砌體平糧倉結構設計要點

【摘要】隨著全球疫情擴散和不確定性，人類的生產、生活受到了極大的影響，糧食的生產、儲備已提高到國家戰略層面。糧倉，作為儲備糧食建筑物其重要性不言而喻。根據筆者多個案例的實踐操作，本文對砌體平糧倉的結構設計要點進行分析、總結與探討。

【關鍵詞】平糧倉;砌體;建筑結構

1、引言

結構設計注重力學模型明確、傳力路徑高效，這樣的建筑才能節約造價。砌體平糧倉即為一種傳力路徑高效、節約建造成本的建筑物，但其結構贅余度很少，且堆糧側壓力較大，因此平糧倉結構設計時，既要注重力學分析，也要注重構造要求以增加結構的可靠度。

2、砌體平糧倉的結構特點分析

砌體平糧倉一般為單層單跨框排架結構。根據功能所需一般用橫墻分隔為多廒間組合，柱距一般為6M，單跨最大跨度可做到24M，檐口高度一般為8-10M，堆糧高度一般為5-7M。屋面可采用預制的雙T板或者預應力拱板。典型的平糧倉平面及立面見圖1。

3、砌體平糧倉的結構設計要點分析

3.1 砌體平糧倉結構概念設計

平糧倉屋面為裝配式無檁體系鋼筋混凝上屋蓋，其廒間分隔橫墻間距需滿足其空間工作性能為剛性方案，即房屋橫墻間距s≤32M，橫墻長度不宜小于其高度。結構設計時，需分別考慮滿倉、半倉、空倉三種工況。

3.2 砌體平糧倉傳力路徑分析

糧食側壓力→柱間縱墻（山墻）→圈梁→排架柱（山墻柱）→基礎

風荷載（含柱頂集中力）→山墻→圈梁（屋架）→山墻柱→基礎

水平地震力與風荷載傳遞路徑類似，采用底部剪力法，柱頂和基礎頂分別作用一個重力荷載代表值。

3.2.1糧食側壓力

糧食側壓力為三角形分布，其水平壓力標準值公式為：Phk=kγs，其分布見圖2。

其中：k為平堆時糧食側壓力系數

s為糧食頂面距計算截面的距離

γ為糧食重力密度

糧食與墻體之間豎向摩擦力較小，且對抗側力構件及基礎有利，可不列入計算分析，作為安全儲備。

3.2.2砌體墻受力分析

由于平糧倉跨度較大，一般不小于12M，而受力圈梁層間間距不超過2.5M，砌體墻為單向簡支受彎構件分析，圈梁作為其鉸結點，按砌體受彎構件分別驗算其受彎承載力和受剪承載力。墻體厚度主要與堆糧高度有關，當堆糧高度超過6M時，墻體厚度一般取490mm，堆糧高度小于6M時，墻體厚度可取370mm。

3.2.3圈梁受力分析

除基礎圈梁外，上部圈梁截面為墻厚×240，可作為連續多跨臥梁計算，只承受堆糧側壓力，糧倉排架柱或山墻柱作為其支座，受荷寬度范圍內的糧食堆載作為線荷載作用于臥式圈梁上。

基礎圈梁既承受糧食側壓力，亦承受上部墻體自重，截面寬度為墻厚，其截面高度根據豎向荷載確定，為雙向受彎構件。

3.2.4排架柱受力分析

剛性方案下，為兩鉸剛架體系，屋蓋視為剛性桿，柱為壓彎構件。屋面荷載作為豎向集中偏心荷載傳遞給排架柱，層間圈梁支座反力作為水平集中荷載傳遞給排架柱。排架柱側向穩定由圈梁和墻體保證。由于排架柱承受較大的水平荷載，柱截面為矩形截面，常用的截面有400x700，500x900等。排架柱受力模型見圖3。

3.2.5山墻柱受力分析

山墻柱受荷情況與排架柱一致，但其邊界條件有所不同。山墻柱實際上為柱底剛結，預制屋蓋作為山墻柱頂彈性支座，設計時可按懸臂柱進行驗算，柱頂彈性支座可作為其安全儲備。

3.2.6基礎受力分析

基礎承受排架柱傳來的水平力、屋面恒載活載以及墻體自重，同時需考慮作用與基礎頂面的糧食堆載，按偏心荷載驗算地基承載力?；A設計工況需考慮滿倉、半倉、空倉三種工況。

當采用獨立基礎時，偏心方向為倉外。一般不讓其出現零應力區，同時基礎需驗算其抗滑移穩定性。

當采用樁基礎時，偏心彎矩作用下，樁可能出現上拔力，基樁構造需按抗拔樁考慮，同時基樁需驗算其水平承載力。

4、砌體平糧倉構造要求

由于砌體平糧倉傳力路徑簡潔明了，贅余度小，需要采取充分的構造措施確保其整體穩定性，消除施工帶來的不確定性因素，增大贅余度。其主要構造措施如下：

（1）圈梁作為重要的受力、傳力構件，圈梁不宜采用分離式配筋，圈梁所有受力和構造鋼筋均需通長設置。

（2）地震工況下，構造為主，計算為輔，墻體高度方向上，每500高設置2道兜圈封閉拉結筋。

（3）墻上不得留有任何腳手架眼，以免影響砌體受力性能。

（4）擋糧門洞及觀察窗屬于受力不連續的薄弱處，門洞兩側采取附加通高的門柱，窗洞處必須采取封閉兜圈梁柱進行補強。

（5）為防止基礎滑移，需進行抗滑移驗算外。為增大基底摩擦力，基底墊層可采用碎石混凝土?；A或承臺埋設不宜小于1.6M，利用基礎側面土體抵抗水平力，且基坑回填土體壓實系數不小于0.94。

（6）為加強平糧倉整體性，排架柱與圈梁均應與砌體同步隨砌隨澆筑。

（7）由于山墻與屋蓋為弱連接，可考慮在山墻柱頂處屋蓋面層上附加配筋現澆帶，確保山墻在承受水平荷載時，有一定的反拉作用，見圖4。

總結：

平糧倉雖體量小，但其涉及到排架、砌體等方面的綜合考量，多倉之間會設置懸挑牛腿支撐網架或實腹鋼梁雨棚，每個節點均需仔細推敲，且無專業軟件可直接建模分析，對專業知識的綜合度要求較高。因此，平糧倉結構設計時，注重其堆糧水平荷載較大的特點，需做到結構力學概念清晰，傳力路徑明確，注重構造措施增加其結構贅余度。

參考文獻：

[1]《糧食平房倉設計規范》（GB50320-2014）

作者簡介：

張賢成（1984.10-），湖南，男，漢，本科，工程師，現主要從事的工作：設計管理。