钢筒仓设计规范（征求意见稿） .doc

udc 中中 华华 人人 民民 共共 和和 国国 国国 家家 标标准准 p gb 50 201 钢筒仓设计规范钢筒仓设计规范 征求意见稿 code for design of steel structures silos 201 发布 201 实施 中华人民共和国 住 房 和 城 乡 建 设 部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 联合发布 中华人民共和国国家标准 钢筒仓设计规范钢筒仓设计规范 code for design of steel structures silos gbgb 50xxx 20xx50xxx 20xx 主编部门 中国有色金属工业协会 批准部门 中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期 20xx 年 xx 月 xx 日 2012 北京 前前 言言 根据原建设部 关于印发的通知 建标 2007 126 号 的要求 本规范由中国瑞林工程技术有 限公司 原南昌有色冶金设计研究院 会同有关单位共同编制完成 本规范在编制过程中 规范编制组经广泛调查研究 认真总结钢筒仓工程 建设经验 参考国内 外相关行业标准的有关内容 并在广泛征求意见的基础 上编制本规范 本规范共分 8 章 主要技术内容包括 1 总则 2 术语和符号 3 基本设计规 定 4 荷载与地震作用 5 圆形筒仓 6 矩形筒仓 7 支承结构与基础 8 内衬 与防护以及附录 3 个 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文 必须严格执行 本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释 由中国有色 金属工业工程建设标准规范管理处负责日常管理 由中国瑞林工程技术有限公 司负责技术内容的解释 执行过程中如有意见或建议 请寄送中国瑞林工程技 术有限公司技术质量部 地址 江西省南昌市红角洲前湖大道 888 号 邮编 330031 本规范主编单位 本规范主编单位 中国瑞林工程技术有限公司 原南昌有色冶金设计研究 院 本规范参编单位 本规范参编单位 天津水泥工业设计研究院有限公司 中冶京诚工程技术有限公司 西安有色冶金设计研究院 中国矿业大学 北京 福州大学 中国石化集团南京设计院 本规范主要起草人员 本规范主要起草人员 徐世晖 左菊林 李大浪 高连松 关晓松 吴灵 宇 陈军武 吴丽丽 林 翔 吕辉勇 俞 群 本规范主要审查人员 本规范主要审查人员 目目 次次 1 1 总则总则 2 2 术语和符号术语和符号 2 1 术语 2 2 符号 3 3 基本设计规定基本设计规定 3 1 一般规定 3 2 材料 3 3 结构布置原则 3 4 结构选型 4 荷载与地震作用 4 1 荷载和贮料压力 4 2 地震作用 4 3 效应组合 温度 偏心卸料 5 圆形筒仓 5 1 一般规定 5 2 结构计算 5 3 构造 6 矩形筒仓 6 1 一般规定 6 2 结构计算 6 3 构造 7 支承结构与基础 8 内衬与防护 附录 a 贮料的物理特性参数 附录 b 旋转壳体在对称荷载下的薄膜内力 附录 c 贮料荷载计算系数 本规范用词说明 引用标准目录 附 条文说明 1 1 总则总则 1 0 1 为了在钢筒仓设计中贯彻执行国家的技术经济政策 做到安全 适用 经济 保证质量 制定本规范 1 0 2 本规范适用于建材 煤炭 冶金 化工 石化等行业的固体散料贮存 1 0 3 本规范适用于平面形状为圆形或矩形且中心装 卸料的钢筒仓的结构设 计 构造要求 其它要求 如工艺设计 电气与配套设施 按照相关规程规 范执行 1 0 4 钢筒仓的设计除应符合本规范外 尚应符合国家现行的有关标准 规范 的规定 2 2 术语和符号术语和符号 2 12 1 术术 语语 2 1 1 筒仓 silo 平面为圆形 方形 矩形 多角形及其它几何图形的贮存散料的直立容器 2 1 2 仓顶 top of silo 封闭仓体顶面的结构 2 1 3 仓壁 barrel 筒仓与贮料直接接触且承受贮料侧压力的仓体竖壁 2 1 4 漏斗 hopper 向仓体底部收小口的部分 卸出贮料的容器 2 1 5 筒壁 supporting wall 平面与仓体相同 支承仓体的立壁 2 1 6 仓下支承结构 supporting structure of silo bottom 筒仓基础以上仓体以下的支承结构 2 1 7 斜壁 inclined wall 构成漏斗的倾斜仓壁 2 1 8 深仓 deep bin 浅仓 shallow bin 按仓壁高度及作用于仓壁的侧压力计算方法划分为深仓和浅仓 当筒仓内贮料计算高度 hn 与圆形筒仓内径 dn 或与矩形筒仓的短边 bn 之 比大于或等于 1 5 时为深仓 小于 1 5 时为浅仓 2 1 9 单仓 single silo 不与其它建 构筑物联成整体的单体筒仓 2 1 10 排仓 silos in line 按单线排列并联为整体的矩形筒仓 2 1 11 群仓 group silos 三个或多于三个非单线排列且联为整体的矩形筒仓 2 1 12 填料 filler 用于仓底构成卸料斜坡的填充材料 2 1 13 内衬 liner 用于仓底 漏斗及部分仓壁的保护 抗磨耗且有利于贮料流动的衬砌 2 22 2 符号符号 2 2 12 2 1 几何参数几何参数 a 矩形筒仓长边 b 矩形筒仓短边 正方形筒仓边长 