郝成義 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

0 引言

“國以民為本，民以食為天”，糧食既是關系國計民生和國家經(jīng)濟安全的重要戰(zhàn)略物資，也是人民群眾最基本的生活資料，完善糧食儲備體系，是糧食安全保障體系的重要組成部分。儲存糧食的平方倉設計遵循《糧食平方倉設計規(guī)范》（GB 50320-2014）的規(guī)定。某糧庫糧食平方倉按散裝小麥堆梁線8m進行設計，屋架跨度24m，且建設方要求做雙層屋蓋，設計難度較大。本文介紹了該糧庫糧食平方倉的具體結(jié)構(gòu)設計過程，讀者可以了解平方倉結(jié)構(gòu)設計中的基礎設計、墻體設計以及屋蓋設計，對于需要進行相似糧食平方倉設計的設計人員具有一定指導和借鑒意義，而該糧庫糧食平方倉設計采用的雙層現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋蓋具有一定的創(chuàng)新意義。

1 工程概況

項目位于合肥市肥西縣官廳鎮(zhèn)，含四棟糧食平方倉，每棟由兩到三個平方倉共同組成，標準倉堆梁線下建筑平面詳圖1。

圖1 標準倉堆梁線下建筑平面圖

結(jié)構(gòu)選型采用排架體系，縱橫承重墻均采用490mm厚燒結(jié)粘土實心磚墻，堆梁線以下墻體于標高0.000、1.100、2.300、3.800、5.600、8.000 處設圈梁，除第一道圈梁尺寸為490x600外，其余圈梁尺寸按490x240，框排架跨度24m，排架柱尺寸500x1200，框架上弦梁 450x1200，下 弦 梁 450x700，吊 柱450x500，排架標準柱距6m，部分倉端部有小跨。倉內(nèi)儲糧按平堆小麥8m設計。標準框架立面剖面見圖2。

圖2 平方倉框排架剖面圖

2 糧食荷載計算

平方倉結(jié)構(gòu)上的荷載和作用主要有①永久荷載：結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預應力或其他加在結(jié)構(gòu)上隨時間不變的荷載；②可變荷載：糧食荷載、屋面活荷載、輸送設施吊掛荷載、風荷載、雪荷載、氣密性加壓檢測荷載、溫度作用或其他加在結(jié)構(gòu)上隨時間變化的荷載；③地震作用。與普通民用建筑不同的地方主要是糧食荷載，糧食荷載對倉壁的作用包括作用于倉壁的水平壓力和豎向摩擦力，其水平壓力標準值計算公式：Phk=kγs；豎向摩擦力標準值計算公式：Pfk=kγstanδ。規(guī)范附錄B提供了一般平推散裝糧食的水平側(cè)壓力系數(shù)及對墻面的摩擦系數(shù)值。糧食荷載還有一個需要注意的地方是，根據(jù)GB 50320-2014的規(guī)定，其分項系數(shù)取1.3。

3 平方倉墻體設計

平方倉墻體設計根據(jù)位置不同，可分為檐墻、山墻以及敖間墻。根據(jù)《糧食平方倉設計規(guī)范》（GB 50320-2014）的規(guī)定，“散裝平房倉墻體應按實際結(jié)構(gòu)形式分析及計算。當墻體為砌體且由鋼筋混凝土柱與水平聯(lián)梁承重時，應按下列規(guī)定進行計算：①糧食側(cè)壓力宜由水平聯(lián)梁間的砌體傳給水平聯(lián)梁，再由水平聯(lián)梁傳給柱；②水平聯(lián)梁間砌體可取單位寬度豎向條帶，并應按簡支梁計算內(nèi)力；③砌體可按受彎構(gòu)件進行計算；④水平聯(lián)梁宜按結(jié)構(gòu)布置情況取計算簡圖，梁的跨度可取相鄰柱軸線間距，梁上水平荷載為砌體簡支梁的支座反力?！睂⑵椒絺}檐墻計算做成Excel表格，其計算結(jié)果詳表1～表3。根據(jù)計算結(jié)果，墻體采用490厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10滿足設計要求。山墻柱間距為4.8m，山墻墻體采用490厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10；敖間墻柱間距為2.4m，敖間墻體采用620厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10，堆梁線以下墻體于 標 高 0.000、1.100、2.300、3.800、5.600、8.000處設圈梁。計算結(jié)果不再贅述，均滿足設計要求。

