水泥钢板筒仓设计规范docxWord文档下载推荐.docx
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1.0.5水泥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。
水泥钢板筒仓设计，除应符介木规范外，尚应符介国家现行的有关标准、规范的规定。
2术语、符合
2・1术语
2.1.1筒仓s订o
贮存水泥散料的苴立容器。
其平面为圆形、方形、矩形、多边形或其他的儿何形。
2.1.2仓顶topofsilo
封闭仓体顶而的结构。
2.1.3仓上建筑物buildingabovetopofsilo
按工艺要求建在仓顶上的建筑。
2.1.4仓壁silowall
与水泥散料11接接触或H接承受水泥散料侧压力的仓体竖壁。
2.1.5仓卜支承结构supportingstructureofsilobottom皋础以上、漏斗以下支承仓体的结构，包括筒壁、柱、扶壁柱等。
2.1.6筒壁supportingwall
平而为圆形，支承仓体的立甲，
2.1.7漏斗hopper
筒仓下部卸出水泥散料的结构容器。
2.1.8深仓deepbin浅仓shallowbin
按筒仓储水泥计算高度与仓内径之比，划分为深仓和浅仓。
2.1.9单仓singlesilo
不与其他建、构筑物联成整体的单体筒仓。
2.1.10仓群groups订os
多个且成组布置的筒仓群。
2.1.11星仓intersticesilo
三个及多丁•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massflow
卸水泥过程中，仓内水泥散料的水平截面成平面向下的流动。
2.1.14管状流动funnelflow
卸水泥过程中，仓内水泥散料的表面成漏斗状向下的流动。
2.1.15中心卸水泥concentricdischarge
卸水泥过程中，仓内水泥散料沿仓体儿何中心对称向下的流动。
2.1.16偏心卸水泥eccentricdischarge
卸水泥过程中，仓内水泥散料沿仓体儿何中心不对称向下的流动。
2・2符号
2.2.1儿何参数
h——地面至仓壁顶的高度
几——储水泥的计算高度
5——计算深度，由仓顶或储水泥锥体雨心至计算截而的距离
心——筒仓内径
R——筒仓半径
'
——筒仓唯厚，钢板厚度
P——筒仓水平净截面水力半径
6——白然对数的底
°
——漏斗壁对水平面的夹角
2.2.2计算系数
k——储水泥侧压力系数
kp——仓壁竖向受压稳定系数
G——仓储水泥动态水平床力修iE系数
G——深仓储水泥动态竖向床力修正系数
5——深仓储水泥动态摩擦力修正系数
2.2.3水泥散料的物理特性参数
/——重力密皮
“——储水泥对仓哦的摩擦系数
0——储水泥的内摩擦角
2.2.4钢材性能及抗力
E——钢材的弹性模量
I一一钢材抗拉、抗压强度设计值
（；
——对接焊缝抗拉强度设计值
厂——对接焊缝抗压强度设计值
仃——角焊缝抗拉、抗斥和抗剪强度设计值
S受压构件临界应力
2.2.5作用和作用效应
——储水泥作用丁•仓飓单位而积上的水平爪力标准值
几——储水泥作用丁•单位水平面上的竖向压力标准值
心——储水泥作用丁•仓確单位而积上的竖向摩擦力标准值
厲——储水泥作用丁漏斗斜面单位面积上的法向斥力标准值
耳——储水泥作用于漏斗斜而单位而积上的切向床力标准值
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—般规定
3.1布置原则
3.1.1水泥钢板筒仓的平而及竖向布置应根据匸艺、地形、匸程地质及施T•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而如置（图3.1.2）。
筒仓净距不应小丁400mm：
当采用独立基础时，可按基础设计确定；
落地式平底仓，应根据淸仓设备所需距离确定。
（a）单行搏列
（b）两行四列
图3.1.2仓群平面布置示蕙图
1—工作培；
z—筒仓
3.1.3方案设计时，可按下式估算储水泥高度：
心=0.9•加
（3.1.3）
式中h—储水泥计算高度；
人——地基承载力标准值：
y——储水泥的重力密度。
