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3、布置原則及結(jié)構(gòu)選型3.1，一般規(guī)定3 1,1,深,淺倉的分類是為了簡化計(jì)算.人為設(shè)定的.國外大多數(shù)筒倉設(shè)計(jì)規(guī)范也如此劃分。但并不完全統(tǒng)一、人們按貯料對倉壁作用力的變化來劃定一個界限。由于貯料在倉壁上產(chǎn)生的摩擦力對其水平側(cè)壓力的影響。使貯料作用于倉壁上側(cè)壓力的分布規(guī)律出現(xiàn)線性與非線性之別.貯料深度越大.摩擦力的影響也就越大。作用于倉壁上側(cè)壓力的分布也就越接近非線性,反之接近線性但不等于線性,圖1.筒倉貯料作用力的計(jì)算、世界各國的筒倉規(guī)范大多數(shù)釆用Janssen理論，其貯料作用于倉壁任意高度處。單位面積上水平壓力的變化為曲線，如圖1所示.由圖1可以看出、在側(cè)壁圍成的有限空間中、散體物料對側(cè)壁的作用與在無限長壁上的作用特性完全不同、后者屬于散體力學(xué)的平面問題.可按平面擋墻計(jì)算 如槽倉或小型矩形淺倉,但筒倉的受力狀態(tài).即使對于槽倉或小型矩形淺倉、無疑也是屬于散體力學(xué)有限空間理論的范疇、釆用庫侖或蘭金理論進(jìn)行計(jì)算。也是一種簡化方法、但可以符合工程設(shè)計(jì)的要求 有些國家 如美國 的筒倉規(guī)范。計(jì)算貯料的作用時(shí).從來不分深、淺倉、完全按Janssen公式計(jì)算倉壁任意高度處的貯料壓力、按散體力學(xué)的原理、物料在倉壁上的作用也沒有深,淺倉之分.實(shí)踐表明,工程設(shè)計(jì)不能脫離理論。但又不完全等于純理論.在不違背以上原則并確保結(jié)構(gòu)安全且便于計(jì)算鋼筋用量及配置的前提下 將筒倉劃分為深倉和淺倉,是完全必要的。也是可行的.各國對深倉，淺倉的劃分方法通常有。1，按平面為圓形的筒倉倉壁的高度與其直徑之比或平面為矩形的筒倉的倉壁高度與其短邊之比來劃分,根據(jù)國內(nèi)近年來廣大設(shè)計(jì)者對原規(guī)范深倉、淺倉的劃分提出的建議,按散體物料在有限空間中對筒倉作用力的分析。參考?xì)W標(biāo)，Eurocode.及其他國外筒倉設(shè)計(jì)規(guī)范.修訂為.hn.bn小于或等于0 4為矩形淺倉，hn dn大于0 4小于或等于1、0為圓形淺倉。hn。dn大于1 0且小于1,5的圓形筒倉及hn bn大于0、4且小于1.5的矩形筒倉、是介于淺倉及深倉之間倉型.由于所儲物料的物理力學(xué)參數(shù)不同。若按本標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法.物料對筒倉的作用力，在某些情況下 按淺倉計(jì)算對結(jié)構(gòu)的安全有利 在另一些條件下可能按深倉計(jì)算有利 為此遇到這類倉型時(shí)，可能得出完全不同的結(jié)果。筒倉工程設(shè)計(jì)以保證工程絕對安全為終極目標(biāo)，故對于這種倉型的筒倉 應(yīng)釆用兩種計(jì)算結(jié)果中的最大值。對于hn dn小于0。4且底部為固定端的圓形筒倉、貯料對倉壁的作用與擋墻或小型矩形淺倉的作用無異 但倉壁的基礎(chǔ)對倉壁無約束作用時(shí)。筒倉設(shè)計(jì)則可能以環(huán)向應(yīng)力為控制值。對于hn。bn大于0,4的矩形筒倉,可按貯料的破裂面劃分深倉及淺倉,無論哪一種劃分方法,總有一個突變界面,總要由貯料壓力的不連續(xù)函數(shù)代替連續(xù)函數(shù)。在其臨界點(diǎn)處 倉壁壓力的計(jì)算值總會發(fā)生突變.因此只能取其計(jì)算的不利值、作為深倉或淺倉物料壓力的設(shè)計(jì)值。2.另一種劃分方法.是按貯料的破裂面來劃分.當(dāng)貯料破裂面與貯料頂面相交時(shí)為淺倉、貯料破裂面與倉壁相交時(shí)為深倉，圖2。式中、θ、貯料破裂角 φ.貯料內(nèi)摩擦角.對于小型筒倉及大型圓形淺倉.選擇破裂面的劃分方法更為簡便。