第5章-粮仓建筑与结构

1、第五章第五章 钢筋混凝土立筒仓结构设计钢筋混凝土立筒仓结构设计 荷载分类荷载分类按随时间的变异，结构上的荷载可分为以下三类：按随时间的变异，结构上的荷载可分为以下三类： 1.永久荷载永久荷载永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。结构自重等，包括仓底版上的填料，仓内爬梯等全部重。结构自重等，包括仓底版上的填料，仓内爬梯等全部重量。量。 5.1 荷载分类及荷载代表值5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 2.可变荷载可变荷载可变

2、荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。粮食荷载、屋面活荷载、雪荷载、风荷载、移动设备荷粮食荷载、屋面活荷载、雪荷载、风荷载、移动设备荷载、管道压力及堆料荷载等载、管道压力及堆料荷载等3.偶然荷载偶然荷载在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载。且持续时间很短的荷载称为偶然荷载。地震作用地震作用5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 4地震作用地

3、震作用 筒承式：考虑到储料的种类繁多，只能近似地选取一个系数，筒承式：考虑到储料的种类繁多，只能近似地选取一个系数，经参考国内外有关资料，将此影响系数取为经参考国内外有关资料，将此影响系数取为09。同时考虑。同时考虑到在地震时储料未必满仓的因素，又取折减系数到在地震时储料未必满仓的因素，又取折减系数09。其他型式取其他型式取1.0。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 荷载代表值荷载代表值1.荷载代表值荷载代表值定义：结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况定义：结构设计时，对于不同的荷载和不同的设计情况，应赋予荷载不同的量值，该量值即荷载代表值。，应赋予荷载不同的量值，该

4、量值即荷载代表值。2.荷载标准值荷载标准值定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概定义：荷载标准值就是结构在设计基准期内具有一定概率的最大荷载值率的最大荷载值,它是荷载的基本代表值。它是荷载的基本代表值。设计基准期设计基准期为确定可变荷载代表值而选定的时间参为确定可变荷载代表值而选定的时间参数，一般取为数，一般取为50年。年。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 （1）永久荷载标准值）永久荷载标准值永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修，固定设备的重永久荷载主要是结构自重及粉刷、装修，固定设备的重量。一般可按结构构件的设计尺寸和材料或结构构件单位体量。一般可按结构构件的设

5、计尺寸和材料或结构构件单位体积（或面积）的自重标准值确定。积（或面积）的自重标准值确定。对于自重变异性较大的材料，在设计中应根据其对结构对于自重变异性较大的材料，在设计中应根据其对结构有利或不利的情况，分别取其自重的下限值或上限值。有利或不利的情况，分别取其自重的下限值或上限值。例例 取钢筋混凝土单位体积自重标准值为取钢筋混凝土单位体积自重标准值为25 kN/m3，则，则截面尺寸为截面尺寸为200500mm的钢筋混凝土矩形截面梁的均部自的钢筋混凝土矩形截面梁的均部自重标准值为重标准值为0.20.525=2.5kN/m。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 （2）可变荷载标准值

6、）可变荷载标准值民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和准永久值系数。准永久值系数。 1）可变荷载准永久值）可变荷载准永久值定义：在设计基准期内经常达到或超过的那部份荷载值定义：在设计基准期内经常达到或超过的那部份荷载值（总的持续时间不低于（总的持续时间不低于25年），称为可变荷载准永久值。年），称为可变荷载准永久值。可变荷载准永久值可表示为可变荷载准永久值可表示为qk ，其中，其中k为可变荷载为可变荷载标准值，标准值，q为可变荷载准永久值系数。为可变荷载准永久值系数。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 2）可变荷载组

7、合值）可变荷载组合值定义：定义：两种或两种以上两种或两种以上可变荷载同时作用于结构上时，可变荷载同时作用于结构上时，由于各种可变荷载同时达到其标准值的可能性极小，除主导由于各种可变荷载同时达到其标准值的可能性极小，除主导荷载（产生最大效应的荷载）仍可以其标准值为代表值外，荷载（产生最大效应的荷载）仍可以其标准值为代表值外，其他伴随荷载均应以小于标准值的荷载值为代表值，此即可其他伴随荷载均应以小于标准值的荷载值为代表值，此即可变荷载组合值。变荷载组合值。可变荷载组合值可表示为可变荷载组合值可表示为ck 。其中。其中c 为可变荷载组为可变荷载组合值系数，其值按附录一查取。合值系数，其值按附录一查取

8、。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 w 3）可变荷载频遇值w 对可变荷载，在设计基准期内被超越的总时间仅为设计对可变荷载，在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期的一小部分或超越频率为规定频率的荷载值被称为基准期的一小部分或超越频率为规定频率的荷载值被称为可变荷载频遇值。其值可表示为可变荷载频遇值。其值可表示为fk ， f为可变荷载为可变荷载频遇值系数，其值按附录一查用。频遇值系数，其值按附录一查用。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 建筑结构极限状态设计法2.2.1 极限状态 1.结构的功能要求结构的功能要求 （1）结构的安全等级）结构的安全等级

