汽車卸糧站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析

◎ 趙 云，胡亞民，劉帥華，潘 樊，肖 旭

（鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450001）

汽車卸糧站是糧食儲備庫中非常重要的糧食輸送中轉(zhuǎn)設(shè)施[1]，能夠輔助卸糧車糧食的裝卸、提升儲糧機(jī)械化作業(yè)效率。本文通過汽車卸糧站的實(shí)際工程案例，闡述卸糧站各個部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程，總結(jié)其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為類似項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供案例參考。

1 工程概況

山東省某沿海城市糧食儲備庫中，汽車卸糧站結(jié)構(gòu)形式采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，地上2層，首層層高較高為14.5 m，二層層高為8 m，室內(nèi)外高差300 mm，檐口標(biāo)高22.5 m，局部地下1層，層高為5 m，縱向柱距6 m，橫向柱距5 m，平面尺寸為12 m×32 m，卸糧站首層平面圖和剖面圖如圖1所示。該項(xiàng)目所在地的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震加速度0.10 g，設(shè)計(jì)地震分組：第三組，場地類別：Ⅲ類，結(jié)構(gòu)安全等級2級，50年一遇基本風(fēng)壓為0.60 kN/m2?？垢≡O(shè)防水位埋深可按室外-3.000 m（標(biāo)高3.00 m）考慮。

圖1 汽車卸糧站平面及剖面圖

本項(xiàng)目中汽車卸糧站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包含以下部分：卸糧坑、液壓翻板、吊車梁以及上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。以下就上述的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行簡要敘述。

2 卸糧坑的設(shè)計(jì)

卸糧坑剖面如圖2所示，主要可分為以下部分：地下室外墻、卸糧錐斗、鋼格柵以及地下室頂板。

圖2 卸糧坑剖面圖

地下室外墻主要承受垂直于墻面的水平荷載和上部結(jié)構(gòu)傳遞的豎向荷載[2]。水平荷載又可分為恒荷載、活荷載，恒荷載主要包括土的側(cè)壓力、地下水壓力等水平荷載，活荷載包括地面的堆積荷載以及車輛產(chǎn)生側(cè)向荷載。荷載規(guī)范上，規(guī)定一般室外地面活荷載可取5 kN/m2，消防車活荷載取30 kN/m2。豎向荷載主要包括上部結(jié)構(gòu)的自重以及樓蓋的荷載。實(shí)際工程中，地下室外墻配筋通常由水平荷載產(chǎn)生的彎矩控制。內(nèi)力計(jì)算時，地下室外墻頂部與混凝土樓板連接，由于頂板對墻體約束較弱，可按鉸接考慮，而底部與筏板連接，筏板對墻體約束較大，可按下端固結(jié)考慮。因此，計(jì)算地下室外墻時，可按上端鉸接下端剛接的單跨梁計(jì)算，取1 m寬的外墻來計(jì)算彎矩確定配筋。另外，地下室外墻配筋除了應(yīng)滿足承載力計(jì)算要求外，還應(yīng)滿足裂縫撓度要求。除計(jì)算配筋外，地下室外墻亦應(yīng)采取必要的構(gòu)造措施，例如在其上端與下端增設(shè)暗梁，增強(qiáng)墻體整體性，保證連接的可靠性。當(dāng)場地地下水位較高時，外墻需考慮防水，此時地下室底板及外墻底板的混凝土均需采用抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級為P6。

卸糧錐斗是糧食卸運(yùn)時的必要構(gòu)件，主要承受糧食卸運(yùn)時的糧食荷載，錐斗壁板在法向壓力作用下處于單向或雙向受彎，并承受豎向荷載引起的全部斜向拉力。錐斗壁板以及加勁肋的計(jì)算方法可參考文獻(xiàn)[3]中公式計(jì)算，同時考慮在地下室外墻或框架梁底部預(yù)留預(yù)埋板連接。

鋼格柵直接承受卸糧車作業(yè)時產(chǎn)生的荷載以及糧食卸料堆積荷載。因此，鋼格柵規(guī)格的選取需考慮重型運(yùn)糧車的行車荷載，同時在梁頂或墻頂預(yù)留預(yù)埋角鋼埋件，與其進(jìn)行有效連接。一般情況下，鋼格柵可參考文獻(xiàn)[4]中布置方案，將其短跨布置在垂直于行車的方向上，且在卸糧坑上部布置次梁來減小鋼格柵跨度，以滿足過重車的要求。鋼格柵的平面布置見圖3。地下室頂板主要承受汽車運(yùn)行時產(chǎn)生的荷載，通常恒荷載取建筑面層做法荷載，活荷載取車輛荷載，板厚度一般取300 mm，配筋根據(jù)荷載計(jì)算確定。

