糧食鋼板筒倉設計規(guī)范

來源:環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時間:2015-08-16 15:56:32

1 總則

    1.0.1 為在糧食鋼板筒倉設計中貫徹執(zhí)行國家技術經(jīng)濟政策,做到安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理,制定本規(guī)范。
    1.0.2 本規(guī)范適用于儲存糧食散料,平面形狀為圓形且中心裝、卸糧的鋼板筒倉設計。
    注:糧食散料包括:小麥、玉米、稻谷、豆類以及物理特性參數(shù)與之相近的谷物散料。
    1.0.3 本規(guī)范適用于焊接、螺旋卷邊鋼板及螺栓裝配波紋鋼板的圓形筒倉。
    1.0.4 糧食鋼板筒倉的設計工作壽命不應少于25年。
    1.0.5 糧食鋼板筒倉結構的安全等級為二級,抗震設防類別為丙類,耐火等級可按二級。
    1.0.6 本規(guī)范結構設計依據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑結構設計統(tǒng)一標準》制定。糧食鋼板筒倉設計,除應符合本規(guī)范外,尚應符合國家現(xiàn)行的有關標準、規(guī)范的規(guī)定。
    2 術語、符號
    2.1 術語
    2.1.1 筒倉 silo
    貯存糧食散料的直立容器。其平面為圓形、方形、矩形、多邊形或其他的幾何形。
    2.1.2 倉頂 top of silo
    封閉倉體頂面的結構。
    2.1.3 倉上建筑物 building above top of silo
    按工藝要求建在倉頂上的建筑。
    2.1.4 倉壁 silo wall
    與糧食散料直接接觸或直接承受糧食散料側壓力的倉體豎壁。
    2.1.5 倉下支承結構 supporting structure of silo bottom
    基礎以上、漏斗以下支承倉體的結構,包括筒壁、柱、扶壁柱等。
    2.1.6 筒壁 supporting wall
    平面為圓形,支承倉體的立壁。
    2.1.7 漏斗 hopper
    筒倉下部卸出糧食散料的結構容器。
    2.1.8 深倉 deep bin 淺倉 shallow bin 
    按筒倉儲糧計算高度與倉內徑之比,劃分為深倉和淺倉。
    2.1.9 單倉 single silo
    不與其他建、構筑物聯(lián)成整體的單體筒倉。
    2.1.10 倉群 group silos
    多個且成組布置的筒倉群。
    2.1.11 星倉 interstice silo
    三個及多于三個聯(lián)為整體的筒倉間形成的封閉空間。
    2.1.12 填料 filler
    倉底填坡的材料。
    2.1.13 整體流動 mass flow
    卸糧過程中,倉內糧食散料的水平截面成平面向下的流動。
    2.1.14 管狀流動 funnel flow
    卸糧過程中,倉內糧食散料的表面成漏斗狀向下的流動。
    2.1.15 中心卸糧 concentric discharge
    卸糧過程中,倉內糧食散料沿倉體幾何中心對稱向下的流動。
    2.1.16 偏心卸糧 eccentric discharge
    卸糧過程中,倉內糧食散料沿倉體幾何中心不對稱向下的流動。
    2.2 符號
    2.2.1 幾何參數(shù)
    h ——地面至倉壁頂?shù)母叨?br />     hn ——儲糧的計算高度
    S ——計算深度,由倉頂或儲糧錐體重心至計算截面的距離
    dn ——筒倉內徑
    R ——筒倉半徑
    t ——筒倉壁厚,鋼板厚度
    ρ——筒倉水平凈截面水力半徑
    e ——自然對數(shù)的底
    α——漏斗壁對水平面的夾角
    2.2.2 計算系數(shù)
    k ——儲糧側壓力系數(shù)
    kp ——倉壁豎向受壓穩(wěn)定系數(shù)
    Ch ——深倉儲糧動態(tài)水平壓力修正系數(shù)
    Cv ——深倉儲糧動態(tài)豎向壓力修正系數(shù)
    Cf ——深倉儲糧動態(tài)摩擦力修正系數(shù)
    2.2.3 糧食散料的物理特性參數(shù)
    γ——重力密度
    μ——儲糧對倉壁的摩擦系數(shù)
    φ——儲糧的內摩擦角
    2.2.4 鋼材性能及抗力
    E ——鋼材的彈性模量
    f ——鋼材抗拉、抗壓強度設計值
    fwt ——對接焊縫抗拉強度設計值
    fwc ——對接焊縫抗壓強度設計值
    fwf ——角焊縫抗拉、抗壓和抗剪強度設計值
    σcr ——受壓構件臨界應力
    2.2.5 作用和作用效應
    Phk ——儲糧作用于倉壁單位面積上的水平壓力標準值
    Pvk ——儲糧作用于單位水平面上的豎向壓力標準值
    Pfk ——儲糧作用于倉壁單位面積上的豎向摩擦力標準值
    Pnk ——儲糧作用于漏斗斜面單位面積上的法向壓力標準值
    Ptk ——儲糧作用于漏斗斜面單位面積上的切向壓力標準值
    M ——彎矩設計值,有下標者,見應用處說明
    N ——軸向力設計值,有下標者,見應用處說明
    V ——剪力設計值,有下標者,見應用處說明
    σ——拉應力或壓應力,有下標者,見應用處說明
    3 一般規(guī)定
    3.1 布置原則
    3.1.1 糧食鋼板筒倉的平面及豎向布置應根據(jù)工藝、地形、工程地質及施工條件等,經(jīng)技術經(jīng)濟比較后確定。
    3.1.2 倉群宜選用單排或多排行列式平面布置(圖3.1.2)。筒倉凈距不應小于500mm;當采用獨立基礎時,可按基礎設計確定;落地式平底倉,應根據(jù)清倉設備所需距離確定。

