周俊，丁可

（江蘇省建筑材料研究設計院有限公司，江蘇 南京 210009）

0 引言

偏心卸料是普遍存在于筒倉設計中的問題。由于工藝方面的實際需要，會將貯料筒倉的卸料口設計成偏心卸料口。即卸料口中心線與筒倉的中心線向某一方向偏移一段距離，以適應生產(chǎn)、儲運的需要。在有多個卸料口的筒倉中，都會造成不對稱或偏心卸料。有的筒倉為了不堵倉，根據(jù)工藝的需要專門設計成有偏心卸料功能的倉。偏心卸料時，倉壁的水平壓力大于中心卸料時倉壁的水平壓力，這對倉壁是不利的。我國規(guī)范是采用偏心卸料壓力系數(shù)法來解決這一不利的影響因素。

1 用偏心卸料壓力系數(shù)法解決偏心卸料對倉壁不利的影響

在偏心卸料時，儲料壓力對筒倉的不利影響，實質(zhì)上仍屬于壓力不均勻分布的范疇，但是它比一般的儲料不均勻情況嚴重，會對倉壁產(chǎn)生較大的附加側(cè)壓力，難以將此影響包括在綜合修正系數(shù)Ch內(nèi)。故根據(jù)鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范GB50077-2003第4.2.2條規(guī)定，采用偏心卸料壓力系數(shù)法解決偏心卸料對倉壁不利的影響。

偏心卸料作用于圓形倉倉壁上的水平壓力：

式中：Ph—中心卸料倉壁單位面積的水平壓力；Ec—圓形倉偏心卸料壓力系數(shù)。

偏心卸料側(cè)壓力修正系數(shù)可按以下方法計算：

式中：dn——圓形筒倉內(nèi)徑；e——最大偏心卸料口與庫中心距離。

根據(jù)公式：

（1）系數(shù)Ec是沿倉壁高度不變的，倉壁的水平壓力增量ΔPh也是不變的；

（2）當e=0時，為中心卸料，Ec最小，Ec=1；

（3）當e=dn/2時，為庫側(cè)卸料，Ec最大，Ec= 1.5；

（4）當倉的直徑dn確定后，Ec隨e的增大而增大。Ec在1～1.5之間。

求出倉壁上的水平壓力后，應用結(jié)構(gòu)力學的方法，就可以求得作用在倉壁截面上的水平拉力。

中心卸料時，倉壁豎向截面單位高度的水平拉力設計值：

偏心卸料時，倉壁豎向截面單位高度的水平拉力設計值：

計算出倉壁的水平拉力后，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GB50010-1010，按承載力極限狀態(tài)下，軸心受拉構(gòu)件計算出倉壁所需的水平鋼筋配筋量：

中心卸料時，倉壁豎向截面單位高度配筋量：

式中：fy—鋼筋抗拉強度設計值。

偏心卸料時，倉壁豎向截面單位高度配筋量：

2 倉壁在正常使用極限狀態(tài)下的驗算

根據(jù)鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003規(guī)定，倉壁的混凝土強度等級不應低于C30，受力鋼筋的保護層厚度不應小于30 mm。按正常使用極限狀態(tài)設計時，一般條件下，最大裂縫寬度[Wmax]的允許值為0.2 mm。

由于偏心卸料荷載為偶然荷載，在裂縫計算時，可不考慮偏心荷載的作用。在設計計算中取消偏心荷載后，保持配筋面積不變，發(fā)現(xiàn)各段倉壁裂縫寬度為0.37～0.49 mm，比規(guī)范要求的最大裂縫寬度0.2 mm相差較遠；為滿足規(guī)范的裂縫控制標準，需要增加較多的水平鋼筋。特別需要指出的是，對于深倉，規(guī)范未明確計算倉壁裂縫寬度是否應考慮水平壓力增大系數(shù)Ch。在一般設計中，均包含了水平壓力增大系數(shù)Ch，這是倉壁的水平鋼筋數(shù)量最終由裂縫寬度控制的原因。

根據(jù)鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003規(guī)定，取倉壁分段截面的寬度為Bo,高度為1 000 mm,可進行倉壁裂縫寬度的驗算。

軸心受拉構(gòu)件鋼筋的應力：

其中，Tk=T/1.3。

最大裂縫寬度：

通過解一元二次方程求得倉壁各分段、各種規(guī)格鋼筋滿足裂縫寬度的配筋量As2。

3 倉壁環(huán)筋的構(gòu)造要求

根據(jù)鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范GB50077-2003規(guī)定，倉壁環(huán)筋直徑應控制在10～25 mm；且鋼筋間距應控制在70～200 mm。倉壁水平鋼筋總的最小配筋率為0.4%。倉壁的最小配筋量為：

式中：Bo—倉壁厚度。

4 工程實例

某圓形水泥貯倉，直徑dn=12 m,貯料計算高度hn=24 m,倉壁厚度Bo=250 mm,偏心卸料時e= 2.9 m。材料：混凝土強度等級為C30，受力鋼筋采用HRB335。鋼筋保護層厚度Cs=30 mm。hn/dn= 2.0＞1.5，為深倉。如圖1所示,確定倉壁的水平鋼筋。

圖1 倉壁水平鋼筋圖

中心卸料與偏心卸料按承載能力極限狀態(tài)倉壁受力和配筋的計算與比較見表1。

偏心卸料時，按承載能力和正常使用極限狀態(tài)倉壁配筋量的計算與比較見表2。

倉壁的最小配筋量：

倉壁各分段水平鋼筋最終的配筋量,取As= Max{As1’,As2,Asmin}最大值。

通過對計算結(jié)果進行比較，可以發(fā)現(xiàn)，按承載能力極限狀態(tài)設計時，偏心卸料倉壁各分段水平鋼筋配筋量比中心卸料增大了約33%。進行正常使用極限狀態(tài)驗算時，由于考慮了水平壓力增大系數(shù)Ch，計算表明基本上是控制裂縫寬度所需的配筋量最大。因此，一般深倉倉壁各分段水平鋼筋最終

的配筋量由控制裂縫寬度所需配筋量確定。

表1 中心卸料與偏心卸料按承載能力極限狀態(tài)倉壁受力和配筋的計算與比較

表2 偏心卸料時，按承載能力和正常使用極限狀態(tài)倉壁配筋量的計算與比較

5 結(jié)語

對于偏心荷載引起的倉壁應力不利分布，應給予高度重視，目前粗放型的增大系數(shù)只會增加鋼材的用量，增大工程造價，并非解決問題的準確辦法。在筒倉設計時，應避免小筒倉采用過大直徑的鋼筋。應要求工藝避免頻繁的偏心卸料，對不可避免的偏心卸料，需采用可靠的措施予以處理。盡量為用戶著想，節(jié)省工程投資。另外，不建議采用庫側(cè)卸料，如必須采用時，所用方案應確保結(jié)構(gòu)的安全性并符合耐久性的要求。

[1]GB 50077-2003，鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范[S].

[2]GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].