1、1 粮食钢板筒仓设计规范 1 总则 1.0.1 为在粮食钢板筒仓设计中贯彻执行国家技术经济政策做到安全适用、技术先进、 经济合理制定本规范。 1.0.2 本规范适用于储存粮食散料平面形状为圆形且中心装、卸粮的钢板筒仓设计。 注粮食散料包括小麦、玉米、稻谷、豆类以及物理特性参数与之相近的谷物散料。 1.0.3 本规范适用于焊接、螺旋卷边钢板及螺栓装配波纹钢板的圆形筒仓。 1.0.4 粮食钢板筒仓的设计工作寿命不应少于25年。 1.0.5 粮食钢板筒仓结构的安全等级为二级抗震设防类别为丙类耐火等级可按二级。 1.0.6 本规范结构设计依据现行国家标准建筑结构设计统一标准制定。粮食钢板筒仓设计除应符
2、合本规范外尚应符合国家现行的有关标准、规范的规定。 2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1 筒仓 silo 贮存粮食散料的直立容器。其平面为圆形、方形、矩形、多边形或其他的几何形。 2.1.2 仓顶 top of silo 封闭仓体顶面的结构。 2.1.3 仓上建筑物 building above top of silo 2 按工艺要求建在仓顶上的建筑。 2.1.4 仓壁 silo wall 与粮食散料直接接触或直接承受粮食散料 侧压力的仓体竖壁。 2.1.5 仓下支承结构 supporting structure of silo bottom 基础以上、漏斗以下支承仓体的结构包括筒壁、柱、
3、扶壁柱等。 2.1.6 筒壁 supporting wall 平面为圆形支承仓体的立壁。 2.1.7 漏斗 hopper 筒仓下部卸出粮食散料的 结构容器。 2.1.8 深仓 deep bin 浅仓 shallow bin 按筒仓储粮计算高度与仓内径之比划分为深仓和浅仓。 2.1.9 单仓 single silo 不与其他建、构筑物联成整体的单体筒仓。 2.1.10 仓群 group silos 多个且成组布置的筒仓群。 2.1.11 星仓 interstice silo 三个及多于三个联为整体的筒仓间形成的封闭空间。 2.1.12 填料 filler 仓底填坡的材料。 2.1.13 整体流动
4、 mass flow 卸粮过程中仓内粮食散料的水平截面成平面向下的流动。 2.1.14 管状流动 funnel flow 卸粮过程中仓内粮食散料的表面成漏斗状向下的流动。 2.1.15 中心卸粮 concentric discharge 卸粮过程中仓内粮食散料沿仓体几何中心对称向下的流动。 2.1.16 偏心卸粮 eccentric discharge 3 卸粮过程中仓内粮食散料沿仓体几何中心不对称向下的流动。 2.2 符号 2.2.1 几何参数 h 地面至仓壁顶的高度 hn 储粮的计算高度 S 计算深度由仓顶或储粮锥体重心至计算截面的距离 dn 筒仓内径 R 筒仓半径 t 筒仓壁厚钢板厚度
5、筒仓水平净截面水力半径 e 自然对数的底 漏斗壁对水平面的夹角 2.2.2 计算系数 k 储粮侧压力系数 kp 仓壁竖向受压稳定系数 Ch 深仓储粮动态水平压力修正系数 Cv 深仓储粮动态竖向压力修正系数 Cf 深仓储粮动态摩擦力修正系数 2.2.3 粮食散料的物理特性参数 重力密度 储粮对仓壁的摩擦系数 储粮的内摩擦角 2.2.4 钢材性能及抗力 E 钢材的弹性模量 f 钢材抗拉、抗压强度设计值 fwt 对接焊缝抗拉强度设计值 4 fwc 对接焊缝抗压强度设计值 fwf 角焊缝抗拉、抗压和抗剪强度设计值 cr 受压构件临界应力 2.2.5 作用和作用效应 Phk 储粮作用于仓壁单位面积上的水
6、平压力标准值 Pvk 储粮作用于单位水平面上的竖向压力标准值 Pfk 储粮作用于仓壁单位面积上的竖向摩擦力标准值 Pnk 储粮作用于漏斗斜面单位面积上的法向压力标准值 Ptk 储粮作用于漏斗斜面单位面积上的切向压力标准值 M 弯矩设计值有下标者见应用处说 明 N 轴向力设计值有下标者见应用处说明 V 剪力设计值有下标者见应 用处说明 拉应力或压应力有下标者见应用处说明 3 一般规定 3.1 布置原则 3.1.1 粮食钢板筒仓的平面及竖向布置应根据工艺、地形、工程地质及施工条件等经技术经济比较后确定。 3.1.2 仓群宜选用单排或多排行列式平面布置图3.1.2。筒仓净距不应小于500mm当采用独
7、立基础时可按基础设计确定落地式平底仓应根据清仓设备所需距离确定。 5 3.1.3 方案设计时可按下式估算储粮高度 3.1.4 粮食钢板仓群不应利用星仓储粮。 3.1.5 筒仓与筒仓、筒仓与工作塔之间的输送设备地道应设置沉降缝。 3.1.6 筒仓与筒仓、筒仓与工作塔之间的栈桥设计应考虑相邻构筑物由于地基变形引起的相对位移。当满足本规范第5.5.3条要求时相对水平位移值可按下式确定 6 3.1.7 粮食钢板筒仓设计文件中应对首次装卸粮要求、沉降观测及标志设置等予以说明见本规范附录A。 3.2 结构选型 3.2.1 钢板筒仓结构可分为仓上建筑、仓顶、仓壁、 仓底、仓下支承结构及基础六个基本部分图3.