但設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮到破裂面可能有不同的起始點(diǎn)、從漏斗的頂部或底部作為起始點(diǎn)會有不同的結(jié)果,對小型筒倉可按圖2的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算,倉壁落地的大型圓形淺倉只能從倉壁與底板的交接處作為起始點(diǎn).綜上所述、本標(biāo)準(zhǔn)釆用的劃分方法可以滿足上述壓力的分布原則,與其他的方法相比更為簡便，同時(shí)也能滿足筒倉設(shè)計(jì)的需要 多年來我國的實(shí)踐表明、選擇第一種劃分法是適宜的.本次修訂只對限定條件的具體數(shù)值做了調(diào)整，深倉.淺倉的劃分原則沒有改變.本標(biāo)準(zhǔn)系根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),GB，50153和,建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),GB。50068的基本原則編制的,根據(jù)這兩個標(biāo)準(zhǔn),本標(biāo)準(zhǔn)制定了第3、1、1條，第3，1，5條的規(guī)定 一般情況下 鋼筋混凝土筒倉不作為臨時(shí)建筑,也不是容易更換的建筑結(jié)構(gòu)，筒倉具有不同物料儲、裝.運(yùn)的使用功能.設(shè)計(jì)使用年限及相應(yīng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期均為50年 50年的使用年限是與我國現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定相一致的，也是根據(jù)我國現(xiàn)有的技術(shù)條件 材料特性,材料的各種計(jì)算參數(shù)及施工質(zhì)量等綜合技術(shù)指標(biāo)協(xié)調(diào)后、確定的,50年的使用年限系指設(shè)計(jì)者必須承擔(dān)的法定技術(shù)負(fù)責(zé)的年限，超過50年的有效期后，不管工程出現(xiàn)任何問題。設(shè)計(jì)者將不再承擔(dān)設(shè)計(jì)責(zé)任、鋼筋混凝土筒倉并非是只要超過50年 結(jié)構(gòu)就會立即破壞或倒塌,也就是說。使用50年后、只要未遭到不可抗拒的自然及人為地破壞 筒倉仍可能具有繼續(xù)使用的價(jià)值和能力、但當(dāng)其儲存與原設(shè)計(jì)不同的貯料或改變原筒倉的設(shè)計(jì)使用功能時(shí)，就必須確定繼續(xù)使用的技術(shù)條件和新的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、并經(jīng)有資質(zhì)的鑒定單位進(jìn)行必要的鑒定認(rèn)可后方能繼續(xù)使用，否則會因使用條件及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的改變造成工程事故。嚴(yán)重者使其破壞或倒塌，本標(biāo)準(zhǔn)為國家鋼筋混凝土筒倉設(shè)計(jì)的通用標(biāo)準(zhǔn),并非某行業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 其適用范圍在總則第1。0.2條中有明確限定,50年的設(shè)計(jì)使用年限，也可能不滿足個別行業(yè)。個別工程的要求，但本標(biāo)準(zhǔn)必須符合我國建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性 對使用年限超過50年的筒倉，設(shè)計(jì)者可按特殊工程處理 筒倉結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中 不是一個孤立的構(gòu)筑物 是工業(yè)企業(yè)貯運(yùn)系統(tǒng)的一部分、貯存原料及成品的筒倉 其結(jié)構(gòu)的破壞有可能給整個工業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的后果,按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，GB 50153 2008第A、1、1條的規(guī)定 筒倉的安全等級不應(yīng)低于二級 用于對國計(jì)民生有嚴(yán)重影響的工業(yè)企業(yè)的筒倉?？