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?3 布置》原则:及结构选型
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3.1 !一般规定
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3:。.,1,.1: 深、《。浅,仓的分类是为了【简化计算人为—设定的国外大多数】筒仓设计《规范也如此》划分但并不完全统】一人们按贮料对仓壁!作用力的变》化,。来划定一个界—限由于贮料在仓【。壁上产生的摩擦力】对其水平侧压力的影!响使:贮料作?用,于仓壁上侧压力的分!布规律出现》线,性与非线性之别贮】料深度越大》。摩擦力的影》响也就?越大作用于仓壁上】侧压力的《。分布:也,就越接近非线性【反之接近线性但【不等于线性(—图1)
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《 筒仓贮—料作用力的计算【世界各国的筒—仓规:范,大多数釆《用Janssen】理论其贮料作用于仓!壁任意高《度处:单位面积《上,水平压力的变化为】曲线如图1所示
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》 《。由图1可以看出在】侧,壁围成的有限空【间中散体物料对侧】壁的:。作用与在《无限长壁《上的作用特性完全不!同后者属于散体力】学的平面问题可按平!。面挡墙计《算如槽?。仓或小型矩形浅【仓但筒仓的受—力状态?即使:对于槽?。仓或小型《矩形浅仓无疑—。。。也是属于《散体力?学有:限空间理《。论,的范畴?釆用库仑或兰—金理论进行计—算也是一种简化【方法但可以符—合工程设计的要求】
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有—些国家(如美国【)的筒仓规范—计算贮料的》作用时从来不分深、!。浅仓完全《按Jansse【。。n,公,式计算仓壁任—意高:度,。处的贮料《压力按散《体力学的原理物【料在仓壁上的作【用也:没有深、浅仓—之,分实:践表明工程》设计不能脱离理【论但又不完全等于】纯理论在不违—背以上原则并确保】结构安全且便于【计算钢?筋,用量及配置的前【提下将筒仓划分为】深仓和浅仓是—完全必要的》也是可?行的各国对深仓、浅!仓的划分方法—。通常有
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? (?。1):按平面?为圆形的筒仓仓壁的!高度:与其直径之比—或,平面:为矩形的筒仓的仓壁!。高度与?其短边之比来划分根!据国内近年来—广大设?。计,者,对原规范深仓、浅】仓的划分提出的建议!按散体?物料在有限空—间中对筒仓作用力的!分析参?考欧标(Euro】code)》及其他国外》筒仓设计规范—修订为hn》/bn小于或等于】0.4为矩形—浅,仓hn/dn大于0!.4小?于或等于1.0【为,圆形:浅仓hn《/dn大于1.0】且小于1《.5:的圆形筒仓》及,h,n/bn大于0【.4且小于》1.5的矩形—筒仓是介于浅仓及深!仓之间仓型由于所储!物料的物理力学参数!不同若按《本标准的计算方法】物料对筒仓的作用】力在:某些情况下按浅仓计!算对结构的安全【有,利在另一些条件下】可能按深仓》计算有?利为此遇到这—类仓型时可能得出完!全不同的结果—筒仓工?程设计?以保证工程绝对安全!为终极?目标故对于这—种仓型的筒仓应釆】用两:种计算结果中的【最大值
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? ?对于hn/dn【小于0.4且底部】为固定端《的圆形筒仓贮料对】仓壁的作用与—挡墙或?小型矩形浅仓的作用!无异但仓壁的—基础对仓壁无—约束作用时筒—仓设计?则可能以环向应【力为:控制值
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《。。 ?对于hn/bn大】于0.4的》矩形筒仓可按贮【料的:破裂面划分深仓及浅!仓
【 无论哪一】种划分方法总有【一,。。个突变界面总要【由,贮料压力的不—连续函数代》替连续函《数在其临界》。点处:仓壁:压力:的,计算值总《。会发生?。。突变因此只》能取其计算的不【利值作为深仓或【浅,仓物料压力的设计】值,