9、建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。响等）的严重性，采用不同的安全等级。 根据破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三根据破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。个安全等级。 5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 （2）结构的设计使用年限）结构的设计使

10、用年限 定义：定义：房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维 护下所应达到的持久年限。结构的设计使用年限护下所应达到的持久年限。结构的设计使用年限 应按下表采用。应按下表采用。类别类别 设设 计计 使使 用用 年限（年）年限（年） 示示 例例 15临时性结构225易于替换的结构构件350普通房屋和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑结构5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 （3）结构的功能要求）结构的功能要求 1）结构的功能要求）结构的功能要求 功能要求功能要求适用性适用性耐久性耐久性安全性安全性5.1、荷载分类与荷载效应组合、

11、荷载分类与荷载效应组合 安全性安全性结构在正常施工和正常使用的条件下结构在正常施工和正常使用的条件下，能承受可能出现的各种作用；在设计规定的偶然事件（，能承受可能出现的各种作用；在设计规定的偶然事件（如强烈地震、爆炸、车辆撞击等）发生时和发生后，仍能如强烈地震、爆炸、车辆撞击等）发生时和发生后，仍能保持必需的整体稳定性，即结构仅产生局部的损坏而不致保持必需的整体稳定性，即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。发生连续倒塌。 适用性适用性结构在正常使用时具有良好的工作结构在正常使用时具有良好的工作性能。例如，不会出现影响正常使用的过大变形或振动；性能。例如，不会出现影响正常使用的过大变形或振动

12、；不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 耐久性耐久性结构在正常维护条件下具有足够的耐久性能结构在正常维护条件下具有足够的耐久性能，即在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用，即在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。例如，结构材料不致出现影响功能的损坏，钢筋混凝年限。例如，结构材料不致出现影响功能的损坏，钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。2 2）结构的可靠性和可靠度的概念）结构的可靠性和可靠度的概念结构可靠性结

13、构可靠性结构的安全性、适用性和耐久性的总称。结构的安全性、适用性和耐久性的总称。结构可靠度结构可靠度结构在规定时间内，在规定条件下，完成结构在规定时间内，在规定条件下，完成 预定功能的概率。预定功能的概率。规定时间指设计使用年限；规定条件指正常设计、正常施规定时间指设计使用年限；规定条件指正常设计、正常施工、正常使用和正常维护，不包括错误设计、错误施工和违反工、正常使用和正常维护，不包括错误设计、错误施工和违反原来规定的使用情况。原来规定的使用情况。 结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠性的定量描述。性的定量描述。注意注意1 1：结构

14、可靠度与结构使用年限长短有关。结构可靠度与结构使用年限长短有关。统一统一标准标准以结构的设计使用年限为计算结构可靠度时间基准。以结构的设计使用年限为计算结构可靠度时间基准。注意注意2 2：结构的设计使用年限虽与结构使用寿命有联系结构的设计使用年限虽与结构使用寿命有联系，但不等同。当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不，但不等同。当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。2.2.结构功能的极限状态结构功能的极限状态（1 1）定义）定义整个结构或结构的一部份，超过某一特定状态就不能满整个结构或结构的一部份，超过某一

15、特定状态就不能满足设计规定的某一功能（安全性、适用性、耐久性）要求，足设计规定的某一功能（安全性、适用性、耐久性）要求，该特定状态称为该功能的极限状态。该特定状态称为该功能的极限状态。极限状态极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态（2 2）分类）分类 1 1）承载能力极限状态承载能力极限状态 这种极限状态对应于这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。承载能力极限状态主要考虑关于形。承载能力极限状态主要考虑关于结构安全性结构安全性的功能。的功能。当结构或结构构件出现下列状态之一时，

16、即认为超过了承载能力当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：极限状态：整个结构或结构的一部整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；倾覆等）；结构构件或连接因材料结构构件或连接因材料强度不够而破坏；强度不够而破坏；结构转变为机动体系；结构转变为机动体系；结构或结构构件丧失稳结构或结构构件丧失稳定（如柱子被压曲等）。定（如柱子被压曲等）。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 2 2）正常使用极限状态正常使用极限状态 正常使用极限状态对应于结正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。这一构或

17、结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。这一状态对应于状态对应于适用性或耐久性适用性或耐久性的功能。的功能。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：过了正常使用极限状态： 影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或外观的变形； 影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）； 影响正常使用的振动；影响正常使用的振动； 影响正常使用的其他特定状态等。影响正常使用的其他特定状态等。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载