筛鶕?jù)具體情況調(diào)整其工程設(shè)計(jì)的安全等級。但也不應(yīng)低于二級.筒倉結(jié)構(gòu)通常都與其他生產(chǎn)工藝的工業(yè)建筑組合或連接在一起,不管所連建筑的等級如何。筒倉設(shè)計(jì)仍按本條規(guī)定的等級執(zhí)行、3.1。3。生命線工程,lifeline、engineering，系指維持城市生存功能系統(tǒng)和國計(jì)民生有重大影響的工程、包括供水.排水.電力、燃?xì)饧笆凸芫€等能源供給系統(tǒng)的工程。電話 廣播電視及情報(bào)通訊系統(tǒng)的工程，大型醫(yī)療，公路 鐵路交通系統(tǒng)的重要工程等。筒倉作為單獨(dú)構(gòu)筑物不能算作生命線工程，但會是生命線工程系統(tǒng)中重要環(huán)節(jié)的組成部分,其工程質(zhì)量的優(yōu)劣能嚴(yán)重影響生命線工程的運(yùn)行 如與人們生活密切相關(guān)的大型供熱.熱電聯(lián)產(chǎn)工程等。為確保其在各種災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)滿足安全運(yùn)行的要求。必須建造大型儲煤筒倉.目前這種筒倉的最大直徑已達(dá)一百多米，這種大型圓形淺倉貯料的重力荷載是由地基直接承受的.其對地基條件重要性的要求不亞于對其倉壁承載能力的要求。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn),建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，GB，50007 2011第3、0,2條。濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范,GB、50025.2004第6.1、1條對設(shè)計(jì)等級為甲 乙級建筑物的地基，均有不同的明確規(guī)定，因此上述影響生命線工程中筒倉的地基設(shè)計(jì)、應(yīng)比非生命線工程的筒倉地基提高一級 這也是本標(biāo)準(zhǔn)制定本條規(guī)定必須遵守的原則和依據(jù)。3.1 4。筒倉的貯料不應(yīng)包括易爆物料，筒倉的爆炸源主要是易爆氣體及粉塵 當(dāng)其濃度到達(dá)起爆條件時(shí)便會產(chǎn)生爆炸,因此 貯料工藝設(shè)計(jì)應(yīng)釆取必要的防塵.通風(fēng)設(shè)施,在此條件下、對不可控的有害氣體.粉塵易爆的危害性及對筒倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。應(yīng)由相關(guān)工藝設(shè)計(jì)專業(yè)提供、筒倉必須釆取防爆 泄爆措施時(shí)，可按工藝專業(yè)提供的泄爆要求在倉壁的頂部開洞，洞口宜釆用易破裂的材料封閉，以便在爆炸產(chǎn)生時(shí)能及時(shí)泄爆。使爆炸能量得到釋放。從而減少爆炸對結(jié)構(gòu)的破壞作用.除發(fā)生爆炸頻繁的筒倉外,對發(fā)生爆炸概率很小的筒倉,筒倉設(shè)計(jì)完全沒有必要按爆炸力的大小計(jì)算筒倉承載力.若工藝專業(yè)所提供的爆炸力不準(zhǔn)確，反而給工程帶來隱患或浪費(fèi)、設(shè)計(jì)提前設(shè)置好泄爆設(shè)施。比沒有把握的計(jì)算更可靠、有些地區(qū)的煤倉.由于卸料不通暢。竟釆用雷管在倉內(nèi)進(jìn)行爆破，致使倉壁破裂或倒塌,這種粗放的管理也是筒倉爆炸的原因之一.應(yīng)該絕對避免，為了避免以上原因造成的工程損壞及人員的傷亡，本條作為強(qiáng)制性條文、必須嚴(yán)格執(zhí)行、3 1.5，建筑物防雷保護(hù)按年平均雷暴日的大小和建筑物的高度劃分為三類。筒倉的貯料種類繁多,特性復(fù)雜。不同地區(qū)的雷暴日各不相同,且差異很大，過細(xì)的定量分類很難確定.為此本條規(guī)定，存儲具有粉塵 含毒害氣體及其他易爆貯料且具有爆炸危險(xiǎn)的筒倉、其防雷保護(hù)不應(yīng)低于二類。其他筒倉可按三類防雷保護(hù)設(shè)計(jì).