圆形筒仓内径 n d h 仓壁高度 贮料计算高度 n h 漏斗高度 h h r 圆形筒仓的半径 t 仓壁或筒壁厚度 漏斗壁与水平面的夹角 筒仓水平净截面的水力半径 2 2 22 2 2 计算系数计算系数 ch 贮料水平压力修正系数 cv 贮料竖向压力修正系数 cf 贮料摩擦压力修正系数 k 侧压力系数 仓壁材料的线膨胀系数 1 仓壁竖向受压稳定系数 p k 贮料重力密度 贮料与仓壁的摩擦系数 贮料的内摩擦角 2 2 32 2 3 作用作用 f 作用于矩形筒仓仓壁上的集中荷载 环线轴力 贮料作用于计算截面以上仓壁单位周长上的总竖向摩擦力 f p 贮料作用于仓壁单位面积上的水平压力 h p 贮料作用于漏斗斜壁单位面积上的法向压力 n p 贮料作用于仓底或漏斗顶面处单位面积上的竖向压力 贮料顶面 v p 或贮料锥体重心以下距离 h 处单位面积上的竖向压力 偏心卸料作用于仓壁上的水平附加压力 tc p 气力输送贮料作用于仓壁及仓底上流化层的装料压力 p p 因外界温差作用于仓壁上的附加水平压力 te p 漏斗壁切向力 t p 均化仓仓壁上的水平压力 y p 2 2 42 2 4 作用效应作用效应 矩形浅仓仓壁的水平拉力 角锥形漏斗壁的水平拉力 h n 矩形浅仓仓壁的竖向力 v n 角锥形漏斗壁的竖向力 inc n n 角锥形漏斗壁交角顶部的斜向拉力 2 2 52 2 5 其它其它 贮料的弹性模量 m e e 偏心卸料口中心与仓中心的距离或自然对数的底 s 贮料顶面或贮料锥体重心至所计算截面处的距离 贮料流态化流动速度 f v 贮料的重力密度 贮料的泊松比 m 钢材的泊松比 s t 外界温差 e 钢材的弹性模量 f 钢材抗拉 抗压强度设计值 对接焊缝抗拉强度设计值 w t f 对接焊缝抗压强度设计值 w c f 角焊缝抗拉 抗压和抗剪强度设计值 w f f 受压构件临界应力 cr 注 本章未列出的符号均在条文或有关公式中注明 3 3 基本设计规定基本设计规定 3 13 1 一般规定一般规定 3 1 13 1 1 钢筒仓的设计使用年限应不少于 25 年 3 1 23 1 2 钢筒仓结构的安全等级为二级 抗震设防类别为丙类 地基基础设 计等级一般为乙级 当与其它建筑连为一体时 该建筑的安全等级 抗震设防 类别及地基基础设计等级应不小于钢筒仓的等级和类别 3 1 33 1 3 储存粉尘及其它易爆性物料的钢筒仓 相关工艺专业应根据不同的 贮料特性分别设置防爆 泄瀑 防静电 防明火及防雷电等设施 3 1 43 1 4 钢筒仓的防雷应设外引下线 3 1 53 1 5 独立筒仓的沉降观测点应不少于四个 岩石地基除外 3 1 63 1 6 钢筒仓与毗邻的建 构 筑物之间或群仓地基土的压缩性有显著差 异时 应采取防止不均匀沉降的措施 3 1 73 1 7 钢板筒仓设计文件中 应对首次装卸料要求 沉降观测及标志设置 等予以说明 3 23 2 材料材料 3 2 13 2 1 为保证钢板筒仓的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏 应 根据结构的重要性 荷载特征 结构形式 应力状态 连接方法 钢材厚度 工作环境和气候条件等因素综合考虑 选用合适的钢材牌号和材性 3 2 23 2 2 钢板筒仓的材料宜采用 q235 钢 q345 钢 q390 钢和 q420 钢 其质 量应分别符合现行国家标准 碳素结构钢 gb t700 和 低合金高强度结构钢 gb t1591 的规定 且应不低于 b 级 当采用其它牌号的钢材时 尚应符合相应 有关标准的规定和要求 钢板筒仓不应采用 q235 沸腾钢 3 2 33 2 3 钢板筒仓采用的钢材应具有抗拉强度 伸长率 屈服强度和硫 磷 含量的合格保证 对焊接结构尚应具有碳含量以及冷弯试验的合格保证 3 2 43 2 4 钢铸件采用的铸钢材质应符合现行国家标准 一般工程用铸造碳钢 件 gb t11352 的规定 3 2 53 2 5 对耐腐蚀有特殊要求的宜采用耐候钢 其质量要求应符合现行国家 标准 焊接结构用耐候钢 gb t4172 的规定 3 2 63 2 6 钢板筒仓的连接材料应符合下列要求 1 手工焊接采用的焊条 应符合现行国家标准 碳钢焊条 gb t5117 或 低合金钢焊条 gb t5118 的规定 选择的焊条型号应与主体金属力学性能相 适应 对直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构 宜采用低氢型 焊条 2 自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和相应的焊剂应与主体金属力学性能 相适应 并应符合现行国家标准 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 gb t 5293 和 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂 gb t12470 的规定 3 普通螺栓应符合现行国家标准 六角头螺栓 c 级 gb t5780 和 六角 头螺栓 gb t5782 的规定 4 高强度螺栓应符合现行国家标准 钢结构用高强度大六角头螺栓 gb t1228 钢结构用高强度大六角螺母 gb t1229 钢结构用高强度垫圈 gb t1230 钢结构用高强度大六角头螺栓 大六角螺母 垫圈技术条件 gb t1231 或 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副 