18、效应组合 3.3.结构的功能函数结构的功能函数（1 1）作用效应和结构抗力的概念）作用效应和结构抗力的概念 作用效应作用效应 结构上的各种作用，在结构内产生的结构上的各种作用，在结构内产生的内内力力（轴力、弯矩、剪力、扭矩等）（轴力、弯矩、剪力、扭矩等）和和变形变形（如挠度、转角、（如挠度、转角、裂缝等）的总称裂缝等）的总称，用，用S 表示。由直接作用产生的效应，通表示。由直接作用产生的效应，通常称为荷载效应。常称为荷载效应。 （2）结构的功能函数）结构的功能函数 SRRSgZ),(结构抗力结构抗力 结构或构件承受作用效应的能力，如构件的结构或构件承受作用效应的能力，如构件的承载力、刚度、抗裂

19、度等，用承载力、刚度、抗裂度等，用R表示。结构抗力是结构内部固表示。结构抗力是结构内部固有的，其大小主要取决于有的，其大小主要取决于材料性能材料性能、构件几何参数构件几何参数及及计算模式计算模式的精确性等的精确性等。材料强度标准值材料强度标准值分项系数分项系数实际工程中，可能出现以下三种情况实际工程中，可能出现以下三种情况5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 26一、荷载筒仓的结构设计，应考虑下列荷载：（一）永久荷载（恒载）（一）永久荷载（恒载）结构自重等，包括仓底版上的填料，仓内爬梯等全部重量。（二）可变荷载（二）可变荷载（三）地震作用（三）地震作用 考虑到储料的种类繁多，

20、只能近似地选取一个考虑到储料的种类繁多，只能近似地选取一个系数，经参考国内外有关资料，将此影响系数取为系数，经参考国内外有关资料，将此影响系数取为0.9。同时考虑到在地震时储料未必满仓的因素，又。同时考虑到在地震时储料未必满仓的因素，又取折减系数取折减系数0.9。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 27二、荷载组合 钢筋混凝土筒仓设计规范中明确规定：应根据使用过程中可能同时作用的荷载进行组合，并应取其最不利者进行设计。各种荷载的取值应符合下列规定： (一一)恒载与活荷载取全部。恒载与活荷载取全部。 (二二)当地震荷载与下列荷载组合时：当地震荷载与下列荷载组合时： 恒载，取全

21、部； 储粮荷载，取储粮总重的90； 雪荷载，取50； 风荷载，不考虑； 楼面活荷载，如按等效均布荷载考虑时，取50-70；如按实际情况考虑时，取全部。5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合 28 建筑结构荷载规范规定：建筑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，按承承载能力极限状态载能力极限状态和正常使用极限状态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行设计。 对于承载能力极限状态，应采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计，并采用(4-1-2)式表达： 三、荷载效应组合RS0（4-1-2）5.1、荷载分类与荷载效应组合、荷载分类与荷载效应组合

22、29一、深仓仓壁内力计算(一一)圆形深仓圆形深仓1仓壁的环向拉力计算2/.nhkdPN5.25.2、内力计算内力计算 hnhAPddPd2nhnhkdPddPNcos222/2/302 2仓壁竖向压力计算仓壁竖向压力计算 ( (二二) )矩形深仓矩形深仓 在仓壁内力计算中忽略仓顶板、仓底板的约束影响，把筒仓视为无限深仓是一种简便可行的方法 。筒仓仓壁上作用的竖向荷载主要有：仓上建筑传给单仓仓壁的永久与可变荷载；仓顶板上可变荷载、自重及上部设备重；计算截面以上仓壁的自重；计算截面以上粮食传给仓壁的摩擦力。筒仓仓壁上的竖向压力是上述荷载之组合。5.25.2、内力计算内力计算 31bnPhCDABa

23、nPhABMaMbMCMDMbMa假设将仓壁横向切成彼此互不相联的若干个1.0m高的隔离体，矩形仓壁就形成了长、短边均各粮食侧压力Ph作用的平面闭合框架。仓壁受到的拉力是两侧仓壁上的粮食侧压力形成的。 长边AB、CD及短边AC、BD上的仓壁水平拉力标准值分别为：1 1单个矩单个矩形深仓仓壁形深仓仓壁水平向内力水平向内力的计算的计算 5.25.2、内力计算内力计算 321单个矩形深仓仓壁水平向内力的计算 22nhbknhakaPNbPN当为单个正方形筒仓时，an=bn,Ia=Ib115.2、内力计算、内力计算 33221D11112hnAKBKCKKPaMMMM 2221118112hnhnaK

24、PaPaM 仓壁的角点弯矩标准值：跨中弯矩标准值：2221118112hnhnbKPbPaM 5.2、内力计算、内力计算 34仓壁的角点弯矩标准值：242nhKaPM中122nhKaPM支跨中弯矩标准值：2. 单个矩形深仓仓壁内垂直压力的计算123fk2()kkvkkGGNGPab5.2、内力计算、内力计算 353.矩形群仓仓壁的内力计算 AB边的拉应力为：hbn.2akP bNAC边的拉应力为：han.2bkP aN5.25.2、内力计算内力计算 36）仓壁短边中点弯矩：）仓壁长边中点弯矩：则若）1122211222112211221 (12811 (12811)1 (.12,1 (12nh