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(2!)另一种划分方法】是按贮料的破—裂面来划分》当贮料破裂面与贮料!顶面相交时为—浅仓贮料破裂面与仓!壁相交时为深仓(图!2):
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】 《式中θ贮料破—裂,角;
】 , ? 】φ贮料内摩擦角【
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【。 对于小型筒【仓及大型圆形浅仓】选择破裂面的划分】方法更为简便但【设计:。者应考?虑到破裂面可能有不!同,的起始点从漏—斗的顶部或底部【作为起始点会有【不同的结果对小【型筒仓可按图2的】规定进行计算仓壁落!地,的大型圆形》浅仓只?能从:仓壁与底板的交接处!作为起始点
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《 综上所述》本标准?釆用的划《分方法可以满足上述!压力的分布原—则与其他的方法【。相比更?为,简便:同时也能满足筒【仓设计的需要多年】来我国的实践—。表明选择第一种划分!法是适宜的本次【修订只对限定条件的!具体数值做了调整】深仓、浅仓的划分原!则没有改《变
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— 本标准系根据!现行国家《标准工程结构可靠性!设,计统:一标:准GB 《50153和建筑结!构可靠度设计统【一标准G《B 5?006?8的基?本原则编《制的根据这两个标】。准本标准制定了【第,3,.1:.1条~第3—.1.5条》。的规定一般情况下钢!筋混:。凝土筒仓不作—为临时建筑》也不是?容,易更换的建筑结【构筒仓具有不同物料!储、:装、运的使用功能】设计使用《年限及相应的设计基!准期均为50年50!年的使用《年限是与我》国现行相关标准【的规定相一致的也】是根:据我国现《有的:技术条件(》材料特?性、材料的各种【计算参数及》施工质量等综合技】术指标协调后)确】。定的50年的使【用年:限系指设计者必须承!。担的法?定技术负《。责的年限超过50年!的有:效期后不管工—程出现任何问题设计!者将不再承》担设计责任钢—筋混凝土筒仓并【非是只?要,超过50《。年结构就会立即破】坏,或倒塌?也就是说使用—50年?后只要?未遭到?不,可抗拒的自然及【人为地?破坏筒仓仍可能具有!继续使?用,的价值和能力—但当其储《。存与原设计不同的贮!料或改变原筒仓【的设:计使用功能时就【。必须确定继》续使用的技术条件和!新的执行标》准并:经,有资质的鉴定单位进!行必要的鉴定—认可后方能继续【使用否则会》因使:用条:件及:设计基准《。期的改变造成工【程事故严重者使【其,破坏或倒塌;本标】准为国家钢》筋混凝土筒仓设【计的:通用标准并非—某行业的行业—标准其适用范围在总!则第1.0.2条】中有明确《限定:5,0年的设计使—用年限也可能不满】足个别行业》、个别工程的要求】但本标准必须符【合我国建设标准的统!一性对?使用:年限超过50年【的筒仓?设,计者可按《特殊工程处理—;筒仓?结构:在,工业建筑中不是【一,个孤立的构筑—物是工业企业—贮运系统的一部【分贮:存原料及成品的【筒仓其结构的破坏】有可能给整个工【。业生产带来严重【的后果按照现行国】家标准?工程结构可》靠性设?计统一标准G—B 50153【-2008》第,A.1.1条—的规定筒仓的—安全等级《不应低于《二级用于对》国计民生有严—重影响的《。工业企业的筒仓可】根据具体情况—调,。整其工程设计的安全!等级但也《不应低于《二级:筒仓结构通常都【与其他生产工艺的】工业建筑组》合或连?接在一起《不,管所连建筑的等【。级如何筒仓设—计,仍按本条《规定的等级执行
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3.1.3! 生命线》工程(life【l,i,ne eng—inee《rin?g)系指维持—城,。市生:存,功能系统和国计民生!有,重大影响的》工程包括供水、排水!、电力、燃气及石】油管线等《能源供给系统的工】程;电?话、广播电视—及情报通讯系统的】工,程,;大型医疗、公【路、铁路交》通系统的重要工程等!筒仓作?为单独构筑物不能】算作生?命,线工程但会是—生命线工程系统中】重要环节的组成部】分,其工程质《量的优劣能严重影响!生命线工程的运【行如与人们生活密】。切相关的大型供热、!热,电联产工程等为【确保其在各》种,灾害:出现:时满足安全》运行的要求》必须建造大型储【煤筒仓?。。目前这种筒仓的最】大直径?已达一百多米—这种大型圆》形浅仓贮料的重力荷!载是由地《。基直接承受》的其对地基条件重要!性的要求不亚于对】其仓壁承载能力【的要求现行国家标】准建筑地基基—础设计?。。规,。。范GB 50—007-2011】第3.?0.2条《。、湿陷性黄》。土地区建《筑规范?GB ?50025-20】。04第6.1.1条!。对设计等级》为甲、乙级建筑物的!地基均有《不同的明《确规定因此上述影】响生命线工程中筒仓!的地基?设计应比非生命【线工程的《筒仓地基提高一级这!也是本?标准制定本条规定必!须遵守的原则—和依据
