角錐形漏斗設計簡析

◎姚章堂，李冠軍

（中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

角錐形漏斗設計簡析

◎姚章堂，李冠軍

（中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

以某糧庫發放倉倉底漏斗設計為例，詳細闡述鋼筋混凝土矩形深倉倉底角錐形漏斗的設計思路及步驟，并歸納總結漏斗壁內力、強度及裂縫計算公式。

矩形深倉；角錐形漏斗；內力；強度；裂縫

中文分類號：TU391

角錐形漏斗是一種形狀和受力均特殊的特種結構，廣泛應用于煤礦、電廠、水泥廠、糧庫的矩形筒倉中，用來儲卸各種散料物體，如煤炭、水泥、糧食等。本文僅針對矩形深倉倉底角錐形漏斗的具體情況，詳細說明其設計思路和步驟。

1　荷載計算

漏斗內貯料荷載按下列各式計算，如圖1所示。

（1）貯料作用于漏斗頂面處單位面積的豎向力pv（kPa）：

（2）作用于漏斗壁單位面積上法向壓力pn（kPa）：pn=(cos2α+ksin2α)pv。

圖1　深倉壓力示意圖

2　漏斗內力計算

（1）漏斗頂面處角錐形漏斗壁A、壁B沿壁斜向單位高度上的水平拉力Nha、Nhb（kN/m），漏斗水平拉力示意圖見圖2。

式中，qa、qb—角錐形漏斗壁A、B單位面積自重（kPa）。

（2）角錐形漏斗壁A、B單位寬度上的斜向力Ninc.a、Ninc.b（kN/m），漏斗水平拉力示意圖見圖3。

式中，Q—漏斗頂面以下漏斗壁自重以及設備重。

圖3　漏斗斜向拉力示意圖

（3）角錐形漏斗壁交角頂部在貯料重量及漏斗自重作用下的斜向力Ninct（kN）：

3　構件設計

3.1漏斗壁平面外彎矩計算

漏斗壁在貯料法向壓力及自重作用下產生平面外彎曲，計算漏斗壁板彎曲時，相鄰漏斗壁以及漏斗壁與倉壁之間按固端考慮，卸料口處按簡支考慮，見圖4和圖5。

圖4　三角板計算簡圖

圖5　矩形板計算簡圖

表1　三邊固定等腰三角形板彎矩計算表

當a1/a（b1/b）≥0.25時，按簡化矩形板計算：

矩形板在貯料法向壓力及自重作用下產生的彎矩查表2。

表2　一邊簡支三邊固定矩形板彎矩計算表

3.2配筋設計

（1）漏斗壁水平鋼筋面積由水平拉力和該方向的平面外彎矩按偏心受拉構件進行計算，漏斗壁斜向鋼筋面積由斜向拉力和該方向的平面外彎矩按偏心受拉構件進行計算。

根據《混凝土結構設計規范》6.2.23條規定，對稱配筋的矩形截面偏心受拉構件，可按下列公式計算：

（2）角肋處鋼筋面積由角肋處頂部斜向拉力按受拉構件進行計算。根據《混凝土結構設計規范》6.2.22條規定，軸心受拉構件可按下式計算：N=fyAs。

3.3裂縫計算

（1）漏斗壁在水平拉力、相應方向平面外彎矩作用或在斜向拉力、相應方向平面外彎矩作用下的裂縫計算，依據《混凝土結構設計規范》7.1.2條規定，應按矩形截面的鋼筋混凝土偏心受拉構件在荷載準永久組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度計算公式進行計算，漏斗壁最大裂縫寬度wmax允許值為0.2 mm。

（2）漏斗壁在角肋處頂部斜向拉力作用下的裂縫寬度可按上述公式計算，但縱向受拉普通鋼筋應力σS應按下式計算：σs=Nq/As。

4　構造要求

（1）漏斗壁混凝土的強度等級不宜低于C30，受力鋼筋的混凝土保護層厚度不應小于30 mm。

（2）漏斗壁的厚度不應小于120 mm，受力鋼筋直徑不應小于8 mm，間距不應大于200 mm，也不應小于70 mm，宜配置內外雙層鋼筋。

（3）角錐形漏斗的水平或斜向鋼筋最小配筋率均不應小于0.3%。

（4）角錐形漏斗宜采用分離式鋼筋，漏斗的斜向鋼筋應伸入至漏斗上口邊梁內，錨固長度不應小于50倍鋼筋直徑。

（5）角錐形漏斗四角的吊掛骨架筋，其直徑不應小于16 mm，上端伸入支承構件的錨固長度不應小于50倍鋼筋直徑。

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.構筑物抗震設計規范 GB 50191-2012[S].北京：中國計 劃出版社，2012.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑抗震設計規范 GB 50011-2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]中國煤炭建設協會.鋼筋混凝土筒倉設計規范 GB 50077-2003[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[4]朱海軍.鋼筋混凝土角錐形漏斗的內力計算及設計方法[J].山西建筑，2014，40（25）：45-47.

[5]姚 諫，干 鋼，陳水福，等.建筑結構靜力計算實用手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[6]陳載福.鋼筋混凝土建筑結構與特種結構手冊[M].成都：四川科學技術出版社，1991.

Designing of the Pyramid Hopper

Yao Zhangtang， Li Guanjun
（COFCO Engineering & Technology （Zhengzhou） Co. Ltd.， Zhengzhou 450053， China）

Taking designing bin hopper in grain depot as an example， the methods and steps of designing pyramid hopper under reinforced concrete rectangular was explained in detail， and the formula for calculating internal force， strength， crack of pyramid hopper was generalized.

Rectangular deep bin； Pyramid hopper； Internal force； Strength； Crack

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.08.024

姚章堂（1981-），男，工程師；主要研究方向為結構設計。