5.3 仓壁

      1  作用于仓壁单位面积上的水平压力的基本组合(设计值)：

P_h＝1. 3·C_h·P_hk            (5.3.1-1)

      2  作用于仓壁单位周长的竖向压力的基本组合(设计值)：

        无风荷载参与组合时：

q_v＝1.2·q_gk+1.3·C_f·q_fk+1.4·Σφ_i·q_Qik           (5.3.1-2)

        有风荷载参与组合时：

q_v＝1.2·q_gk+1.3·C_f·q_fk+1.4×0. 6·Σ(q_wk+q_Qik)            (5.3.1-3)

        有地震作用参与组合时：

q_v＝1.2·q_gk+1.3×0. 8·C_f·q_fk+1.3·q_Ek+1. 4·Σφ_i·q_Qik      (5. 3. 1-4)

式中：P_h——作用于仓壁单位面积上的水平压力的基本组合(设计值)；

      q_v——作用于仓壁单位周长上的竖向压力的基本组合(设计值)；

     q_gk——仓顶及仓上建筑永久荷载作用于仓壁单位周长上的竖向压力标准值；

     q_fk——储粮作用于仓壁单位周长上总竖向摩擦力标准值；

     q_wk——风荷载作用于仓壁单位周长上的竖向压力标准值；

     q_Ek——地震作用于仓壁单位周长上的竖向压力标准值；

    q_Qik——仓顶及仓上建筑可变荷载作用于仓壁单位周长上的竖向压力标准值；

     φ_i——可变荷载的组合系数，桉本规范第4. 4. 4条规定取值。

5.3.2  浅仓仓壁按承载能力极限状态设计时，荷载组合可按本规范第5.3.1条规定执行，C_f取1.0。

5.3.3  粮食钢板筒仓仓壁无加劲肋时，可按薄膜理论计算其内力，旋转壳体在对称荷载下的薄膜内力参见附录E；有加劲肋时，可选择下述方法之一进行计算：

      1  按带肋壳壁结构，采用有限元方法进行计算；

      2  加劲肋间距不大于1.2m时，采用折算厚度按薄膜理论进行计算；

      3  按本规范第5.3.5条规定的简化方法进行计算。

5.3.4  焊接粮食钢板筒仓、螺旋卷边粮食钢板筒仓与肋型双壁粮食钢板筒仓，不设加劲肋时，仓壁可按以下规定进行强度计算；

      1  在储粮水平压力作用下，按轴心受拉构件进行计算：

σ_t＝P_h·d_n/（2·t）≤f                   (5. 3. 4-1)

      2  在竖向压力作用下，按轴心受压构件进行计算：

σ_c＝q_v/t≤f                  (5.3.4-2)

式中：σ_t——仓壁环向拉应力设计值；

      σ_c——仓壁竖向压应力设计值；

       t——被连接钢板的较小厚度；

       f——钢材抗拉或抗压强度设计值。

      3  在水平压力及竖向压力共同作用下，按下式进行折算应力计算：

σ_zs＝√σ_t²+σ_c²-σ_tσ_c≤f          (5. 3. 4-3)

式中：σ_zs——仓壁折算应力设计值。

      σ_c与σ_t取拉应力为正值，压应力为负值。

      4  仓壁钢板采用对接焊缝拼接时，对接焊缝按下式进行计算：

σ＝N/（L_w·t）≤f_t^W或f_c^W                   (5. 3.4-4)

式中：N——垂直于焊缝长度方向的拉力或压力设计值；

     L_w——对接焊缝的计算长度；

      t——被连接仓壁的较小厚度；

    f_t^W——对接焊缝抗拉强度设计值；

    f_c^W——对接焊缝抗压强度设计值。

5.3.5  粮食钢板筒仓设置加劲肋时，可按下述简化方法进行强度计算：

      1  仓壁或钢结构框架式筒仓的钢带水平方向抗拉强度按本规范(5.3.4-1)式计算。

      2  仓壁为波纹钢板、肋型钢板和钢结构框架式筒仓的保温壁板时，不计算仓壁承担的竖向压力，全部竖向压力由加劲肋或T形立柱承担；仓壁为焊接平钢板或螺旋卷边钢板时，取宽为2b_e的仓壁与加劲肋构成组合构件(图5.3.5)，承担竖向压力。

      3  加劲肋或加劲肋与仓壁构成的组合构件，按下列公式进行截面强度计算：

N＝q_v·b               (5.3.5-1)

σ＝N/A_n±M/W_n≤f         (5. 3. 5-2)

式中：N——加劲肋或组合构件承担的压力设计值；

     q_v——仓壁单位周长上的竖向压力；

      b——加劲肋中距(弧长)；

      σ——加劲肋或组合构件截面拉、压应力设计值；

     A_n——加劲肋或组合构件折算面积；

      M——竖向压力N对加劲肋或组合构件截面形心的弯矩设计值；

     W_n——加劲肋或组合构件折算弹性抵抗矩；

      f——钢材抗拉、抗压强度设计值。

图5. 3. 5 组合构件截面示意图

b_c≤15t且b_e≤b/2

5.3.6  加劲肋与仓壁的连接，应按以下规定进行强度计算：

      1  单位高度仓壁传给加劲肋的竖向力设计值按下式计算：

V＝[1.2·P_gk+1.3·C_f·P_fk+(1.2·q_gk+1.4·∑q_Qik)/h_i]·b           (5.3.6-1)