gb t3632 钢结构用扭剪 型高强度螺栓连接副 技术条件 gb t3633 的规定 5 圆柱头焊钉 栓钉 连接件的材料应符合现行国家标准电弧螺栓焊用 圆柱头焊钉 gb t10433 的规定 6 铆钉应采用现行国家标准 标准件用碳素钢热轧圆钢 gb t715 中规定 的 bl2 或 bl3 钢 7 锚栓可采用现行国家标准 碳素结构钢 gb t700 中规定的 q235 钢或 低合金高强度结构钢 gb t1591 中规定的 q345 钢 3 2 73 2 7 钢板筒仓结构及连接材料的设计指标 应按现行有关国家标准 钢结构 设计规范 gb50017 和 冷弯薄壁型钢结构技术规范 gb50017 的规定采用 3 33 3 结构布置原则结构布置原则 3 3 13 3 1 钢筒仓的平面及竖向布置 应根据工艺 地形 工程地质和施工等条件 经技术经济比较后确定 3 3 23 3 2 圆形筒仓宜采用独立布置形式 矩形筒仓可采用仓体相连的群仓布置形 式 图 3 3 2 图 3 3 2 仓群平面布置示意图 3 3 33 3 3 筒仓的平面形状 除工艺特殊要求以外宜采用圆形 3 3 43 3 4 跨铁路专用线的筒仓 应同时满足铁路有关规程规范 3 3 53 3 5 靠近筒仓处不宜设置堆料场 当必须设置时 应验算堆载对筒仓结构及 地基的不利影响 3 3 63 3 6 仓顶上不宜设置有筛分等振动设备 3 3 73 3 7 钢筒仓的安全通道 维护结构应按有关规程规范设置 3 43 4 结构选型结构选型 3 4 13 4 1 钢筒仓结构可分为仓上建筑物 仓顶 仓壁 漏斗 仓下支承结构 筒 壁或柱 及基础等六部分 图 3 4 1 图 3 4 1 筒仓结构示意图 1 仓上建筑物 2 仓顶 3 仓壁 4 漏斗 5 仓下支承结构 柱 支撑或柱 剪力墙 6 基础 3 4 23 4 2 圆锥及角锥形漏斗壁与平面的夹角或漏斗壁的坡度应由相关工艺专业提 供 3 4 33 4 3 筒仓仓底结构的选型应综合考虑下列要求 1 荷载传递明确 结构受力合理 2 造型简单 制作安装方便 3 相关专业要求 3 4 43 4 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 4 53 4 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 宜采用柱或柱 支撑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 4 5 常用筒仓仓底和仓下支承结构示意图 3 4 63 4 6 当筒仓之间或筒仓与其邻建 构 筑物之间需要连接时 宜采用简支结 构相连 3 4 73 4 7 抗震设防区的筒仓结构选型尚应符合下列规定 1 筒仓的仓下支承结构 宜选用剪力墙 框架 剪力墙结构或框架 支撑结构 的形式 2 非落地筒仓支座宜设置在满仓工况时筒仓重心高度处 4 4 荷载与荷载效应组合荷载与荷载效应组合 4 14 1 基本规定基本规定 4 1 14 1 1 钢筒仓设计 应考虑以下荷载 1 永久荷载 结构自重 其它构件及固定设备重等 2 可变荷载 贮料荷载 楼面活荷载 屋面活荷载 雪荷载 风荷载 可 移动设备荷载 固定设备中的活荷载及设备安装荷载 积灰荷载 筒仓外部地 面的堆料荷载及管道输送产生的正 负压力等 3 温度作用 4 地震作用 4 1 24 1 2 筒仓结构计算时 对不同荷载代表值及荷载组合应按现行国家标准 建 筑结构荷载规范 gb 50009 的规定执行 4 1 34 1 3 按承载能力极限状态计算筒仓结构时 应按荷载效应的基本组合进行计 算 表达式如下 0s r 4 1 3 式中 0 结构重要性系数应取 1 0 特殊用途的筒仓可按具体要求采用大 于 1 0 的系数 s 荷载效应组合的设计值 r 结构构件抗力的设计值 4 1 44 1 4 筒仓荷载效应基本组合各种取值应符合下列规定 1 永久荷载效应控制的组合 永久荷载与可变荷载取全部 2 可变荷载效应控制的组合 永久荷载及可变荷载效应中起控制作用的可 变荷载取全部 4 1 54 1 5 基本组合 永久荷载和可变荷载分项系数取值如下 1 永久荷载效应控制的组合 永久荷载分项系数取 1 35 可变荷载分项 系数 贮料取 1 3 其它可变荷载效应分项系数取 1 4 2 可变荷载效应控制的组合 永久荷载分项系数取 1 2 可变荷载分项系 数 贮料取 1 3 其它可变荷载效应分项系数取 1 4 4 1 64 1 6 可变荷载组合系数采用下列值 1 楼面活荷载及其它可变荷载 组合系数可取 0 7 对雪荷载可取 0 5 2 筒仓无顶盖且贮料重按实际重量取值时 贮料荷载组合系数应取 1 0 有顶盖时可取 0 9 4 1 74 1 7 计算筒仓水平地震作用及其自震周期时 可取贮料总重 80 作为贮料有 效质量的代表值 重心取其贮料总重的重心 4 1 84 1 8 筒仓构件抗震验算时 构件的地震作用效应和其它荷载效应的基本组合 只考虑全部荷载代表值和水平地震作用的效应 计算重力荷载代表值的效应时 除贮料荷载外 其它重力荷载分项系数可取 1 2 当重力荷载对构件承载能力 有利时 其分项系数不应大于 1 0 在计算水平地震作用效应时 地震作用分 项系数应取 1 3 水平地震作用的标准值应乘以相应的增大系数或调整系数 4 1 94 1 9 在按正常使用极限状态计算筒仓结构及构件时 应采用荷载效应的标准 组合 并应按下列设计表达式进行设计 s c 式中 c 