钢板筒仓计算

钢板筒仓设计规范1总则   1.0.1为在粮食钢板筒仓设计中贯彻执行国家技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理，制定本规范。   1.0.2本规范适用于储存粮食散料，平面形状为圆形且中心装、卸粮的钢板筒仓设计。   注：粮食散料包括：小麦、玉米、稻谷、豆类以及物理特性参数与之相近的谷物散料。   1.0.3本规范适用于焊接、螺旋卷边钢板及螺栓装配波纹钢板的圆形筒仓。   1.0.4粮食钢板筒仓的设计工作寿命不应少于25年。   1.0.5粮食钢板筒仓结构的安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，耐火等级可按二级。   1.0.6本规范结构设计依据现行国家标准《建筑结构设计统一标准》制定。粮食钢板筒仓设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行的有关标准、规范的规定。   2术语、符号   2.1术语   2.1.1筒仓silo   贮存粮食散料的直立容器。其平面为圆形、方形、矩形、多边形或其他的几何形。   2.1.2仓顶topofsilo   封闭仓体顶面的结构。   2.1.3仓上建筑物buildingabovetopofsilo   按工艺要求建在仓顶上的建筑。   2.1.4仓壁silowall   与粮食散料直接接触或直接承受粮食散料侧压力的仓体竖壁。   2.1.5仓下支承结构supportingstructureofsilobottom   基础以上、漏斗以下支承仓体的结构，包括筒壁、柱、扶壁柱等。   2.1.6筒壁supportingwall   平面为圆形，支承仓体的立壁。   2.1.7漏斗hopper   筒仓下部卸出粮食散料的结构容器。   2.1.8深仓deepbin浅仓shallowbin   按筒仓储粮计算高度与仓内径之比，划分为深仓和浅仓。   2.1.9单仓singlesilo   不与其他建、构筑物联成整体的单体筒仓。   2.1.10仓群groupsilos   多个且成组布置的筒仓群。   2.1.11星仓intersticesilo   三个及多于三个联为整体的筒仓间形成的封闭空间。   2.1.12填料filler   仓底填坡的材料。   2.1.13整体流动massflow   卸粮过程中，仓内粮食散料的水平截面成平面向下的流动。   2.1.14管状流动funnelflow   卸粮过程中，仓内粮食散料的表面成漏斗状向下的流动。   2.1.15中心卸粮concentricdischarge   卸粮过程中，仓内粮食散料沿仓体几何中心对称向下的流动。   2.1.16偏心卸粮eccentricdischarge   卸粮过程中，仓内粮食散料沿仓体几何中心不对称向下的流动。   2.2符号   2.2.1几何参数   h——地面至仓壁顶的高度   hn——储粮的计算高度   S——计算深度，由仓顶或储粮锥体重心至计算截面的距离   dn——筒仓内径   R——筒仓半径   t——筒仓壁厚，钢板厚度   ρ——筒仓水平净截面水力半径   e——自然对数的底   α——漏斗壁对水平面的夹角   2.2.2计算系数   k——储粮侧压力系数   kp——仓壁竖向受压稳定系数   Ch——深仓储粮动态水平压力修正系数   Cv——深仓储粮动态竖向压力修正系数   Cf——深仓储粮动态摩擦力修正系数   2.2.3粮食散料的物理特性参数   γ——重力密度   μ——储粮对仓壁的摩擦系数   φ——储粮的内摩擦角   2.2.4钢材性能及抗力   E——钢材的弹性模量   f——钢材抗拉、抗压强度设计值   fwt——对接焊缝抗拉强度设计值   fwc——对接焊缝抗压强度设计值   fwf——角焊缝抗拉、抗压和抗剪强度设计值   σcr——受压构件临界应力   2.2.5作用和作用效应   Phk——储粮作用于仓壁单位面积上的水平压力标准值   