从筒仓水平配筋看中美规范差异

祁勇军 乔培智 周金霞

（1.江苏中庚房地产开发有限公司，江苏盐城 224055;2.盐城市顺国建设监理有限公司，江苏盐城 224001）

从筒仓水平配筋看中美规范差异

祁勇军1乔培智1周金霞2

（1.江苏中庚房地产开发有限公司，江苏盐城 224055;2.盐城市顺国建设监理有限公司，江苏盐城 224001）

介绍了在同等条件下中美规范的筒仓仓壁水平筋的计算方法，在同等条件与要求下指出了它们之间的不同之处，另外重点强调了美国规范中对温度的考虑并介绍了美国规范中裂缝的计算方法，为实际设计工作提供了指导。

筒仓，水平配筋，裂缝，计算高度，温度，应力

0 引言

近几年来，我国的设计院越来越多地承接了国外尤其是中东地区的水泥生产线的设计与总承包任务，这些项目规模大（都是5 000 t/d及其以上），一般都建在偏远地区，地质条件复杂，要求高，难度大。这些国家的业主一般要求我们满足欧美规范的设计要求，并且有专业的咨询公司对此进行审核。因此，认真研究欧美规范，比较中国和欧美规范的相同之处与差异，尽量寻求符合国外业主的设计方案，不但可以减少我们大量的工作量，对于整个设计水平的提高也有很大的帮助作用，最重要的是可以节约投资成本，缩减工期。这尤其是对工程总承包的项目具有重要意义。为此，我们选择了在水泥生产线中极具代表性的建筑筒仓为例，来试着对中美规范的差异作一比较，希望能对我们今后的设计有所帮助。

1 筒仓概述

1）筒仓概念。

所谓筒仓一般是指贮存散料的直立容器，是贮存松散的粒状或小块状原材料或燃料（如谷类、水泥、砂子、矿石、煤及化工原料）的贮藏结构。

2）筒仓分类。

筒仓按其结构计算方法可分浅仓与深仓两大类，当仓壁计算高度与圆形筒仓或矩形筒仓短变之比不小于1.5时为深仓，小于1.5时为浅仓;筒仓按所用材料的不同，可分为钢筋混凝土筒仓、金属筒仓与砌体筒仓［1］。

本文就以常见的贮料圆筒钢筋混凝土深仓——水泥仓来举例，主要比较中美规范水平配筋的差异。

2 筒仓荷载与计算

水泥仓的设计参数使用美国规范的参数规定:

容重:γ=16 kN/m3，内摩擦角:φ=25°，摩擦系数:μ=0.466，库直径:18 m，内外库壁厚均为400 mm。裂缝控制要求为0.2 mm。

使用建筑材料参数:

混凝土强度等级:C35，fcu=35 N/mm2，fc=16.7 N/mm2，ft= 1.57 N/mm2，钢筋:HRB400，fy=fy'=360 N/mm2。本例中水泥仓的模型如图1所示。

2.1 计算前需要说明的两个重要参数差异

差异1:首先谈一下中美规范的筒仓的计算高度的区别:中国规范对于这种形式的筒仓规定为上端取至贮料重心标高，下端至仓底的顶标高，即图1所示的H1，而美国规范为图1所示的H。

差异2:算仓壁配筋的重要参数Cd:中国与美国筒仓规范水平压力修正系数Cd如表1，表2所示。

图1 水泥仓的模型

表1 Cd（中国规范）

表2 Cd（美国规范）

其中，在中国规范中，当H1/D＞3时，Cd应乘以系数1.1;对于流动性能较差的散料，Cd值应乘以系数0.9。

2.2 计算水平配筋

中国与美国的筒仓水平配筋计算的原理相同，即作为轴心受拉构件，满足正常使用极限状态为设计标准，首先以满足强度试算，然后代入裂缝计算公式进行验核。

2.2.1 中国规范的水平筋计算

仓壁水平环向拉力计算:

筒仓的水平力Ph用下式来表示:

水平拉力为:

计算裂缝的公式依据GB 50010-2002混凝土结构设计规范中8.1.2条的规定，对于按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度（mm）可按下列公式计算:

通过上面的公式，根据要求裂缝不超过0.2 mm，采用里外双层同直径同间距配筋方案，y1以上至库顶部分采用构造配筋，我们计算得到的配筋如表3所示。

表3 中国规范计算得到的配筋

2.2.2 美国规范的水平筋计算

筒仓的水平力Py（未修正前）用下式来表示:

