固体料仓设计计算

6设计计算固体料仓的校核计算按以下步骤进行：a)根据地震或风载的需要，选定若干计算截面（包括所有危险截面）。

b)根据JB/T 4735的相应章节，按设计压力及物料的特性初定仓壳圆筒及仓壳锥体各计算截面的有效厚度δe。

c)按6.1～6.18条的规定依次进行校核计算，计算结果应满足各相应要求，否则需要重新设定有效厚度，直至满足全部校核条件为止。

固体料仓的外压校核计算按GB 150的相应章节进行。

6.1 符号说明A ——特性纵坐标值，mm；B ——系数，按GB 150确定，MPa；C ——壁厚附加量，C=C1+C2，mm；C1 ——钢板的厚度负偏差，按相应材料标准选取，mm；C2 ——腐蚀裕量和磨蚀裕量，mm；腐蚀裕量对于碳钢和低合金钢，取不小于1 mm；对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，取为0；对于铝及铝合金，取不小于1 mm；对于裙座壳取不小于2 mm；对于地脚螺栓取不小于3 mm；磨蚀裕量对于碳素钢和低合金钢、铝及铝合金一般取不小于1mm，对于高合金钢一般取不小于0.5mm。

D i ——仓壳圆筒内直径，mm；D o ——仓壳圆筒外直径，mm；E t——材料设计温度下的弹性模量，MPa；F f ——物料与仓壳圆筒间的摩擦力，N；F k1 ——集中质量m k引起的基本震型水平地震力，N；F V ——集中质量m k引起的垂直地震力，N；F Vi ——集中质量i引起的垂直地震力，N；0-F——料仓底截面处垂直地震力，N；VIIF-——料仓任意计算截面处垂直地震力，仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项，N；Vg ——重力加速度，取g =9.81m/s2；H——料仓总高度，mm；H o ——仓壳圆筒高度，mm；H c ——仓壳锥体高度，mm；H i ——料仓顶部至第i段底截面的距离，mm；h ——计算截面距地面高度（见图3），mm；h c ——物料自然堆积上锥角高度（见图7），mm；h i ——料仓第i段集中质量距地面的高度（见图3），mm；h k ——任意计算截面I－I以上集中质量m k距地面的高度（见图3），mm；h W ——料仓计算截面以上的储料高度（见图7），mm；I I E M -—— 任意计算截面I －I 处的基本振型地震弯矩，N·mm ； 00-E M —— 底部截面0－0处的地震弯矩，N·mm ； e M —— 由偏心质量引起的弯矩，N·mm ；II w M -—— 任意计算截面I －I 处的风力弯矩，N·mm ； 00-w M —— 底部截面0－0处的风力弯矩，N·mm ； I I M -m ax —— 任意计算截面I －I 处的最大弯矩，N·mm ； 00m ax -M —— 底部截面0－0处的最大弯矩，N·mm ； m c —— 仓壳锥体质量与仓壳锥体部分所储物料质量之和，kg ； m min —— 料仓最小质量，kg ；m t —— 单位面积的仓壳顶质量与附加质量之和，kg ； m o —— 料仓操作质量，kg ； m 05 —— 料仓储料质量，kg ； p —— 设计压力，MPa ； p o —— 设计外压力，MPa ；I I h p -—— 物料在仓壳圆筒计算截面I －I 处产生的水平压力，MPa ；I I v p -—— 物料在仓壳圆筒计算截面I －I 处产生的垂直压力，MPa ；a a h p -—— 物料对仓壳锥体计算截面a －a 处产生的水平压力，MPa ； a a n p -—— 物料对仓壳锥体计算截面a －a 处产生的法向压力，MPa ；a a v p -—— 物料对仓壳锥体计算截面a －a 处产生的垂直压力，MPa ；II II n p -—— 物料对仓壳锥体大端II －II 处产生的法向压力，MPa ；II II v p -—— 物料在仓壳锥体大端II －II 处产生的垂直压力，MPa ；q o —— 基本风压值，见GB 50009，或按当地气象部门资料，但均不应小于300 N/m 2； q w ——基本雪压值，N/m 2。

对我国主要地区，q w 可从GB 50009中选取。

当表中查不到时，可向当地气象部门咨询或取 q w =300 N/m 2 。

当料仓露天建在山区时，应将上述雪压值乘以系数1.2。

R eL —— 常温下材料屈服点，MPa ；[]t R ——设计温度下材料的许用应力，MPa ；T1 ——料仓基本自振周期，s；W e ——地震载荷，N；W s ——雪载荷，N；ρ——物料堆积密度，kg/m3；δ——仓壳圆筒或仓壳锥体的有效壁厚，mm；eδ——各计算截面设定的仓壳圆筒或仓壳锥体的有效壁厚，mm；eiδ——仓壳顶的有效壁厚，mm；tθ——仓壳锥体的半顶角，（°）；φ——焊接接头系数；μ——物料与料仓壳体间的摩擦系数；σ——物料与料仓壳体间摩擦产生的应力，MPa；fσ——组合轴向应力，MPa；zσ——周向应力，MPa；θσ——组合应力，MPa；∑ψ——松散物料内摩擦角的最小值，（°）；ψ’——松散物料与壳体壁面的摩擦角，（°）。