3.1.4水泥钢板仓群，不应利用星仓储水泥。
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、筒仓与匸作塔之间的栈桥设计，应考虑相邻构筑物由丁•地基变形引起的相对位移。
当满足本规范笫5.5.3条耍求时，相对水平位移值可按下式确定：
h
b〈4（）0（3-1.6）
式中h——室外地面至仓顶的鳥度。
3.2结构选型
3.2.1钢板筒仓结构可分为仓上建筑、仓顶、仓唯、仓底、仓下支承结构及基础六个基本部分（图3.2.1）o
图3.2.1钢板筒仓结构组成示意图
】一仓上建筑;
2—仓顶—仓壁$4—仓底»
5—支承结构16—基础
3.2.2仓上设置的匚艺输送设备及操作检修平台宜采用敞开式钢结构通道，当有特殊使用耍求时，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筒仓仓罹为波纹板、螺旋卷边板时，应采用低碳合金钢板。
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。
ft^lOm以下时，宜采用由柱或筒瞇支承的架空式仓下支承结构及锥讣仓底;
克径12m以上时，宜采用落地式平底仓，地道式出料通道（图3.2.5）o
图3.2.5钢板筒仓仓底示意图
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；
2可变荷载：
储水泥荷载、仓顶M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材种荷载的取值，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储水泥的物理特性参数，应由匚艺专业通过试验分析确泄。
当无试验资料时，可参考本规范附录B所列数据。
4.1.4计算储水泥荷载时，应采用对结构产生最不利作用的储水泥品种的参数。
计算储水泥对波纹钢板仓唯的摩擦作用时，应取储水泥的内摩擦角。
4.1.5水泥钢板筒仓按下列规定划分为深仓与浅仓：
筒仓内储水泥的计算高度九与筒仓内径凸的比值大于:
或等于1.5时为深仓：
小于1.5时为浅仓。
4.1.6储水泥计算高度九与水平净截而水力半径Q,应按下列规定确定：
1水力半径Q按下式计算：
4（4.1.6）
2储水泥计算高度按下列规定确定：
上端：
储水泥顶面为水平时，取至储水泥顶而；
储水泥顶面为斜而时，取至储水泥锥体的重心。
下端：
仓底为锥形漏斗时，取至漏斗顶而：
仓底为平底时，取至仓底顶而;
仓底为填料填成漏斗时，取至填料表面与仓橇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水泥食荷载
4.2.1考虑水泥对筒仓的作用时，应包括以下四种力：
1作用于筒仓仓壁的水平床力：
2作用丁•筒仓仓壁的竖向摩擦力；
3作用丁•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深仓储水泥静态用力的标准值，应按下列公式计算（图4.2.2）:
储料顶为平面］错料顶为斜面
rr一I一储料锥体虚心
1计算深度S处，储水泥作用于仓堆单位面枳I:
的水平用力标准值按下式计算:
（4.2.2-1）
2计算深度S处，储水泥作用丁•单位水平面上的竖向压力标准值按下式计算:
（4.2.2-2）
3计算深度S处，储水泥作用J：
仓壁单位面积上的竖向摩擦力标准值按下式计算:
P矗=叽（4.2.2-3）
4计算深度S处，储水泥作用丁仓壁单位周长上的总摩擦力标准值按下式计算:
（4.2.2-4）
仆=P（}S-Pvi）
式中?
——储水泥的重力密度；
P——筒仓水平净截而的水力半径；
“——储水泥对仓壁的摩擦系数；
£
——自然对数的底：
k——储水泥侧压力系数，按本规范附录C表C.1取值。
4.2.3在深仓卸水泥过程中，储水泥作用丁•筒仓仓樂的动态爪力标准值，应以其静态压力标准值乘以动态压力修正系数。
深仓储水泥动态斥力修lE系数，应按表4.2.3取值。
表4.2.3深仓储水泥动态压力修正系数
深仓部位
系数名称
动态压力修正系数值
仓壁
水平床力修任系数
九/3
1+3S/%
S>
%/3
2.0
摩擦床力修iE系数
C.
