钢板仓的特点及其抗震设计

维普资讯 http://www.cqvip.com ……………………………………一　粮食储藏　ｉｔ………‘．　Ｓｉ＂Ｃｈ＇ｕ。　矗　、．　在上世纪初。人们开始采用钢板仓储粮。最　底、仓下支承结构及基础六个基本部分（图１）。　初采用铆接技术，用６ｒａｍ～１２ｒａｍ的钢板铆接成钢　直径ｌＯｍ以下的钢板筒仓，宜采用由柱或筒　板仓。随着焊接技术的发展，人们用４ｍｍ￣１２ｍｍ　壁支承的架空式仓下支承结构及锥斗仓底，有利于　的钢板焊接建仓。１９６８年德国人利浦采用ＳＭ型　出粮的机械化操作；直径１２ｒｎ以上．的钢板筒仓，采　专用设备建造螺旋双层卷边钢板仓（称为利浦　用落地式平底仓，地道式出料通道，利用地基承担　仓）。利浦仓采用连续的螺旋上升的等间距的咬合　大部分粮食自重，则更为经济合理。　筋，仓体仅有３ｒａｍ～４ｒａｍ厚，但具有相当大的环　拉强度．能承受很大的径向压力；咬合筋分布在　二、钢板仓的特点　筒体外侧，咬筋、压紧非常密实，因此它用料省，　强度高。无渗漏。钢板仓在我国上世纪八十年代　与钢筋混凝土筒仓相比，钢板仓具有以下特　后得到了很大的发展，部分省、市还成立了自己　点：　的钢板仓公司，比如四川Ｉ省粮油收购储运公司，　１、钢板仓自重轻。造价低　就成立了一个“四川Ｉ钢板仓公司”。据不完全统　钢板仓仓体的重量约为相同容积的钢筋混凝　计，目前，我国钢板仓在大米加工厂、面粉厂、　饲料厂、植物油厂、食品厂、淀粉厂、酒厂、啤　１　酒厂等的原料库中，约占仓容总数的９２％以上。　２　因为，钢板仓满足了上述企业储存时间短，周转　快，机械化程度高，使用效率高的需要。本文在　浅析钢板仓特点之后，从钢板仓的地震作用计算　３　和抗震构造措施两部分人手，重点探讨钢板仓的　抗震设计问题，以适应“５．１２”四川汶川特大地　４　震后灾区广大粮油仓储企业恢复重建的需要。　５　一、钢板仓简介　６　卜仓上建筑；２－仓项；３－仓壁；４－仓底；５一支承结构；６－基础　钢板筒仓结构可分为仓上建筑、仓顶、仓壁、仓　图１　钢板筒仓结构组成示意图　丽　神２　８』　维普资讯 http://www.cqvip.com

……‘’　■　ｊ二三＿●　粮食储藏　Ｓ　ｌ＝　ｌ；　……………………………………’　土筒仓的１／４　１／６，仅相当于钢筋混凝土筒仓的　加，气密性较差，只适合粮食中转使用，不适宜　钢筋的重量，建设钢板仓可以节省大量的水泥　作为长期储备。　（水泥用量少２／３）、砂石等建材，因而造价低于　钢筋混凝土筒仓；另外，由于钢板仓重量轻，也　三、钢板仓的抗震设计　大大降低了基础费用和地基处理的费用，地质条　件不好的地方，采用钢筋混凝土筒仓的地基处理　与其它立筒仓比较，钢板仓延性好，质量轻．强　费用有可能要占建库总投资的５０％以上。总体　度高，具有较强的抗震能力。但在大地震中，如果强　上，钢板仓的总投资比钢筋混凝土筒仓节约２０％　度不足，支撑体系残缺，设计不当，也会造成严重的　－５０％。　破坏或倒塌。钢板仓的抗震设计包括地震作用的计　２、工期短　算和抗震构造措施两部分。　整体浇筑的钢筋混凝土筒仓采用现场绑扎钢　１、钢板仓地震作用的计算　筋、支设模板、浇筑混凝土的方式，工期较长。而钢　在进行钢板仓的地震作用计算时，为了便于钢　板仓是由专用设备生产的产品，操作简单，速度快。　板群仓的施工、维修等操作，筒与筒之间留有一定　用标准材料在工厂预制，可以工业化生产，现场装　的间隙，所以地震作用可以按照单仓进行计算。在　配。安装过程没有湿作业，因而工期较短。安装一座　地震时．仓内储存的粮食并不是完全作为荷载作用　６０００ｔ的钢板仓。只需要１５天左右　在仓壁上。散体颗粒与颗粒之间的　的时间。为相同容积的钢筋混凝土　相互运动摩擦会引起地震能量的　筒仓的１／３～１／４。　衰减。并且能对仓壁起一定的支承　３、建造高度低。占用面积大　作用。但目前还不能得出定量的分　钢板仓的高度受到一定的限　析方法，为设计使用上的方便，取　制，筒身装粮高度受限，一般不超　满仓粮食总重量的９０％作为计算　过仓体直径，对同容量的仓而言，　地震作用时的重力荷载代表值，重　钢筋混凝土仓占地面积较小。　心仍然取储粮总重的重心。　