8、2.l。 3.2.2 仓上设置的工 艺输送设备及操作检修平台宜采用敞开式钢结构通道当有特殊使用要求时也可采用封闭式走廊。 3.2.3 钢板筒仓仓顶应设计为带上、下环梁的正截锥壳钢板仓顶或正截锥空间杆系仓顶结构。 3.2.4 筒仓仓壁为波纹板、螺旋卷边板时应采用热镀锌或合金钢板。 3.2.5 钢板筒仓可采用钢或钢筋混凝土仓底及仓下支承结构。直径10m 以下时宜采用由柱或筒壁支承的架空式仓下支承结构及锥斗仓底直径12m以上时宜采用落地式平底 仓地道式出料通道图3.2.5。 7 4 荷载与荷载效应组合 4.1 基本规定 4.1.1 钢板筒仓的结构设计应考虑以下荷载 1 永久荷载结构自重、固定设备重等
9、 2 可变荷载储粮荷载、仓顶吊挂电缆荷载、仓顶及仓上建筑活荷载、雪荷 载、风荷 载等 3 地震作用。 4.1.2 各种荷载的取值除本规范规定者外均应按现行国家标准建筑结构荷载规范的规定执行。4.1.3 储粮的物理特性参数应由工艺专业通过试验分析确定。当无试验资料时可参考本规范附录B所列数据。 4.1.4 计算储粮荷载时应 采用对结构产生最不利作用的储粮品种的参敛。计算储粮对波纹钢板仓壁的摩擦作用时应取储粮的内摩擦角。 4.1.5 粮食钢板筒仓按下列规定划分为深仓与浅仓筒仓内储粮的计算高度hn与筒仓内径dn的比值大于或等于1.5时为深仓小于1.5时为浅仓。 4.1.6 储粮计算高度hn与水平净截
10、面水力半径应按下列规定确定 1 水力半径按下式计算 8 2 储粮计算高度hn按下列规定确定 上端储粮顶面为水平时取至储粮顶面储粮顶面为斜面时取至储粮锥体的重心。 下端仓底为锥形漏斗时取至漏斗顶面仓底为平底时取至仓底顶面仓底为填料填成漏斗时取至填料表面与仓壁内表面交线的最低点。 4.1.7 钢板筒仓的风载体型系数可按下列规定取值仓壁稳定计算取1.0筒仓整体计算独立筒仓取0.8仓群取1.3。 4.2 粮食荷载 4.2.1 考虑粮食对筒仓的作用时应包括以下四种力 1 作用于筒仓仓壁的水平压力 2 作用于筒仓仓壁的竖向摩擦力 3 作用于筒仓仓底的竖向压力 4 作用于筒仓仓顶的吊挂电缆拉力。 4.2.2
11、 深仓储粮静态压力的标准值应按下列公式计算图4.2.2 9 1计算深度S处储粮作用于仓壁单位面积上的水平压力标准值按下式计算 2 计算深度S处储粮作用于单位水平面上的竖向压力标准值按下式计算 3 计算深度S 处储 粮作用于仓壁单位面积上的竖向摩擦力标准值按下式计算 4 计算深度S 处储粮作用于 仓壁单位周长上的总摩擦力标准值按下式计算 10 4.2.3 在深仓卸粮过程中储粮作用于筒仓仓壁的动态压力标准值应以其静态压力标准值乘以动态压力修正系数。 深仓储粮动态压力修正系数应按表4.2.3 取值。 4.2.4 浅仓储粮压力的标准值应按下列公式计算图4.2.4 1 计算深度S处作用于仓壁单位面积上的
12、水平压力标准值按下式计算 11 2 若储粮计算高度hn大于或等于15m 且筒仓内径dn大于或等于10m时储粮水平压力除按上式计 算外尚应按本规范4.2.2-1 式计算二者计算结果取大值此外还应按下式计算筒仓内壁单位面积上的竖向摩擦力标准值 3 计算深度S 处作用于单位水平面上的 竖向压力标准值按下式计算 4.2.5 作用于圆形漏斗壁上的储粮压力标准值可按下式计算 1 漏斗壁单位面积上的法向压力标准值为 2 漏斗壁单位面积上的切向压力标准值为 12 4.2.6 吊挂于仓顶的测温电缆计算其作用于仓顶结构的吊挂荷载时应考虑电缆自重、粮食摩擦力及电缆突出物对储粮阻滞而产生的拉力。 当电缆为圆截面且直径