结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值 如变形 振幅及加 速度等限值 应按本规范及筒仓使用相关工艺要求的规定采用 各荷载 均取荷载效应的标准值 4 1 104 1 10 筒仓进行倾覆稳定或滑动稳定计算时 其抗滑稳定安全系数可取 1 3 倾覆稳定安全系数可取 1 5 永久荷载分项系数有利时应取 0 9 4 1 114 1 11 钢板筒仓的风荷载体形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 4 2 2 贮料压力贮料压力 4 2 14 2 1 散料的物理特性参数应由工艺专业提供 也可参考附录 a 所列数值选用 但应经工艺专业确认 4 2 24 2 2 计算贮料荷载时 应采用对结构产生最不利作用的贮料品种的参敛 计 算贮料对波纹钢板仓壁的摩擦作用时 应取贮料的内摩擦角 4 2 34 2 3 深仓贮料重力流动压力的计算应符合下列规定 图 4 2 3 深仓的尺寸及压力示意图 1 贮料顶面或贮料锥体重心以下距离 s m 处 贮料作用于仓壁单位面积上 的水平压力 phk kpa 应按下式计算 4 2 3 1 1 ks hhk ecp 2 45 tan 02 k 式中 ch 深仓贮料水平压力修正系数 贮料的重力密度 kn m3 筒仓水平净截面的水力半径 m 贮料与仓壁的摩擦系数 k 侧压力系数 e 自然对数的底 s 贮料顶面或贮料锥体重心至所计算截面的距离 m 贮料的内摩擦角 2 贮料作用于仓底或漏斗顶面处单位面积上的竖向压力 pvk kpa 应按下式计 算 pvk c v 1 e khn k 4 2 3 2 式中 cv 深仓贮料竖向压力修正系数 hn 贮料计算高度 m 注 当按上式计算 pvk值大于hn时应取hn 3 漏斗壁切向力按下式计算 4 2 3 3 cossin 1 kpcp vkvt 4 贮料顶面或贮料锥体重心以下距离 s m 处的计算截面以上仓壁单位周 长上的总竖向摩擦力 pfk kn m 应按下式计算 pfk s 1 e ks k 4 2 3 4 4 2 44 2 4 贮料计算高度 hn m 的确定 应符合下列规定 1 上端 贮料顶面为水平时 按贮料顶面计算 贮料顶面为斜坡时 按 贮料锥体的重心计算 2 下端 仓底为钢筋混凝士或钢锥形漏斗顶面计算 仓底为平板无填料 时 按仓底顶面计算 仓底为填料做成的漏斗时 按填料表面与仓壁内表面交 线的最低点处计算 4 2 54 2 5 筒仓水平净截面的水力半径的确定应符合下列规定 1 圆形筒仓 4 2 5 1 4 n d 式中 dn 圆形筒仓内径 m 2 矩形筒仓 4 2 5 2 2 nnnn baba 式中 n 矩形筒仓长边内侧尺寸 m n a 矩形筒仓短边内侧尺寸 m n b 4 2 64 2 6 深仓贮料压力修正系数 ch cv 应按本规范表 4 2 5 选用 深仓贮料压力修正系数深仓贮料压力修正系数 筒仓部位系数名称修正系数 当 s hn 3 时 1 3s hn 水平压力修正系数 ch s hn 32 0 仓壁 摩擦压力修正系数 cf 1 1 钢漏斗 1 贮料筒仓可取 1 3 2 其它筒仓可取 2 0 仓底竖向压力修正系数 cv 平板 1 贮料筒仓可取 1 0 2 漏斗填料最大厚度大于 1 5m 的筒仓可取 1 0 3 其它筒仓可取 1 4 注 1 本表不适用于设有特殊促流或减压装置的筒仓 2 当hn dn 3 时 表中ch值应乘以 1 1 3 对于流动性能较差的散料 ch值可乘以系数 0 9 4 2 7 平面为圆形 矩形或其它几何形的浅仓贮料压力的计算应按下 列规定 图 4 2 7 图 4 2 7 浅仓的尺寸及压力示意图 1 贮料顶面或贮料锥体重心以下距离 s m 处 作用于仓壁单位面积 上的水平压力 phk kpa 应按下式计算 phk k s 4 2 7 1 2 筒仓的贮料计算高度 hn与其内径 dn或其它几何平面的短边 bn之 比等于 1 5 时以及贮料计算高度 hn大于 10m 且筒仓内径 dn大于或等 于 12m 时 贮料水平压力除按上式计算外 尚应按 4 2 2 1 式计算贮 料压力 二者计算结果取其大值 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 pfk k s 4 2 7 2 3 贮料顶面或贮料锥体重心以下距离 s m 处 单位面积上的竖向压 力 pvk kpa 应按下式计算 pvk s 4 2 7 3 3 作用于圆形漏斗壁上的贮料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 深仓 pnk cvpvk cos2 ksin2 4 2 7 4a 浅仓 pnk pvk cos2 ksin2 4 2 7 4b 4 漏斗壁单位面积上切向压力标准值为 深仓 ptk cvpvk 1 k sin cos 4 2 7 5a 浅仓 ptk pvk 1 k sin cos 4 2 7 5b 6 hn 0 5dn dn 24m 的大型浅圆仓仓壁上水平压力 phk kpa 的计算 应计入仓壁顶面以上堆料的作用 4 2 8 贮料作用于仓底或漏斗壁顶面处单位面积上的竖向压力 pvk宜 按下列规定取值 1 深仓 在漏斗高度范围内均应采用漏斗顶面之值 2 浅仓 在漏斗顶面 pvk hn 4 2 8 1 在漏斗底面 pvk hn hh 4 2 8 2 式中 hh 漏斗高度 m 4 2 9 仓内贮料为流态的均化仓仓壁上的水平压力 pyk kpa 可按液 态压力计算 