GB50322-2011 粮食钢板筒仓设计规范.pdf
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3.2.1粮食钢板简仓结构(图3.2.1)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3.2.1钢板简仓结构组成示意图 一仓上建筑2一仓顶:3一仓壁:4一仓底:5一支承结构6基础
3.2.2仓上设置的工艺输送设备通道及操作检修平台宜采用散开式钢结构。当有特 殊使用要求时,也可采用封闭式。 3.2.3粮食钢板简仓仓顶宜采用带上、下环梁的正截锥仓顶,其结构型式应根据设 计确定。 3.2.4粮食钢板筒仓仓壁为波纹板、螺旋卷边板、肋型钢板时,应采用热镀锌或合 金钢板。 3.2.5粮食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12m以下时体育标准, 宜采用由柱或筒壁支承的架空式仓下支承结构及漏斗仓底;直径15m及以上时,宜采 用落地式平底仓,地道式出料通道(图3.2.5)
(包)锥斗仓底 (b)落地式平底仓 图3.2.5 钢板简仓仓底示意图
图3.2.5钢板简仓仓底示意图
4.1.1粮食钢板筒仓的结构设计,应计算以下荷载: 1永久荷载:结构自重、固定设备重、仓内吊挂电缆重等; 2可变荷载:仓顶及仓上建筑活荷载、雪荷载、风荷载等: 3储粮载荷:储粮对仓筒的作用,储粮对仓内吊挂电缆的作用等; 4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(2006版)》GB50009的有关规定执行。 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C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数。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。计算储粮对肋型钢板仓壁 的摩擦作用时,可分段取储粮的内摩擦角和储粮对钢板的外摩擦角。 4.1.5储粮计算高度hn与水平净截面水力半径P,应按下列规定确定: 1水力半径p按下式计算:
式中:hn一储粮计算高度; P一一简仓净截面水力半径: dn—简仓内径。 2储粮计算高度hn按下列规定确定: 1)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; 2)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。 4.1.6粮食钢板简仓的风载体型系数可按下列规定取值: 1仓壁稳定计算:取1.0; 2简仓整体计算:对单独简仓,取0.8:对仓群,取1.3。
4.2.1计算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作用于简仓仓顶的吊挂电缆拉力。 4.2.2深仓储粮静态压力的标准值,应按下列公式计算(图4.2.2):
储料项为平面储料顶为丝面
之.了任深包御根怪中, 怕恨用 动压力标你推值, 世从其伊 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。
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
表4.2.3深仓储粮动态压力修正系数
图4.2.4浅仓储物荷载示意图
Pfk= μ k y S
Pfk= μ k y s
4计算深度S处,储粮作用于仓壁单位周长上的总竖向摩擦力标准值gfk按下式 计算:
Afk=1/2 kμ y S
作用于圆形漏斗壁上的储粮压力标准值按下列公式计算: 漏斗壁单位面积上的法向压力标准值Pkn为:
缆突出物对储粮阻滞而产生的拉力。当电缆为圆截面,且直径无变化,表面无突出 物时,储粮对电缆的摩擦力标准值,应按下列公式计算:
4.3.1粮食钢板筒仓可按单仓计算地震作用,并应符合下列规定: 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在计算粮食钢板简仓的水平地震作用时,重力荷载代表值取储粮总重的80%, 重心应取储粮总重的重心。 4.3.3粮食钢板简仓的水平水平地震作用,可采用底部剪力法或振型分解反应谱法 进行计算。 4.3.4柱子支承的粮食钢板筒仓,使用底部剪力法计算水平地震作用时可采用单质 点体系模型,并符合下列规定: 1单质点位置可设于柱顶: 2仓下支撑结构的自重按30%采用; 3水平地震作用的作用点,位于仓体和储料的质心处; 4仓上建筑的水平地震作用,可按刚性地面上的单质点或多质点体系模型计算, 计算结果应乘以增大系数3,但增大的地震作用效应不应向下部结构传递。 4.3.5落地式平底粮食钢板简仓的水平地震作用,可采用振型分解反应法,也可采 用下述简化方法进行计算: 1简仓底部的水平地震作用标准值可按下式计算:
FEk= α max(Gsk+Gmk)
2水平地震作用对简仓底部
Mek= α max(Gskhs +Gmkhm)
3沿简仓高度第i质点分配的水平地震作用标准值可按下式计算:
用对简仓底部产生的弯矩标准值可按下式计
式中:FEk 简仓底部的水平地震作用标准值; a max 水平地震影响系数最大值,按现行国家标准《建筑抗震设计规范》
GB5011的有关规定进行取值; 简仓自重(包括仓上建筑)的重力荷载代表值; Gmk 储粮的重力荷载代表值; MEk 水平地震作用对简仓底部产生的弯矩标准值: 筒仓自重(包括仓上建筑)的重心高度; hm 储粮总重的重心高度; Fik 沿筒仓高度第i质点分配的水平地震作用标准值; Gik一 一集中于第i质点的重力荷载代表值 hi 第i质点的重心高度; 4.3.6抗震设计烈度为8度和9度时,仓下漏斗与仓壁的连接焊缝或螺栓,应进行 向地震作用计算,竖向地震作用系数可分别采用0.1和0.2。 4.3.7螺栓钢板筒仓仓体可不进行抗震验算,但应采取抗震结构措施。 4.3.8抗震烈度为7度及以下时,仓下支撑结构与仓上建筑,可不进行抗震验算,但 立满足抗震结构措施要求。
4.4.1粮食钢板简仓结构设计应根据使用过程中在结构上可能出现的荷载,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。 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;简 仓抗倾覆计算,取0.9。 2储粮菏载分项系数,取1.3 3地震作用,取1.3; 4其他可变荷载分项系数,取1.4。 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粮食钢板简仓按承载能力极限状态设计时,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: 1)储粮荷载,取1.0; 2)风荷载,取1.0; 3)其他可变荷载,取0.6; 4)地震作用不计。 3有地震作用参与组合时: 1)储粮荷载,取0.9; 2)地震作用,取1.0; 3)雪荷载,取0.5;
5)其它可变荷载:按实际情况考虑时,取1.0:按等效均布荷载时,取0.6
5.1.2粮食钢板筒仓结构按承载能力极限状态进行设计时,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粮食钢板简仓结构按正常使用极限状态进行设计时,应根据使用要求对结机 构件进行变形验算。 5.1.4粮食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《钢丝 构设计规范》GB50017和《冷弯薄壁 钢结构技术规范》GB50018有关规定执行。
5.2.1正截锥壳钢板仓贞,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。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,
5.2.3正截锥壳仓顶的上, 定计算:
图5.2.2正裁锥仓顶及环梁内力示意图
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,由下环梁均勾传给下部结构
5.3.1深仓仓壁按承载能力极限状态设计时,应计算以下荷载组合:
有风荷载参与组合时:
2在竖向压力作用下,按轴心受压构件进行计算
式中:0t 一仓壁环向拉应力设计值; αc一一仓壁竖向压应力设计值; t一一被连接钢板的较小厚度; f一一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:
式中:Ozs一一仓壁折算应力设计值。 α。与αt取拉应力为正值,压应力为负值 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:
式中:N 垂直于焊缝长度方向的拉力或压力设计值; 对接焊缝的计算长度; 被连接仓壁的较小厚度; t一一对接焊缝抗拉强度设计值; 对接焊缝抗压强度设计值
注.6.15月6/2
图5.3.5组合构件截面示意图
N=qvb = A.W.
