矩形筒倉倉壁的設計

◎姚章堂

（中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

矩形筒倉倉壁的設計

◎姚章堂

（中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

以某儲備庫發放倉倉壁的設計為例，詳細闡述鋼筋混凝土矩形筒倉倉壁的內力、裂縫計算，并依據計算結果對倉壁進行配筋設計。

矩形筒倉；深倉倉壁；內力；強度；裂縫

筒倉是用來貯存散料體的一種理想倉型，它占地面積少、倉容量大，便于機械化作業，因此，在電力、糧食、水泥、煤炭等行業廣泛應用，尤其在港口、碼頭地面中轉設施中。發放倉是一種較為常見的構筑物，根據其平面形狀，發放倉分為矩形倉、圓筒倉。下面關于鋼筋混凝土矩形筒倉倉壁的結構設計進行詳細的闡述[1-5]。

1　結構布置

某發放倉工程結構形式為單排鋼筋混凝土矩形深倉（倉壁高與倉壁長大于1.5），共2倉，單倉軸線尺寸為5.43 m×6.165 m，倉壁厚為0.32 m，內尺寸為5.11 m×5.845 m，出料口內尺寸為0.5 m×0.5 m。結構平、立面布置如圖1所示。

圖1　結構平面、立面布置圖

2　內力計算

2.1倉壁單位面積上的水平壓力（貯料按小麥計）ph

貯料頂面或貯料錐體重心以下距離S（m）處貯料作用于倉壁單位面積上的水平壓力應按圖2計算。

圖2　深倉倉壁尺寸及壓力示意圖

當hn/ dn>3，Ch值應乘以系數1.1，根據《鋼筋混凝土筒倉設計規范》4.2.5條規定，貯料頂面處，Ch=1.1×1.0=1.1，貯料頂面下hn/3及以下，Ch=1.1×2.0=2.2，貯料頂面至貯料頂面下hn/3之間，Ch值線性內插。

根據公式（1）、（2）、（3），將貯料頂面以下S（m）處的各個參數計算結果列于表1。

表1　貯料側壓力計算表

2.2倉壁的水平拉力

對稱布置的矩形深倉倉壁，在貯料水平壓力作用下，由相鄰倉壁傳來的水平拉力可按公式（4）、（5）計算。

根據上述公式，將貯料頂面以下S（m）處的倉壁拉力（每延米）列于表2。

表2　倉壁拉力計算表

2.3倉壁平面外的彎矩

矩形深倉倉壁在貯料水平壓力作用下不僅產生水平拉力，同時產生平面外彎矩，倉壁呈偏心受拉狀態（見圖3）。

圖3　深倉倉壁彎矩圖

根據公式（6）、（7）、（8），將貯料頂面以下S（m）處的倉壁彎矩（每延米）列于表3。

表3　倉壁彎矩計算表

2.4倉壁配筋計算

矩形深倉倉壁沿豎向1 m高截面內水平鋼筋面積根據倉壁的水平拉力、平面外彎曲產生的彎矩按偏心受拉構件計算。倉壁豎向力全部由倉壁混凝土承擔，豎向鋼筋按構造要求設置。

依據《混凝土結構設計規范》6.2.23條3款規定，對稱配筋的矩形截面偏心受拉構件，無論大、小偏心受拉情況，均可按公式（9）、（10）、（11）計算。

根據以上公式，將貯料頂面以下S（m）處的倉壁配筋計算結果（每延米）列于表4。

表4　倉壁理論計算配筋面積表

2.5倉壁裂縫計算

根據《鋼筋混凝土筒倉設計規范》5.1.5條規定，筒倉倉壁最大裂縫寬度wmax的允許值為0.2 mm。依據《混凝土結構設計規范》7.1.2條規定，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可按公式（12）、（13）、（14）計算。

根據上述公式，將貯料頂面以下S（m）處的倉壁裂縫計算結果及實際配筋列于表5。

表5　倉壁實際配筋面積表

根據計算結果，A壁及B壁支座處的水平鋼筋設置在倉壁內側，A壁及B壁跨中的水平鋼筋設置在筒倉倉壁外側，A壁、B壁倉壁內側跨中的水平鋼筋及A壁、B壁倉壁外側支座處的水平鋼筋分別同A壁、B壁倉壁外側跨中配筋。倉壁內外側豎向鋼筋按構造要求，采用14@150，靠水平鋼筋內側設置。

3　矩形深倉倉壁構造要求

①倉壁混凝土強度等級不宜低于C30，受力鋼筋的混凝土保護層厚度不應小于30 mm。②倉壁的最小厚度不應小于150 mm，四角宜加腋，并配置內外雙層鋼筋。③內外層水平鋼筋的直徑不宜小于8 mm，豎向鋼筋的直徑不宜小于10 mm，鋼筋間距不應大于200 mm，也不應小于70 mm。④倉壁可選用集中配筋的形式，水平縱向受力鋼筋應全部伸入支座，支座處倉壁內側附加鋼筋伸入倉壁內的長度自倉壁邊不宜小于相應倉壁內側尺寸的30%。

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB50191-2012構筑物抗震設計規范[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. GB50011-2010建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]中國煤炭建設協會.GB50077-2003 鋼筋混凝土筒倉設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[4]侯玉普.簡述鋼筋混凝土矩形筒倉結構設計[J].黑龍江冶金，2012，32（4）：53-54.

[5]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，1991：15-30.

Designing of Rectangular Silo Supporting Wall

Yao Zhangtang
（Cofco Engineering Technology （Zhengzhou） Co. Ltd.， Zhengzhou 450053， China）

Taking an example of designing bin supporting wall in grain depot， calculation of internal force and crack for reinforced concrete rectangular bin supporting wall is explained in detail， the steel bar is arranged for bin supporting wall according to the calculation results.

Rectangular silo； Deep bin supporting wall； Internal force； Strength； Crack

TU375

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.06.031

姚章堂（1981-），男，工程師；主要研究方向為結構設計。