6.1 圆形筒仓仓壁和筒壁

    由于筒仓是暴露在大气中的构筑物，周围环境优劣对筒仓结构的安全使用有巨大的影响。本条的规定是为了增加筒仓结构的耐久性，从而有效延长筒仓结构的使用年限。众所周知，影响混凝土耐久性的因素很多，水灰比只是其中之一。在控制对混凝土有害掺合物的前提下，提高混凝土的强度等级是增强混凝土耐久性的重要条件。水灰比的大小也是影响混凝土强度等级的重要因素之一。按现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476-2008的规定，水胶比(water to binder ratio)的定义为：混凝土拌合物中用水量与胶凝材料总量的重量比。胶凝材料(cementitious material，or binder)：混凝土原材料中具有胶结作用的硅酸盐水泥和粉煤灰、硅灰、磨细矿渣等矿物掺合料与混合料的总称。从对胶凝材料的论述可知，说到底混凝土中的胶凝材料就是加入其他材料或不加其他胶凝材料的水泥，因此所谓水胶比，也就是水和有添加剂水泥的重量水灰比。本标准认为，没有必要把国内普遍使用的技术术语再做修改。而且新品牌的水泥，根据市场需要，在出厂前要添加的其他胶凝材料已加入到了水泥中，成为专用品牌水泥；商品混凝土厂一般拥有精密的计量设备，可以临时调整添加剂的用量。对于远离城市的筒仓施工工地，现场严格控制添加剂的计量是不现实的，但可以购买满足质量要求的专用水泥，对这种专用水泥仍应是以控制水灰比来保证混凝土的质量，此时再强调水胶比术语已无意义。本条第1款、第3款和第4款为强制性条款，必须严格执行。

6.1.3  本条为强制性条文，必须严格执行薄壁壳体是人类利用仿生学的概念将其应用在现代工程中的成功范例，在我们的日常生活中，到处都有它的存在，如飞机的蒙皮，船舶、潜艇、火箭的外壳以及矿泉水瓶，小孩玩具的气球等。建筑工程领域中的拱形桥，大跨度壳体屋面结构、圆形筒仓、圆形水池、核电反应堆的围护结构等。

    自1800年前后，科学家建立了以固体弹性力学为基础的薄壳结构，但给施工带来了极大的困难。

    圆形筒仓的仓壁及筒壁，无论其壁厚的尺寸有多大，其厚径比都是很小的，均属于薄壁筒壳结构。对于薄壁构件的配筋，应力求分散、均匀。圆形筒仓这种结构形式，属于轴对称旋转薄壁筒壳结构，人类早期就会利用这种理念制作生活器具，如陶罐、碗钵等。

    固体弹性力学最基本的要求是材料必须匀质且具有弹性特征。混凝土虽具有一定弹性，但与钢筋相比相差太多，钢筋混凝土弥补了这种固体材料的部分缺陷，因此才被大量应用在薄壁筒壳结构中，圆形筒仓就是很典型的工程实践。对圆形筒仓的计算、配筋要有明确、严格的要求。混凝土及钢筋的强度等级、混凝土的浇筑质量及钢筋配置的匀质性是影响结构安全的重要因素，只有在设计符合承载能力极限状态及正常使用极限状态的前提下，钢筋混凝土筒仓才能是名副其实的、匀质的、厚径比类似鸡蛋壳、空间承载能力达到极致、结构变形符合小挠度理论要求、真正发挥薄壳结构独有特性的构筑物。达到上述要求的筒仓，才能真正做到仓壁厚度最薄、容积最大的效果。不符合以上要求时，筒仓就是最脆弱的结构。近年来筒仓大量倒塌、破坏的事例屡见不鲜，无不与此有关。

    现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010使用并筋方式配筋的建议，不符合薄壳、薄壁结构的受力原理，对筒仓仓壁或筒壁的配筋，釆用并筋方式配置钢筋是不合理的。近年来有些筒仓工程出现了严重的裂缝，釆用预应力补强也无济于事，其原因就是，当筒仓内外层钢筋布置太密无法配筋时，釆用了并筋，严重破坏了薄壁构件的匀质性所致。故本标准规定严禁使用并筋。否则将可能导致筒仓的裂缝严重扩大、破坏甚至倒塌；按薄膜理论设计的圆形筒仓，其理想的配筋方式，理应放置在仓壁的中面，早期的圆形筒仓就是这样布置钢筋的，但实践结果否定了这种设计的正确性。这种筒仓的壁面出现了大量的裂缝，致使筒仓过早的破坏，退出了使用功能。事实上，无论圆形筒仓的仓壁有多薄，总是有一定厚度的，不可能像塑料薄膜气球那样，因此，仓壁并非纯粹的无矩，只是在计算时认为其弯曲应力不足以影响总配筋量，并将钢筋按构造要求配置在壁厚的两侧，这就既满足了按薄膜应力中面配筋的需要，同时也符合了弯曲应力的要求。当人们认识到如此配筋的合理性后，才出现了现代筒仓的配筋方式。这就是本条作为强制性标准，严禁圆形筒仓仓壁的配筋使用并筋方式配筋的依据。