25、bnhanhbbknhbnhanhaaknhAKhhbhanhbnhaAKbPaPbPMbPaPaPMaPMPPPbPaPM角点A的弯矩：5.2、内力计算、内力计算 37二、深仓仓底的内力计算二、深仓仓底的内力计算 深仓仓底常用的形式有：平板或梁板填坡；环板部分填坡挂漏斗和锥形漏斗。漏斗可以是钢筋砼或钢漏斗。1矩形深仓的仓底平板矩形深仓的仓底平板，可布置成单向或双向的平板或梁式板，按梁板结构进行计算。2圆形群仓的仓底平板、梁板和环板圆形群仓的仓底平板、梁板和环板，按单个圆形板或环形板计算。5.25.2、内力计算内力计算 38二、深仓仓底的内力计算二、深仓仓底的内力计算 (一)圆板上无孔洞或开较

26、小的孔洞时，按圆板计算。 1当圆板周边有6根或6根以上的支柱时，周边可按简支考虑。 2当圆板周边与仓壁、筒壁固接时，周边可按弹性固定或固定考虑。 3作用于平板上的荷载包括粮食的垂直压力 “填坡物料重及板自重。 4圆板内的弯矩可按建筑结构静力建筑结构静力计算手册计算手册中圆形板的内容查表计算。 5圆板的挠度：一般无须计算，当须计算时可按建筑结构静力计算手册建筑结构静力计算手册中圆形板的内容查表计算。5.25.2、内力计算内力计算 39 ( (二二) )钢筋混凝土环板挂半钢斗时按环形板计算。钢筋混凝土环板挂半钢斗时按环形板计算。1.当环板外周边用6根或6根以上的柱支承时，周边可按简支考虑。2.当环

27、板外周边与仓壁、筒壁固接时，周边可按弹性固定或固定考虑。 5.25.2、内力计算内力计算 403作用于环板上的荷载有均布荷载P和沿环板内周边均匀分布的线荷载q0,均布荷载P包括粮食的垂直压力Pv、环板自重及填坡物料的重量(化成均布荷载)。线荷载q包括圆孔范围内Pv形成的部分、钢斗的重量和斗内粮重。4环形板在均布荷载P和线荷载q的作用下，其内力值可按建筑结构静力计算手册中环形板的内容查表计算。对于均布荷载P和线荷载q，应分别进行内力计算，然后迭加，求得最后的内力值。5.25.2、内力计算内力计算 415.25.2、内力计算内力计算 42 (三)当筒下层采用带内柱结构时，平板仓底的中部增加了带环梁

28、的柱支承。此时，可视中间的柱支承为作用于仓底平板上环形的集中荷载，按承受环形集中荷载的圆板查建筑结构静力计算手建筑结构静力计算手册册中的表计算。板的内力取迭加后的值。5.25.2、内力计算内力计算 43(四)群仓的仓底平板，仍按单个圆形(或环形)板计算。(五)矩形深仓的仓底平板，可布置成单向或双向的梁式板，并按梁板结构进行计算。5.25.2、内力计算内力计算 44 (六六)钢筋混凝土圆锥漏斗的内力计算：钢筋混凝土圆锥漏斗的内力计算： 卸料时漏斗与仓壁交接处产生较大的压力,而在卸料口处压力迅速衰减。 为了便于计算，在漏斗范围内均取漏斗顶处的压力。 由公式可知粮食对于仓底斜面上的法向压力按下式计算

29、：22nv(cossin)PPKPv为仓壁与仓底斜面相交处的粮食垂直压力，不考虑在为仓壁与仓底斜面相交处的粮食垂直压力，不考虑在仓底仓底h0范围内深度范围内深度h的增加及截面水力半径的增加及截面水力半径P的减小。的减小。 5.2、内力计算、内力计算 45因此，圆锥漏斗按承受法向压力Pn分析。圆锥形漏斗壁承受经向和环向薄膜拉力Tk和Tk 。在任一水平面I一I处的经向拉力公式为：kak02sinWTR5.25.2、内力计算内力计算 461123KKKKKWGQQQ KG1计算截面以下漏斗壁自重标准值，KN； mKtyRGsin001KQ1 计算截面以下漏斗内粮食重量标准值，kN； 020131yR

