散裝糧食平房倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

岳民禮

（甘肅泓文建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

相較于其他倉型，平房倉極易受到外界溫度因素的影響，在穩(wěn)定性方面也不具備明顯優(yōu)勢，然而其安全、經(jīng)濟(jì)性以及實(shí)用性較強(qiáng)的特征使得該倉型得到較為廣泛的應(yīng)用?？紤]到糧食側(cè)壓力的特殊要求，在平房倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中須針對各個(gè)環(huán)節(jié)做出綜合考量，得出經(jīng)濟(jì)合理的方案。

1 散裝糧食平房倉力學(xué)特征

從實(shí)際應(yīng)用角度分析，平房倉結(jié)構(gòu)在糧食儲備中具有顯著優(yōu)勢。此優(yōu)勢主要體現(xiàn)在平房倉結(jié)構(gòu)可以有效承受散裝糧食堆放過程中在水平和垂直方向分別產(chǎn)生的側(cè)壓力及摩擦力，同時(shí)該倉型還可有效承受糧食種類、散堆形式改變后產(chǎn)生的側(cè)壓力和摩擦力。以平堆形式為例，其存放過程中對倉壁產(chǎn)生的水平方向以及垂直方向壓力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式如式（1）（2）所示。

式中，k——平堆過程中糧食產(chǎn)生的側(cè)壓力系數(shù)；

γ——平堆過程中糧食重力密度；

s——糧食堆表面至計(jì)算點(diǎn)之間的深度；

δ——糧食堆放過程中對墻面外部的摩擦角。

根據(jù)我國頒布的相關(guān)規(guī)范要求，用寬度豎向條帶單位表示水平聯(lián)梁之間的砌體，依據(jù)簡支梁要求計(jì)算內(nèi)力參數(shù)，在計(jì)算砌體時(shí)應(yīng)充分滿足受彎曲構(gòu)件要求，圖1為水平聯(lián)梁間砌體計(jì)算簡圖。

圖1 水平聯(lián)梁間砌體計(jì)算簡圖

2 散裝糧食平房倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 平方倉結(jié)構(gòu)體系

平房倉使用較為廣泛的結(jié)構(gòu)有排架和鋼架兩種形式，前者根據(jù)房屋蓋將平房倉劃分為預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架、雙T板形式，后者屋蓋部分采用預(yù)制板、現(xiàn)澆板兩種形式，設(shè)計(jì)人員根據(jù)屋蓋支撐系統(tǒng)選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。散裝糧食在存儲過程中對山墻施加荷載，山墻受力狀態(tài)與常見單層工業(yè)廠房排架體系的受力情況存在明顯差異，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)單獨(dú)計(jì)算，采用橫墻和排架相結(jié)合的方式共同承載重力，頂部利用山墻進(jìn)行重力承載［1］。

2.2 平房倉結(jié)構(gòu)構(gòu)造

平房倉在設(shè)計(jì)建造過程中還應(yīng)滿足部分構(gòu)件要求。鋼筋混凝土柱與砌體間采用拉結(jié)筋設(shè)計(jì)，間距在500 mm以上。此外，設(shè)計(jì)人員須結(jié)合抗震設(shè)防烈度進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)抗震烈度為6、7度時(shí)，拉結(jié)筋長度設(shè)置在1 000 mm以下；當(dāng)抗震烈度為8、9度時(shí)，采取通長布置方案，拉結(jié)筋設(shè)置走向與墻體走向相同，為確保建筑穩(wěn)定性，應(yīng)以120 mm為間隔，在墻體中設(shè)置長度6 cm的鋼筋。山墻作為平房倉的主要承重墻，要確保其上部支撐穩(wěn)定性滿足實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)人員在屋架端部上弦以及柱頂標(biāo)部分設(shè)置圈梁，同時(shí)山墻頂部應(yīng)沿屋面走向布置鋼筋混凝土臥梁，并與圈梁部分相連接［2］。

3 工程概述

為深入研究散裝糧食平房倉構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)，本論述選取某地區(qū)平房倉案例進(jìn)行說明。案例工程為某地區(qū)為滿足糧食儲存要求而新建的平方倉，其具體信息見表1所列。

表1平方倉基本情況 單位：m

4 散裝糧食平房倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 構(gòu)造荷載

案例工程中，設(shè)計(jì)人員實(shí)地勘探后，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀蟛牧希瑢υ摴こ毯奢d進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)果見表2所列。