13、无变化表面无突出物时储粮摩擦引起的电缆总拉力标准值应按下式计算 4.3 地震作用 4.3.1 粮食钢板筒仓可按单仓计算地震作用且 1 可不考虑粮食对于仓壁的局部作用 2 落地式平底钢板筒仓可不考虑竖向地震作用。 4.3.2 在计算筒仓的水平地震作用时取储粮总重的90作为其重力荷载代表值重心仍取储粮总重的重心。 4.3.3 落地式平底钢板筒仓的水平地震作用可采用振型分解反应谱法也可采用下述简化方法进行计算 1 筒仓底部的水平地震作用标准值可按下式计算 2 水平地震作用对筒仓底部产生的弯矩标准值可按下式计算 13 3 沿筒仓高度第i质点分配的水平地震作用 标准值可按下式计算 4 仓上建筑分配的水平
14、地震作用应乘以增大系数3但增大部分不向下传于仓壁构件。 4.3.4 柱子支承或柱与筒壁共同支承的钢板筒仓水平地震作用可按单质点或多质点体系模型采用底部剪力法计算。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于仓壁构件。 4.4 荷载效应组合 4.4.1 粮食钢板筒仓结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合并取各自的最不利组合进计设计。 14 4.4.2 粮食钢板筒仓按承载能力极限状态设计时应采用荷载效应的基本组合荷载分项系数应按下列规定取值 1 永久荷载分项系数对结构不利时取1.2对结构有利时一般取1.0筒仓抗倾
15、覆计算取0.9。 2 可变荷载分项系数储粮菏载取1.3其他可变荷载取1.4。 3 地震作用取1.3。 4.4.3 粮食钢板筒仓按正常使用极限状态设计时应采用荷载效应短期组合荷载分项系数均取1.0。 4.4.4 粮食钢板筒仓进行荷载组合时可变荷载组合系数应按下列规定取用 1 无风荷载参与组合时取1.0。 2 有风荷载参与组合时粮食荷载取1.0其他可变荷载取0.6。 3 有地震作用参与组合时粮食荷载取0.9地震作用取1.0雪荷载取0.5风荷载不计楼面可变荷载按实际考虑时取1.0按等效均布荷载时取0.6。 5 结构设计 5.1 基本规定 5.1.1 钢板筒仓结构应分别按承载能力极限状态和正常使用极限
16、状态进行设计。 5.1.2 钢板筒仓结构按承载能力极限状态进行设计时应采用荷载设计值和材料强度设计值计算内容包括 1 所有结构构件及连接的强度、稳定性计算 2 筒仓整体抗倾覆计算 3 筒仓与基础的锚固计算。 5.1.3 钢板筒仓结构按正常使用极限状态进行设计时应采用荷载的标准值对根据使用要求需控制变形的结构构件进行变形验算。 5.1.4 钢板筒仓结构及连接材料的选用及设计指标应按现行国家标准钢结构设计规范GBJ 17 和冷弯薄壁型钢结构技术规范GBJ 18 的规定采用。 15 5.2 仓顶 5.2.1 正截锥壳钢板仓顶可按薄壁结构进行强度及稳定计算。 5.2.2 由斜梁、上下环梁及钢板组成的正
17、截锥壳仓顶图5.2.2不计钢板的蒙皮作用应设置支撑或采取其他措施保证仓顶结构的空间稳定性。仓顶构件内力可按空间杆系计算。 筒仓直径小于20m在对称竖向荷载作用下仓顶构件内力可按下述 简化方法计算 1 斜梁按简支计算其支座反力分别由上下环梁承担。上下环梁按本规范第5.2.3条计算 2 作用于上环梁的竖向荷载由斜梁平均承担 3 作用于斜梁的测温电缆吊挂荷载由直接吊挂电缆的斜梁承担。 5.2.3 正截锥壳仓顶的上下环梁可按以下规定计算 1 上环梁应按压、弯、扭构件进行强度和稳定计算。在径向水平推力作用下上 环梁稳定计算可参照本规范第5.4.4条第一款规定执行 2 下环梁应按拉、弯、扭构件进行强度计算