pyk 0 6 hn 4 2 9 式中 贮料的重力密度 kn m3 hn 贮料的计算高度 m 4 2 10 因外界气温变化或贮料内部温度变化 当其温差小于 30 度且 仓内有密实贮料时 在筒仓仓壁上引起收缩的水平压力 按下式计算 式中 at 筒仓仓壁的线膨胀系数 em 贮料的弹性模量 es 钢板的弹性模量 t 最大外界昼夜温差 r 筒仓的半径 t 筒仓的等效壁厚 n em es vm 贮料的泊松比 5 圆圆形筒形筒仓仓 5 1 一般一般规规定定 5 1 1 圆形钢板筒仓结构 应分别按承载能力极限状态和正常使用极 限状态进行设计 5 1 2 圆形钢板筒仓结构 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强度 稳定性计算 2 筒仓整体抗倾覆计算 稳定计算 3 筒仓与基础的锚固计算 5 1 3 圆形钢板筒仓结构 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 圆形钢板筒仓结构 对直接承受动力荷载重复作用的钢结构构 件及其连接件 当应力变化的循环次数 n 大于 5x104次时 应按 钢 结构设计规范 gb 50017 进行疲劳验算 5 1 5 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 gb50017 和 冷弯薄壁型钢结构技术规程 gb50018 的规定采用 5 2 仓仓 顶顶 5 2 1 仓顶结构形式可分为 由钢板直接弯成型的圆锥壳仓顶 适用于 仓顶直径不大于 5m 由斜梁 环梁及支撑系统组成的梁板式仓顶 或 其它空间结构仓顶 5 2 2 钢板直接弯成型的圆锥壳仓顶的承载力 1 轧制钢板直接弯成型的仓顶适用于直径不大于 5m 且屋面的水 平倾角不大于 40o的仓顶 2 对各向同性圆锥壳外部临界屈曲压力为 pnrc 2 65e tcos r 2 43tan1 6 5 2 2 1 式中 r 仓顶外圆半径 t 壳体最小板厚 锥面的水平倾角 3 设计屈曲压力为 pnrd p pnrc m1 5 2 3 2 式中 p 0 20 m1 1 10 5 2 3 梁板式仓顶 梁板式仓顶包括平板式仓顶及正截锥壳仓顶 正截锥壳仓顶由斜梁 环梁及支撑系统组成 见图 5 2 2 仓顶构件内力宜按空间杆系计算 当围护钢板厚度不小于 3mm 且与梁有可靠连接时可考虑钢板的共同 作用 图 5 2 2 正截锥仓顶及环梁内力示意图 1 上环梁 2 下环梁 3 斜梁 4 支撑构件 圆形筒仓直径小于 12 0m 在对称荷载作用下 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 4 条计算 2 作用于上环梁上的竖向荷载由斜梁平均承担 3 作用于斜梁的吊挂荷载 由直接吊挂荷载的斜梁承担 5 2 4 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 平推力下作用下 上环梁的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 3 下环梁计算不考虑与其相连的仓壁共同工作 5 2 5 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 仓仓 壁壁 5 3 15 3 1 圆形筒仓仓壁类型分类 1 由钢板焊接或螺栓连接成型仓壁 2 波形板仓壁 3 由钢板咬口成型仓壁 a 钢板焊接仓壁 b 设置加劲肋仓壁 c 波形板仓壁 d 钢板咬口成型仓壁 5 3 2 钢板筒仓仓壁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 ph 1 3phk 5 3 2 1 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 qv 1 2qgk 1 3qfk 1 4 iqqik 5 3 2 2 有风荷载参与组合时 qv 1 2qgk 1 3qfk 1 4x0 6 q wk qqik 5 3 2 3 有地震作用参与组合时 qv 1 2qgk 1 3x0 9qfk 1 3 qek 1 4 iqqik 5 3 2 4 式中 qgk 永久荷载作用于仓壁单位周长上的竖向压力标准值 qfk 储料作用于仓壁单位周长上的总摩擦力标准值 qwk 风荷载作用于仓壁单位周长上的竖向压力标准值 qek 地震作用于仓壁单位周长上的竖向压力标准值 qqik 仓顶及仓上建筑可变荷载作用于仓壁单位周长上的竖 向压力标准值 i 可变荷载组合系数 5 3 3 钢板筒仓仓壁无加劲肋时 钢板筒仓仓壁内力可采用有限元法 进行计算 在轴对称荷载作用下 可按照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 按带肋薄壁结构 采用有限元方法进行计算 2 加劲肋间距不大于 1 2m 时 采用折算厚度按薄膜理论进行 计算 3 按照本规范第 5 3 6 条规定的简化方法进行计算 5 3 4 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 在储料水平压力作用下 按轴心受拉构件进行计算 t phdn 2t f 5 3 4 1 2 在竖向压力作用下 按轴心受压构件进行计算 c qv t f 5 3 4 2 式中 t 仓壁环向拉应力设计值 c 仓壁竖向压应力设计值 f 钢材抗拉或抗压强度设计值 t 筒仓仓壁厚度 3 