表2 工程選用荷載

4.2 結(jié)構(gòu)材料選擇

案例工程中，設(shè)計(jì)人員統(tǒng)計(jì)該工程建設(shè)所需材料，根據(jù)相關(guān)規(guī)范及工程實(shí)際應(yīng)用要求明確材料規(guī)格。

4.2.1 混凝土

設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格遵循混凝土材料規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，工程排架柱、梁、板等±0.000以上混凝土結(jié)構(gòu)、消防水池級柴油發(fā)電機(jī)房±0.000以下混凝土構(gòu)造、露天環(huán)境構(gòu)件等均采用C30混凝土［3］，構(gòu)造柱部分采用C25混凝土。

4.2.2 鋼筋

案例工程設(shè)計(jì)中，排架柱、框架柱等部分采用規(guī)格HRB400級熱軋鋼筋，垂直方向受力鋼筋選用普通鋼筋，但抗拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度實(shí)測值的比值不超過1.25。施工所需鋼筋應(yīng)確保屈服強(qiáng)度實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)值的比值在1.3以下，同時(shí)滿足最大拉力條件下鋼筋總伸長率實(shí)測值在9%以上，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值在95%以上。

4.2.3 鋼材

案例工程屋架支撐級連接件采用Q235B型鋼材，應(yīng)滿足《碳素結(jié)構(gòu)鋼》《低合金結(jié)構(gòu)鋼》規(guī)定的參數(shù)要求。鋼材應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢測，確保抗拉強(qiáng)度與屈服實(shí)測值比值等于1.2或高于此標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，技術(shù)人員還應(yīng)對鋼材屈服臺階進(jìn)行計(jì)算，確保其伸長率高于20%，并滿足可焊性以及沖擊韌性要求［4］。

4.2.4 混凝土結(jié)構(gòu)及耐久性要求

結(jié)合工程與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別設(shè)計(jì)要求見表3所列。

表3 混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別

混凝土耐久性要求見表4所列。

表4 混凝土耐久性要求

4.3 地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

結(jié)合地質(zhì)勘探結(jié)果，對地基及基礎(chǔ)部分進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)定。由于散裝平倉房在使用過程中承受了糧食堆積帶來的水平側(cè)壓力，其柱底彎矩以及剪力相對較大，因此，采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，為實(shí)現(xiàn)平衡基礎(chǔ)底平均壓力的目的，采用矩形階梯型偏心基礎(chǔ)。此外，水平及垂直方向承載力會隨之樁基礎(chǔ)的埋深提升而提升，案例設(shè)計(jì)了一種樁基礎(chǔ)方案，可有效約束柱底內(nèi)力。

由于平房倉內(nèi)地面堆載相對較大，須嚴(yán)格控制地面承載力及沉降量，采用換填墊層或復(fù)合地基方案，同時(shí)應(yīng)注意受基礎(chǔ)受堆載作用產(chǎn)生的附加力［5］。

4.4 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

案例采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，屋蓋為預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架，在其上側(cè)鋪設(shè)大型預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板［6］。案例工程設(shè)計(jì)堆糧高度為7.5 m，排架柱截面、連梁及圈梁截面標(biāo)準(zhǔn)為450 mm×900 mm、370 mm×300 mm，排架柱柱頂標(biāo)高9.3 m。

在實(shí)際計(jì)算過程中，設(shè)計(jì)人員計(jì)算混凝土規(guī)格為C30及C25條件下的配筋，所得結(jié)果分別為4 836 mm2、4 917 mm2，二者差值為1.67%，滿足相關(guān)規(guī)定要求。計(jì)算砂漿強(qiáng)度時(shí)，選取-0.06-1.35標(biāo)高段單位寬度墻體，對其彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果為6.50 kN·m，分別在砂漿強(qiáng)度M10和M5條件下，對彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果分別為6.80 kN·m及4.40 kN·m，二者差值高達(dá)54.55%，明顯超出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)范圍要求。由此可見，砌體砂漿強(qiáng)度對平房倉結(jié)構(gòu)的安全性影響重要，混合砂漿強(qiáng)度設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照M10標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

5 結(jié)束語

平房倉作為我國主要儲糧倉形式，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性直接影響儲糧的安全性。本論述案例針對混凝土強(qiáng)度、砂漿強(qiáng)度以及與平房倉結(jié)構(gòu)安全性之間的聯(lián)系進(jìn)行探究，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可為相關(guān)工程提供參考。