    3.1.3 方案設計時,可按下式估算儲糧高度:

    3.1.4 糧食鋼板倉群,不應利用星倉儲糧。
    3.1.5 筒倉與筒倉、筒倉與工作塔之間的輸送設備地道應設置沉降縫。
    3.1.6 筒倉與筒倉、筒倉與工作塔之間的棧橋設計,應考慮相鄰構筑物由于地基變形引起的相對位移。當滿足本規(guī)范第5.5.3條要求時,相對水平位移值可按下式確定:

    3.1.7 糧食鋼板筒倉設計文件中,應對首次裝卸糧要求、沉降觀測及標志設置等予以說明,見本規(guī)范附錄A。
    3.2 結構選型
    3.2.1 鋼板筒倉結構可分為倉上建筑、倉頂、倉壁、倉底、倉下支承結構及基礎六個基本部分

    3.2.2 倉上設置的工藝輸送設備及操作檢修平臺宜采用敞開式鋼結構通道,當有特殊使用要求時,也可采用封閉式走廊。
    3.2.3 鋼板筒倉倉頂應設計為帶上、下環(huán)梁的正截錐殼鋼板倉頂或正截錐空間桿系倉頂結構。
    3.2.4 筒倉倉壁為波紋板、螺旋卷邊板時,應采用熱鍍鋅或合金鋼板。
    3.2.5 鋼板筒倉可采用鋼或鋼筋混凝土倉底及倉下支承結構。直徑10m以下時,宜采用由柱或筒壁支承的架空式倉下支承結構及錐斗倉底;直徑12m以上時,宜采用落地式平底倉,地道式出料通道

    4 荷載與荷載效應組合
    4.1 基本規(guī)定
    4.1.1 鋼板筒倉的結構設計,應考慮以下荷載:
    1 永久荷載:結構自重、固定設備重等;
    2 可變荷載:儲糧荷載、倉頂?shù)鯍祀娎|荷載、倉頂及倉上建筑活荷載、雪荷載、風荷載等;
    3 地震作用。
    4.1.2 各種荷載的取值,除本規(guī)范規(guī)定者外,均應按現(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。
    4.1.3 儲糧的物理特性參數(shù),應由工藝專業(yè)通過試驗分析確定。當無試驗資料時,可參考本規(guī)范附錄B所列數(shù)據(jù)。
    4.1.4 計算儲糧荷載時,應采用對結構產(chǎn)生最不利作用的儲糧品種的參斂。計算儲糧對波紋鋼板倉壁的摩擦作用時,應取儲糧的內摩擦角。
    4.1.5 糧食鋼板筒倉按下列規(guī)定劃分為深倉與淺倉:筒倉內儲糧的計算高度hn與筒倉內徑dn的比值大于或等于1.5時為深倉;小于1.5時為淺倉。
    4.1.6 儲糧計算高度hn與水平凈截面水力半徑ρ,應按下列規(guī)定確定:
    1 水力半徑按下式計算

