片装筒仓设计规范Word格式.docx
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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
贮存水泥散料的直立容器。
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topofsilo
封闭仓体顶面的结构。
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
与水泥散料直接接触或直接承受水泥散料侧压力的仓体竖壁。
2.1.5仓下支承结构supportingstructureofsilobottom
基础以上、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
平面为圆形，支承仓体的立壁。
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groupsilos
多个且成组布置的筒仓群。
2.1.11填料filler
仓底填坡的材料。
2.1.12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。
2.1.13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。
2.1.14中心卸水泥concentricdischarge
卸水泥过程中，仓内水泥散料沿仓体几何中心对称向下的流动。
2.1.15偏心卸水泥eccentricdischarge
卸水泥过程中，仓内水泥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——储水泥的计算高度
S——计算深度，由仓顶或储水泥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
——筒仓水平净截面水力半径
e——自然对数的底
α——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
Ch——仓储水泥动态水平压力修正系数
Cv——深仓储水泥动态竖向压力修正系数
Cf——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
γ——重力密度
μ——储水泥对仓壁的摩擦系数
φ——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
ƒ——钢材抗拉、抗压强度设计值
——对接焊缝抗拉强度设计值
——对接焊缝抗压强度设计值
——角焊缝抗拉、抗压和抗剪强度设计值
——受压构件临界应力
2.2.5作用和作用效应
Phk——储水泥作用于仓壁单位面积上的水平压力标准值
Pvk——储水泥作用于单位水平面上的竖向压力标准值
Pƒk——储水泥作用于仓壁单位面积上的竖向摩擦力标准值
Pnk——储水泥作用于漏斗斜面单位面积上的法向压力标准值
Ptk——储水泥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
σ——拉应力或压应力，有下标者，见应用处说明
3结构选型
3.1.1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3.2.l）。
3.1.2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。
3.1.3钢板筒仓仓顶应设计为带上、下环梁的正截锥壳钢板拼接式仓顶结构。
3.1.4筒仓仓壁应采用低碳合金钢板，分为六部分拼装式结构。
3.1.5钢板筒仓采用由柱支承的架空式仓下支承结构及锥斗仓底，锥斗仓底也采用拼装式结构；
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储水泥的物理特性参数，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壁的摩擦作用时，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
与筒仓内径d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储水泥计算高度与水平净截面水力半径，应按下列规定确定：
1水力半径按下式计算：
圆形钢仓水平截面水平半径按下式计算
（4.1.6）
2储水泥计算高度h按下列规定确定：
上端：
储水泥顶面为水平时，取至储水泥顶面；
储水泥顶面为斜面时，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贮料荷载
4.2.1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数。
计算贮料对仓壁的摩擦作用时，应取贮料的内摩擦角。
深仓贮料重力流动压力的计算应符合下列规定（图4.2.3）
图4.2.3深仓贮料重力流动压力示意图
l贮料顶为平面;
2贮料顶为斜面;
3贮料锥体重心;
4计算截面
1计算深度S处，储水泥作用于仓壁单位面积上的水平压力标准值按下式计算：
（4.2.2-1）
2计算深度S处，储水泥作用于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，储水泥作用于仓壁单位周长上的总竖向摩擦力标准值按下式计算：
（4.2.2-3）
式中γ——储水泥的重力密度；
ρ——筒仓水平净截面的水力半径；
μ——储水泥对仓壁的摩擦系数；
e——自然对数的底；
k——储水泥侧压力系数；
s——贮水泥顶面或贮料锥体重心至所计算截面的距离（mm）
φ——储水泥的内摩擦角
4.2.2深仓贮料压力修正系数Ch、Cv、Cc，应按表4.2.6选用。
表4.2.6
注:
1本表不适用于设有特殊促流或减压装置的钢筒仓;
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对于群仓的内仓及边长不大于4m的方仓.Ch=Cv=l.0。
4.2.3作用于仓底圆形漏斗壁上的贮料压力标准值应符合下列规定:
1漏斗壁单位面积上的法向压力标准值，深仓、浅仓可按下列公式计算:
深仓:
Pnk=CvPvk（cos2α+ksin2α）（4.2.8-1）
浅仓:
Pnk=Pvk（cos2α+ksin2α）（4.2.8-2）
式中Pnk贮料作用于漏斗斜壁单位面积上的法向压力
（cos2α十ksin2α）可按本规范附录C查表
2漏斗壁单位面积上切向压力标准值，深仓、浅仓可按下列公式计算:
Ptk=CvPvk（1-k）cosαsinα（4.2.8-3）
Ptk=Pvk（1-k）cosαsinα（4.2.8-4）
式中:
Ptk——漏斗壁单位面积上切向压力标准值（N/mm2）。
4.2.4
1贮料作用于仓底或漏斗壁顶面处单位面积上的竖向压力标准值Pvk应按下列规定取值:
对于深仓，在漏斗高度范围内均应采用漏斗顶面之值;
对于浅仓，在漏斗顶面和漏斗底面可按下列公式计算;
漏斗顶面Pvk=γhn（4.2.9-1）
漏斗底面Pvk=γ（hn+hh）（4.2.9-2）
式中:
Pvk——贮料作用于仓底或漏斗顶面处单位面积上的竖向压力标准值（N/mm2）;
hh——漏斗高度（mm）。
4.2.5仓内贮料为流态的均化仓仓壁上的水平压力标准值Pyk可按液态压力计算；
Pyk=0.6γhn（4.2.10）
Pyk——均化仓仓壁上的水平压力标准值（N/mm2）;
γ——贮料的重力密度（N/mm3）
hn——贮料的计算高度（mm）。
4.3地震作用
4.3.1计算钢筒仓水平地震作用及其自振周期时，应取贮料总重80%作为贮料有效质量的代表值，重心应取其贮料总重的重心。
4.3.2荷载效应的基本组合，应计算全部重力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，其他重力荷载分项系数可取1.2勾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。
5结构设计
5.1基本规定
5.1.1圆形钢筒仓结构，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圆形铜筒仓结构，接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，计算应包括下列内容:
1结构构件及连接强度、稳定性计算;
2铜筒仓整体抗倾覆计算、稳定计算;
3钢筒仓与基础的锚固计算。
5.1.3圆形钢筒仓结构，按正常使用极限状态进行设计时，应采用荷载标准值。
对需控制变形的结构构件应进行变形验算。
5.1.4圆形钢筒仓结构，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5×
104次时，应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的有关规定进行疲劳验算。
5.2仓顶
5.2.1仓顶结构可分为下列几种形式：
1钢板直接弯成型的圆锥壳仓顶，适用于直径不大于4m
2斜梁、环梁及支撑系统组成的梁板式仓顶;
3其他空间结构仓顶。
5.2.2钢板直接弯成型的圆锥壳仓顶的承载力应符合下列规定：
1对各向同性圆锥亮外部临界屈曲压应力（图5.2.2），应按下式计算:
式中：
E——钢材的弹性模量（N/mm2）;
t——壳体最小板厚（mm）;
r——仓顶外圆半径（mm）;
β——锥面的水平倾角（°
）。
2圆锥壳仓顶法向压应力应按下式计算:
qn,d——圆锥壳仓顶外部压力设计值（N/mm2）;
qn，Rd——圆锥壳仓顶结构法向极限压力承载力（N/mm2）;
αp——弹性屈曲的缺陷敏感系数，αp=0.20;
γMl——板壳稳定承载力分项系数γMl=1.10。
5.2.3梁板式仓顶应包括平板式仓顶及正截锥壳仓顶。
正截锥壳仓顶应由斜梁、环梁及支撑系统组成（见图5.2.3）。
仓顶构件内力宜按空间杆系计算。
当圆形钢筒仓直径小于12.0m时，在对称荷载作用下，仓顶构件内力可按下列简化方法计算:
1斜梁按简支梁计算，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。
图5.2.3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
5.2.4
1正截锥壳仓顶的上、下环梁应按下列规定计算:
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，上环梁的稳定计算可按本规范第5.4.4条第1款规定执行。
2下环梁应按拉、弯、扭构件进行强度计算。
3下环梁计算可不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，可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）：
（5.3.1-1）
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：
（5.3.1-2）
有风荷载参与组合时：
（5.3.1-3）
有地震作用参与组合时：
（5.3.1-4）
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——储水泥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；
Φi——可变荷载的组合系数，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qQik，按实际考虑时取1.0，按等效均布荷载时取0.6。
5.3.2浅仓仓壁按承载能力极限状设计时，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钢筒仓不设加劲肋时，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：
σt=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：
σc=qv/t≤f（5.3.4-2）
式中σt——仓壁环向拉应力设计值；
σc——仓壁竖向压应力设计值；
t——仓壁厚度；
f——钢材抗拉或抗压强度设计值。