18、 3 下环梁计算不考虑与其相连的仓壁共同工作。 16 5.2.4 斜梁传给下环梁的竖向力由下环梁均匀传给下部结构。 5.3 仓壁 5.3.1 深仓仓壁按承载能力极限状态设计时应考虑以下荷载组合 1 作用于仓壁单位面积上的水平压力的基本组合设计值 2 作用于仓壁单位周长的竖向压力的基本组合设计值 无风荷载参与组合时 有风荷载参与组合时 有地震作用参与组合时 17 5.3.2 浅仓仓壁按承载能力极限状态设计时荷载组合可参照本规范第5.3.1条规定执行。 5.3.3 钢板筒仓仓壁无加劲肋时可按薄膜理论计算其内力有加劲肋时可选择下述方法之一进行计算 1 按带肋壳壁结构采用有限元方法进行计算 2 加劲肋
19、间距不大于1.2m 时采用折算厚度按薄膜理论进行计算 3 按本规范第5.3.5条规定的简化方法进行计算。 5.3.4 焊接钢板筒仓与螺旋卷边钢板筒仓不设加劲肋时仓壁可按以下规定进行强度计算 1 在储粮水平压力作用下按轴心受拉构件进行计算 2 在竖向压力作用下按轴心受压构件进行计算 3 在水平压力及竖向压力共同作用下按下式进行折算应力计算 式中取拉应力t 为正值压应力 c 为负值。 4 仓壁钢板采用对接焊缝拼接时对接焊缝应按下式进行计算 5.3.5 钢板筒仓设置加劲肋时可按下述简化方法进行强度计算 1 仓壁应满足水平方向抗拉强度要求按本规范5.3.4-1式计算 2 仓壁为波纹钢板时不考虑仓壁承担
20、竖向压力全部竖向压力由加劲肋承担 18 仓壁为焊接平钢板或螺旋卷边钢板时取宽为2be的仓 壁与加劲肋构成 组合构件图5.3.5承担竖向压力。 3 加劲肋或加劲肋与仓壁构成的组合构件按下式进行截面强度计算 5.3.6 加劲肋与仓壁的连接应按以下规定进行强度计算 1 单位高度仓壁传给加劲肋的竖向力设计值按下式计算 2 当采用角焊缝连接时按下式计算 3 当采用普通螺栓或高强螺栓连接时按现行国家标准钢结构设计规范的有关规定进行计算。 5.3.7 钢板筒仓在竖向荷载作用下仓壁应按薄壳弹性稳定理论或下述方法进行稳定计算 1 在竖向轴压力作用下按下式计算 2 在竖向压力及储粮水平压力共同作用下按下式计算 1
21、9 3 仓壁局部承受竖向集中力时应在集中力作用处设置加劲肋集中力的扩散角可取30图5.3.7。并按下式验算仓壁的局部稳定 5.3.8 无加劲肋的仓壁或仓壁区段图5.3.8在水平风荷载的作用下可按下式验算空仓仓壁的稳定性 5.3.9 无加劲肋的螺旋卷边钢板筒仓仓壁弯卷处图5.3.9可按下式进行抗弯强度计算 5.4 仓底 5.4.1 圆锥漏斗仓底可按以下规定进行强度计算图5.4.1 1 计算截面-处漏斗壁单位周长的经向拉力设计值 2 计算截面- 处漏斗壁单位宽度内的环向拉力设计值 3 漏斗壁应按下式进行强度计算 1单向抗拉强度 经向 环向 20 2折算应力 5.4.2 圆锥漏斗仓底与仓壁相交处应设
22、置环梁图5.4.2。环梁与仓壁及漏斗壁的连接可采用焊接或螺栓连接。 当环梁与仓壁及漏斗壁采用螺栓连接时环梁计算不考虑与之相连的仓壁及漏斗壁参与工作。 当环梁与仓壁及漏斗壁采用焊接连接时环梁计算可考虑与之相连的部分壁板参与工作共同工作的壁板范围按下列规定取值共同工作的仓壁范围取但不大于15tc共同工作的漏斗壁范围取但不大于15th。 其中 tc、rc仓壁与环梁相连处的厚度和曲率半径 th、rh漏斗壁与 环梁相 连处的厚度和曲率半径。 5.4.3 环梁的设计图5.4.3应考虑以下荷载 1 由仓壁传来的竖向压力qv及其偏心产生的扭矩qvev qv按本规范第5.3.1条确定 2 由漏斗壁传来的经向拉力
