大直径贮仓仓底结构研究

刘超

摘 要：贮仓是主要用于贮存、运转的基础设施，贮仓不尽占地少、容量大，而且所贮存的物料运转通畅，因此，贮仓已经越来越广泛的应用到工业建筑和公共建筑中。本文通过对大直径贮仓仓底结构进行分析，以期加强贮仓结构设计，提高贮仓使用寿命。

关键词：大直径；贮仓仓底；结构设计

随着社会经济的快速发展，尤其是工业的发展，工业企业对于物料储存的要求也越来越高，应此要求，贮倉的应用也越来越广泛，尤其是其中的钢贮仓，具有安装方便、储存量大的优点，而针对大直径的贮仓，要想保证物料贮存的科学合理，就需要对贮仓仓底结构进行科学设计，以保证贮仓功能的发挥。

一、贮仓的受力特点分析

对于大直径贮仓来说，由于形状不同，因此导致对贮仓各个构件的受力状态也不同。大直径贮仓的仓底结构主要分为两个部分，包括仓底漏斗结构与仓底支承结构[ 1 ]。

仓底漏斗结构和仓壁浇筑为一体，因此，漏斗层结构上的荷载会直接转到仓壁或者与仓壁相连的环梁上面。这样的整体连接，能够保证漏斗壁和仓壁产生相互拉结的效果，仓壁会受到贮料水平压力的作用，由此导致其容易出现变形情况，而相互拉结产生的效果正好能够弥补这个问题，对变形产生限制作用。

不同的仓底支撑结构形式，对于大直径筒仓内力的影响也有所不同。对于大直径的筒仓来说，仓底结构主要分为仓底板及仓底板与仓壁脱开两种形式，对于仓底支承结构，应当充分考虑仓壁内外的应力分布情况，如果边缘效应不同，而且约束条件不同，就会导致筒仓的最大环向拉应力也不相同，出现的位置也不同，如果约束越弱，则最大环向拉应力也越大，而且应力位置也会越靠下[ 2 ]。

由此可见，对于大直径的贮仓来说，其仓底结构由于形状不同，所需要承受的应力也有所不同，这就需要根据仓底结构的具体情况进行科学设计，以保证贮仓整体结构设计的合理性，提高贮仓的使用寿命及抗震性能，提高贮仓使用的经济效益。

二、大直径贮仓仓底结构设计方法

（一）仓底漏斗结构设计

仓底漏斗结构与仓壁是现浇为一体的，因此，通过漏斗层结构的荷载，仓底漏斗与仓壁会实现整体连接[ 3 ]。通过整体连接，能够避免仓壁出现变形的情况，而且还能够对仓壁的裂缝进行科学计算。但此种结构形式，会导致仓壁的连续滑模施工受到影响。

为了避免筒壁连续滑模施工受到制约，可以等筒壁滑模施工之后，再对仓底的漏斗层进行施工处理，而这成为非整体连接性结构。此种结构形式可以保证滑模施工的连续性，大大提高了施工进度。同时也不需要考虑仓壁余漏斗环梁之间所产生的互相作用力。随着此种结构形式不影响滑模连续施工，但却会导致仓壁与漏斗壁之间缺少连接，更会对筒壁应力产生一定影响。

（二）仓下支承结构设计

对于仓下支承结构的设计选型，应当充分考虑仓底的形式、仓底设计工艺及仓底基础类别。对于圆通筒仓的仓下支承结构设计，主要采用柱支承、筒壁支承及内柱和筒壁共同支承的形式[ 4 ]。仓下支承结构的设计，主要是在卸料口的周围布置圆形内筒，对于内筒的直径设计，应当充分考虑卸料口，应确保能够确保包围卸料口。另外，可以在贮仓的内筒壁及外筒壁之间设计圆锥形的漏斗壁，而且漏斗壁的上端，应当以筒壁或筒壁的扶壁柱为支承，而漏斗壁的下端则要以内筒为支承。本文主要考虑柱支承与筒壁支承两种形式。

1.柱支承

柱支承结构形式，应当考虑筒仓中柱子所占的基础面积以及柱子的轴向力，在计算边柱时，则要考虑地基反力中的弹性分布情况。根据柱子所占仓底板的面积，对柱的轴向力进行计算。除此之外，柱支承还应当充分考虑由于风荷载力所产生的轴向力及弯矩。

除了结构支承计算外，还应当对柱支承筒仓的抗震进行计算，对此可以采用底部剪力法，对此，可以采用单质点模型方法，将质点设置在柱顶位置，地震作用的标准值设置在筒仓仓体及贮料的重心位置。地震影响系数的计算，要考虑地震的强度、场地指数以及结构性的自震周期，依次画出地震影响系数曲线，从而确定抗震计算结果。

2.筒壁支承

对于大直径的圆形筒仓，可以采用筒壁支承或者筒壁和内柱共同支承的方法。在应用筒壁支承方法时，应充分考虑垂直荷载力及水平荷载力，在此基础上对水平净截面的强度进行计算处理[ 5 ]。在垂直荷载力及整体弯曲所产生的弯矩作用之下，如果筒壁上有洞口，计算水平净截面强度时要减去洞口的面积，如果洞口筒壁的宽度≤5倍的壁厚，则应当按照柱子进行计算，以确保筒壁在荷载力的作用下仍有足够稳定性及强度。

除了筒壁支承计算外，还要考虑筒壁支承的抗震性能，对于筒壁支承的抗震计算，可以根据剪力法进行计算，仓体与仓上的建筑物，则应当采用多质点的体系模型方法进行计算处理。

通过上述分析可知，筒壁支承的安全系数要显著高于柱支承，仓体和仓下的支承结构连接面也会变得缓和一些，柱支承的刚度变化较为突然，由此会导致仓壁的应力较为集中，仓壁压力大，也就增加了贮仓结构的不稳定型。而如果能够将筒壁支承与柱支承联合实施，可以将仓壁基础与地基的接触面扩大，从而增加仓壁阻力，保证仓壁的稳定性，正是由于此，筒壁支承的抗震性能也优于柱支承。

三、结语

对于大直径的贮仓仓底结构分析，应当充分考虑仓底漏斗结构与仓底支承结构两种形式的结构应力，以保证贮仓结构的稳定性和安全性。在對大直径贮仓仓底结构进行设计时，如果采用柱支承，可以选择应用柱墙混合形式的支承结构，如果是仓底漏斗结构，则可以采用圆锥形漏斗壁结构形式，以实现经济性，也更好的满足贮仓仓底的结构设计需求。

参考文献：

[1] 刘瑞军.钢筋混凝土筒仓的结构选型和构造探讨[J].山西建筑，2014，14（17）：32-33.

[2] 周宝山，武洲鹏.预应力钢筋在选煤厂钢筋混凝土筒仓中贡献度的探讨[J].煤炭加工与综合利用，2013，16（S1）：67-69.

[3] 杨海林，崔林萌，田亚珍.大直径贮仓几个局部构造设计方案简介[J].露天采矿技术，2013，245（04）：89-91+96.

[4] 褚海霞.水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓支承结构设计[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2015，114（09）：1418-1421+1429.

[5] 尹冠生，黄义，陈皆民.考虑地基相互作用时筒仓模型的静力实验研究及有限元分析[J].实验力学，2012，47（03）：369-375.