在环向拉应力和竖向压力共同作用下 按下式进行折算应力 计算 zs c2 2t t c 0 5 f 5 3 4 3 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 t n lwt ftw或 fcw 5 3 4 4 式中 n 垂直于焊缝长度方向的拉力或压力设计值 lw 对接焊缝的计算长度 t 被连接仓壁的较小厚度 ftw fcw 对接焊缝的抗拉 抗压强度设计值 5 3 5 圆形钢板筒仓设加劲肋时 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 由钢板焊接或螺栓连接成型仓 壁及波形板仓壁按本规范 5 3 4 1 计算 波形板仓壁加劲肋之间的水 平间距为 max s d 5 3 5 1 25 0 2 max y y dxs c dr kd 式中 平行于最薄波纹板每单元宽度的抗弯刚度 y d 平行于最薄波纹板每单元宽度的拉伸刚度 y c 圆形筒仓的半径 r 2 在竖向压力作用下 波形板仓壁不考虑仓壁承担竖向压力 全部竖 向压力由竖向加劲肋承担 由钢板焊接或螺栓连接成型仓壁取宽度 为 2be的仓壁与加劲肋的组合体 见图 5 3 5 承担竖向压力 图 5 3 5 组合构件截面示意图 注 be 15t 235 fy 0 5且 be b 2 3 加劲肋或加劲肋和仓壁构成的组合体 按下式进行截面强度 计算 n qvb 5 3 5 2 n an m wn f 5 3 5 3 式中 加劲肋或组合构件截面拉 压应力设计值 n 加劲肋或组合构件承担的竖向压力设计值 m 竖向压力 n 对加劲肋或组合构件截面形心的弯矩设计 值 an 加劲肋或组合构件的净截面面积 wn 加劲肋或组合构件净截面弹性抵抗距 b 加劲肋中距 5 3 6 加劲肋与仓壁连接时 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 v 1 2pgk 1 3pfk 1 2 qgk 1 4 qqik hs b 5 3 6 1 式中 pgk 仓壁单位面积重力标准值 qgk 仓顶与仓上建筑永久荷载作用于仓壁单位周长上的 竖向压力标准值 qqik 仓顶与仓上建筑可变荷载作用于仓壁单位周长上的 竖向压力标准值 hs 计算截面以上仓壁高度 2 当采用角焊缝连接时 按下式计算 f v helw ftw 5 3 6 2 式中 f 按焊缝有效截面计算 沿焊缝长度方向的平均剪应力 he 角焊缝有效厚度 lw 仓壁单位高度内 角焊缝的计算长度 ftw 角焊缝强度设计值 3 当采用普通螺栓或高强螺栓时 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 仓壁可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 c cr kpetn r 5 3 7 1 kp 1 2 100t r 3 8 5 3 7 2 式中 c 仓壁竖向压应力设计值 cr 竖向荷载下仓壁的临界应力 e 钢材的弹性模量 2 06x105n mm2 t 仓壁的计算厚度 可取仓壁的折算厚度 其它情况取仓 壁的厚度 r 筒仓半径 kp 竖向压力下仓壁的稳定系数 2 当竖向压力及贮料水平压力共同作用下 按下式计算 c cr k pet r 5 3 7 3 k p kp 0 265r t phk e 1 2 5 3 7 4 k p 有内压时仓壁的稳定系数 3 仓壁局部承受竖向竖向集中力时 应在集中力作用处设置加 劲肋 集中力的扩散角可取 30 并按下式验算仓壁的局部稳定 c cr kpet r 5 3 7 5 式中 c 局部压应力 kp 竖向压力下仓壁的稳定系数 图 5 3 7 仓壁集中力示意图 1 仓壁 2 加劲肋 5 3 8 无加劲肋的仓壁或仓壁区域 在外部压力 内部部分真空和风 荷载作用下的屈曲 1 在风荷载 迎风 或部分真空作用下最大外部压力设计值为 rdn p 5 3 8 1 1 mrcrunnrdn pp 式中 弹性屈曲的缺陷换算系数 n 5 0 n 各向同性筒壁在外部压力下的临界屈曲 rcrun p 抵抗力局部因素 1m 10 1 1 m 2 在外部压力 内部部分真空和风荷载作用下的屈曲应力计算公式为 5 3 8 2 5 2 92 0 r t l r eccp wbrcrun 式中 筒壁上最薄处的板厚 t 加劲肋或加劲肋与边缘构件之间的间距 l 外部压力屈曲系数 按下表采用 b c 风压力的分布系数 w c 屈曲系数 b c 上部边 界条件 屋顶与筒壁连 接整体性较好 上部边界环梁刚度 强度和 最小抗弯刚度 见注1 均满足 要求时 不满足注1中上部边界环梁刚 度 强度和最小抗弯刚度要求 b c 1 01 00 6 注1 环梁最小抗弯刚度取以下两者的最大值 3 1min eltkeiz 08 0 3 min trertcei wz l 整个筒壁的高度 t 钢板最薄的厚度 1 0 1 k 当筒壁处于一个紧密排列的筒仓群时 风荷载的分布系数 迎面 都应取 0 1 w c 在独立筒仓或只承受风荷载作用下 风荷载的分配系数 和筒仓的迎面风荷载有 关 应取以下两者的较大值 5 3 9 3 t r l r c c b w 1 01 2 2 0 1 w c 5 3 9 无加劲肋的螺旋卷边钢板筒仓 仓壁弯卷处可按下式进行抗弯 强度计算 此条需待进一步收集资料研究 6 qw qg t f 5 3 10 1 式中 qw 水平风荷载作用于仓壁单位周长上的竖向拉力设计值 qg 