23、Nm及其偏心产? 呐豊 memNm按本规范第5.4.1条确定。Nm可分解为水平分量Nmcos及垂直分量Nmsin 图5.4.3b 3 在环梁高度范围内作用的储粮水平压力Ph可忽略不计。 21 5.4.4 环梁按承载能力极限状态设计时应进行以下计算 1 在水平荷载Nmcos作用下 环梁的稳定计算 2 环梁截面的抗弯、抗扭及抗剪强度计算。 3 环梁与仓壁及漏斗壁的连接强度计算。 5.5 支承结构与基础 5.5.1 仓下支承结构为钢柱时柱与环梁应按空间框架进行分析。 5.5.2 仓壁必须锚固在下部构件上。采用锚栓锚固时间距可取12m 锚栓的拉力应按下式计算 5.5.3 筒仓基础计算应符合下列规定 1
24、 仓群下的整体基础应考虑空仓、满仓的最不利组合 2 基础边缘处的地基应力不应出现拉应力 3 基础倾斜率不应大于0.002平均沉降量不应大于200mm。 6 构造 6.1 仓顶 6.1.1 仓上建筑的支点宜在仓壁处不得在斜梁上。若荷载对称支点也可在仓顶圆锥台上。较重的仓上建筑或重型设备宜采用落地支架。 6.1.2 仓顶坡度宜为1512不应小于110仓顶四周应设围栏设备廊道、操作平台栏杆高度不应小于1200mm。 6.1.3 测温电缆不得直接吊挂于仓顶板上。 6.1.4 仓顶出檐不得小于100mm且应设垂直滴水其高度不应小于50mm。仓檐处应设密封条。有台风影响地区应采取措施防止雨水倒灌。仓顶板与
25、檩条不得采用外露螺栓连接。 22 6.2 仓壁 6.2.1 波纹钢板、 焊接钢板仓壁相邻上下两层壁板的竖向接缝应错开布置。焊接钢板错开距离不应小于250mm。 6.2.2 波纹钢板仓壁的搭接缝及连接螺栓孔均应设密封条、密封圈。 6.2.3 筒仓仓壁在满足结构计算要求的基础上尚应考虑外部环境对钢板的腐蚀及储粮对仓壁的磨损并采取相应措施。 6.2.4 竖向加劲肋接头应采用等强度连接。相邻两加劲肋的接头不宜在同一水平高度上。通至仓顶的加劲肋数量不应少于总数的25。 6.2.5 竖向加劲肋与仓壁的连接 波纹钢板仓宜采用镀锌螺栓连接 螺旋卷边仓宜采用高频焊接螺栓连接 螺栓直径与数量应经计算确定直径不宜小
26、于8mm间距不宜大于200mm 当采用焊接连接时焊缝高度取被焊仓壁较薄钢板的厚度螺旋卷边仓咬口上下焊缝长度均不应小于50mm。施焊仓壁外表面的焊痕必须进行防腐处理。 6.2.6 竖向加劲肋宜放在仓壁内侧。仓壁内不应设水平支撑、爬梯等附壁装置。 6.2.7 仓壁下部开设入孔时洞口尺寸宜取600mm600mm。其边框应做成整体式截面应计算确定。入孔门应设内、外两层分别向仓内、外开启。门框与仓壁、门扇与门框的连接均 应采取密封措施。 6.3 仓底 6.3.1 圆锥漏斗仓底由环梁和斗壁组成图6.3.1。 6.3.2 斗壁可由经向划分的梯形板块组成每块板在漏斗上口处的长度宜为1.0m。 6.3.3 斗口
27、宜设计为焊接整体结构其上口直径不宜大于2.0mm 下口尺寸应满足工艺要求。 23 6.3.4 仓底在装配后内表面应光滑不得滞留储粮。 6.3.5 当采用流化仓底出粮或选用平底仓时其仓底应按工艺要求设计。 6.4 支承结构及洞口 6.4.1 仓下钢支柱截面及间距应由计算确定支柱与筒壁宜采用缀板连接图6.3.1缀板间距不宜大于1.0m 。 6.4.2 钢支柱应设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。 6.4.3 筒壁与基础顶面接触处应设泛水坡防止雨水进入仓下空间。 7 工艺设计 7.1 一般规定 7.1.1 工艺设计应根据钢板筒仓总仓容、使用功能、作业要求、 进出粮方式等条件经技术经济比较后确定。 7.1.2 工艺设计内容应包括工艺.
