方形钢仓的工艺结构设计

谢庆军 黄鑫

摘 要：钢板筒仓广泛应用于矿业、冶金、化工、农业、电力等诸多领域的散料储存。相对于传统的钢筋混凝土筒仓而言，钢板筒仓具有建筑结构自重轻、建设周期短、投资见效快、有利于生产工艺的变更等诸多优点。文章针对北方重工集团工程实际项目中铝土矿的给料仓，开展了全钢结构筒仓结构体系的设计。

关键词：钢筒仓；贮料压力；有限元分析

钢板筒仓广泛应用于矿业、冶金、化工、电力、农业等诸多领域的散料储存。相对于传统的钢筋混凝土筒仓，钢板筒仓具有建筑自重轻、建设周期短、投资见效快、有利于生产工艺的变更等诸多优点。本文针对某输送系统项目中铝土矿的给料仓，开展了全钢结构筒仓工艺结构体系的设计。

1 总体工艺流程

料仓前后流程：堆料场中物料通过11YH-CV-O4带式输送机将物料输送到破碎站机房的料仓中。这个料仓分三个口分别向三台板式给料机卸料，三台板式给料机再分别向三台破碎机喂料，如图1所示。

图1 料仓工作布置图

2 系统工作环境和工作能力要求

2.1 带式输送机（11YH-CV-01/02/03/04/05）工作能力及其工艺要求

额定生产能力：2000 t/h

设 计 能 力：2400 t/h

带 宽：1600 mm

带 速：2.5 m/s

工 作 制 度：335天/年，3班/天，5时/班

2.2 矿石性质

原料类型： 铝土矿石

松散密度： 1.3t/m3

物料最大块度：50 mm

水分含量： 平均9.5%，最大14%

自然堆积角：38°

3 钢筒仓的总体方案选择

3.1 钢筒仓的结构选择

钢筒仓按照其几何型式分为矩形斗仓、圆型斗仓、双曲线漏斗以及抛物线槽型贮仓等几种。其各种仓型使用范围见表1。

钢筒仓按其结构形式又可以分为两大类：落地式钢筒仓和高架式钢筒仓，其中高架式钢筒仓可以分为裙承式和柱承式两种。

表1 钢仓各种仓型适用范围

根据以上分析和实际工程需要，选择高架式钢筒仓。

3.2 料仓分岔口处的过渡形式的选择

料仓分岔口处的过渡形式分为以下三种：

（1）弧线过渡式（见图2），此种形式包括两种支撑形式，一种为平台支撑，另外一种则是采用球铰支撑。

缺点：过渡段会出现死区90m3，这部分料由于长时间搁置，容易板结，最终将形成比折线式更大的锥角。

图3 折线过渡式料仓结构简图

（2）折线过渡式（见图3），此种形式采用平台支撑。

缺点：中间料仓的储存量为1072m3后才可以向两侧料仓分料。此后还可存料1650m3。

（3）分体式（见图4），此种形式亦采用平台支撑。

优点：三部分各成一体，互不影响，每个仓体的容积相等，均能对系统产生缓冲作用，工艺流程变换自如。

综上所述，方案3最佳。

图4 分体式料仓结构简图

3.3 局部结构的创新

传统钢仓的横断面形式多为矩形结构，这种结构虽简单，但由于竖壁在储料水平压力作用下，对相邻竖壁产生水平拉力，其作用点在竖壁与斜壁的交肋处，并沿竖壁高度呈三角形分布，而且锥斗（仓底）在自重以及储料垂直荷载作用下，对竖壁底部产生垂直拉力，作用在竖壁与斜壁交肋处，并沿竖壁水平方向均匀分布。斜壁在储料法向压力的作用下，对相邻斜壁产生水平拉力，造成竖壁与竖壁连接处、竖壁与斜壁连接处以及斜壁与斜壁连接处的局部应力过大，从而对结构和选材产生影响，而造成不必要的浪费，并且增加了制造和焊接工艺的难度。为了解决这一问题，本论文研究的料仓将侧壁连接处设计成弧形连接面，卸料口设计为跑道型法兰。

3.4 具体结构设计

根据以上分析和所选择的结构方案，確定钢仓的具体结构： （1）料仓选择Q345-B钢，壁厚为30、20mm，顶盖板厚为16mm，且顶盖处需适当采用角钢加强。（2）加劲肋型材为T型钢，且要求圈焊。（3）在侧壁上需加设仓壁震动器，外壁上开口，以便人工破拱。（4）衬板采用16mm厚的高锰钢，栓接固定。（5）单个料仓最大容积为580m3，最大承重754t。（6）最大分片尺寸为10mx2.1mx2.1m。（7）圈梁板厚都为20mm。（8）下侧圈梁支撑可采用部分接触式。以释放焊接应力及过约束的问题。

4 结束语

本文通过钢筒仓主体结构设计基本理论的分析，对比分析了几种钢结构筒仓的设计方案，最后根据工程实际需要，确定了钢结构铝土矿给料仓的结构，本料仓将侧壁连接处设计成弧形连接面，卸料口设计为跑道型法兰，并进行了详细的机构设计。

参考文献

[1]贮仓结构设计手册编写组.贮仓结构设计手册[G].中国建筑工业出版社，1999，12.

[2]滕锦光，赵阳.大型钢筒仓的结构行为与设计[J].土木工程学报，2001，34（4）：46-55.

[3]滕锦光，赵阳.钢筒仓转折环梁的稳定设计准则[J].空间结构，2000，6（04）：11-20.