方形鋼倉的工藝結構設計

謝慶軍 黃鑫

摘 要：鋼板筒倉廣泛應用于礦業、冶金、化工、農業、電力等諸多領域的散料儲存。相對于傳統的鋼筋混凝土筒倉而言，鋼板筒倉具有建筑結構自重輕、建設周期短、投資見效快、有利于生產工藝的變更等諸多優點。文章針對北方重工集團工程實際項目中鋁土礦的給料倉，開展了全鋼結構筒倉結構體系的設計。

關鍵詞：鋼筒倉；貯料壓力；有限元分析

鋼板筒倉廣泛應用于礦業、冶金、化工、電力、農業等諸多領域的散料儲存。相對于傳統的鋼筋混凝土筒倉，鋼板筒倉具有建筑自重輕、建設周期短、投資見效快、有利于生產工藝的變更等諸多優點。本文針對某輸送系統項目中鋁土礦的給料倉，開展了全鋼結構筒倉工藝結構體系的設計。

1 總體工藝流程

料倉前后流程：堆料場中物料通過11YH-CV-O4帶式輸送機將物料輸送到破碎站機房的料倉中。這個料倉分三個口分別向三臺板式給料機卸料，三臺板式給料機再分別向三臺破碎機喂料，如圖1所示。

圖1 料倉工作布置圖

2 系統工作環境和工作能力要求

2.1 帶式輸送機（11YH-CV-01/02/03/04/05）工作能力及其工藝要求

額定生產能力：2000 t/h

設 計 能 力：2400 t/h

帶 寬：1600 mm

帶 速：2.5 m/s

工 作 制 度：335天/年，3班/天，5時/班

2.2 礦石性質

原料類型： 鋁土礦石

松散密度： 1.3t/m3

物料最大塊度：50 mm

水分含量： 平均9.5%，最大14%

自然堆積角：38°

3 鋼筒倉的總體方案選擇

3.1 鋼筒倉的結構選擇

鋼筒倉按照其幾何型式分為矩形斗倉、圓型斗倉、雙曲線漏斗以及拋物線槽型貯倉等幾種。其各種倉型使用范圍見表1。

鋼筒倉按其結構形式又可以分為兩大類：落地式鋼筒倉和高架式鋼筒倉，其中高架式鋼筒倉可以分為裙承式和柱承式兩種。

表1 鋼倉各種倉型適用范圍

根據以上分析和實際工程需要，選擇高架式鋼筒倉。

3.2 料倉分岔口處的過渡形式的選擇

料倉分岔口處的過渡形式分為以下三種：

（1）弧線過渡式（見圖2），此種形式包括兩種支撐形式，一種為平臺支撐，另外一種則是采用球鉸支撐。

缺點：過渡段會出現死區90m3，這部分料由于長時間擱置，容易板結，最終將形成比折線式更大的錐角。

圖3 折線過渡式料倉結構簡圖

（2）折線過渡式（見圖3），此種形式采用平臺支撐。

缺點：中間料倉的儲存量為1072m3后才可以向兩側料倉分料。此后還可存料1650m3。

（3）分體式（見圖4），此種形式亦采用平臺支撐。

優點：三部分各成一體，互不影響，每個倉體的容積相等，均能對系統產生緩沖作用，工藝流程變換自如。

綜上所述，方案3最佳。

圖4 分體式料倉結構簡圖

3.3 局部結構的創新

傳統鋼倉的橫斷面形式多為矩形結構，這種結構雖簡單，但由于豎壁在儲料水平壓力作用下，對相鄰豎壁產生水平拉力，其作用點在豎壁與斜壁的交肋處，并沿豎壁高度呈三角形分布，而且錐斗（倉底）在自重以及儲料垂直荷載作用下，對豎壁底部產生垂直拉力，作用在豎壁與斜壁交肋處，并沿豎壁水平方向均勻分布。斜壁在儲料法向壓力的作用下，對相鄰斜壁產生水平拉力，造成豎壁與豎壁連接處、豎壁與斜壁連接處以及斜壁與斜壁連接處的局部應力過大，從而對結構和選材產生影響，而造成不必要的浪費，并且增加了制造和焊接工藝的難度。為了解決這一問題，本論文研究的料倉將側壁連接處設計成弧形連接面，卸料口設計為跑道型法蘭。

3.4 具體結構設計

根據以上分析和所選擇的結構方案，確定鋼倉的具體結構： （1）料倉選擇Q345-B鋼，壁厚為30、20mm，頂蓋板厚為16mm，且頂蓋處需適當采用角鋼加強。（2）加勁肋型材為T型鋼，且要求圈焊。（3）在側壁上需加設倉壁震動器，外壁上開口，以便人工破拱。（4）襯板采用16mm厚的高錳鋼，栓接固定。（5）單個料倉最大容積為580m3，最大承重754t。（6）最大分片尺寸為10mx2.1mx2.1m。（7）圈梁板厚都為20mm。（8）下側圈梁支撐可采用部分接觸式。以釋放焊接應力及過約束的問題。

4 結束語

本文通過鋼筒倉主體結構設計基本理論的分析，對比分析了幾種鋼結構筒倉的設計方案，最后根據工程實際需要，確定了鋼結構鋁土礦給料倉的結構，本料倉將側壁連接處設計成弧形連接面，卸料口設計為跑道型法蘭，并進行了詳細的機構設計。

參考文獻

[1]貯倉結構設計手冊編寫組.貯倉結構設計手冊[G].中國建筑工業出版社，1999，12.

[2]滕錦光，趙陽.大型鋼筒倉的結構行為與設計[J].土木工程學報，2001，34（4）：46-55.

[3]滕錦光，趙陽.鋼筒倉轉折環梁的穩定設計準則[J].空間結構，2000，6（04）：11-20.