永久荷载作用于仓壁单位周长上的竖向压力设计值 分项系数取 1 0 卷边的外伸长度 t 仓壁厚度 图 5 3 10 咬口弯卷示意图 5 4 仓仓 底底 5 4 1 圆锥形漏斗仓底顶端的设计屈曲应力为 rdh n 5 4 1 1 1 2 cos6 0 m h xhrdh r t en 式中 弹性屈曲缺陷的灵敏度因数 其中 xh 10 0 xh 漏斗局部壁厚 h t 漏斗顶端半径 r 漏斗顶端夹角 5 4 2 锥体漏斗仓底可按以下规定进行强度计算 见图 5 4 2 图 5 4 2 圆锥漏斗内力计算示意图 1 计算截面 i i 处 漏斗壁单位周长的经向拉力设计值 5 4 2 1 sin14 3 2 1 sin14 3 sin4 3 1 00 0 d w d wdpc n gk mkvkv m 式中 pvk 计算截面处贮料竖向压力标准值 wmk 计算截面以下漏斗内贮料重力标准值值 wgk 计算截面以下漏斗壁重力标准值 do 计算截面处漏斗的边长 a 漏斗壁与水平面的夹角 2 计算截面 i i 处 漏斗壁单位宽度内的环向拉力设计值 nt 1 3pnk do 2sina 5 4 2 2 式中 pnk 贮料作用于漏斗壁单位面积上的法向压力标准值 3 漏斗壁应按下式进行强度计算 1 单向抗拉强度 径向 m nm t f 5 4 2 3 环向 t nt t f 5 4 2 4 2 折算应力 zs 2 2m t m 0 5 f 5 4 2 5 式中 t 漏斗壁环向拉应力 m 漏斗壁径向拉应力 t 漏斗壁厚度 5 4 3 圆锥漏斗仓底与仓壁相交处 应设置环梁 见图 5 4 3 环梁与 仓壁及漏斗壁的连接可采用焊接或螺栓连接 图 5 4 3 漏斗环梁示意图 1 仓壁 2 环梁 3 斗壁 4 加劲肋 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 0 5 ctc 0 5范围 但不大 15th 235 fy 0 5 其中 tc c 仓壁与环梁相连处的厚度和等效曲率半径 th h 漏斗壁与环梁相连处的厚度和等效曲率半径 5 4 4 环梁的设计 见图 5 4 4 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 2 条确定 2 由漏斗壁传来的径向拉力 nm及其偏心产生的扭矩 nmem nm 按本规范第 5 3 1 条确定 nm可分解为水平分量 nmcosa 及垂直分量 nmsina 见图 3 在环梁高度范围内作用的贮料水平压力 ph可忽略不计 图 5 4 4 环梁荷载及简化图 5 4 5 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 向作用下环梁的稳定计算 nmcos ncr 0 6 eiy 3 5 4 5 1 式中 iy 环梁截面的惯性矩 环梁的 1 2 较长边 hw 所验算仓壁或仓壁区段高度 ncr 单位长度环梁的临界径向压力值 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 构造构造 5 5 1 仓上建筑的支撑点宜在仓壁上或仓顶锥台上 较重的仓上建筑 或重型设备 宜采用落地支架 5 5 2 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 焊接接缝间距错开不应小于 200mm 5 5 3 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 5 5 4 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 钢板的腐蚀及贮料对仓壁的磨损 并采用相应的措施 5 5 5 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 5 5 6 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 钢板仓采用高频焊接或螺栓连接 螺栓的直径与数量应经计算确定 直径不宜小于 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厚度 咬口成型仓壁在咬口处上下焊缝长度 均不应小于 80mm 施焊仓壁外表面的焊痕必须进行防腐处理 6 矩形筒矩形筒仓仓 6 1 一般一般规规定定 6 1 1 矩形筒仓一般由钢壁板 钢壁板水平或竖向加劲肋 水平梁及竖 向钢柱组成仓顶 仓壁 仓底三部分 6 1 1 矩形筒仓简图 6 1 2 矩形筒仓按承载能力极限状态设计时 所有结构构件均应进行 承载力计算 同时 应进行水平加劲 竖向加劲肋及其它控制结构安 全的构件及连接强度 稳定性计算 筒仓整体抗倾覆计算 稳定计算 筒仓与基础的锚固计算 6 1 3 钢板筒仓结构 对直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及 其连接件 当应力变化的循环次数 n 等于或大于 5x104次时 应进行 疲劳验算 6 1 4 按正常使用极限状态设计时 应根据表 6 1 3 控制筒仓壁板和加 劲肋 钢柱 斜壁板的变形 表 6 1 3 受弯构件的容许挠度 mm 序号构件类型容许挠度备注 1筒仓壁壁板l 50 l 两加劲肋间距离 2加劲肋l 250 l 加劲肋跨度 3竖向钢柱1 400 4斜壁板1 150 6 1 5 建在抗震设防区的矩形筒仓 应进行抗震验算 建筑抗震设防 分类应按矩形筒仓的使用功能由工艺专业确定 但不低于丙类 