1、浅议大面积堆载的仓库设计 摘要 大面积堆载的仓库是石油化工装置里常见的建筑物，一般采用排架结构，本文通过一个散装库的结构设计，重点讨论了结构选型，此类仓库设计时应注意的问题。 关键词 大面积堆载的仓库；基础设计；柱顶附加推力 为了保证化工厂生产的正常连续运行及生产过程各工序间的合理衔接，在工程设计中必须考虑设有相应的成品或原料贮存和转运设施，以调节不均衡的场外运输，及时满足生产对成品或原料的需求。成品或原料的贮存形式有仓库及贮仓等，通常采用矩形库。 此类仓库通常采用排架结构，排架结构主要由屋架、柱和基础组成，柱与屋架铰接，与基础刚接。排架结构跨度可超过30m，高度可达20m，抓斗吊车吨位可达到
2、100kN甚至更大。排架结构传力明确，构造简单，施工亦方便。 1.大面积堆载的仓库的特点 地面有大面积散堆的堆载，比如原料矿，粒状、粉状成品等；仓库跨度比较大，一般18到30米左右；为了能够达到一定的贮存量，堆料的高度比较高，能够达到6米左右。 此类仓库一般采用抓斗桥式起重机，重级工作制，工作频繁。有时屋面下会有天皮带栈桥，带有卸料小车用于堆料。 2.大面积堆载的仓库设计中应注意问题 （1）地面堆载比较大，在软土地基下结构设计需要复核地基承载力能否达到堆载的要求，建筑地基基础设计规范GB50007-2011中7.5.2条规定堆载量不应超过地基承载力特征值，否则应进行地基处理。 （2）大面积堆载
3、会引起柱基内侧边缘中点的附加沉降，此沉降值 若不满足建筑地基基础设计规范GB50007-2011中7.5.5条附表7.5.5中的地基附加沉降量允许值 ，将可能产生吊车卡轨，此时对仓库柱宜采用桩基础。 （3）由大面积堆载产生的柱基内、外侧边缘中点附加沉降差，还会引起柱基础内倾斜，导致柱顶产生附加推力，此时需验算此推力对仓库柱以及钢屋架内力的影响。 3.工程实例 某化工厂拟建一散装库，柱距6m，库长72m，跨度为24m，墙体外包柱子，柱顶标高19m，轨道顶标高12m，两台100kN（A6）的桥式抓斗起重机，仓库内贮藏散装DAP（磷酸二胺），重密度为11kN/m3，最大堆料高度6m（边缘堆料高度为2
4、.5m），休止角为30度，库顶有一条天皮带栈桥用于堆料。抗震烈设防度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，场地土类别II类，基本风压0.30kN/m2，基本雪压0.30kN/m2。仓库剖面图见附图。 工程地质情况如下： 1层填土，灰色，褐色，松散，主要由基岩爆破时形成的大块石及碎块石炮渣回填组成，成分为灰岩或页岩，碎、块石呈菱角状，粒径大多在30mm以上，含量大于70%，大部分间隙中充填有少许粘性土，为人工新近回填而成，未固结，钻孔时易塌孔，孔壁不完整，层厚0.5-16.9m，本工程土层厚度为7m。工程性质差，未经处理不许选做基础持力层使用。 2层粉质粘土，黄褐色，褐色
5、，可塑，稍湿，含黑色铁锰氧化物条带或结核，偶夹少许碎石，局部表层植物根系及腐植物，切面稍光滑，无摇震反应，干强度和韧性一般，层厚0.3-4.8m， 为150kPa，Es为9.5MPa，本工程2层土厚为3m。 3层块石土，浅黄褐色，灰色，主要为灰岩块石组成，呈菱角状，局部为灰岩孤石，粘性土夹少许碎石充填，层厚2.1-7.3m， 为220kPa，Es为15MPa，本工程3层土厚为3m。 4层灰岩，灰色，深灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，中风化状，属硬质岩石，岩石均较完整，揭露厚度为3.3-15.6m， 为4000kPa。 3.1地基处理 1层填土，工程性质差，若不进行处理，堆载堆在地面会下沉，可能