圓形筒倉施工時(shí),由于沿筒倉倉壁圓周布置的縱向受力鋼筋外形相同或相似,釆用筒倉受力鋼筋作為避雷引下線時(shí)，在混凝土分層澆注后。無法再找到原已施焊的鋼筋繼續(xù)施焊,未施焊的鋼筋在混凝土振搗過程中極易錯位.利用錯位不連續(xù)施焊的鋼筋作避雷引下線無法保證良好的導(dǎo)電性。眾所周知 鋼筋混凝土通常被認(rèn)為是耐久性良好、是重要建筑結(jié)構(gòu)必用的重要材料之一.其耐久性有時(shí)甚至超過了鋼結(jié)構(gòu)。但很多鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)在遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限之前就開始破壞了?；炷两Y(jié)構(gòu)破壞后的修復(fù)比鋼結(jié)構(gòu)還要困難。原國家建委組織的對重慶、南京.無錫等地一些使用三十多年的建筑物調(diào)查表明 C18混凝土碳化深度一般達(dá)20mm、50mm。有些工程使用3年,7年后、C38混凝土碳化深度達(dá)10mm，C28達(dá)15mm、C18達(dá)25mm 1995年 1998年間.煤炭系統(tǒng)對全國煤礦44項(xiàng)50年代 80年代后期建成的工程調(diào)查表明,碳化厚度為10mm。73mm、設(shè)計(jì)界以往釆用的辦法是加厚鋼筋的保護(hù)層。然而混凝土的碳化主要是在外因條件影響下，內(nèi)部發(fā)生變化造成的 混凝土碳化前。初始的pH值一般大于12、呈弱堿性?；炷林兴谢瘜W(xué)反應(yīng)都是帶電離子的電化反應(yīng) 鋼筋表面會形成一種穩(wěn)定,致密鈍化的保護(hù)膜。難溶于水的Fe2O3和Fe3O4?？捎行б种齐娢徊钤斐傻碾娀瘜W(xué)反應(yīng)。當(dāng)將鋼筋焊接連通作為避雷引下線后.將形成電子通路,避雷引下線、導(dǎo)線 中的電流將改變鋼筋鈍化膜的電位差 無疑將會加速電化學(xué)反應(yīng)、混凝土的不均勻性 成千上萬相互貫通的微細(xì)孔隙。造成CO2和SO2等酸性氣體或酸性軟水如酸雨等進(jìn)入混凝土內(nèi)、與混凝土內(nèi)的空隙溶液氫氧化鈣.Ca.OH.2、發(fā)生化學(xué)反應(yīng).生成中性的鹽和水,方程如下。CO2。Ca.OH、2。CaCO3，H2OSO2,Ca。OH.2。CaSO3，H2O,當(dāng)弱堿性的pH值降到臨界值后.鋼筋表面的鈍化膜將消失，鋼筋開始銹蝕、膨脹 致使保護(hù)層脫落.達(dá)到一定程度后,使結(jié)構(gòu)承載能力退化直至失效、甚至造成筒倉的崩裂。破壞和倒塌，從而大大縮短結(jié)構(gòu)的使用年限,混凝土碳化理論的研究表明 雖然碳化后可以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度 但直接利用結(jié)構(gòu)的受力鋼筋作為避雷引下線、又是促使混凝土碳化的重要原因之一,故本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、嚴(yán)禁使用受力鋼筋作為避雷引下線，并作為強(qiáng)制性規(guī)定,筒倉避雷設(shè)計(jì)可釆用外置專用引下線的傳統(tǒng)做法.引下線的預(yù)埋件不應(yīng)與倉內(nèi)的鋼筋連接、本條第1款。第2款和第3款為強(qiáng)制性條款、必須嚴(yán)格執(zhí)行.本條規(guī)定與其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有矛盾時(shí),筒倉設(shè)計(jì)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行.3，1.6,實(shí)踐表明 在倉壁內(nèi)，外增加抹面、容易掩蓋混凝土的施工缺陷。影響工程質(zhì)量的驗(yàn)收.抹面往往不能與倉壁混凝土牢固連接.脫落后不易發(fā)現(xiàn)且不易修復(fù)、這種面層對混凝土也不能起到有效的保護(hù)作用。而且還會給施工帶來麻煩 沒有特殊的理由,不應(yīng)再設(shè)抹面層、3,1.7,為了提高混凝土早期強(qiáng)度。