式中: N 一加劲肋或组合构件承担的竖向
gv一作用于仓壁单位周长的竖向压力的基本组合(设计值); b一 加劲肋中距(弧长); O 加劲肋或组合构件截面拉、压应力设计值; An一一加劲肋或组合构件净截面折算面积; M一竖向压力N对加劲肋或组合构件截面形心的弯矩设计值; Wn一加劲肋或组合构件折算弹性抵抗矩; 钢材抗拉、抗压强度计算值。 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坚向力设计值按下式计算
[1.2Pgk+1.3CPfk+(1.2gk+1.4 Z qQik)/hi]
中:V一一单位高度仓壁传给加劲肋的竖向力设计值; 仓壁单位面积重力标准值; 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: hi一一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
式中:Tf一按焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向的平均剪应力: he一角焊缝有效厚度; Lw一一仓壁单位高度内,角焊缝的计算长度; 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》 GB50017的有关规定进行计算。 5.3.7粮食钢板筒仓和肋型双壁筒仓在竖向荷载作用下,仓壁或大波纹内壁应按薄 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:
1100t 2元 R
式中:0c()一 一仓壁压应力设计值: Ocr 受压仓壁的临界应力; E 钢材的弹性模量,取2.06×10N/mm; 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一筒仓半径; Ko 一竖向压力下仓壁的稳定系数。 2在竖向压力及储粮水平压力共同作用下,按下式计算:
式中:oc(α) 仓壁压应力设计值:
式中:kp 有内压时仓壁的稳定系数,当kp大于0.5时,取k”p=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:
式中:αc 一局部压应力; k。—竖向压力下仓壁的稳定系数
图5.3.7仓壁集中力示意图
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,可按下列 公式验算空仓仓壁的稳定性:
PP0.368nl n 2 Pul P. I P.
式中:Pw1一一所验算仓壁或仓壁区段内的最大风压设计值; Pw2一所验算仓壁或仓壁区段内的最小风压设计值; hw一所验算仓壁或仓壁区段高度: t 仓壁厚度,当所验算仓壁或仓壁区段范围内仓壁厚度变化时,应取最小
图5.3.8风载下仓壁稳定计算示意图
图5.3.9咬口剪卷示意图
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):
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圆锥漏斗内力计算示意图
式中:Pnk一储粮作用于漏斗壁单位面积上的法向压力标准值; Nt一一漏斗壁环向拉力计算值。 3漏斗壁应按下列公式进行强度计算:
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 的连接应符合下列规定。
图5.4.2薄斗环染示意图
仓壁:2一环染:3一斗壁:4加劲助 2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。 3当环梁与仓壁及漏斗壁采用焊接莲接时,环梁计算可考虑与之相莲的部分壁 板参与工作,共同工作的壁板范围按下列规定取值。 1)共同工作的仓壁范围,取0.5v。。,但不大于15tc; 2)共同工作的漏斗壁范围,取0.5%,但不大于15th 其中:tc、Yc一分别为仓壁与环梁相连处的厚度和曲率半径 th、Yh 分别为漏斗壁与环梁相连处的厚度和曲率半径。 5.4.3环梁上的荷载(图5.4.3),可按下列规定确定: 1由仓壁传来的竖向压力q及其偏心产生的扭矩qe;
2由漏斗壁传来的经向拉力Nm及其偏心产生的扭矩Nmem(Nm按本规范第5.4.1条 确定)。Nm可分解为水平分量Nacosα及垂直分量Nmsinα(图5.4.3b); 3在环梁高度范围内作用的储粮水平压力P,可忽略不计。
环梁按承载能力极限状态设计时燃气标准规范范本,应按以下规定进行计算: 在水平荷载Nmcosα作用下环梁的稳定计算:
在水平荷载Nmcosα作用下环梁的稳定计算:
式中:ly一环梁截面惯性矩; 环梁的半径; Ncr——单位长度环梁的临界经向压力值; Nm—漏斗壁径向拉力设计值; 漏斗壁倾角; E一钢材的弹性模量, 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,
图5.4.3环荷载及简化图
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:
式中:T一一每个锚栓的拉力设计值; M一风荷载或地震荷载作用于下部构件顶面的弯矩设计值; W一简仓竖向永久荷载设计值路基标准规范范本,分项系数0.9; d一简仓直径:
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