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第六届全国现代结构工程学术研讨会 某钢筒仓仓顶结构优化设计 易凌刘坚 (广州大学土木工程学院，广州510006) 摘要： 本文首先某介绍大型钢筒仓仓顶结构体系、荷载的取值及各种工况组合。然后对该钢筒仓仓项结构进行静、动力 有限元分析，并通过选取不同矢高，进行对比分析，从而对结构进行优化得到最优的钢筒仓仓项结构方案。 关键词： 钢筒仓，仓顶空间结构，应力比，矢高，结构优化 一、引言 从2000年开始，我国粮食企业进入一个竞争激烈的时期，各大公司在产粮区和海港进行流通设施建 设，在大规模的仓储设施建设中尤其以大直径筒仓(浅圆仓)是其中主要仓型。大直径筒仓又分为钢筋混凝 土筒仓和钢筒仓，其中钢筒仓又分为利浦螺旋咬边仓和装配仓两种。钢筋混凝土筒仓由于混凝土用量多， 建设周期长，投资大等缺点逐步被钢筒仓取代。钢筒仓由于是自重小，地基处理费可以降低30％，从而达 到节约建设成本的目的。普通装配仓不仅钢板厚，而且组装螺栓孔初应力集中，容易出现破坏而导致渗漏 情况对筒仓内物料储藏质量有严重影响，所以使用也较少。利浦筒仓以投资省，建设周期短，质量好，效 率高而深受各粮食企业的欢迎。同时，利浦螺旋咬边仓还被应用于污水处理，水泥，医药等行业n，。由于 大型利浦螺旋咬边仓使用越来越广，而仓顶用钢量在整个结构中所占比重较大，仓顶又是一个复杂的空间 体系。因而有必要对钢筒仓仓顶结构进行内力分析、比较和优化设计，本文通过某国际港口钢筒仓仓顶空 间结构的静、动力有限元分析，进行了结构优化设计，以供钢筒仓的结构设计者参考。 二、工程概况 井架，仓顶栈桥采用筒壁和仓顶共同支承，以减小栈桥跨度，该筒仓的平面及立面见图l、2。由于仓顶跨 度大，仓顶输送设备重量大，如果按已往的仓顶结构设计，仓项檩条需要增加截面和数量，从而导致上张 环很大，所以，针对该仓顶的特殊情况，需要对仓顶结构进行优化设计。 图1筒仓平面图(m) 工业建筑2006增刊 第六届全国现代结构工程学术研讨会 一 …I {× f 《 {～ 删1 霞、l I 硼 …… 图2筒仓立面图 三、结构体系布置 按较小筒仓仓顶形式选用方案一，根据材料的特性选用方案二。方案一：采用全跨槽钢檩条，檩条数 为70根，檩条下弦和腹杆采用圆钢，见图3a。方案二：采用全跨槽钢檩条，檩条数为70根，檩条下弦用 圆钢、腹杆用圆管，见图3b。经过初选，方案一、二的构件截面见表l。方案二对檩条的下弦和腹杆进行 抽空处理，同时对某些重要受压构件加大截面，减小受拉杆件截面。 二坚至壶芰701 1平砚- r77-Ⅸ 搋狲警 酗丝掣势……。…， 酗渗85……… 荡 卜≥哆 (a)方案一 (b)方案二 图3钢筒仓仓顶结构布置图 四、模型建立 在钢筒仓仓顶结构内力分析时，把盖板视为支承在槽钢上的板。盖板上的均布荷载简化为线荷载施加 在槽钢上，栈桥上荷载简化为集中荷载施加在仓项上张环支撑的四个交点上。空间结构分析采用美国CSI 公司大型有限元程序软件Sap2000N，计算模型采用空问三维有限元模型。槽钢视为梁单元，圆管视为杆单 元。 五、结构计算分析 (一)荷载条件 仓顶结构的设计荷载包括仓顶恒载、仓顶活载(按不上人屋面考虑)、栈桥恒