鋼筋防銹及防止混凝土碳化后嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限等原因.摻入混凝土的各種添加劑及涂層的使用必須符合環(huán)保要求。對于食品工業(yè)使用的筒倉尤為重要，筒倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者若需要在混凝土內(nèi)加入添加劑或涂料時(shí)、除應(yīng)保證不影響筒倉設(shè)計(jì)使用年限外 還應(yīng)得到相關(guān)工藝專業(yè)的認(rèn)可,本條為強(qiáng)制性條文.必須嚴(yán)格執(zhí)行.3,1 9，筒倉與一般建筑結(jié)構(gòu)相比。通常荷載大且比較集中。在軟弱地基上筒倉沉降較大,與相鄰建構(gòu)筑物的沉降差，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)荷載及地基參數(shù)嚴(yán)格控制,投產(chǎn)后應(yīng)將按本標(biāo)準(zhǔn)第3，1 11條的要求設(shè)置的觀測點(diǎn)的實(shí)測資料與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較,以便釆取措施控制變形、所謂防止不均勻沉降的措施、主要是指兩個方面的措施、一個措施是預(yù)留沉降縫、另一個措施是對兩個建，構(gòu)。筑物之間的連接結(jié)構(gòu)釆用簡支結(jié)構(gòu)或懸臂結(jié)構(gòu) 使之適應(yīng)因地基變形對其產(chǎn)生的影響 或增加地基處理措施、減少或控制地基的不均勻變形。3，1.10。一般工程地質(zhì)鉆探深度,除特殊要求外，通常只涉及地表以下30m左右地質(zhì)特性 在我國廣大礦區(qū)及西南地區(qū)、經(jīng)常會遇到釆空區(qū)及各種溶洞等地質(zhì)特征。這些溶洞及釆空區(qū)的深度往往超過一般工程地質(zhì)控制的范圍、因此在筒倉工程的選址時(shí).除必須了解基礎(chǔ)的地基持力層及下臥層之外 還應(yīng)特別注意其下層包括古墓。古河道等有害地質(zhì)、這些地質(zhì)的穩(wěn)定與否并不完全取決于地表工程的附加荷載.經(jīng)常是自身的地質(zhì)構(gòu)造在其自然環(huán)境改變時(shí)造成的局部或大面積塌陷，由此將嚴(yán)重影響甚至造成地面建筑物的損壞和倒塌,在我國由此出現(xiàn)的工程事故屢見不鮮，這是筒倉工程設(shè)計(jì)者不應(yīng)忽視的問題，3,1.11,一般情況下。筒倉工程都是工業(yè)建筑的特種構(gòu)筑物,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須控制筒倉的變形.不能影響投產(chǎn)后的使用。為了監(jiān)測.控制投產(chǎn)后的實(shí)際變形或沉降 應(yīng)設(shè)沉降觀測點(diǎn).群倉及倉群各組群的沉降觀測點(diǎn)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置,3，1,12。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB，50010、2010第4，2。1條第1款規(guī)定,提倡釆用高強(qiáng) 高性能鋼筋,在構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)控制配筋時(shí).采用HRB400 HRB500可發(fā)揮高強(qiáng)鋼筋的高性能作用、從而減少用量，但對于按正常使用極限狀態(tài)控制配筋時(shí),高強(qiáng).高性能鋼筋并不能起到應(yīng)有的作用 如對某構(gòu)件的裂縫控制在0,213mm時(shí)，要配置5根直徑φ22的HRB335或HRB400鋼筋。并不能因?yàn)榕渲昧烁邚?qiáng) 高性能的HRB400鋼筋而減少鋼筋的用量，反而由于釆用高強(qiáng)鋼筋增加了工程造價(jià)、因此在筒倉設(shè)計(jì)中,若按正常使用極限狀態(tài)控制配筋時(shí)。不宜使用HRB400。HRB500鋼筋，要根據(jù)構(gòu)件的使用功能選擇鋼筋.