式中：V——单位高度仓壁传给加劲肋的竖向力设计值；

    P_gk——仓壁单位面积重力标准值；

    q_gk——仓顶与仓上建筑永久荷载作用于仓壁单位周长上的竖向压力标准值；

     h_i——计算区段仓壁的高度。

     2  当采用角焊缝连接时，按下式计算：

τ_f＝V/h_e·L_w≤f_f^w                     (5.3.6-2)

式中：τ_f——按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的平均剪应力；

      h_e——角焊缝有效厚度；

      L_w——仓壁单位高度内，角焊缝的计算长度；

      f_f^w ——角焊缝抗拉、抗压或抗剪强度设计值。

     3  当采用普通螺栓或高强螺栓连接时，按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定进行计算。

5.3.7  粮食钢板筒仓和肋型双壁筒仓在竖向荷载作用下，仓壁或大波纹内壁应按薄壳弹性稳定理论或下述方法进行稳定计算。

      1  在竖向轴压力作用下，按下列公式计算：

σ_c≤σ_cr＝k_p(E·t/R)             (5. 3.7-1)

k_p＝[1/(2·π)]·(100·t/R)^3/8       (5.3. 7-2)

式中：σ_c(σ)——仓壁压应力设计值；

        σ_cr——受压仓壁的临界应力；

          E——钢材的弹性模量，取2.06×10⁵N/m㎡；

          t——仓壁的计算厚度，有加劲肋且间距不大于1.2m时，可取仓壁的折算厚度，其他情况取仓壁厚度；

          R——筒仓半径；

         k_p——仓壁竖向受压稳定系数。

      2  在竖向压力及储粮水平压力共同作用下，按下列公式计算：

σ_c≤σ_cr＝k_p＇·(E·t/R)             (5. 3.7-3)

k_p＇＝k_p+0. 265·R/t·√P_hk/E             (5. 3.7-4)

式中：k_p＇——有内压时仓壁的稳定系数，当k_p＇大于0. 5时，取k_p＇＝O.5。

      3  仓壁局部承受竖向集中力时，应在集中力作用处设置加劲肋，集中力的扩散角可取30°(图5.3.7)，并按下式验算仓壁的局部稳定：

σ_c≤σ_cr＝k_pE·t/R            (5. 3.7-5)

式中：σ_c——仓壁压应力设计值。

图5. 3. 7 仓壁集中力示意图

1—仓壁；2—加劲肋

5.3.8  无加劲肋的仓壁或仓壁区段(图5.3.8)，在水平风荷载的作用下，可按下列公式验算空仓仓壁的稳定性：

P_w1≤p_cr＝0. 368·η·E·（t/R）^3/2·t/h_w            (5. 3. 8-1)

η＝2·P_w1/（P_w1+P_w2）                       (5.3.8-2)

式中：P_w1——所验算仓壁或仓壁区段内的最大风压设计值；

      P_w2——所验算仓壁或仓壁区段内的最小风压设计值；

       h_w——所验算仓壁或仓壁区段高度；

        t——仓壁厚度，当所验算仓壁或仓壁区段范围内仓壁厚度变化时，应取最小值；

      p_cr——筒仓临界压力值；

        E——钢材的弹性模量；

        η——计算系数。

图5. 3. 8 风载下仓壁稳定计算示意

注：t₁～t₄为所验算仓壁或仓壁区段内仓壁厚度；h₁～h₄为所验算仓壁或仓壁区段高度。

5.3.9  无加劲肋的螺旋卷边粮食钢板筒仓，仓壁弯卷(图5.3. 9)处可按下式进行抗弯强度计算：

σ＝6a(q_w-q_g)/t≤f                  (5.3.9)

式中：q_w——水平风荷载作用于仓壁单位周长上的竖向拉力设计值；

      q_g——永久荷载作用于仓壁单位周长上的竖向压力设计值，分项系数取1.0；

       a——卷边的外伸长度；

       t——仓壁厚度。

图5. 3. 9 仓壁弯卷图

5.3.10  仓壁洞口应进行强度计算，洞口应力可采用有限元法计算，或按下述方法简化计算。

       1  焊接粮食钢板筒仓仓壁洞口在拉、压力作用下，正方形、矩形洞口应力可参考附录B给出的数据；

       2  装配式粮食钢板筒仓仓壁洞口加强框在拉、压力作用下，可简化成闭合框架进行内力分析。

5.3.11  焊接粮食钢板筒仓仓壁洞口除应计算洞口边缘的应力外还必须验算矩形洞口角点的集中应力，无特殊载荷时，集中应力可近似取洞口边缘应力的3倍～4倍。