    2 儲糧計算高度hn按下列規(guī)定確定:
    上端:儲糧頂面為水平時,取至儲糧頂面;儲糧頂面為斜面時,取至儲糧錐體的重心。
    下端:倉底為錐形漏斗時,取至漏斗頂面;倉底為平底時,取至倉底頂面;倉底為填料填成漏斗時,取至填料表面與倉壁內表面交線的最低點。
    4.1.7 鋼板筒倉的風載體型系數(shù)可按下列規(guī)定取值:倉壁穩(wěn)定計算:取1.0;筒倉整體計算:獨立筒倉取0.8,倉群取1.3。
    4.2 糧食荷載
    4.2.1 考慮糧食對筒倉的作用時,應包括以下四種力:
    1 作用于筒倉倉壁的水平壓力;
    2 作用于筒倉倉壁的豎向摩擦力;
    3 作用于筒倉倉底的豎向壓力;
    4 作用于筒倉倉頂?shù)牡鯍祀娎|拉力。
    4.2.2 深倉儲糧靜態(tài)壓力的標準值,應按下列公式計算

    1計算深度S處,儲糧作用于倉壁單位面積上的水平壓力標準值按下式計算:

    2 計算深度S處,儲糧作用于單位水平面上的豎向壓力標準值按下式計算

    3 計深度S處,儲糧作用于倉壁單位面積上的豎向摩擦力標準值按下式計算:

    4 計算深度S處,儲糧作用于倉壁單位周長上的總摩擦力標準值按下式計算:

    4.2.3 在深倉卸糧過程中,儲糧作用于筒倉倉壁的動態(tài)壓力標準值,應以其靜態(tài)壓力標準值乘以動態(tài)壓力修正系數(shù)。
    深倉儲糧動態(tài)壓力修正系數(shù),應按表4.2.3 取值。

    4.2.4 淺倉儲糧壓力的標準值,應按下列公式計算(圖4.2.4):

    1 計算深度S處,作用于倉壁單位面積上的水平壓力標準值按下式計算:

    2 若儲糧計算高度hn大于或等于15m,且筒倉內徑dn大于或等于10m時,儲糧水平壓力除按上式計算外,尚應按本規(guī)范(4.2.2-1)式計算,二者計算結果取大值;此外,還應按下式計算筒倉內壁單位面積上的豎向摩擦力標準值:

    3 計算深度S處,作用于單位水平面上的豎向壓力標準值按下式計算:

    4.2.5 作用于圓形漏斗壁上的儲糧壓力標準值可按下式計算:
    1 漏斗壁單位面積上的法向壓力標準值為:

    2 漏斗壁單位面積上的切向壓力標準值為:

    4.2.6 吊掛于倉頂?shù)臏y溫電纜,計算其作用于倉頂結構的吊掛荷載時,應考慮電纜自重、糧食摩擦力及電纜突出物對儲糧阻滯而產(chǎn)生的拉力。
    當電纜為圓截面,且直徑無變化,表面無突出物時,儲糧摩擦引起的電纜總拉力標準值,應按下式計算:

    4.3 地震作用
    4.3.1 糧食鋼板筒倉可按單倉計算地震作用,且:
    1 可不考慮糧食對于倉壁的局部作用;
    2 落地式平底鋼板筒倉可不考慮豎向地震作用。
    4.3.2 在計算筒倉的水平地震作用時,取儲糧總重的90%作為其重力荷載代表值,重心仍取儲糧總重的重心。
    4.3.3 落地式平底鋼板筒倉的水平地震作用,可采用振型分解反應譜法,也可采用下述簡化方法進行計算:
    1 筒倉底部的水平地震作用標準值可按下式計算:

    2 水平地震作用對筒倉底部產(chǎn)生的彎矩標準值可按下式計算:

    3 沿筒倉高度第i質點分配的水平地震作用標準值可按下式計算:

    4 倉上建筑分配的水平地震作用應乘以增大系數(shù)3,但增大部分不向下傳于倉壁構件。
    4.3.4 柱子支承或柱與筒壁共同支承的鋼板筒倉,水平地震作用可按單質點或多質點體系模型,采用底部剪力法計算。倉上建筑分配的水平地震作用應乘以增大系數(shù)3,但增大部分不向下傳于倉壁構件。
    4.4 荷載效應組合
    4.4.1 糧食鋼板筒倉結構設計應根據(jù)使用過程中在結構上可能同時出現(xiàn)的荷載,按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行荷載效應組合,并取各自的最不利組合進計設計。
    4.4.2 糧食鋼板筒倉按承載能力極限狀態(tài)設計時,應采用荷載效應的基本組合,荷載分項系數(shù)應按下列規(guī)定取值:
    1 永久荷載分項系數(shù):對結構不利時,取1.2;對結構有利時,一般取1.0;筒倉抗傾覆計算,取0.9。
    2 可變荷載分項系數(shù):儲糧菏載取1.3;其他可變荷載取1.4。
    3 地震作用取1.3。
    4.4.3 糧食鋼板筒倉按正常使用極限狀態(tài)設計時,應采用荷載效應短期組合,荷載分項系數(shù)均取1.0。
    4.4.4 糧食鋼板筒倉進行荷載組合時,可變荷載組合系數(shù)應按下列規(guī)定取用:
    1 無風荷載參與組合時,取1.0。
    2 有風荷載參與組合時,糧食荷載取1.0;其他可變荷載取0.6。
    3 有地震作用參與組合時,糧食荷載取0.9;地震作用取1.0;雪荷載取0.5;風荷載不計;樓面可變荷載:按實際考慮時取1.0,按等效均布荷載時取0.6。
    5 結構設計
    5.1 基本規(guī)定
    5.1.1 鋼板筒倉結構,應分別按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行設計。
    5.1.2 鋼板筒倉結構,按承載能力極限狀態(tài)進行設計時,應采用荷載設計值和材料強度設計值,計算內容包括:
    1 所有結構構件及連接的強度、穩(wěn)定性計算;
    2 筒倉整體抗傾覆計算;
    3 筒倉與基礎的錨固計算。
    5.1.3 鋼板筒倉結構,按正常使用極限狀態(tài)進行設計時,應采用荷載的標準值,對根據(jù)使用要求需控制變形的結構構件進行變形驗算。
    5.1.4 鋼板筒倉結構及連接材料的選用及設計指標,應按現(xiàn)行國家標準《鋼結構設計規(guī)范》GBJ 17 和《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》GBJ 18 的規(guī)定采用。
    5.2 倉頂
    5.2.1 正截錐殼鋼板倉頂,可按薄壁結構進行強度及穩(wěn)定計算。
    5.2.2 由斜梁、上下環(huán)梁及鋼板組成的正截錐殼倉頂(圖5.2.2),不計鋼板的蒙皮作用,應設置支撐或采取其他措施,保證倉頂結構的空間穩(wěn)定性。倉頂構件內力可按空間桿系計算。

    筒倉直徑小于20m,在對稱豎向荷載作用下,倉頂構件內力可按下述簡化方法計算:
    1 斜梁按簡支計算,其支座反力分別由上下環(huán)梁承擔。上下環(huán)梁按本規(guī)范第5.2.3條計算;
    2 作用于上環(huán)梁的豎向荷載由斜梁平均承擔;
    3 作用于斜梁的測溫電纜吊掛荷載,由直接吊掛電纜的斜梁承擔。
    5.2.3 正截錐殼倉頂?shù)纳舷颅h(huán)梁可按以下規(guī)定計算:
    1 上環(huán)梁應按壓、彎、扭構件進行強度和穩(wěn)定計算。在徑向水平推力作用下,上環(huán)梁穩(wěn)定計算可參照本規(guī)范第5.4.4條第一款規(guī)定執(zhí)行;
    2 下環(huán)梁應按拉、彎、扭構件進行強度計算;
    3 下環(huán)梁計算不考慮與其相連的倉壁共同工作。
    5.2.4 斜梁傳給下環(huán)梁的豎向力,由下環(huán)梁均勻傳給下部結構。
    5.3 倉壁
    5.3.1 深倉倉壁按承載能力極限狀態(tài)設計時,應考慮以下荷載組合:
    1 作用于倉壁單位面積上的水平壓力的基本組合(設計值):

    2 作用于倉壁單位周長的豎向壓力的基本組合(設計值):
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