30、QKKQ2 计算截面处粮食的垂直压力标准值，kN； 202RPQVK3KQ 出粮口附加设备自重，kN； 5.2、内力计算、内力计算 47 圆锥漏斗沿斜向单位长度上水平环向拉力：圆锥漏斗沿斜向单位长度上水平环向拉力： n0k.sinP RTkT漏斗的环向拉力标准值；单位面积上的法向压力标准值，KN/m2Pn5.25.2、内力计算内力计算 48(七七)正方角锥斗内力计算：正方角锥斗内力计算：1.水平截面单位长度上的拉力标准值T1k，KN/m：2vk1k4 sinP aWTayaayatWmK222314截面以下部分的漏斗自重和粮食自重标准值aPvT1T2T1T2wy5.25.2、内力计算内力计算

31、492.垂直截面单位长度上的拉力sin2.2aPTnK5.25.2、内力计算内力计算 50242aPMnk122aPMnk 3.斗壁的弯矩 跨中弯矩：支座弯矩：5.25.2、内力计算内力计算 51 (一)圆形浅仓内力计算三、浅仓内力计算三、浅仓内力计算为在上面的粮食压力作用下，浅仓竖壁及斜壁中将产生不同的内力，简要分析介绍如下。vsh022nvs. .(cossin)PsPKsPPK5.25.2、内力计算、内力计算 521.竖壁内的环向拉力计算kn/ 2NK sd5.2、内力计算、内力计算 532.斜壁中的拉力标准值T1K（KN/m)为：5.2、内力计算、内力计算 k1k2k1k2sinyGQ

32、QTR截面II以下漏斗壁自重标准值myyKttRRRRyG)sin/()(12121截面I-I以上阴影部分的粮食重量标准值SRQyK21截面I-I以下粮食重量标准值)(312122RRRRyQyyK54任意截面处的总的环向拉力标准值为任意截面处的总的环向拉力标准值为：sin)cos(2ynkRgPT5.2、内力计算、内力计算 sin21ynKRPT粮食法向压力 产生的拉力标准值漏斗壁自重产生的拉力标准值sin/cos22yKRgT55（二）矩形浅仓的内力计算 钢筋混凝土筒仓设计规范规定：当筒仓内储料计算高度当筒仓内储料计算高度(hn)与矩形筒仓短边与矩形筒仓短边(b)之比之比小于小于1.5时为

33、矩形浅仓；时为矩形浅仓；当无仓壁时为漏斗仓当无仓壁时为漏斗仓,当仓壁高度当仓壁高度(h)与短边与短边(b)之比之比小于小于0.4时为低壁浅仓，小于时为低壁浅仓，小于1.5但大于或等于但大于或等于0.4时时为高壁浅仓。为高壁浅仓。 矩形浅仓还可分为矩形斗仓、槽形仓、梁板式单斜仓、平板式单斜仓、平底仓等。在粮食行业中，经常用到的是矩形斗仓。因此，仅对矩形斗仓进行内力分析。 5.2、内力计算、内力计算 56在内力分析中，将涉及到粮食产生的垂直压力Pvs、水平压力Ph和法向压力Pn。矩形斗仓的内力计算包括三个部分：仓板壁平面内水平、垂直或斜向的拉力计算；仓板壁平面内的弯曲计算；仓板壁平面外的弯曲计算；

34、此处的板壁包括仓壁和漏斗壁两部分。5.2、内力计算、内力计算 571.低壁浅仓的内力计算（1）仓壁平面外方向内力计算仓壁平面外方向内力计算顶端自由时：顶端自由时：2hkhhkh1612MP hVP h有顶板或楼盖时有顶板或楼盖时：2hhhh11525MP hVP h5.2、内力计算、内力计算 58 (2)仓壁平面内水平和竖向拉力计算仓壁平面内水平和竖向拉力计算 水平拉力计算水平拉力计算hknhakhknhbk.2.2VbTVaT竖向拉力计算竖向拉力计算1kvk002()WNab5.2、内力计算、内力计算 仓壁底部所承受的全部竖向荷载(包括全部粮食荷载和仓壁底部以下漏斗自重及附设在其上的设备自重

35、等)59(3)仓壁平面内弯曲计算仓壁平面内弯曲计算 跨中最大弯矩：2020)81)81bqNMaqNMVV（或5.2、内力计算、内力计算 q仓壁自重和顶板或平台传到仓壁的荷载，kNm。当浅仓是成列布置时，则沿长向的仓壁在平面内应当浅仓是成列布置时，则沿长向的仓壁在平面内应按连续梁计算弯矩。按连续梁计算弯矩。60(1)漏斗壁水平拉力计算漏斗壁水平拉力计算(2)漏斗壁斜向拉力计算漏斗壁斜向拉力计算 lhaknbbbblhbknaaaa(cos)sin2(cos)sin2bTPgaTPg2koak0l0la2k0bk0l0lb2()sin2()sinWTabWTab5.2、内力计算、内力计算 61