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：
（5.3.4-3）
式中取σzs仓壁折算应力设计值（N/mm2）
拉应力σt为正值，压应力σc为负值。
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的仓壁与加劲肋构成组合
构件，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：
（5.3.5-1）
（5.3.5-2）
式中σ——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——加劲肋或组合构件净截面面积；
Wn——加劲肋或组合构件净截面弹性抵抗矩；
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：
（5.3.6-1）
式中Pgk——仓壁单位面积重力标准值（N/mm2）；
Pfk——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（N/mm2）；
qgk——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（N/mm2）；
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（N/mm）;
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：
（5.3.6-2）
式中τf——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；
——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：
（5.3.7-1）
（5.3.7-2）
式中
——仓壁竖向压应力设计值；
——竖向荷载下仓壁的临界应力；
E——钢材的弹性模量，取2.06×
105N/mm2；
t——仓壁的计算厚度，有加劲肋且间距不大于1.2m时，可取仓壁的折算
厚度，其他情况取仓壁厚度；
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：
（5.3.7-3）
（5.3.7-4）
式中
——有内压时仓壁的稳定系数，
大于0.5时，
取等于0.5。
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：
（5.3.7-5）
——局部压应力设计值；
图5.3.7
仓壁集中力示意图
l一仓壁，2一加劲肋
5.3.8内部部分空仓的仓壁，在风荷载作用下的屈曲应符合下列规定：
1在风荷载（迎风）作用下最大外部法向压力设计值qn，Rd应按下式计算:
=2.8
一一弹性屈曲的缺陷系数，
=0.5;
——各向同性筒壁在外部法向压力下的临界屈曲应力；
壳板稳定承载力分项系数
=1.10。
2在风荷载作用下的临界法向屈曲应力应按下式计算:
=6.172
t——筒壁上最薄处的板厚（mm）;
l——环梁之间的距离或筒壁上下边缘之间的距离（mm）;
Cb——外部压力屈曲系数，取0.6;
μs一一风荷载的体型系数。
3当筒壁处于一个紧密排列的钢筒仓群时，风荷载的体型系数（迎面）均应取:
μs=1.0。
4在独立钢筒仓并只承受风荷载作用下，风荷载的体型系数应取下列两公式中较大值:
5.4圆锥漏斗仓底
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）：
图5.4.1
圆锥漏斗仓底内力计算示意
1计算截面Ⅰ-Ⅰ处，漏斗壁单位周长的经向拉力设计值：
（5.4.1-1）
Nm——计算截面处漏斗壁单位周长的经向拉力设计值（N/mm）;
Pvk——计算截面处贮料竖向压力标准值（N/mm2）;
Wmk——计算截面以下漏斗内贮料重力标准值（N）;
Wgk——计算截面以下漏斗壁重力标准值（N）;
do——计算截面处漏斗的边长（mm）;
α——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：
（5.4.1-2）
Nt——漏斗壁单位宽度内的环向拉力设计值（N）;
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：
经向：
（5.4.1-3）
环向：
（5.4.1-4）
2）折算应力：
（5.4.1-5）
——漏斗壁折算应力（N/mm2）
——漏斗壁环向拉应力（N/mm2）
——漏斗壁径向拉应力（N/mm2）
t——漏斗壁厚度（mm）。
5.4.2圆锥漏斗仓底与仓壁相交处，应设置环梁（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
；
共同工作的漏斗壁范围取
。
其中
——仓壁与环梁相连处的厚度和曲率半径；
——漏斗壁与环梁相连处的厚度和曲率半径。
图5.4.2
漏斗环梁示意
l仓壁;
2-环梁;
3一斗壁，4加劲肋;
5-钢筒仓支座环梁，6一加劲板;
7一钢筒仓内径
5.4.3环梁的设计（图5.4.3），应考虑以下荷载：
图5.4.3
环梁荷载及简化图
1由仓壁传来的竖向压力q及其偏心产生的扭矩q（q按本规范第5.3.1条确定）；
2由漏斗壁传来的经向拉力Nm及其偏心产生的扭矩em（按本规范第5.4.1条确定）。
可分解为水平分量及垂直分量（图5.4.3b）；
3在环梁高度范围内作用的储水泥水平压力可忽略不计。
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
作用下环梁的稳定计算：
（5.4.4-1）
式中Nm漏斗壁传来的径向拉力（N）;
Iy——环梁截面的惯性矩（mm4）;
r——环梁的半径（mm）;
——单位长度环梁的临界径向压力值（N）;
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1～2m，锚栓的
拉力应按下式计算：
（5.5.2）
式中T——每个锚栓的拉力设计值；
M——风荷载或
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