刚架的抗震等级不低于主框架的抗震等级 6 2 结结构构计计算算 6 2 1 矩形筒仓仓壁及仓底结构内力的计算 可采用计算机建立空间 模型进行有限元内力计算 6 2 2 矩形筒仓仓壁及仓底结构内力的计算 也可按平面构件计算 其 构件的内力 其计算如下 1 对称布置的矩形筒仓仓壁或角锥形漏斗壁 在贮料水平压力或 贮料法向压力及漏斗壁自重作用下 由邻壁传来的水平拉力可按下列 公式计算 图 6 2 2 1 图 6 2 2 1 仓壁 或角锥形斜壁 水平拉力位置示意图 低壁浅仓仓壁 a b 底部的水平拉力 nha nhb kn 按下式计算 nha nrbn 2 6 2 2 1 1 nhb nran 2 6 2 2 1 2 高壁浅仓或深仓仓壁 a b 任一水平截面单位高度上的水平拉力 nha nhb kn 按下式计算 nha phbn 2 6 2 2 1 3 nhb phan 2 6 2 2 1 4 角锥形漏斗壁 a b 任一水平截面沿壁斜向单位高度上的水平拉力 nha nhb kn 按下式计算 nha pnb qbcos b bnhsin a 2 6 2 2 1 5 nhb pna qacos a anhsin b 2 6 2 2 1 6 贮料水平压力作用下 低壁浅仓仓壁底部单位宽度上的反力 nr kn m 可按下式计算 1 当顶部有楼板时 nr 2phhn 5 6 2 2 1 7 2 当顶部无楼板时 nr phhn 2 6 2 2 1 8 注 此处 hn为贮料计算高度 ph系指仓壁底部的值 式中 ph 计算截面处 贮料作用于仓壁上的水平压力 kpa pna pnb 分别为计算截面处 贮料作用于角锥形漏斗壁 a b 上的法向压力 kpa qa qb 分别为角锥漏斗壁 a b 单位面积自重 kpa an bn 分别为仓壁 a b 的内侧宽度 m anh bnh 分别为计算截面处 角锥形漏斗壁 a b 的内侧宽度 m aa ab 分别为角锥形漏斗壁 a b 与水平面之夹角 2 对称布置的矩形筒仓仓壁或角锥形漏斗壁 在贮料荷载 结构自重 等竖向荷载作用下 产生的竖向力或斜向力可按下列公式算 仓壁 a b 底部单位宽度上的竖向力 nva nvb kn m nva nvb g1 2 a b 6 2 2 2 1 角锥漏斗 a b 任一水平截面单位宽度上的斜向力 ninc a ninc b kn m 图 6 2 2 1 ninc a g2 2 ah bh sin a 6 2 2 2 2 ninc b g2 2 ah bh sin b 6 2 2 2 3 g1 仓壁底部所承受的全部竖向荷载 包括全部贮料荷载和仓壁 底部以下的漏斗的结构自重及附设在其上的设备重等 kn g2 计算截面以下漏斗壁所承受的全部竖向荷载 对于浅仓 包 括图 6 2 2 2 1 中阴影部分贮料重 计算截面以下的漏斗结构自重及 附设在其上的设备重等 kn a b 分别为仓壁 a b 的宽度 轴线尺寸 ah bh 分别为计算截面处角锥漏斗壁 a b 的宽度 轴线尺寸 图 6 6 2 2 1 斜向力及贮料荷载示意图 图 6 2 2 2 2 三角形深梁内力图 3 对称布置且柱子支承的角锥漏斗壁交角顶部在贮料重量及漏斗自 重作用下的斜向拉力 n kn 可按下式计算 n c a ninc a b ninc b 2 g 0 5 式中 c 荷载分配系数 可按图 6 2 2 5 选用 ninc a ninc b 分别为角锥形漏斗壁 a b 顶部单位宽度上的斜向拉 力 kn m 图 6 2 2 5 荷载分配系数 c 注 h 为仓壁高度或漏斗仓壁上边梁高度 4 矩形仓仓壁 角锥形漏斗壁平面外的弯曲 可按多跨连续梁计算 5 矩形筒仓水平及竖向加劲肋可按单跨简支梁设计 6 矩形筒仓水平环梁可按双向拉弯构件设计 钢柱可按双向压弯构件 设计 7 矩形群仓仓壁除应按单仓计算外 尚应计算在空 满仓不同荷载条 件下的内力 6 2 3 构件强度及稳定计算 各类构件的强度及稳定计算按 钢结构设计规范 gb50017 的相关规 定 6 3 构造构造 6 3 1 矩形钢板仓在顶部 底部角部宜加腋 角部在加腋的同时宜增 加隅撑 图 6 3 1 顶部 底部角部宜加腋 角部在加腋的同时宜增加隅撑 6 3 2 加劲肋焊于斜壁上的焊缝 采用单面焊 且沿肋全长满焊 焊缝 厚度不应小于 4 毫米 6 3 3 一般小的漏斗在水平肋的转角处应加导向板 见图 6 3 2 较大 的漏斗在两转角中间亦应设置导向板 图 6 3 3 6 3 4 在两相邻壁交接处 应沿交接缝满焊 焊缝高度等于壁厚 6 3 5 在焊接连接的斜壁上端 有料位高度频繁变化 对焊缝有较大 摩擦时 宜设置防护钢板 7 支承支承结结构与基构与基础础 7 1 支承结构的计算应符合下列规定 仓下支承结构梁与柱等构件宜按空间结构分析计算 7 2 筒仓基础计算应符合下列规定 1 筒仓地基承载力取值可不计入宽度修正系数 2 群仓整体基础应考虑空仓 满仓及附近大面积堆载的影响 计算时 进行最不利组合 3 基础边缘处的地基应力不宜出现拉应力 4 基础倾斜率不应大于 0 002 平均沉降量不应大于 200mm 7 3 支承结构的构造宜符合下列规定 补充一些欧洲规范构造 仓下支撑结构宜采用混凝土结构 不写布置原则 给出节点构造 8 内内衬衬与防与防护护 8 1 仓壁和漏斗内表面 应考虑贮料的重力 密度 粒径 硬度 落差 进出料方式以及贮料的运动状态对内壁的影响 8 2 仓壁和漏斗受贮料冲磨轻微的部位 在满足结构受力计算要求的 情况下 可适当增加壁厚作防护 8 3 仓壁和漏斗受贮料冲磨严