6、引起地坪的开裂，因此按建筑地基处理技术规范JGJ79-2012中要求进行强夯处理，处理后地基承载力 达到180kPa，压缩模量Es达到10.5MPa，堆载的标准值为66kPa， 承载力能够满足要求。 3.2排架柱 上柱高度 为8.38m，取上柱断面 为650mm，为了保证柱内边缘与吊车外轮廓之间必要的空隙要求，将排架柱外移250mm，这样排架柱外边缘与纵向定位轴线之间存在插入距250mm，墙的内边缘仍然与排架柱的外边缘重合。 下柱断面 大于 /14， 为基础顶面至吊车梁顶的高度， 为12.92m，取下柱断面 为1200mm，b大于 /25， 为基础顶面至吊车梁底的高度， 为11.72 m，取b
7、为600mm。 3.3基础形式的选择 仓库内有DAP堆料，仓库周边需做挡料墙，由于堆载边缘高度不是很高，因此采用预制钢筋混凝土挡料板挡料，靠在排架柱的内侧，利用排架柱作为其支点。由于挡料板的作用，使得排架柱下部距地面0.833m处有一对水平推力F为170kN。 基础采用柱下条形基础，整体性能好，能够协调纵向的不均匀的沉降，根据软件计算的柱底内力得基础宽度为2.8m。 3.4 大面积堆载引起柱基内、外侧边缘中点的附加沉降值计算 由建筑地基基础设计规范GB50007-2011附录N 大面积地面荷载作用下地基附加沉降量中N.0.4计算等效均布地面荷载 ，荷载范围横向宽度取5倍的基础宽度即14m，纵向
8、取实际推载长度72m，计算得 为66.8kPa。 地基变形计算深度Zn取至4层灰岩顶面，计算柱基内侧边缘中点的附加沉降 时基础长度 为72m， 为14m， 采用公式 ， ，计算得 为32.1mm小于建筑地基基础设计规范GB50007-2002中7.5.4条附表7.5.4中的地基附加沉降量允许值 75mm，因此基础采用经强夯处理后的天然地基是合适的。 计算柱基外侧边缘中点的附加沉降 时，为两个大矩形（基础长度 为36m， 为16.8 m）与两个小矩形（基础长度 为36m， 为2.8 m）之差，得 为11.5 mm。 3.5大面积堆载引起的柱顶附加推力R的计算 3.6横向排架结构计算 采用中国建筑
9、科学研究院的PKPM（2010）中PK程序对横向排架结构计算，采用对称配筋，下柱钢筋每边为825，考虑柱顶附加推力R后，下柱钢筋每边为428+425，柱子配筋增加了12.7%，因此考虑柱顶附加推力R对排架柱的影响是必要的。 3.7钢屋架验算 钢栈桥横向与屋架在节点处相连，两侧各增加一根斜拉杆，保证栈桥横向的稳定，纵向设有垂直支撑，保证栈桥纵向的稳定。 屋架选自屋面梯形钢屋架05G511中的GWJ24-7A，考虑栈桥荷载后，在屋架相应的两个节点处加上恒载40kN，活载60kN；由大面积堆载引起的柱顶附加推力R对屋架下弦产生一对压力17.1kN，经中国建筑科学研究院的PKPM（2010）中STS模块里的桁架程序计算，屋架的下弦杆件由L180x110x10改为L200x125x14，上弦杆件L200x125x12改为L200x125x16，其余杆件相应的加大，才能满足承载力的要求。 4.结语 本工程2009年已经施工完毕，早已投入使用，使用状况良好，未出现卡轨等不良现象，本工程采用的是天然地基，未打桩，说明结构设计中考虑了大面积堆载仓库的特殊性是合理的，达到了安全适用、经济合理的目的。 参考文献 1 地基基础设计手册 上海科学技术出版社 沈杰编第 6 页 共 6 页