Pvk——储粮作用于单位水平面上的竖向压力标准值   Pfk——储粮作用于仓壁单位面积上的竖向摩擦力标准值   Pnk——储粮作用于漏斗斜面单位面积上的法向压力标准值   Ptk——储粮作用于漏斗斜面单位面积上的切向压力标准值   M——弯矩设计值，有下标者，见应用处说明   N——轴向力设计值，有下标者，见应用处说明   V——剪力设计值，有下标者，见应用处说明   σ——拉应力或压应力，有下标者，见应用处说明   3一般规定   3.1布置原则   3.1.1粮食钢板筒仓的平面及竖向布置应根据工艺、地形、工程地质及施工条件等，经技术经济比较后确定。   3.1.2仓群宜选用单排或多排行列式平面布置（图3.1.2）。筒仓净距不应小于500mm；当采用独立基础时，可按基础设计确定；落地式平底仓，应根据清仓设备所需距离确定。   3.1.3方案设计时，可按下式估算储粮高度：   3.1.4粮食钢板仓群，不应利用星仓储粮。   3.1.5筒仓与筒仓、筒仓与工作塔之间的输送设备地道应设置沉降缝。   3.1.6筒仓与筒仓、筒仓与工作塔之间的栈桥设计，应考虑相邻构筑物由于地基变形引起的相对位移。当满足本规范第5.5.3条要求时，相对水平位移值可按下式确定：   3.1.7粮食钢板筒仓设计文件中，应对首次装卸粮要求、沉降观测及标志设置等予以说明，见本规范附录A。   3.2结构选型   3.2.1钢板筒仓结构可分为仓上建筑、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构及基础六个基本部分（图3.2.l）。   3.2.2仓上设置的工艺输送设备及操作检修平台宜采用敞开式钢结构通道，当有特殊使用要求时，也可采用封闭式走廊。   3.2.3钢板筒仓仓顶应设计为带上、下环梁的正截锥壳钢板仓顶或正截锥空间杆系仓顶结构。   3.2.4筒仓仓壁为波纹板、螺旋卷边板时，应采用热镀锌或合金钢板。   3.2.5钢板筒仓可采用钢或钢筋混凝土仓底及仓下支承结构。直径10m以下时，宜采用由柱或筒壁支承的架空式仓下支承结构及锥斗仓底；直径12m以上时，宜采用落地式平底仓，地道式出料通道（图3.2.5）。   4荷载与荷载效应组合   4.1基本规定   4.1.1钢板筒仓的结构设计，应考虑以下荷载：   1永久荷载：结构自重、固定设备重等；   2可变荷载：储粮荷载、仓顶吊挂电缆荷载、仓顶及仓上建筑活荷载、雪荷载、风荷载等；   3地震作用。   4.1.2各种荷载的取值，除本规范规定者外，均应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定执行。   4.1.3储粮的物理特性参数，应由工艺专业通过试验分析确定。当无试验资料时，可参考本规范附录B所列数据。   4.1.4计算储粮荷载时，应采用对结构产生最不利作用的储粮品种的参敛。计算储粮对波纹钢板仓壁的摩擦作用时，应取储粮的内摩擦角。   4.1.5粮食钢板筒仓按下列规定划分为深仓与浅仓：筒仓内储粮的计算高度hn与筒仓内径dn的比值大于或等于1.5时为深仓；小于1.5时为浅仓。   4.1.6储粮计算高度hn与水平净截面水力半径ρ，应按下列规定确定：   1水力半径按下式计算：   2储粮计算高度hn按下列规定确定：   上端：储粮顶面为水平时，取至储粮顶面；储粮顶面为斜面时，取至储粮锥体的重心。   下端：仓底为锥形漏斗时，取至漏斗顶面；仓底为平底时，取至仓底顶面；仓底为填料填成漏斗时，取至填料表面与仓壁内表面交线的最低点。   4.1.7钢板筒仓的风载体型系数可按下列规定取值：仓壁稳定计算：取1.0；筒仓整体计算：独立筒仓取0.8，仓群取1.3。   4.2粮食荷载   4.2.1考虑粮食对筒仓的作用时，应包括以下四种力：   1作用于筒仓仓壁的水平压力；   2作用于筒仓仓壁的竖向摩擦力；   3作用于筒仓仓底的竖向压力；   4作用于筒仓仓顶的吊挂电缆拉力。   