鋼結(jié)構(gòu)散裝糧食平房倉(cāng)墻體抗側(cè)力體系概述

◎ 郭建勇，戚迎花

（鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450053）

散裝平房倉(cāng)具有糧食適儲(chǔ)性好、噸糧造價(jià)低的特點(diǎn)，在我國(guó)已有的倉(cāng)型中使用最為廣泛。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，今后一段時(shí)間內(nèi)隨著倉(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)許多新倉(cāng)型，但平房倉(cāng)仍將是我國(guó)主要倉(cāng)儲(chǔ)類型之一。

根據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，可分為散裝平房倉(cāng)、包裝平房倉(cāng)。散裝平房倉(cāng)承受糧食堆高范圍內(nèi)的側(cè)壓力，一直以來(lái)主要采用燒結(jié)實(shí)心磚，增設(shè)扶壁柱或采用T形截面墻體等結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)增加墻體較厚度提高墻體截面慣性矩來(lái)提高其抗側(cè)力。包裝平房倉(cāng)用于存儲(chǔ)包裝成品糧，倉(cāng)體側(cè)壁不承受水平作用，倉(cāng)型結(jié)構(gòu)形式選擇靈活，墻體設(shè)計(jì)要求相對(duì)散裝平房倉(cāng)較低[1]。

散裝平房倉(cāng)目前最常用的結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土柱來(lái)抵抗糧食側(cè)壓力，同時(shí)砌體內(nèi)設(shè)置鋼筋混凝土水平聯(lián)系梁。對(duì)東北等嚴(yán)寒地區(qū)每年宜于施工的時(shí)間較短，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)建筑施工周期要求較短[2]。且現(xiàn)階段，面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展形勢(shì)和機(jī)遇，國(guó)家大力鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)用鋼、提倡節(jié)能減排，建筑業(yè)正向著綠色建筑和建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展轉(zhuǎn)型。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)散裝糧食平房倉(cāng)的設(shè)計(jì)、研究仍有其必要性。

1 墻體抗側(cè)力體系

鋼結(jié)構(gòu)散裝糧食平房倉(cāng)一般采用門式鋼架結(jié)構(gòu)。相較于普通門式鋼架結(jié)構(gòu)受力形式，墻體完全上摒棄以往采用C型檁條加彩鋼板的形式。糧食側(cè)壓力作為一種特殊的荷載形式通過(guò)墻體抗側(cè)力體系作用于門架上面。糧食的摩擦力與側(cè)壓力首先傳遞到縱墻上，再由墻體聯(lián)系梁傳遞到門架柱上，最終傳遞到地基基礎(chǔ)。此類平房倉(cāng)具有跨度大、堆糧高度高等特點(diǎn)。

1.1 混凝土聯(lián)系梁抗側(cè)力體系

混凝土聯(lián)系梁抗側(cè)力體系如圖1所示，該體系的結(jié)構(gòu)形式采用磚砌體墻、水平混凝土聯(lián)系梁、門式鋼架柱。該體系在保留傳統(tǒng)排架體系墻體形式的同時(shí)，可以采用更為輕型的屋面結(jié)構(gòu)，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)更大跨度的目的。由于采用了磚砌體墻、混凝土水平聯(lián)系梁，該結(jié)構(gòu)形式依然需按傳統(tǒng)排架結(jié)構(gòu)設(shè)置溫度變形縫。在施工方面，由于需要澆注混凝土該體系并不能體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)快速裝配施工的優(yōu)勢(shì)，且依然需要考慮冬季施工的情況，對(duì)氣候較為敏感。

圖1 混凝土聯(lián)系梁抗側(cè)力體系圖

1.2 型鋼聯(lián)系梁抗側(cè)力體系

型鋼聯(lián)系梁抗側(cè)力體系如圖2所示，該體系的結(jié)構(gòu)形式采用壓型鋼板、型鋼水平聯(lián)系梁、門式鋼架柱。該體系屬于門式鋼架結(jié)構(gòu)，墻體抗側(cè)力體系全部采用鋼材。糧食的摩擦力與側(cè)壓力由壓型鋼板傳遞給水平型鋼聯(lián)系梁，再傳遞到門架柱，最后傳遞給基礎(chǔ)。區(qū)別于混凝土聯(lián)系梁抗側(cè)力體系，該體系為純鋼結(jié)構(gòu)形式，其墻體縱向變形能力高于排架結(jié)構(gòu)，實(shí)際工程中往往無(wú)需設(shè)置溫度收縮縫。在施工方面，可充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)東北等嚴(yán)寒地區(qū)，可在冬季施工，對(duì)氣候的適應(yīng)性較強(qiáng)；對(duì)工期要求較短的項(xiàng)目，此種結(jié)構(gòu)體系可滿足快速化裝配施工的要求。

水平聯(lián)系梁由于采用型鋼，其截面遠(yuǎn)小于門架柱，因此施工時(shí)只能與門架柱內(nèi)對(duì)齊，或外對(duì)齊，由于抗側(cè)力要求宜內(nèi)對(duì)齊。型鋼水平聯(lián)系梁內(nèi)對(duì)齊時(shí)，墻體外側(cè)安裝墻面板時(shí)需增設(shè)墻面檁條。

圖2 型鋼聯(lián)系梁抗側(cè)力體系圖

1.3 水平桁架聯(lián)系梁抗側(cè)力體系

水平桁架聯(lián)系梁抗側(cè)力體系如圖3所示，該體系的結(jié)構(gòu)形式采用壓型鋼板、水平桁架聯(lián)系梁、門式鋼架柱。與型鋼聯(lián)系梁抗側(cè)力體系相比，此結(jié)構(gòu)形式最大的特點(diǎn)是水平聯(lián)系梁采用桁架梁而不是型鋼，其他基本相同。

圖3 水平桁架聯(lián)系梁抗側(cè)力體系圖

將桁架代替型鋼來(lái)作為水平聯(lián)系梁有以下優(yōu)點(diǎn)：①作為受彎構(gòu)件，相對(duì)于型鋼，桁架可在提供同等抗力的條件下更加節(jié)約鋼材。②控制桁架上下弦桿外邊緣尺寸與門架柱截面高度相同，可直接在墻體內(nèi)、外側(cè)安裝墻面板，進(jìn)而省去墻面檁條，減少安裝工序及材料。

2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及適用性

從材料用量、人工費(fèi)、施工周期、冬季施工、氣密性五個(gè)方面將上述3種墻體抗側(cè)力體系對(duì)比分析，如表1所示，3種墻體抗側(cè)力體系各有利弊，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況來(lái)選擇采用哪一種墻體抗側(cè)力體系。

表1 3種墻體抗側(cè)力體系對(duì)比表

鋼結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)可實(shí)現(xiàn)快速裝配式施工，施工周期短，可滿足諸如東北等嚴(yán)寒地區(qū)對(duì)施工條件的特殊要求。鋼結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)通常采用輕型屋蓋，可實(shí)現(xiàn)大跨度[3]。由于此種倉(cāng)型采用鋼結(jié)構(gòu)裝配，使得平房倉(cāng)的密閉性較差，且后期防腐維護(hù)成本較高。

3 結(jié)論

結(jié)論如下：①結(jié)構(gòu)方面，水平桁架聯(lián)系梁抗側(cè)力體系有更好的力學(xué)特性。②施工方面，水平桁架聯(lián)系梁可取代墻面檁條以簡(jiǎn)化墻面板安裝工序。③通過(guò)3種墻體抗側(cè)力體系的在經(jīng)濟(jì)性、適用范圍等方面的對(duì)比，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)選型階段提供參考。