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3.1】.,4 筒仓》的贮料?不应包括易爆物【料筒:仓的爆炸《源主:要是易爆气》体及粉尘当其浓度到!达起爆条件》时便会产生爆炸因此!贮料工艺设计应釆取!必要的防尘、通风设!施在此条件下对【不,可,控的有害气体、【粉尘易爆的危害性】及对筒仓结构设【。计的要求《应由相关工》艺设计专业》提供筒?。仓必须釆取防爆【、泄爆措施时可按】工艺专?业提供?的,泄,爆要求在仓壁的顶部!开洞洞口宜》釆用易破裂的—材,料封闭以便在爆炸】产生时能《及时泄?爆使爆炸能量得【到释放从而减—少爆炸?对结构的《破坏作用除》发生爆炸频繁的筒】仓外对发生爆炸概】。率很小?。的筒:仓筒仓设计完全没】有必要按爆炸—力,的大小计算筒仓承】载力若工《艺专业所《提供的爆炸》。。力不准确反而给【工程带来《隐患或浪费》设计提前设置好泄】爆,设施比没有把握【的计算更《。可靠;?有些地?区的煤仓由》于卸料?不通畅竟釆用雷【管在仓?。内,进行爆破致使仓【。。壁破裂或倒塌—这种粗放《的管理也是筒仓爆炸!的原因之《一应该绝对避免为】了,避免以上原》因造成的工》程损坏及人员的伤亡!。本,条作:为强制性条文—必须严格执行
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3.1.—5 : ,建筑物防雷》保护:按年平均雷暴日【的大小和《建筑物的高度划分】为三类筒仓的—。贮料种类《繁多特性复杂不同地!。区的:。雷暴日各不相同【且差异很大过—细的定?量分类很难》确定为此《本条规定存储—具有粉尘、含毒【。害气体及其他—易爆贮料且具—有爆炸危险的—筒仓:其防雷保《。护不:。应低于二类其他筒】仓可按三类》防雷保?护设计
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圆】。形,筒仓施工时由于沿】筒仓:仓,壁圆周布置的—纵向受?力钢筋?外形相?同或:相似釆用《筒仓:受力钢筋作为避雷引!下线:时在混凝《土分层浇注后无法】再,找到原?已施焊的钢筋继【续施焊未施焊的钢筋!在混:凝土振捣《过程中极易错位利】用错位不连续—施焊的钢筋》作避雷引下线无法保!证良好的导电性众】所周知钢《筋混凝土通常被认为!是耐久性良》好是重?要建筑结构必用【的重要材料》之一:其耐久性有时甚【至超过了钢》结构但很多》钢筋:混凝:。土建筑结《构在远没有达—到设计?使用年限《之,前就开始破坏了混凝!土结构破坏》后的修复比钢结【构还要困难原国【家,建委组织的对重【庆、:南京、无锡》等地一些使用三【十多年的建》筑物调查表》明C:1,8混凝土碳化深【度一:般达20mm~5】0mm有些工程使】用3年~《7年后C38混凝】土碳化深度达10】mmC28达—15mmC18【达25mm19【95年~1》998年间煤炭系统!对全国?煤矿44项50年代!。~80年代后期【建成的工程》调查表明碳化—厚,度为1?0mm~《73mm设》计界以往《。釆用的办法是—加厚钢筋的保护层】然而混凝土的碳化】。主,要是在外因条件影】响下内部发生变【化,造成:的混凝?土碳化前《。初,始的pH值》一,般大于1《2呈弱碱性》混凝土中《所有:化学反应都是带电】离子:的电化反应钢筋表】面会形成一种稳定】、致密钝化的保护】膜,(难溶于水的Fe】2,O3和Fe3O4】)可有效《抑制电位差造成的】电化学反应当将【钢,筋焊接连通作为避】雷引下线后将形【成,电子通路避雷—引下线(导线)中的!电流将改变钢筋【钝化膜的电》位差无疑将会加速】电化学反应混凝土的!不均匀?性成千上万相—互贯通的微细孔隙造!成CO2《。和SO2等》。酸性气体《或酸性软水如—酸雨等进入混凝【。土内与?混凝土内的空—隙溶液氢氧化钙[】Ca(OH)2]】发生化学反应生成中!性的盐和水方程如下!
