在我国煤炭、电力系统的筒仓设计中，由于温度作用的因素和计算比较复杂，温度作用对小型筒仓又不是主要控制值，为了简化计算，原规范将温度作用效应折算为环拉力；筒仓的环境温度作用，包括季节温差、仓内外温差（包括贮料的温度作用）和日照温差；我国地域辽阔，地形复杂，各种大气环境下的温差变化各异，即使在同一地区，也有悬殊的温差。季节温差虽然每年都有一些变化，但总体是稳定的，只要工艺生产系统维持正常运行，贮料的温度作用效应也是长期存在的。人们不可能按小时或分秒计算随机的温度变化作用，这种复杂温度作用工况及其各种参数的取值，目前还没有完全相同的构筑物可借鉴，只能按起控制作用的不利工况，计算其对结构的最大及最不利作用。季节及筒仓的内外温差作用是主要的也是长期存在的，其温度作用的效应也不容忽视，尤其是大型及超大型筒仓，还影响到结构安全及配筋。由此可见，虽然温度随时间变化的幅度是可变的，但年温度变化幅度基本是稳定的，本标准将温度作用划为永久荷载是合理的。对于认定短期的温度作用为筒仓设计的控制值时，可不受本条规定的限制。

    对温差变化较大、工况复杂的大型或超大型筒仓，应根据具体温度条件和实践经验，进行温度作用效应的验算；近年来大量建造的直径大于30m的大型及超大型筒仓，原规范对温度作用效应的规定已不能满足设计要求，本次修订除将原规范第4.1.1条“注”中的内容保留并改为条文外，对直径大于30m的大型及超大型筒仓，增加了第4.3.1条～第4.3.11条温度应力计算的内容。

    可变荷载中的设备荷载，除竖向作用的荷载外，尚应考虑作用于筒仓上的水平力，如带式输送机或强力带式输送机等对筒仓的拉力。

    筒仓结构只是一种供特定生产工艺使用的构筑物，不同的工艺设计有不同的贮料、生产系统及专用的设施、设备，因此这些设施及设备的荷载，只能由工艺专业提供资料，才能作为结构设计的依据。筒仓结构的设计者，不是生产工艺及其系统的专职设计人员，不属于同一种专业。为此，筒仓结构设计者所釆用的与其存贮功能、设施及设备有关的资料，必须由工艺专业的设计者提供或认可，才能进行结构设计。在此条件下设计的筒仓结构，才能确保系统的安全运行。

4.1.3  筒仓是以贮料荷载为主的特种结构，荷载组合应区别于一般建筑物，因此本标准对荷载组合做了必要的规定和简化，对现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009通用公式中，对筒仓设计不可能出现的荷载工况，本标准进行了必要的省略，但基本组合原则是一致的。

    由于筒仓的用途广泛，贮料种类繁多，应根据贮料的特性及用途确定荷载组合。可能严重影响环境、民生、国防及使用年限要求超过50年的筒仓，都可算作特殊用途的筒仓。

4.1.4  筒仓起控制作用的永久荷载主要是筒仓的自重，起控制作用的可变荷载主要是贮料。故在筒仓结构按承载能力极限状态计算的荷载效应组合中，需着重体现起控制作用的荷载。

    可变荷载效应控制的组合中，筒仓的高度与外径之比(H/D)大于或等于10且有台风作用的地区，应考虑风的作用，其他条件下可不计。

4.1.5、4.1.6  在本次对原规范修订之前，我们曾向全国煤炭、冶金、建材、电力及粮食行业的筒仓设计、使用及施工近百多个单位发出函调，从函调反馈的意见可以得出肯定的结论，按原规范设计的筒仓，经过多年的实践经验证明其可靠度是适当的。影响筒仓使用安全的主要控制荷载是筒仓构件的重力及其贮料荷载。

4.1.7  当筒仓有顶盖时，筒仓的仓容比会受到顶盖的影响，无顶盖筒仓仓壁顶面以上，根据不同的设备及贮料特性，可能存在不同的贮料容量，故应区别对待。

4.1.8  计算贮料水平地震作用时，由于贮料是散体，地震时颗粒之间及颗粒与仓壁的运动和摩擦，消耗一部分地震能量，使地震作用减少。但由于此种能量的损失是受贮料的物理特性、地震烈度、筒仓几何形状等多种因素的影响，现在还不能就各种因素得出准确的定量分析，因此为了设计上的简便，釆用折减贮料质量的方法降低地震作用效应。考虑到贮料的种类繁多，只能近似地选取一个系数，参考国内外有关资料，将此影响系数取0.9。同时考虑到地震时贮料未必满仓，折减系数取0.9，因此，这两次折减的结果为：0.9×0.9≈0.8，即贮料总重力的80％。

    鉴于我国现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011关于地震水平力的计算公式中，含有结构基本自振周期水平地震影响系数，计算该系数用的自振周期多由计算求得。因此，为了设计方便，在周期计算中的质量取值也用0.8折减。当然，这样计算的周期与实测数值是有差异的，只是一个近似值，但考虑到最终计算地震荷载的综合结果，并不折减很多，还是可以釆用的。

    地震对于筒仓的作用，国内外的研究尚无完全统一的定论。有关的国外资料多数是将贮料及自重乘以地震系数，这种方法虽然简单，但不一定代表地震的真正作用机理。在发生地震时非压密的贮料在仓内运动状态对仓体的作用效应是不同的。日本科学家以煤作为贮料进行的试验认为，地震时散体煤在仓内的运动对仓体的地震效应有一定的阻尼作用，其等效黏滞阻尼效应可达40％。由散体煤产生的仓体底部剪力的75％～80％由仓壁承受。这一结果在某种程度上与本标准所取的折减系数相吻合。日本科学家M.Sakai.H.Matsumara1985年10月发表在Baulk Solids Handling的“Study on the Dynamic Behavior of Coal Silos Earthquakes”实验结论还认为，地震输入的加速度越高，圆形筒仓仓壁承受的单位输入加速度的基底剪力值越小。贮料粒径及力学特性的改变，对仓底剪力变化的不利影响可忽略不计。对预应力混凝土筒仓，地震产生的裂缝在震后基本可以再闭合。1976年我国唐山地震后，筒仓的破坏调查也说明贮料具有阻尼作用。为此本标准取贮料总重的80％为有效重力。对于其他不同的贮料，如有更精确的实验及实践经验，可不受此限。

4.1.9  筒仓结构虽然高大，但按其高径比远没有烟囱等高耸建筑或构筑物大，故其破坏仍为第一振型。竖向地震破坏不是主要的，当需要验算时可参照现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191的有关规定计算。

4.1.10  直接作用于各平台梁板构件上的动力荷载应按本条及工艺设计的要求进行验算；按正常使用极限状态验算时，贮料的准永久系数可取0.8。

4.1.11  筒仓一般可不进行稳定计算。只有高径比大、地基条件不良、空仓及又处于特大台风作用地区或地面塌陷地区的筒仓，可按本条规定进行验算。但因为筒仓总是与相关的通廊、栈桥或其他建筑物相连接，因此筒仓倾斜变形虽然对筒仓的稳定性没有太大的影响，但与其连接的建筑物可能造成挤压或拉伸，设计时必须预留满足稳定变形的空间要求。堆料仓几乎与支挡结构相同，故应增大其稳定性的控制。