蔡繼慶

天津礦山工程有限公司

礦山鋼筋混凝土礦倉結構設計初探

蔡繼慶

天津礦山工程有限公司

筒倉是用來貯存散體物料的一種理想的常用倉型，它占地面積小，倉容量大，便于機械化作業(yè)，在滿足工藝要求的前提下，設計出安全經濟合理的鋼筋混凝土礦倉是設計師追求的目標。礦倉的受力十分復雜，設計時還要考慮工藝設備條件的影響，因此進一步加強對其的研究非常有必要?；诖吮疚姆治隽说V山鋼筋混凝土礦倉結構設計。

礦山；鋼筋混凝土；礦倉；結構設計

1 、概述

就目前的情況來看，筒倉結構的投資在整個礦業(yè)地面建筑中所占比重業(yè)相對較大。因此，筒倉結構設計的技術與經濟合理性顯得尤為重要。作為工程設計人員更應該具備一定的手算能力，從而提高設計水平。

2 、工程概況

礦倉是冶金工業(yè)中必不可少的一種短期貯存生產散料的構筑物。篩分車間的礦料通過膠帶廊運送至礦倉的倉頂進料口，短時貯存后經過倉底卸料，再由膠帶廊運至磨選車間進行加工。本工程位于我國某礦山，礦倉內徑12m，地面標高3.5m，倉底標高8.5m，倉頂標高24.5m。倉頂有高度6.7m的圓形建筑。貯料為金礦石散料，松散密度1.65t/m3，礦石粒度12mm。該區(qū)地震烈度9度，場地類別按二類考慮。礦倉剖面如圖1所示。

圖1 礦倉剖面

3 、礦山鋼筋混凝土礦倉結構設計

3.1 結構選型。

3.1.1 基礎。本工程地基持力層位于碎石土層，根據荷載情況及上部結構綜合分析確定采用筏板基礎。在水平地震力作用下，筏板基礎與地基能較好地協同工作，改善整個體系的受力特性。

3.1.2 倉下。支承筒倉倉下支承通常有：柱支承、筒壁支承、筒壁與內柱共同支承等形式。圓筒型筒倉重心較高，且貯料較重。震害研究表明：9度區(qū)，22%的柱承式筒倉倒塌，這是因為柱頭部位剛度發(fā)生突變，應力集中所致，在9度區(qū)一般不選用柱承式筒倉。在礦倉的筒壁上設置膠帶廊通過的洞口，寬度3m，在洞口兩側設置扶壁柱以增加筒壁的支承剛度，所以本礦倉采用筒壁加壁柱支承形式。設計礦倉時要考慮水平和豎向地震作用。作為倉下支承的筒壁需要承受較大的軸向力、剪力和彎矩，且受力較為復雜。筒壁要配置雙層鋼筋。豎向和環(huán)向鋼筋的總配筋率均不宜小于0.4%，內外層鋼筋設置拉筋，間距不宜大于500mm。根據《鋼筋混凝土筒倉規(guī)范》，直徑小于等于15m的筒倉，倉壁壁厚t=Dn/100+100。礦倉內徑Dn=12000mm，t=12000/100+100=220＞200mm。根據裂縫演算，最終確定倉壁厚度400mm。

筒壁上設有門及窗，門洞及窗洞寬度均應大于1m。洞口短邊大于1m處，除應計算洞口邊緣的應力外，還需演算洞口角點的集中應力。洞口集中應力可采用洞口邊緣應力的3～4倍。

3.1.3 倉壁。直接承受貯料水平壓力的豎壁。

3.1.4 倉底。直接承受貯料的垂直壓力。應綜合考慮：(1)卸料暢通;(2)荷載傳遞明確，結構受力合理;(3)造型簡單，施工方便;(4)填料較少。倉底形式最常用有整體連接型式和非整體連接型式。整體連接。倉底與倉壁整體澆筑，整體性較好，但不利于滑模施工，計算較復雜。非整體連接——倉底與倉壁分開布置，倉底通過邊梁(或環(huán)梁)支承于筒壁壁柱上，也可與倉壁完全脫開，簡化了計算，便于滑模施工。

3.1.5 倉頂。鋼筋混凝土圓形筒倉的倉頂可采用梁板結構，當dn≥15m時可采用鋼筋混凝土正截錐殼、正截球殼等結構形式。

3.1.6 倉上建筑物。倉頂以上建筑物，有單層或兩層以上的廠房，一般布置有送料設備以及除塵設備等。

3.2 荷載

筒倉結構設計時，應考慮下列荷載。(1)永久荷載：結構自重、其他構件及固定設備施加在倉上的作用力、預應力、土壓力、填料及環(huán)境溫度作用等。(2)可變荷載：平臺及樓面活荷載、貯料荷載、倉頂屋面活荷載、屋面風雪荷載、可移動設備荷載、固定設備中的活荷載及設備安裝荷載、積灰荷載、筒倉外部的堆料荷載以及管道輸送產生的正、負壓力等。(3)風荷載：風荷載計算時，風載體形系數，對圓形單倉的倉壁和筒壁采用0.6，對矩形倉和倉壁相連的群倉采用1.3。(4)地震荷載：地震水平力計算時，取貯料總重的80%作為貯料的有效重量，而重心仍取滿倉時的貯料總重的重心。

3.3 承載能力極限狀態(tài)計算

對鋼筋混凝土筒倉承載能力極限狀態(tài)計算應采用荷載效應基本組合的設計值，其荷載分項系數(γg)按下列規(guī)定選用：結構自重：1.2;貯料荷載：1.3;樓面及平臺活荷載：1.3(標準值＞4KN/m2);屋面活荷載：取1.4;雪荷載：1.4;風荷載：1.4;地震作用：1.3。

3.4 變形驗算與抗裂驗算

對鋼筋混凝土筒倉正常使用極限狀態(tài)下的變形驗算及抗裂驗算，應采用荷載效應的標準組合。應按《筒規(guī)》和相關工藝要求的規(guī)定采用，各荷載均取荷載效應標準值。

總之，我們設計者在鋼筋混凝土筒倉的結構設計中，在貫徹執(zhí)行國家技術經濟政策前提下，做到技術先進、安全適用、經濟合理、確保質量是非常必要的。

[1]蘭常玉，張向東，薛鵬.鋼筋混凝土結構沖擊磨損問題試驗研究[J].建筑結構，2009，S2：165-167.

[2]白曉紅.鋼筋混凝土框排架結構的平扭耦聯多維地震反應分析[D].西安建筑科技大學，2008.

[3]李旭絨.礦山腐蝕環(huán)境中混凝土材料結構性能劣化機理試驗研究[D].北京科技大學，2016.

[4]蘭常玉，張向東，薛鵬.鋼筋混凝土結構沖擊磨損問題試驗研究[J].建筑結構，2009，S2：165-167.