J
1.1
仓底
竖向压力修正系数
钢漏斗
1.3
混凝土漏斗
平板
1.0
注：
久/4$3时，表中G值应乘以1.1。
4.2.4浅仓储水泥床力的标准值，应按下列公式计算（图4.2.4）:
图4.2.4浅仓储粮荷载示意图
1计算深度S处，作用丁•仓壁单位而积上的水平压力标准値按下式计算:
P厂烘（4.2.4-1）
2若储水泥计算高度h”大丁诚等T15m,且筒仓内径d”大丁诚等储
水泥水平压力除按上式计算外，尚应按本规范（4.2.2-1）式计算，二者计算结
果取大值：
此外，还应按下式计算筒仓内壁单位面积上的竖向摩擦力标准值:
P厂山怡（4.2.4-2）
计算深度S处，作用J：
单位水平面上的竖向斥力标准值按下式计算：
（4.2.4-3）
4.2.5
1
作用于圆形漏斗壁上的储水泥压力标准值可按下式计算:
漏斗壁单位面积上的法向压力标准值为：
深仓：
P刖Cv^（eos2a+ksiii2a）（4.2.5-1）
浅仓：
©
os'
a+ksin2a）（425_2）
2漏斗壁单位面积上的切向压力标准值为：
匕二CA4-K）血处os（4.2.5-3）
P出讥（—切$血x°
s。
（42.5-4）
式中Pyi——储水泥竖向床力标准值.对于深仓，可取漏斗顶面之值：
对于浅仓，可取漏斗顶面与底面的平均值。
4.2.6吊挂丁•仓顶的测温电缆，计算其作用丁•仓顶结构的吊挂荷载时，应考虑电缆H重、水泥摩擦力及电缆突出物对储水泥阻滞而产生的拉力。
当电缆为圆截面，吐克径无变化，表面无突出物时，储水泥摩擦引起的电缆总拉力标准值，应按下式计算：
N严匕呦仏（血-冬）
式中k—计算系数1.5〜2.0：
浅仓取小值，深仓取大值；
——电缆直径；
九——电缆在储水泥中的长度：
——储水泥对电缆表而的摩擦系数：
%——电缆最下端处，储水泥的竖向床力标准值。
4.3地震作用
4.3.1水泥钢板筒仓可按单仓计算地震作用，且：
1可不考虑水泥对丁•仓壁的周部作用；
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，取储水泥总雨的90%作为其重力荷载代表值，重心仍取储水泥总重的重心。
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：
Fek=^mnx0访+G”/）（4.3.3-1）
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：
人‘ek~fZmiK（「金久+（加饥）（4.3.3-2）
3沿筒仓高度第，质点分配的水平地震作用标准值可按下式计算：
（4.3.3-3）
*曲
el
—^水泥的重力荷载代表值：
G”一集中丁•笫i质点的重力荷载代表值；
叽——筒仓H重（包扌占仓上建筑）的重心高度:
忑——储水泥总重的重心高度；
第i质点的重心疝度;
——地震影响系数最大值，对地震烈度为6、7、8度时分别収0.04、0.08及0.16o
4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。
4.3.4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罹构件。
4.4荷载效应组台
4.4.1水泥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1'
1的最不利组合进计设计。
4.4.2水泥钢板筒仓按承载能力极限状态设计时，应采用荷载效应的慕木组介,荷载分项系数应按下列观定取值：
1永久荷载分项系数：
对结构不利时，取1.2：
对结构有利时，一般収1.0：
筒仓抗倾覆计算，取0.9。
2可变荷载分项系数：
储水泥荷载取1・3；
其他可变荷载取1.4。
3地震作用取1・3。
4.4.3水泥钢板筒仓按止常使用极限状态设计时，应采用荷载效应短期组A,荷载分项系数均取1.0o
4.4.4水泥钢板筒仓进行荷载组介时，可变荷载纽介系数应按下列规定取用：
1无风荷载参与组合时，取1.0。
2有风荷载参与组介时，水泥荷载取1.0：
其他可变荷载取0.6。
3有地震作用参与组介时，水泥荷载取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筒仓与棊础的锚固计算。
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,对根据使用耍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》GBJ17和《冷弯薄琏型钢结构技术规范》GBJ18的规定采用。
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山斜梁、上下环梁及钢板组成的正截锥売仓顶（图5.2.2）,不计钢板的蒙皮作用，应设置支撐或采取其他措施，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。
图5.2.2正截锥仓顶及环梁内力示意图
1一上环架必一下环梁J一斜梁;
4一支撑构件
筒仓氏径小T20m,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卅挂荷载，由片•接笊挂电缆的斜梁承担。
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篦。
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：
3下环梁计算不考虑与其相连的仓壁共同工作。
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深仓仓辟按承载能力极限状态设计时，应考虑以下荷载纽合：