36、(3)漏斗壁平面外弯曲计算漏斗壁平面外弯曲计算 当a1/aal/a0.25时,按梯形板计算 其它情况可换算成矩形板计算当漏斗壁与仓壁及相邻漏斗壁的交接处有不平衡弯矩时,可将不平衡弯矩平均分配给相邻壁,相应调整跨中弯矩,以简化计算。一般情况下,不平衡弯矩小于20时,可不调整而取最大值。 11l1122()31()sin6xyaaalaaaHaalaaa5.2、内力计算、内力计算 632高壁浅仓的内力计算高壁浅仓的内力计算高壁浅仓仓体上的储粮压力计算和漏斗壁计算与低壁浅仓相同，但仓壁计算不同于低壁浅仓。 (1)仓壁平面外弯曲计算 由于仓壁高度与边长之比在双向板范围内，在储粮水平压力作用下可按双向板

37、计算。计算时先按单块板进行。计算时先按单块板进行。仓壁与仓壁、仓壁与漏斗壁交接处按固定端考虑；仓壁与仓壁、仓壁与漏斗壁交接处按固定端考虑；仓壁顶部无楼盖或顶板时可视为自由端；仓壁顶部无楼盖或顶板时可视为自由端；有楼盖或顶板时，一般可视为简支，楼盖刚度很大时可视为固定端。有楼盖或顶板时，一般可视为简支，楼盖刚度很大时可视为固定端。然后将求得的各块仓壁交接处弯矩与相邻仓壁或漏斗壁交接处弯矩进行比然后将求得的各块仓壁交接处弯矩与相邻仓壁或漏斗壁交接处弯矩进行比较，若相差小于较，若相差小于2020时，可取其大值作为支座弯矩，若相差较大时，近似时，可取其大值作为支座弯矩，若相差较大时，近似取平均值作为支

38、座弯矩，相应将跨中弯矩进行调整。取平均值作为支座弯矩，相应将跨中弯矩进行调整。5.2、内力计算、内力计算 64(2) 仓壁水平拉力的计算 （3）仓壁平面内弯曲计算2.2.aPPbPPhhbhha2211)()42222xyxyxyxyxytg （5.2、内力计算、内力计算 65四、环梁的内力计算5.25.2、内力计算内力计算 66通常环梁受到三个力的作用通常环梁受到三个力的作用5.2、内力计算、内力计算 qy为钢筋混凝土仓壁为钢筋混凝土仓壁(或钢板仓壁或钢板仓壁)的重的重力、粮食压力、锥斗产生的竖向力及力、粮食压力、锥斗产生的竖向力及其它竖向力之总和其它竖向力之总和;qx一般为锥斗产生的水平力

39、一般为锥斗产生的水平力;T为竖向力为竖向力qy，及水平力，及水平力qx，与环梁截，与环梁截面形心轴不重合时构成的总扭矩。面形心轴不重合时构成的总扭矩。 当环梁与筒壁、仓壁整体连接时，由于仓壁和筒壁能有效地阻止竖向和扭转变形，所以可忽略 产生的弯矩M及扭矩T，只考虑 产生的环向压力。67当环梁受柱支撑但与仓壁整体连接时若忽略仓壁部分的整体作业，算出的竖向荷载作用下的内力M偏大。5.25.2、内力计算内力计算 但是，如荷考虑仓壁部分的整体作用，目前尚无定量的解答，可参考墙梁的计算方法。685.25.2、内力计算内力计算 当环梁与筒壁、仓壁非整体连接且环梁支承当环梁与筒壁、仓壁非整体连接且环梁支承在

40、壁柱或内柱上时在壁柱或内柱上时ch/ 2xTqDchcos/ 2TTD环梁在 qx作用下的内力692222.).sinsin.).1.).1sin1.).1sincos.RqnRqctgnRqnRqnnqRyyyyy（任意点扭矩（支座弯矩（跨度中点弯矩（任意点弯矩最大剪力5.2、内力计算、内力计算 环梁在 qy作用下，其弯矩、剪力及扭矩可按下列公式计算70仓下支承结构的内力分析仓下支承结构的内力分析粮食筒仓的仓下支承结构一般为柱支承或筒壁支承。筒壁支承结构整体性好，竖向及水平向刚度、强度都很大，即使发生地震时，也很少发生筒壁支承的筒仓倒塌现象。因此，筒壁支承结构的内力分析在此略去，设计时只要严

41、格按照钢筋砼筒仓设计规范的构造要求执行，一般都能满足强度及稳定性的要求。当仓下支承结构采用柱支承时，仓壁和仓下支承结构的刚度差异甚大，仓下支承结构刚度小，抗水平荷载(如风荷载、地震作用)性能差，极易造成破坏。下面介绍柱支承结构的内力分析方法。5.2、内力计算、内力计算 711.竖向荷载作用下的内力分析竖向荷载作用下的内力分析按每根支承柱所占仓底板的面积分配竖向荷载作为柱的轴向力(梁板式仓底)，或由环梁支座反力求支承柱的轴向力。当仓下某根支承柱上直接附加有其它竖向荷载时，要在上述原则计算出的内力基础上再增加直接附加竖向荷载部分引起的内力。考虑到即便在水平风荷载或地震荷载作用下，柱中的轴力一般也不

