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1、粮食筒仓工作塔结构设计摘要：以一座粮食筒仓工作塔为工程背景，对筒仓工作塔的结构设计进行详细 介绍。由于目前国内筒仓工作塔的案例较少，针对筒仓工作塔竖向尺寸大、荷载 复杂、内部工艺设备多等特点，从筒仓工作塔的主体结构选型、荷载取值、附加 构件处理、抗震分析等几个方面进行了深入探索和研究，相关方法和思路可为类 似的结构设计提供参考。关键词：筒仓；工作塔；结构设计在粮食筒仓项目中，工作塔和筒仓通常作为一个工艺布置整体，工作塔紧挨筒仓，主要 功能为完成粮食储料的接受、取样、计量和发放，是筒仓储料的垂直运输和转运的核心枢纽。 因此，工作塔的高度通常均较高，并且内部工艺设备较多，垂直和水平荷载位置复杂、荷
2、载 数值较大，这也决定了工作塔单体结构设计的复杂和繁琐。一、工程概况本筒仓工作塔平面尺寸19.3mx41.8m，主屋面高度61.2m，楼层数10层。北侧局部楼层 出屋面，出屋面层数为2层，出屋面的高度为12m，其平面和剖面见图1和图2。二、结构选型及构件平面布置在满足各楼层设备布置和楼面开洞的前提下，结构在横向方向共设4列柱轴线，从左至 右各轴线间间距分别为3.6m、4.5m和10.5m，左侧为楼梯间轴线，框架梁不连续。纵向方向 共6根轴线，自下而上各轴线间距分别为7.0m、10.0m、5.0m、9.5m和9.5m。筒仓工作塔 各主要楼层层高为4.57.0m，局部出屋面两层层高分别为9.5m和
3、4.5m。在四层楼面北侧的 EF轴线间，根据工艺布置需要设置混凝土称上斗，平面尺寸为6.3mx9.0m，高度同层高。工程主体结构采用混凝土框架-剪力墙结构体系，剪力墙顶部至主屋面，北侧局部出屋面 采用框架结构。为了满足各楼层工艺设备布置和各层进出设备在墙面开洞的要求，以及考虑 到设备在安装和检修时在各楼面的灵活移动，剪力墙仅布置在13轴线间的四个角点，剪力 墙上下各楼层对齐，各墙肢长度满足所有楼层的墙面开洞要求，某些剪力墙端部与墙面洞口 边齐平。剪力墙厚度沿高度方向收进一次，其中一-四层剪力墙厚度为400mm，五十层剪力 墙厚度为300mm。框架柱截面尺寸在高度方向也收进一次，为避免层刚度和楼
4、层抗剪承载力 发生突变，框架柱截面收进位置放置在第六层，与剪力墙厚度改变楼层相差一层。在混凝土 强度等级选取上，根据结构模型的初算结果，底部两层混凝土强度等级采用C40，三层及以 上全用C35。各标准层主要构件尺寸及材料见下表：二、活荷载取值根据粮食立筒库设计规范要求，工作塔楼面活荷载应按设备配置的实际情况考虑； 当按等效均布活荷载考虑时，不应小于4.0kN/m2。所以，对工艺专业无特别要求的各楼面， 楼面活荷载取4.0kN/m2。对需要考虑设备临时搁置，以及需要考虑物料堆积的楼面，活荷载 标准值按工艺要求取值。对工艺设备，设备自重按恒载输入，并考虑设备运行的动载系数 1.3，物料自重及皮带机
5、张力等运行荷载按活荷载输入，动载系数取1.5（运行时振动大的部位， 动载系数取2.0）。对无特别要求的屋面，活荷载按建筑结构荷载规范取值，主屋面按上 人屋面取2.0kN/m2，局部突出的小屋面按不上人屋面取0.5 kN/m2。为了能更接近实际的工作状态，在结构设计中，楼面活荷载及设备荷载按两种工况进行 输入：（1）楼面活荷载取最大可能发生的活荷载，设备荷载及皮带机等运行张力不考虑；（2）楼 面活荷载统一取4.0kN/m2，设备荷载及皮带机等运行张力按实际情况输入。楼板按（1）计 算结果进行配筋，框架梁、柱和剪力墙按（2）计算结果进行配筋，楼面次梁按两个工况不 利结果进行配筋，上部结构整体指标，
6、如周期、位移比、层间位移比等取（2）模型结果。三、混凝土仓处理本工程在四层楼面北侧的EF轴线间设置混凝土称上斗，平面尺寸为6.3mx9.0m，高度 同层高。按称上斗单独受力结果分析，斗壁厚度为250mm。如果称上斗侧壁与本层上下层的 框架梁柱整体浇筑施工，整体模型中则需要考虑称上斗的实际作用，需要在模型中建入侧壁。 由于称上斗平面尺寸较大，且位置处在平面的端部，按实际输入后，斗壁的作用与剪力墙相 同，必然会引起整体计算模型的不规则性，也容易使作用荷载过分集中。为了避免这种情况 发生，应采取构造措施使称上斗斗壁与主体结构脱离开，不参与主体结构的抗侧力体系。在本工程的结构设计中，斗壁下侧沿周边设置
7、抗剪键，抗剪键搁置在本层楼面的楼面梁 上，斗壁在主体框架结构浇筑完毕后再浇筑，从而使斗壁与支撑梁间仅存在竖向传力关系， 不构成共同抵抗水平向力的关系。为了防止称上斗发生晃动，顶部与上一层楼面构件发生碰 撞，因此，在称上斗顶部沿周边设置连接件与周边相邻的楼面构件进行拉结。称上斗底面和 顶面的连接构造见图3、图4所示：对于称上斗侧壁设计，可将称上斗作为独立结构单独考虑。四、计算分析结果本工程抗震设防烈度为7度、设计基本地震加速度0.10g，场地类别为II类、建筑抗震设 防类别为标准设防(丙)类、抗震等级：砼框架二级，剪力墙二级。考虑双向地震和5%偶然 偏心影响，上部主体结构采用SATWE进行设计计
8、算，剪力墙底部加强部位为底部两层，风荷 载按基本风压的1.1倍采用。在规定水平力作用下，底层框架部分承受的地震倾覆力矩百分比为：X方向34.78%，Y 方向45.91%，两个方向均在10%50%，因此，上部结构按框架-剪力墙结构进行分析是合适 的。上部结构周期计算采用总刚分析方法，前三阵型计算结果如表2所示。从表3、表4可以看出，上部结构的竖向规则性比较理想，各项指标值均满足相关规范 中的规则性要求。五、小结本文以实际工程项目(粮食筒仓工作塔)的设计和分析为基础，详细介绍了筒仓工作塔 结构中上部主体结构类型选取、主要受力构件平面和竖向布置、荷载取值、附加构件的处理 等方面的内容，实现了筒仓工作塔结构设计方法的探讨，并列出了地震荷载和风载作用下主 体结构模型的主要计算结果。希望本文的设计方法能抛砖引玉，引起设计同仁的兴趣，共同 将这一类型的建筑设计得更安全、更经济、更合理。参考文献建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)(2016年版)，中国建筑工业出版社，2016.粮食立筒库设计规范(LS 8001-2007)，国家标准出版社，2008.建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)，中国建筑工业出版社，2012.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)，国家标准出版社，2010.