1作用于仓壁单位面积上的水平丿E力的基本组合（设计值）:
匕=1艾\耳（5.3.1-1）
（5.3.1-2）
2作用r仓堆单位周长的竖向斥力的基本组合（设计值）：
无风荷载参与组合时：
=+13CZ^+1.4^y/.^
有风荷载参与组合时：
（5.3.1-3）
%=1・2如+1.3€〉7冷+1.4>
<
0.6》（％+9四）
有地震作用参与组合时：
（5.3.1-4）永久荷载作用丁•仓壁单位周长上的竖向压力标准值；
储水泥作用丁仓唯单位周长上的总摩擦力标准值：
•风荷载作用丁•仓准单位周长上的竖向床力标准值；
q严1・2纭+13X0.9C心+1.3工创
式中
q或
"
•9税一地震作用丁仓瓏单位周长上的竖向压力标准值：
q®
——仓顶及仓上建筑可变荷载作用丁仓准单位周长上的竖向斥力标准值：
#——可变荷载的组合系数，按本规范第4.4.4条规定取值。
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加劲肋间距不大丁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在储水泥水平压力作用下，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:
（5.3.4-1）
式中6—仓壁环向拉应力设计值：
6——仓壁竖向斥应力设计值；
（——仓樂厚度；
i——钢材抗拉或抗压强度设计值。
3在水半爪力号竖向斥力共同作用下,按下式进行折算应力计算:
6严舫；
十兀一6叭§
/（5.3.4-3）
式中取拉应力（6）为正值，压应力（兀）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：
N
L」乙"
或f：
（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；
J——对接焊缝的计算长度；
1——被连接仓瞇的较小厚度：
f：
、忙—对接焊缝抗拉、抗压强度设计值。
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仓唯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,不考虑仓唯从担竖向压力，全部竖向压力由加劲肋承担：
仓壁为焊接平钢板或螺旋卷边钢板时，取宽为2b，的仓瞇与加劲肋构成组合构件（图5.3.5）,承担竖向斥力。
图5.2.2正截锥仓顶及环梁内力示意图
1-上环架必一下歼梁V-斛梁;
3加劲肋或加劲肋与仓壁构成的组合构件，按下式进行截而强度计算：
NT（5.3.5-1）
N丄M
（7-——±
——
&
化g（5.3.5-2）
式中——加劲肋或组介构件截而拉、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——竖向床力*对加劲肋或组合构件截而形心的弯矩设计值；
凡——加劲肋或组合构件净截面面积：
化——加劲肋或组介构件净截而弹性抵抗矩；
b——加劲肋中距（弧长）。
5.3.6加劲肋与仓壁的连接，应按以下规定进行强皮计算：
1单位高度仓壁传给加劲肋的竖向力设计值按卞式计算：
F=[1.2代殳+1.3CjP腹+（12他+14工9衆）力川（5.3.6-1）
式中P戏—仓壁单位面积匝力标准值：
——仓顶与仓上建筑永久荷载作用丁仓唯单位周长上的竖向压力标
准值;
仓顶与仓上建筑可变荷载作用丁•仓壁单位周长上的竖向床力标
叫——计算截而以上仓壁高度。
2当采用角焊缝连接时，按下式计算:
=V
（5.3.6-2）
页wff
式中&
—按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的平均剪应力；
叽——角焊缝有效厚度：
L仓壁单位高度内，角焊缝的计算长度：
fr—角焊缝强度设计值。
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卜•述方法进行稳定计算：
1在竖向轴压力作用下，按下式计算：
（5.3.7-2）
nr
式中6一—仓唯竖向压应力设计值；
5——竖向荷载下仓壁的临界应力；
E——钢材的弹性模量，取2.06X105N/mm\
1——仓碓的计算耳度，有加劲肋口.间灰不大T*1.2mlM\可取仓型的折篦厚度，其他情况取仓星厚度；
R——筒仓半径；
kp——竖向压力下仓壁的稳定系数。
2在竖向压力及储水泥水平压力共同作用下，按下式计算：
,Ei
6=k口
6WR（5.3.7-3）
k,=kD+0.265
卩卩NE（5.3.7-4）
式中诂一有内压时仓壁的稳定系数。
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）o并按下式验算仓壁的局部稳定：
（5.3.7-5）
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唯区段（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：
—（）.368〃硝严+
5«
饥（5.3.7-6）
P沁+Pg（5.3.7-7）
式中P血一所验算仓壁或仓壁区段内的最大风压设计值；
巴2一所验算仓壁或仓唯区段内的最小风压设计值；
h所验算仓壁或仓壁区段高度：
I——仓罹厚度，当所验算仓嘩或仓壁区段范1韦1内仓堆厚度变化时，应取绘小值：
“——不均匀荷载修正系数。
图5.3.8风载下仓壁稳定计算示意图
5.3.9无加劲肋的螺旋卷边钢板筒仓，仓唯弯卷处（图5.3.9）可按下式进行抗弯强度计算：
cr=6ag-q）i=（5.3.9）
式中q——水T•风荷载作用丁•仓壁单位周长上的竖向拉力设计
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