42、会出现拉力，所以第i根柱可以取上述方法中最大的压力作为竖向荷载作用下的轴力。附加的竖向荷载包括结构及固定的机械设备自重、粮食自重、其它各种可变荷载、水平地震作用及其相应的荷载组合。5.2、内力计算、内力计算 722.水平荷载作用下的内力分析(1)风荷载对仓下柱支承结构产生的内力BwwM =P yPwA21HHHywP5.2、内力计算、内力计算 73（2)水平地震作用对仓下支承结构产生的内力柱支承筒仓的水平地震作用宜按振型分解反应谱法计算；若按底部剪力法计算时应符合以下规定：1）柱顶位移13112EIH5.2、内力计算、内力计算 74gGGT)(22112）基本自振周期5.2、内力计算、内力计算

43、 75 4）水平地震作用在仓下支承柱顶部产生的外力)(21121GGFFFFEkKKe)()(1221HyFHHFMKKe5.2、内力计算、内力计算 76(3)单层刚架（横梁刚度无穷大）在顶部水平集中力P和弯矩M作用下支承柱的内力分析22cossinByBxPBIII5.2、内力计算、内力计算 770XN2XN2XNXN11112222M1122XNXN)2(2XN222122XXM)2(2XN222111XXM5.2、内力计算、内力计算 781.筒仓仓顶板内力分析CBAAAAAAAA2A2A2A2A2A2A1A1A1A1A1A1A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A2A2

44、A2A2A2A2A2A2A2A2A1A1A1A1A1A1C2C2C2C2C2C2C2C2C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1CBAAAAAAAA2A2A2A2A2A2A1A1A1A1A1A1A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A2A2A2A2A2A2A2A2A2A2A1A1A1A1A1A1C2C2C2C2C2C2C2C2C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C15.2、内力计算、内力计算 79CBAAAAAAAA2A2A2A2A2A2A1A1A1A1A1A1A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A3A2A2A2

45、A2A2A2A2A2A2A2A1A1A1A1A1A1C2C2C2C2C2C2C2C2C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C1C15.2、内力计算、内力计算 802.筒仓基础内力分析基础底板筒壁筒壁5.2、内力计算、内力计算 81内部柱下环梁筒壁或外环梁bb5.2、内力计算、内力计算 82 一、深仓仓壁的配筋计算一、深仓仓壁的配筋计算 (一)圆形深仓仓壁配筋计算 1仓壁的环向配筋计算 圆形深仓仓壁在粮食侧压力Ph的作用下产生环向拉力，每米高的环向拉力标准值khn/ 2NP d5.3、承载能力极限状态计算、承载能力极限状态计算 N0=1.3Phdn/2=Phdn粮食侧压力是活载

46、由于仓壁厚度与筒仓直径相比形小，故可视仓壁沿环向轴心受拉。一般情况下,仓壁混凝土受力开裂退出工作,拉力N0全部由钢筋负担。当钢筋应力达到屈服时，仓壁到达其极限承载力。83仓壁在环向拉力作用下的承载力计算公式为：仓壁在环向拉力作用下的承载力计算公式为： 沿仓壁高度分段计算，单位高度所需的环向钢筋：沿仓壁高度分段计算，单位高度所需的环向钢筋： syAfN ysfNA钢筋的截面面积。钢筋强度设计值；设计值；仓壁每米高的环向拉力syAfN5.3、承载能力极限状态计算、承载能力极限状态计算 84仓壁在竖向压力作用下的承载力计算公式为：仓壁在竖向压力作用下的承载力计算公式为： fKKKKVKPGdGGN3

47、021)(3 . 13 . 13021fKKKKVKVPGdGGNN考虑圆形仓壁的对称性，在竖向力作用下，可视为轴心受压构件，其正截面承载力计算公式为： )(9 . 0NSycVAfAfycVfAfA9 . 0/Ns5.3、承载能力极限状态计算、承载能力极限状态计算 85（二）矩形深仓仓壁配筋计算（二）矩形深仓仓壁配筋计算 在水平方向上，由于粮食侧压力Ph的作用,矩形深仓仓壁同时受有水平拉力设计值N和弯矩设计值M的作用。1.31.3KKNNMM在进行承载能力计算时，应其仓壁的高度，分段计算单位高度内的承载力及配筋。其承载力与配筋可根据混凝土结构设计规范按偏心受拉构件计算。5.3、承载能力极限状