４、使用年限短　架空式仓下支承结构的钢板仓水平地震作用　钢筋混凝土仓使用年限一般在５０年以上，维　计算，可根据具体情况简化为单质点或多质点模　护费用极少；钢板仓使用年限一般只有２０年左右，　型，采用底部剪力法。柱子支承或柱与筒壁共同　且维护费用逐年增加。如采用防腐性能特别强的材　支承的钢板仓装满粮食时，仓体部分可以看作为　料，可以延长钢板仓的使用寿命。　支承于柱顶（筒壁）的刚性整体。如果没有仓上　５、维修费用高　建筑或者仓上建筑的重力荷载很小，可以按照单　钢板仓的维护保养费用较高：钢板仓表面容易　质点模型进行分析；如果仓上建筑重力荷载比较　生锈，每２年一３年需油漆一次。而钢筋混凝土筒仓　大，则应该按照多质点模型进行分析，采用底部　从投产后基本不需要维护。　剪力法计算。　６、密闭性、防漏防潮性能差　采用底部剪力法时，钢板仓底部的水平地震作　钢筋混凝土仓由于其材料特性．气密性好，　用标准值可按下式计算：　受外界温差变化影响小，防潮防雨效果好，适合　ＦＥＫ＝Ｏｔｌ（Ｇ　＋Ｇ　粮食的长期储备。钢板仓壁薄，温差大，受外界　水平地震作用对钢板仓底部产生的弯矩标准　影响较大．有结露现象，并且随着使用年限的增　值可按下式计算：　２—００８，曼　百　丽污　…维普资讯 http://www.cqvip.com 粮食储藏　……………………………………～￡ｉ　ｉ’　矗。　ａ—ｎｇ、＇一　………一　Ｍ￣＝ｏｔｌ（Ｇ　Ｇ　抗震能力上判断，柱　承式筒仓为“鸡腿　沿钢板仓高度，质点分配的水平地震作用标准　值可按下式计算：　Ｅ　∑Ｇｉｋｈｉ　ｉ＝ｌ　式中：Ｇ　，　—一钢板仓自重（包括仓上建筑）的　重力荷载代表值；　Ｇ　广储粮的重力荷载代表值；　Ｇｉ厂集中于第ｉ质点的重力荷载代表值；　ｈ　一钢板仓自重（包括仓上建筑）的重心高　度：　ｈ　广储粮总重的重心高度；　ｈｉ——第ｉ质点的重心高度；　ａｌ——地震影响系数。　此时。仓上建筑分配的水平地震作用应乘以增　大系数３．但增大部分不向下传递给仓壁构件。　落地式平底钢板仓的水平地震作用计算，可　采用振型分解反应谱法，也可采用简化方法——　底部剪力法。落地式平底钢板仓，相当于下端固　定于地面．沿高度方向质量基本均匀分布的悬臂　构件。由于钢板仓高径比一般不大，所以按整体　考虑时，具有较大的抗侧刚度，而且钢板仓装满　粮食后，实际的刚度要比仅考虑筒仓壁计算的刚　度大得多。因此在地震过程中可以把落地式平底　钢板仓近似看作为一个刚性柱体，而随地面一起　振动。实际设计时。为简化计算，在采用底部剪　力法计算落地式平底钢板仓的水平地震作用时，　地震影响系数偏于安全按现行国家标准《建筑抗　震设计规范》规定的最大值直接取用。由于落地　式平底钢板仓的储粮竖向压力完全由仓内地面承　担，因而不需要计算竖向地震作用。　２、钢板仓抗震构造措施　除了准确的地震作用计算外，钢板仓的抗震设　计还必须要有合理的抗震构造措施。　当钢板仓下采用钢柱支承时，‘由于围护筒壁较　薄而且与钢柱一般是构造连接，不能保证力的可靠　传递，因而不考虑钢柱与围护筒壁的共同工作。从　式”结构，对抗震不　利，在地震区使用时　应特别注意加强其　构造措施。仓下钢支柱截面及间距应由计算确定．　支柱与筒壁之间尽量采用缀板进行连接；缀板的间　距不宜大于１．０ｍ。　钢柱的断面一般较小，考虑到仓下支承结构体　系的整体稳定性，仓下支承钢柱应设置柱间支撑。　这是常规钢结构除设计计算外保证结构整体稳定　的有效构造措施。钢支柱的柱间支撑，每个筒仓下　不宜少于两道。当柱间支撑上下两段设置时，宜设　柱间水平系杆。８度和９度时，纵向柱间支撑开间　的钢柱基础顶面，宜设置与支撑平面相垂直的抗剪　钢板。　根据海城、唐山、Ｅｌ本宫城县冲地震经验及有　关的分析研究结果，钢板仓的震害主要部位在柱　脚，因而地脚螺栓宜采用有刚性锚板或锚梁的双帽　螺栓，埋置长度不宜小于１５倍螺栓直径。另外。当　设防烈度为８度和９度时，纵向柱间支撑开问的钢　柱基础顶面，宜设置与支撑平面相垂直的抗剪钢　板。　而筒承式钢板仓的上、下刚度连续、均匀，同时　抗扭性能好，所以当没有特别限制的时候，尤其是　对于荷载大、重心高的高架式储仓应该尽量采用筒　承式。在仓壁下部开孔时，洞口尺寸宜取６００ｍｍｘ　６００ｒａｍ。其边框应做成整体式。　（作者单位为成都理工大学环境与土木工程学　。　ｌ　ｆ　丽丽神２ＱＱ