4 框排架及屋蓋設計

排架柱根據(jù)屋蓋形式不同，其計算方式也不同，屋架形式可采取多種方式，以前使用較多的有雙T板、預應力折線型屋架、拱板屋架等，上述屋架形式一般將屋架作為門架柱的鉸接支撐點，然后按門架建模進行計算，完成門架柱設計。隨著糧食儲存對保溫隔熱等工藝越來越嚴格的要求，屋蓋形式也呈現(xiàn)了許多新的形式，例如雙層屋蓋形式，即采用現(xiàn)澆框排架加預制屋面板或現(xiàn)澆屋面板，在中間設現(xiàn)澆夾層。本工程建設方要求做雙層屋蓋，在總結(jié)以前經(jīng)驗的基礎上，我們認為既然夾層可以做現(xiàn)澆，屋面也可以做現(xiàn)澆屋面，保溫防水隔熱效果更好，而且從理論計算到實際施工上都沒有問題。本工程采用三維建模計算梁板配筋，采用PKPM中PK模塊來計算排架梁柱配筋，計算時考慮空倉、滿倉及單側(cè)堆糧時與其他各種荷載的不利組合計算，滿倉時PK計算模型詳圖3，建模時應該注意“柱的計算高度應從基礎頂面算起”。糧食荷載詳圖4，建模時注意糧食荷載分項系數(shù)與其他活荷載不同，具體應根據(jù)《糧食平方倉設計規(guī)范》（GB 50320-2014）的相關規(guī)定進行。計算結(jié)果設計彎矩包絡圖詳圖5，其余計算結(jié)果不再贅述，根據(jù)計算結(jié)果我們可以得到柱底設計彎矩3984.7kN·m,柱底設計剪力1082.0kN，柱底荷設計軸力1777kN。門架配筋包絡圖詳圖6，門架最不利組合柱單側(cè)抗拉配筋面積為8386mm2。經(jīng)過設計與計算，梁柱截面尺寸與配筋滿足設計要求。

檐墻糧食荷載計算 表1

檐墻墻體抗剪計算 表2

檐墻墻體抗彎計算 表3

圖3 框架PK模型圖

圖4 糧食荷載圖

圖5 框架設計彎矩包絡圖

圖6 框架配筋包絡圖

5 基礎設計

圖7 偏心基礎J-1大樣

6 設計成果

該糧庫平方倉在進行了各個構(gòu)件的計算和設計后，完成了該糧庫平方倉的初步設計，堆梁線下墻柱平面圖詳圖8，門架柱及山墻柱尺寸均為500x1200，檐墻、山墻墻體均采用490厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10，山墻柱間距按4.8m，排架柱間距6.0m；敖間墻柱間距按2.4m，敖間墻體采用620厚燒結(jié)普通磚，砂漿強度取M10。堆梁線以下墻體于標高0.000、1.100、2.300、3.800、5.600、8.000處設圈梁。屋蓋平面圖詳圖9，排架主梁尺寸為450x1200，縱向山墻柱之間框梁尺寸為300x500，次梁尺寸250x500。山墻墻柱立面圖詳圖10，山墻柱尺寸500x1200，間距4.8m。墻體門洞兩端設門柱，門頂設圈梁。設計達到了建設方要求，滿足規(guī)范要求。

圖8 堆梁線下墻柱平面圖

圖9 屋面結(jié)構(gòu)平面圖

圖10 山墻墻柱立面圖

7 結(jié)束語

糧食平方倉結(jié)構(gòu)設計有其專業(yè)性和特殊性，國家頒布的《糧食平方倉設計規(guī)范》（GB 50320-2014）能夠很好地指導設計人員進行相關專業(yè)設計，但其中有些細節(jié)設計人員在初次設計過程中不一定注意得到，這樣就會導致結(jié)構(gòu)設計有安全風險或者不合理。本文對某糧庫平方倉結(jié)構(gòu)設計過程以及內(nèi)容進行了詳細介紹與分析，對各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設計中需要注意的細節(jié)也進行了提醒和敘述，其中門架柱計算高度以及糧食荷載分項系數(shù)會影響到后面計算結(jié)果，應特別注意?？傊畬υ擃愴椖啃略O計人員有一定的借鑒意義。

本工程項目糧食平方倉跨度24m，堆梁線平推高度8m，設計難度較大，屋蓋設計過程中，在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎上，提出了雙層現(xiàn)澆屋蓋的設計理念，具有一定的創(chuàng)新性，給解決糧食儲存相關工藝環(huán)境要求提供了新的解決辦法。