48、态计算、承载能力极限状态计算 86钢筋砼圆锥漏斗的配筋计算钢筋砼圆锥漏斗的配筋计算 在圆锥漏斗任一水平面处，沿环向1.0m宽锥斗壁上的径向拉力sin20RWTKKsin23 . 10RWTK设计值为sin23 . 10yKyfRWfTAgsin3 . 10ynyfRPfTAgsin3 . 10RPTn5.3、承载能力极限状态计算、承载能力极限状态计算 87钢筋砼正方形锥漏斗的配筋计算钢筋砼正方形锥漏斗的配筋计算 在圆锥漏斗任一水平面处，沿环向1.0m宽锥斗壁上的径向拉力2111.3()1.34 sinVKKP aWTTa221.31.32sinnKP aTT1.3MM中k5.3、承载能力极限状

49、态计算、承载能力极限状态计算 88浅仓承载力极限状态计算浅仓承载力极限状态计算 nSdKN7 . 0ynSfSdKA7 . 0sin2211yKKKKRQQGTsin)(65. 02111yyKKKysfRWWGfTAsincos)sink (cos 3 . 12222yyysfRgSfTA5.3、承载能力极限状态计算、承载能力极限状态计算 89一、仓壁配筋计算表 在仓壁配筋计算中，用到的主要计算公式为：沿仓壁全高分段的多少取决于仓 壁计算高度和强度计算的精度，一般每段高取35m为宜，分段过多会导致计算繁琐及施工麻烦；分段过少会导致钢筋的浪费。5.4、圆形深仓及钢筋混凝土锥斗配筋计算表、圆形深

50、仓及钢筋混凝土锥斗配筋计算表905.4、圆形深仓及钢筋混凝土锥斗配筋计算表、圆形深仓及钢筋混凝土锥斗配筋计算表9192二、钢筋混凝土锥斗配筋表二、钢筋混凝土锥斗配筋表在钢筋混凝土锥斗的配筋计算中用到的主要公式为：Pvn为漏斗顶面处粮食产生的垂直压力值。锥斗计算的分段间距一般取12m。5.4、圆形深仓及钢筋混凝土锥斗配筋计算表、圆形深仓及钢筋混凝土锥斗配筋计算表935.4、圆形深仓及钢筋混凝土锥斗配筋计算表、圆形深仓及钢筋混凝土锥斗配筋计算表945.5、构造要求、构造要求 一般规定一般规定 1.1.砼砼筒仓的砼强度等级不应低于C30，预应力砼强度等级不应低于C40，并应满足筒仓结构的耐久性。 2

51、.2.钢筋钢筋筒仓结构按承载力极限状态配筋时，采用HRB400和HRB500级钢筋，按正常使用极限状态控制配筋时，不宜采用HRB400和HRB500级钢筋。钢筋的搭接长度和锚固长度，除注明者外，均按现行混凝土结构设计规范(GB 50010)中的规定执行。 3.3.钢构件和预埋件钢构件和预埋件一般钢结构构件(如钢梯、休息平台、钢格栅等)和钢预埋件均用Q235B钢制作。连接钢筋砼仓壁和钢漏斗的连接件及预埋件，则应根据受力情况选用Q345B钢。954.4.受力钢筋的砼保护层受力钢筋的砼保护层1）仓壁、筒壁的砼保护层厚度一般不小于30mm。2）梁、柱和仓底板的砼保护层厚度不应小于25mm。3）基础设有

52、垫层时，其砼保护层厚度不小于40mm；基础不设垫层时，则砼保护层厚度应为70mm。5.配筋方式 仓顶平台板、仓壁、锥斗和仓底板，一般均宜采用分离式配筋。5.5、构造要求、构造要求 96圆形筒仓仓壁和筒壁圆形筒仓仓壁和筒壁 1.壁厚仓壁和筒壁的最小厚度不宜小于150mm，当采用滑模施工时，不应小于160mm。圆形筒仓直径小于或等于15m的仓壁厚度tl可参照下式确定： 式中： 圆仓内径， （mm）。 2.配筋)(1001001mmdtn5.5、构造要求、构造要求 97 （1）对于直径等于或大于6.0m的筒仓，仓壁和筒壁的内、外侧各应配置双层（水平、竖向）钢筋。 （2）仓壁和筒壁的水平钢筋直径不宜小于10mm，也不宜大于25mm ；且钢筋间距不应大于200mm，也不应小于70mm。 （3）水平钢筋的接头宜采用焊接。当采用绑扎接头时，搭接长度不应小于50倍钢筋直径，接头位置应错开布置。错开的距离：水平方向不应小于一个搭接长度，也不应小于1.0m；在同一竖向截面上每隔三根钢筋允许有一个接头。 （4） 筒壁支承的筒仓，当仓底与仓壁非整体连接时，应将仓壁底部的水平钢筋延续配置到仓底结构顶面以下的筒壁，其延续配置高度不应小于6倍仓壁厚度。5.5、构造要求、构造要求 98（5）仓壁水平钢筋总的最小配筋率均为0.3%；筒壁水平配筋总的最小配筋率应为0.25%。 （6）仓壁或筒壁的竖向钢筋直径不宜