4.2.2深仓储粮静态压力的标准值，应按下列公式计算（图4.2.2）：   1计算深度S处，储粮作用于仓壁单位面积上的水平压力标准值按下式计算：   2计算深度S处，储粮作用于单位水平面上的竖向压力标准值按下式计算：   3计算深度S处，储粮作用于仓壁单位面积上的竖向摩擦力标准值按下式计算：   4计算深度S处，储粮作用于仓壁单位周长上的总摩擦力标准值按下式计算：   4.2.3在深仓卸粮过程中，储粮作用于筒仓仓壁的动态压力标准值，应以其静态压力标准值乘以动态压力修正系数。   深仓储粮动态压力修正系数，应按表4.2.3取值。   4.2.4浅仓储粮压力的标准值，应按下列公式计算（图4.2.4）：   1计算深度S处，作用于仓壁单位面积上的水平压力标准值按下式计算：   2若储粮计算高度hn大于或等于15m，且筒仓内径dn大于或等于10m时，储粮水平压力除按上式计算外，尚应按本规范（4.2.2-1）式计算，二者计算结果取大值；此外，还应按下式计算筒仓内壁单位面积上的竖向摩擦力标准值：   3计算深度S处，作用于单位水平面上的竖向压力标准值按下式计算：   4.2.5作用于圆形漏斗壁上的储粮压力标准值可按下式计算：   1漏斗壁单位面积上的法向压力标准值为：   2漏斗壁单位面积上的切向压力标准值为：   4.2.6吊挂于仓顶的测温电缆，计算其作用于仓顶结构的吊挂荷载时，应考虑电缆自重、粮食摩擦力及电缆突出物对储粮阻滞而产生的拉力。   当电缆为圆截面，且直径无变化，表面无突出物时，储粮摩擦引起的电缆总拉力标准值，应按下式计算：   4.3地震作用   4.3.1粮食钢板筒仓可按单仓计算地震作用，且：   1可不考虑粮食对于仓壁的局部作用；   2落地式平底钢板筒仓可不考虑竖向地震作用。   4.3.2在计算筒仓的水平地震作用时，取储粮总重的90％作为其重力荷载代表值，重心仍取储粮总重的重心。   4.3.3落地式平底钢板筒仓的水平地震作用，可采用振型分解反应谱法，也可采用下述简化方法进行计算：   1筒仓底部的水平地震作用标准值可按下式计算：   2水平地震作用对筒仓底部产生的弯矩标准值可按下式计算：   3沿筒仓高度第i质点分配的水平地震作用标准值可按下式计算：   4仓上建筑分配的水平地震作用应乘以增大系数3，但增大部分不向下传于仓壁构件。   4.3.4柱子支承或柱与筒壁共同支承的钢板筒仓，水平地震作用可按单质点或多质点体系模型，采用底部剪力法计算。仓上建筑分配的水平地震作用应乘以增大系数3，但增大部分不向下传于仓壁构件。   4.4荷载效应组合   4.4.1粮食钢板筒仓结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合，并取各自的最不利组合进计设计。   4.4.2粮食钢板筒仓按承载能力极限状态设计时，应采用荷载效应的基本组合，荷载分项系数应按下列规定取值：   1永久荷载分项系数：对结构不利时，取1.2；对结构有利时，一般取1.0；筒仓抗倾覆计算，取0.9。   2可变荷载分项系数：储粮菏载取1.3；其他可变荷载取1.4。   3地震作用取1.3。   4.4.3粮食钢板筒仓按正常使用极限状态设计时，应采用荷载效应短期组合，荷载分项系数均取1.0。   4.4.4粮食钢板筒仓进行荷载组合时，可变荷载组合系数应按下列规定取用：   1无风荷载参与组合时，取1.0。   2有风荷载参与组合时，粮食荷载取1.0；其他可变荷载取0.6。   3有地震作用参与组合时，粮食荷载取0.9；地震作用取1.0；雪荷载取0.5；风荷载不计；楼面可变荷载：按实际考虑时取1.0，按等效均布荷载时取0.6。   5结构设计   5.1基本规定   5.1.1钢板筒仓结构，应分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。   5.1.2钢板筒仓结构，按承载能力极限状态进行设计时，应采用荷载设计值和材料强度设计值，计算内容包括：   1所有结构构件及连接的强度、稳定性计算；   2筒仓整体抗倾覆计算；   3筒仓与基础的锚固计算。   5.1.3钢板筒仓结构，按正常使用极限状态进行设计时，应采用荷载的标准值，对根据使用要求需