需要指出的是，在美国规范中，规定钢筋的应力不能超过0.5fy=180 N/mm2。

计算裂缝的公式依据美国混凝土筒仓规范（ACI313-97）中的规定，对于按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度（mm）可按下列公式计算:

这为短期作用值，Fst与Ftot分别为修正前与修正后的此处的水平应力的标准值。

这为长期作用值。其中，β=0.7;A为面积;ftk'为混凝土拉力标准值，取2.2 N/mm2。

为理解该公式，我们用假设的双层HRB400，22@90来举例说明该公式的应用。

依据上面的公式，经过计算得结果如表4所示，对于减压锥部分，取与锥顶相同配筋，对于顶上3.3 m高度配筋，取与水力半径处相同配筋。

美国筒仓规范的水平钢筋的配置与中国筒仓规范的另一个重大差别是:他们考虑了筒仓内外温度差的作用，在内外环钢筋依据前面计算得到的基础上，将温度效应所产生的弯矩所需要的钢筋加在外环的钢筋上。各材料的温度差不一样，水泥的内外温度差为100℃:

计算得:

Mxt，u=72.4 kN·m/m，Ast=72.4×105/（240×357.5×0.9）= 938 mm2/m。

表4 美国规范计算得到的配筋

最终配筋如表5所示，为便于与中国规范对比，都用y1来表示。

表5 最终配筋

3 结语

通过上面的计算，分别求得了在同等前提下，满足中美规范要求条件下的筒仓的水平配筋，通过比较发现，美国规范所算出来的配筋并不是开始所预想的那样大，甚至比中国规范计算的小很多。但是，应该注意到:这主要是由于两者的筒仓的贮料计算高度的取法与水平压力系数不一样造成的，而且水泥生产线中并不是都是像水泥仓这样的筒仓，遇到计算高度相同如平底仓或带漏斗的筒仓时，两者主要就在水平压力系数的差别上。而且美国规范对强度的要求很严，与中国大直径的筒仓主要受裂缝控制不同，两者计算裂缝的方法也有很大差别。有一点必须要指出的是，美国规范对温度作用效应所带来的弯矩作用的影响，在中国规范上并没有所体现，我觉得美国规范这么考虑有其合理的一面，值得去借鉴与思考。

在实际的工程中，可能业主与咨询公司要求按美国规范设计时，可能会对我们的裂缝的要求比中国筒仓规范所规定的一般0.2 mm要严，比如0.15 mm甚至0.1 mm，那样的计算结果与中国规范所算出的可能就较为接近，对此应该多做比较与总结，还有其他许多不同的方面，这很值得去认真研究与学习。这不但对我们设计水平有所提高，而且对经济效益与社会效益的提高也是很有益处的。

［1］贮仓结构设计手册编写组.贮仓结构设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版，1999.

［2］GB 50077-2003，钢筋混凝土筒仓设计规范［S］.

［3］GB 50010-2002，混凝土结构设计规范［S］.

［4］ACI 313-97，STANDARD PRACTICE FOR DESIGN AND CONSTRUCTION OFCONCRETE SILOSAND STACKINGSTUBES FOR STORING GRANULAR MATERIALS（ACI 313-97）AND COMMENTARY-ACI313R-97［S］.

［5］ACI318-02，BUILDING CODE REQUIRMENTSFOR STRUCTURAL CONCRETE（ACI 318-02）AND COMMENTARY（ACI 318R-02）［S］.

On differences in Chinese and American regulations from silo’s horizontal reinforcement

QIYong-jun1QIAO Pei-zhi1ZHOU Jin-xia2

（1.Zhonggeng Real-estate Development Co.，Ltd in Jiangsu，Yancheng 224055，China; 2.Shunguo Construction Supervision Co.，Ltd in Yancheng，Yancheng 224001，China）

The paper introduces the calculatingmethods for horizontal reinforcementof silo of Chinese and American regulations under the similar conditions，points out their differences under the same condition and requirements，stresses on the consideration for the temperature in American regulation and introduces the calculation method for the cracks in American regulation，so as to provide some direction for the factual design.

silo，horizontal reinforcement，crack，height calculation，temperature，stress

TU318

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.139

1009-6825（2012）19-0045-03

2012-05-03

祁勇军（1981-），男，工程师