CO2!+Ca?(OH)2→—CaCO3↓+H】2O
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SO?2+Ca(O—H)2?→C:aSO3《↓+H?2O
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《 当弱碱性【的pH值降到临界值!后钢筋?表面的钝化膜将消】失钢筋开始锈蚀、】膨,胀致使保护层脱落达!到一定程《。度后:使,结构承?载能力退化直至失】效,甚至造成筒仓—的崩裂、破坏和倒】塌,从而大大缩短结构】的使用?年限
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混凝土!碳化理论的研究表】明虽:然碳:化,后可以提高混—凝土的?抗压:强,度但直接利用结构】的,受力钢筋作为—避雷引下线又是促】使,。。混凝土碳化的重要原!因之一故本标准【规定严禁使用受力钢!筋作为避雷引—下线并作为强制性规!定筒仓避雷》设计可釆用外置专】。用引下线《的传统做法》引下线的预埋件不应!与仓:内的钢筋连接本条第!1款、第《。2款和第3》款为强制性条款必须!严格执行本条规定与!其他标准规》范有矛盾时筒仓设计!应按本标准执行【。
3【.1:.6 实践表明】在仓壁内、外增【加抹面?容易:掩,盖混凝土的》施工缺陷《影响工程质量—。的验收抹面往—往不能与仓壁混凝土!牢固连接《脱落后不易发现且】不易修复这种—面层对混凝土—也不能起《到有效的保护作用而!且,还会给施工带来麻】烦没有特殊》的理由不应再—。设抹:面层
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3.1.7 】 为了提高》混凝土早期强—度、钢筋防锈及防止!混凝土碳化后—。严重影?响混凝土结构设计】。使用年限等原因【掺入混凝土的各种】添加:剂及:涂层的使用必—须符合环保要求对于!食品工业使用的筒仓!。尤为:重,要筒仓?结构设计者》若需要在混》凝土内加入添—加剂或?涂料:。时除应保证不影响筒!仓设计使用》年限:外,还应得到相》关工艺专业的认【可本条为《强制性条文必—须严格?执行
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3.1.9】 筒仓《。。与一:。般建筑结《构,相比通常荷载大【且比较集《中,在软弱?地基:上筒仓沉降较大与相!邻建构筑物》的沉降差《设计时应根据荷载及!地基参数严格控制】投,产后:应将按本标准第3】.1.?11条的要求设【置的观测点》。的实测资料与设【计值进行比较—以便釆取措施控制】变,形,所谓防止不均匀【沉降的措施主—要是指?两个方?面,的措施一个》措,施,。是预留沉降》缝,另一个措施》是对两个建》(构)筑物之间【的连接结构釆用简支!结构或悬臂结—构使之?适应因?地基变形对》其,产生的影响或增加】地基处理措施—减少或控制》地,基的不均匀变—形
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3.1.【10 一》般工程地质钻探深度!除特殊要求》外通常?只涉及地表》。以下30m左—右地质特性;—在我国广大》矿区及西南地区经常!会遇到釆空区及各】种溶洞等地质特【。征这:些溶洞及釆空区的】深度往往超过一【般工程地质》。控制的?范围因此在筒仓【工程的选址时除必须!了解基础的》地基持力《层及下卧《层之外?还应特?。别注:意,。其下:层包括古墓、—古河道等有害—地质这些地质的稳】定与否并不完—全,取决于地表》工,程的附加荷载—经常是自身》的地质构造在其自】然,环境改变《时造成的局部—或大面积《塌陷由此将》严重影响甚》至造成地面建筑物】。的损坏和倒塌在我】国由此出现的工程事!。故屡见?不鲜这是筒仓工【程设计者不应忽【视的问题
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3.1.》。。11:。 一般《情况下筒仓》工程都是《工业建筑的特种【构,筑,物,结构设计必须—控制筒仓的变—形,不能影响《投产后的《使用为了监测、控】制投产后的实际变】形或沉降应设沉降】观,测点群仓及仓群【各组群的沉降观测点!应单独设置
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3.1【.,12: :混,凝,土结构?设计规范GB 5】。0010-20【10第4.》2.1条第》。1款规定《提倡釆用高》强、高性《能钢筋在构》。件按承载能力极限】状态:控制配?筋时采?用,HRB?400、HRB【500可《发挥高强钢》筋的高性能》作用从而减少用量】但对于按正常使用】极限状态控制配筋】时高强、高性能钢】筋,并不:能起到应有》的作用如对某构件】的,裂缝控?制在:0.213m—m时要配置5根直】径φ:2,2的HRB335或!。HRB400—钢筋并?。不能:因为配置《了高强?、,高性能的HRB4】00钢筋而减—少钢筋?的用量?。反而由于釆用高强钢!筋增加了工》程造价因此在—筒仓设计中若—按正常使用极限状】。态,控制配筋时不宜使】用HRB400【、HR?B500钢筋要根】据构件的使用功能选!择钢筋
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