6.2 料仓的结构类型a ） 裙座式支座b ） 带整体加强环耳式支座c ） 耳式支座式图1 料仓的支承结构类型6.3 料仓质量计算料仓的操作质量按式（7）计算：e a o o o o o o m m m m m m m m ++++++=54321 ………………………（7）式中：m o —— 料仓的操作质量，kg ；m o 1 —— 仓壳（包括支座）质量，kg ； m o 2 —— 内件质量，kg ；m o 3 —— 保温、防护材料质量，kg ； m o 4 —— 平台、扶梯质量，kg ； m o 5 —— 操作时料仓内物料质量，kg ；m a —— 人孔、接管、法兰及仓壳顶安装的附件质量，kg ； m e —— 偏心质量，kg 。

料仓的最小质量按式（8）计算：e a o o o o m m m m m m m +++++=4321min (8)6.4 自振周期6.4.1 直径、厚度相等的料仓的基本自振周期直径、厚度相等的料仓其基本自振周期应按式（9）计算：331103390-⨯=ie t o D E H m H.T δ (9)6.4.2 直径、厚度（或材料）沿高度变化的料仓的基本自振周期直径、厚度（或材料）沿高度变化的料仓可视为一个多质点的体系，如图2所示。

其基本自振周期按式（10）计算。

其中直径和厚度不变的每段料仓质量，可处理为作用在该段高度1/2处的集中质量。

1.114=T 式中：m i —— 第i 段的操作质量，kg ；I i 、I i-1 —— 第i 段、第i-1段仓壳截面惯性矩，mm 4。

仓壳圆筒段： 8)(3eiei i i D I δδπ+=............................................................（11）仓壳锥体段： )(422if ie eiif ie i D D D D I +=δπ ………………………………………..（12）式中：D ie —— 锥壳大端内直径，mm ；D if —— 锥壳小端内直径，mm ； 6.5 地震载荷6.5.1 水平地震力任意高度h k （见图3）的集中质量k m 引起的基本振型水平地震力按式（13）计算：g m F k k k 111ηα= (13)式中：1k F —— 集中质量m k 引起的基本振型水平地震力，N ；k m —— 距地面k h 处的集中质量，kg ；1α—— 对应于料仓基本自振周期T 1 的地震影响系数α值；α—— 地震影响系数，查图（4），曲线部分按图中公式计算。

m ax α—— 对应于设防烈度的地震影响系数最大值，见表18；表18 对应于设防烈度的地震影响系数最大值m axα1k η—— 基本振型参与系数；∑∑===ni ii ni .i i .kk hm h m h13151511η (14)T g —— 各类场地土的特征周期，见表19 。

表19 场地土的特征周期T gζ——阻尼比。

固体料仓取 ζ=0.02；1η—— 直线下降段下降斜率的调整系数，按式（16）计算：()805.002.01ζη-+= (16)2η —— 阻尼调整系数，按式（17）计算：ζζη7.106.005.012+-+= (17)6.5.2 垂直地震力设防烈度为8度或9度区的料仓应考虑上下两个方向垂直地震力的作用，如图5所示。

料仓底截面处总的垂直地震力按式（18）计算：g m F eq v v max 00α=-... .. (18)式中：m ax v α—— 垂直地震影响系数最大值，取max max 65.0αα=v ；eq m —— 料仓的当量质量，取o eq m m 75.0=，kg 。

任意质量i 处所分配的垂直地震力按式（19）计算。

∑=-=nk kk v i i vi h m F h m F 100（i =1，2，......n ） . (19)任意计算截面I-I 处的垂直地震力按式（20）计算。

n图5 垂直地震力作用示意图6.5.3 地震弯矩料仓任意计算截面I-I 的基本振型地震弯矩按式（21）计算（见图3）：∑=--=nik k k II Eh h F M)(1 (21)直径、厚度相等的料仓的任意截面I －I 和底截面0－0的基本振型地震弯矩分别按式（22）和式（23）计算：)41410(17585.35.25.35.201h h H H Hg m M I I E +-=-α …………….………（22） gH m M E 01003516α=- (23)6.6 风载荷6.6.1 水平风力两相邻计算截面间的水平风力按式（26）计算：601110211110-⨯=D l f q K K P (24)602220221210-⨯=D l f q K K P (25)6002110-⨯=i i i i i D l f q K K P (26)式中：1P , 2P ,……, i P —— 料仓各计算段的水平风力，N ；D 01, D 02, ……, D 0i —— 料仓各计算段的外径，mm ；i f —— 风压高度变化数系，按表20选取：H it —— 料仓第i 段顶截面距地面的高度, m ； K 1—— 体型系数，取K 1=0.7；K 21, K 22 ,……, K 2i —— 料仓各计算段的风振系数，当料仓高度H≤20m 时，取K 2i =1 .70，当H ＞20m 时，按式（27）计算：izii i i f K Φ+=νξ12 (27)i ξ—— 脉动增大系数，按表21选取；—— 第i 段脉动影响系数，按表22选取； —— 第i 段振型系数，根据h it / H 由表23选取； —— 第i 计算段长度（见图6）, mm ；表20 风压高度变化系数i fξ表21 脉动增大系数i表22 脉动影响系数 iν表23 振型系数6.6.2 风弯矩料仓任意计算截面I －I 处的风弯矩按式（28）计算：++++++=+++++-)2()2(221211i i i i i i i i i I I w ll l P l l P l P M (28)料仓底截面为0－0处的风弯矩按式（29）计算：++++++=-)2()2(232132121100l l l P l l P l P M w ……..…………………（29）6.7 ge m M e e = (30)式中 e ——偏心质量重心至料仓中心线的距离，mm 。