圖3 鋼格柵的平面布置面圖

3 液壓翻板的設(shè)計(jì)

液壓翻板可輔助卸糧車翻轉(zhuǎn)一定角度，極大地提高卸糧作業(yè)效率。液壓翻板工作示意如圖4所示，主要可分為以下部分：筏板基礎(chǔ)、支墩、預(yù)留孔洞及預(yù)埋件的布置。

圖4 液壓翻板工作示意圖

液壓翻板基礎(chǔ)通常采用筏板基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)整體性好，能很好地抵抗地基不均勻沉降，設(shè)計(jì)時除考慮上部結(jié)構(gòu)傳下來荷載外，另需考慮卸糧車滿載工況下的豎向荷載，厚度需滿足上部結(jié)構(gòu)對筏板的沖切要求，當(dāng)沖切平筏板基礎(chǔ)抗沖切不滿足，通常做法是將柱底筏板局部加厚，或者配沖切箍筋。筏板中鋼筋的間距一般取值為150~200 mm，附加鋼筋可以和通長布置的鋼筋間隔100 mm左右配置，通長布置鋼筋是雙層雙向，一般以筏板計(jì)算較大值通長布置，除此以外，在計(jì)算值最大的部位補(bǔ)充附加鋼筋，補(bǔ)充的鋼筋級別不要超過2個級別。

液壓翻板支墩是支撐液壓桿的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其截面尺寸配筋根據(jù)液壓翻板工作時，液壓桿傳遞的最大反力確定。預(yù)留的洞口位置大小根據(jù)電氣線路走向以及給排水管道的布置來確定。預(yù)埋件的規(guī)格厚度需考慮連接設(shè)備的大小。液壓翻板基礎(chǔ)剖面圖見圖5。

圖5 液壓翻板基礎(chǔ)剖面圖

4 吊車梁的設(shè)計(jì)

集裝箱運(yùn)輸糧食是一種經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)輸方式，廣泛應(yīng)用于港口碼頭貨物的運(yùn)輸。本項(xiàng)目糧食儲備庫位于沿海城市港口中，考慮到海外進(jìn)口糧食可能采用集裝箱運(yùn)輸，因此汽車卸糧站預(yù)留吊車來實(shí)現(xiàn)集裝箱高效卸糧，集裝箱卸糧作業(yè)如圖6所示。

圖6 集裝箱卸糧作業(yè)圖

吊車梁的設(shè)計(jì)可分為軌道梁的設(shè)計(jì)和牛腿的設(shè)計(jì)。軌道梁一般為簡支結(jié)構(gòu)，采用熱軋型鋼焊接制成的H型鋼軌道梁，一般適用于跨度較小且起重量 Q≤10 t工作制為輕級或中級的吊車。軌道梁設(shè)計(jì)首先根據(jù)吊車的規(guī)格型號來計(jì)算其最大輪壓和最小輪壓，然后計(jì)算吊車的橫向水平荷載和縱向水平荷載，最終確定軌道梁的截面尺寸。牛腿在工業(yè)建筑中有著廣泛的應(yīng)用，是重要的承重構(gòu)件。牛腿主要承受軌道梁傳遞的彎矩和剪力，其截面尺寸和配筋根據(jù)計(jì)算確定[5]。卸糧站的軌道梁布置圖和牛腿見圖7。

圖7 軌道梁與牛腿大樣圖

5 上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

通常情況下，基于汽車卸糧作業(yè)時的凈空要求，卸糧站的首層層高較高。本項(xiàng)目卸糧站首層層高為14.5 m，在上部結(jié)構(gòu)布置時應(yīng)考慮增強(qiáng)框架的整體性及剛度，以滿足規(guī)范要求的位移比和層間位移角，尤其是高烈度地區(qū)設(shè)計(jì)卸糧站時，上述2項(xiàng)指標(biāo)不容易滿足規(guī)范要求，通常采取加大框架柱截面、設(shè)置層間梁以及加大框架梁截面等措施調(diào)整上部結(jié)構(gòu)布置。本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，采用設(shè)置層間梁的加強(qiáng)措施，在首層中間7 m標(biāo)高以及10 m標(biāo)高處設(shè)置2道層間梁來增強(qiáng)框架的側(cè)向剛度。此外，對于框架中部分躍層框架柱，采取構(gòu)造加強(qiáng)措施，加大縱筋配筋率且箍筋全高加密，保證其承載力的可靠性。

6 結(jié)語

本文通過對汽車卸糧站中卸糧坑、液壓翻板、吊車梁以及上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行簡要描述，對其所受荷載進(jìn)行了簡要分析，希望能為類似工程的設(shè)計(jì)提供借鑒作用。