6.1.4  对于圆形筒仓，水平钢筋的直径上限控制为25mm，是因为当钢筋直径超过25mm后，钢筋成型比较困难，尤其在滑模施工时，常常由于成型困难而影响施工速度。其次是控制水平钢筋的直径也意味着，当筒仓直径较大，所需水平钢筋大于25mm时，釆用普通钢筋混凝土结构的规定就不尽合理了。

6.1.5  当水平钢筋釆用绑扎接头时，接头长度与现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定不同，这是因为筒仓结构与一般的混凝土梁板结构及框架结构有所不同。普通梁板结构受其截面几何外形的限制，钢筋的搭接长度容易控制。对圆形筒仓，水平钢筋沿环向移动的可能性非常大，在圆周方向没有限制条件，钢筋搭接长度的可变性与普通梁板构件相比最不易控制。为此适当增加搭接长度，以弥补在施工过程中由于水平钢筋沿环向可能出现的移动而使钢筋的接头一端搭接过长，另一端却不满足搭接长度所造成的误差。苏联筒仓规范、美国筒仓规范及其他国家的规范，对此也都有增加搭接长度的规定。但搭接长度的增加值，各国也不统一，我们规定的数值是与钢筋直径有关，直径越大，增加的搭接长度也越大。这是因为我国的现行国家标准《混凝土结构设计规范规》GB 50010规定钢筋的搭接长度以直径的倍数来表示，这样与该规范保持一致使用上也比较习惯。其次钢筋直径的大小通常与内力成正比，所以按钢筋直径增加的搭接长度实际上也考虑了内力大小的因素。50倍钢筋直径的数值是以总结我国筒仓建设中的实践经验为基础确定的。

    水平钢筋接头釆用焊接连接可以节省大量钢筋。但由于焊接数量太大，施工质量及其检测很难保证，故对釆用焊接钢筋及其焊接接头没有釆用强制性用语。

    虽然机械连接可提高效率，但对于薄壁结构将会影响到保护层的厚度，因为机械连接钢筋的保护层首先是要保护连接器，连接器的外径要比所连钢筋的直径大，从而需要为此加大筒仓的壁厚。

6.1.6  当仓底与仓壁非整体连接时，考虑到仓壁与筒壁的连续性，仓壁的环拉力不会在仓底突然消失，因此需将仓壁底部的水平钢筋延续到仓底以下一定高度。延续6.0倍仓壁厚度的规定，是参照国外资料确定的。这一规定也符合因结构刚度突变产生约束效应的要求，是除按计算配置钢筋外必要的构造措施。

6.1.7  筒仓仓壁和筒壁水平钢筋的最小配筋率，国外的规范规定的也不完全统一，美国规范仅对仓壁有规定，苏联规范未作规定。仓壁在计算上是假定按中心受拉考虑的，实际上因为贮料压力分布不均匀及偏心卸料等影响，理想的中心受拉严格地讲是不存在的。现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010规定的最小配筋率比该规范修订前有所提高。从煤炭系统筒仓的统计中，仓壁和筒壁全截面水平钢筋的平均配筋率分别为0.356％和0.329％，我们按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010和设计实践为基础，除了贮存热贮料的水泥工业筒仓外，对其他筒仓的仓壁定为全截面的0.3％，筒壁取全截面的0.25％。原规范的规定是合理的，故本标准仍按原规范的规定执行。

    圆形筒仓的仓壁、筒壁都属于薄壳结构，壳体的受力概念与一般的梁板等平面构件的受力有原则区别，故本标准除环向配筋外，竖向钢筋配筋率的规定也与现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定有区别。

    贮料对筒仓的配筋除按本条的规定外，对冷拉钢筋尚应依据贮料温度作用下钢筋强度的折减系数进行调整。

    当温差大于100℃时，筒仓的仓壁、仓顶及仓底的结构构件，除按本条规定外，还应按实际出现的温度效应计算配筋。在温度作用下按温度效应计算配筋时，应考虑混凝土、钢筋的设计强度及其弹性模量的折减系数。贮料入仓后的温度应由工艺专业确定。

6.1.8  对于仓壁落地的筒仓，仓壁的计算及配筋应考虑其与底板或基础的固端约束。

6.1.9  仓壁在仓底以上1/6高度范围内，因仓壁所受荷载或支承条件的改变产生竖向弯矩，故其最小配筋率按压弯构件控制。其以上按分布钢筋并考虑施工需要布放，筒壁按偏心或中心受压考虑。故本标准规定仓壁的1/6高度范围内的最小总配筋率，为全面截面的0.4％，其上部为0.3％，筒壁为0.4％。

6.1.10、6.1.11  筒仓的仓壁及筒壁属薄壁结构，施工时保持结构截面及钢筋位置的准确度非常重要。为此，仓底与仓壁整体连接或非整体连接时，除了每隔2.0m～4.0m设置一个两侧平行的焊接骨架外，在仓壁底部还必须在两层钢筋间加连系筋。1/6仓壁高度是参考国外资料确定的。

6.1.12  当竖向钢筋与水平钢筋的交叉点绑扎不牢或不绑扎时，钢筋常易错位，所以需要强调在钢筋的交叉点需要绑扎的必要性。在钢筋的交叉点及主筋搭接处，因普通电弧焊极易削弱主筋截面而无法确保设计要求，故不得釆用焊接代替绑扎。由于圆形筒仓钢筋工程量太大，上述要求很难达到，又必须严格限制，为此将本条作为强制性条文。