粮食钢板仓技术状况及设计建议

◎宋红领，段君峰，薛晨曦（.河南工大设计研究院，河南 郑州 45000；.河南工业大学土木建筑学院，河南 郑州 45000；.河南建院建筑材料检测有限公司，河南 郑州 450000）

粮食钢板仓技术状况及设计建议

◎宋红领1，段君峰2，薛晨曦3
（1.河南工大设计研究院，河南 郑州 450001；2.河南工业大学土木建筑学院，河南 郑州 450001；3.河南建院建筑材料检测有限公司，河南 郑州 450000）

简述了钢板仓在我国的发展历程及现状，分析了钢板仓在粮食储藏行业存在的技术和安全问题，针对钢板仓的特点，探讨了提高钢板仓储粮技术性能的措施和方法。

钢板仓；储粮安全；设计建议

钢板仓可储存粒状、粉状、粮油、食品、酿造、煤炭和建材等各种散体物料，在工农业、城乡及环保工业等领域得到广泛应用。国外钢板仓的发展已有100多年的历史，我国钢板仓技术在粮食行业应用与发展起步较晚。1982年，黑龙江省洪河农场从美国引进镀锌波纹板装配式钢板仓，是国内出现最早的现代化钢板仓群［1，2］。20世纪80年代，我国钢板仓的建造取得了空前发展。钢板仓以其独特的优势在粮食行业和其他行业均取得了良好的应用效果。随着我国现代粮食物流“四散”的发展要求，粮食钢板仓已经展现出了极强的发展潜力。然而在科技储粮、绿色储粮、生态储粮新要求下，钢板仓能否独占鳌头，引领粮食仓储技术的新方向？钢板仓的安全可靠性究竟如何？钢板仓的设计有哪些需要特别注意的环节？这些问题目前都尚无定论。因此，本文在总结钢板仓优缺点的基础上，分析了其目前存在的问题及解决方案，并对其发展前景进行了探讨。希望能引起行业内的重视，起到抛砖引玉的作用。

1 钢板仓特点及发展概况

顾名思义“钢板仓”就是用钢材焊接、铆接形成的一种储存仓体。具有强度高、自重轻、机械化程度高、标准化程度高、施工快、造价较低等优点，短期储粮不会影响粮食质量和安全。因此，较适合用于各类粮食加工企业，以及港口、码头的粮食短期储存和周转，也非常符合现代粮食物流的“四散”（散储、散运、散装和散卸）储粮要求。我国粮食钢板仓主要有波纹板装配式、螺旋咬边（利浦）式和焊接式3种，其中绝大多数是波纹板装配式的，利浦式次之，焊接式较少。

钢板仓最先在国外得到广泛应用。应用于储粮行业的钢板筒仓起源于20世纪初，按其制作方式产生的时间划分，其发展先后经历了铆接式仓、焊接式仓、装配式仓和螺旋咬边式仓（又名利浦仓或螺旋仓）4个阶段。20世纪70年代末，在国外粮食行业中，钢板仓几乎取代了任何类型的粮仓。目前，美国95％的粮仓采用钢板仓。

我国粮食钢板仓的发展主要经历了3个阶段［1］。①1979-1981年的应用尝试期：其目的是想通过钢板仓的试用，探讨逐渐代替当时的主要仓型席穴囤的可行性。②1982年至20世纪90年代初的应用技术引进、消化、吸收和提升期：国内先后引进了利浦钢板仓和装配式钢板仓的全套技术，在对其技术吸收和消化的基础上，逐步形成了中国钢板仓建造技术。③1995年至今的发展期：自我研发、技术提升，中国钢板仓建造技术走向国际化。

2 钢板仓存在问题

钢板仓作为顺应历史发展的新仓型，存在诸多优点的同时也必定存在着相应的问题和缺陷。而所有问题归结起来可分为两大类：结构安全和粮食安全。

2.1结构安全

钢板仓作为一种特殊的仓体，在设计中是作为设备，还是作为仓体目前没有明确规定。在实际工程中，往往是将钢板仓仓体作为设备，由钢板仓厂家提供，因此存在较大的安全隐患。钢板仓的强度高，而大多情况下忽略了其稳定性。粮食钢板仓设计的核心理论是稳定理论［3］。尽管粮食钢板仓倒塌事故的原因多种多样，但共同性问题是其稳定设计理论在工程应用中不成熟，如突然彻底倒塌、底部先倒、卸粮时倒塌、单一计算理论与多模式破坏不符、未设加劲肋、加劲肋作用机理不清楚等。众所周知，粮食在装、卸料过程中，荷载是动态的，用数学理论模型很难准确计算其力学特性。尤其是在卸料过程中，存在整体流动、管状流动和混合流动3种状态。每种状态的流动方式和受力特点均不相同，特别是粮食结拱时，粮食整体流的非均布水平动压力主要由卸料过快使结拱不均匀塌落导致，主要发生在下部1/3范围。结拱粮食有时会不均匀、不对称塌落成整体流，一旦形成偏心卸料，荷载数值约增大到静止时的2倍。最危险的是一边有高水平压力，一边压力为0或由卸料过快导致的负压。这极易导致局部屈曲失稳破坏，乃至整体破坏［4］。因此，钢板仓应严禁侧壁卸料和偏心卸料，但在设计中，同时必须考虑由偏心卸料引起的附加荷载，因为粮食作为散体物料，即使在中心卸料，也可能产生附加偏心荷载。

钢板仓的另一种重大结构安全问题就是钢锥斗与仓体连接的破坏［5，6］。钢板仓的支撑形式一般包括钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑，同样钢锥斗的安装类型也分为与钢结构连接和与钢筋混凝土结构连接。支撑结构为钢筋混凝土结构时，通常做法是在钢筋混凝土环梁处设置预埋件，钢锥斗通过螺栓或焊接连接。钢结构支持体系时，钢锥斗同样也是通过螺栓或焊接与仓体连接。故在动态进料和卸料过程中，钢锥斗受力导致螺栓由受剪状态变为受剪、受弯共同作用。尤其是钢筋混凝土支持结构时，会加剧对混凝土环梁的挤压作用，甚至造成环梁混凝土的崩落。且预埋件的安装定位以及钢锥斗的施工安装均极易造成误差，影响结构安全。

2.2粮食安全

钢板仓在粮食行业的应用必须确保粮食品质安全。而与钢筋混凝土筒仓相比，钢板仓存在的主要问题是其保温隔热性能差，受外界气温变化的影响大，特别是在高温季节、热带或亚热带储粮地域，这种影响会严重地影响到粮食的储藏稳定性；另外在早晚温差比较大的储粮地域，有时候也可能由于温差过大，在钢板仓的内壁会出现结露现象，也会影响粮食的品质和储藏的稳定性［7］。

另一个问题是钢板仓气密性差［7，8］。特别是装配式钢板仓，在仓壁与底座和上部仓顶盖连接处，以及仓壁螺栓连接部位，均容易受到连接密封材料老化失效的影响，降低仓体气密性。特别是在我国储粮时间长的背景条件下，必须考虑熏蒸问题，而钢板仓的气密性差，严重得影响了熏蒸质量和效果。

3 结论及建议

在材料日新月异发展的今天，钢板仓作为新的仓型，有其独特的魅力和优点。多年的实践应用，也验证了钢板仓的优越性，特别是在我国“四散”储粮现代物流模式下的灵活性。随着与国际粮仓物流的接轨，钢板仓储粮也必将在粮食储藏和流通中发展重要作用。为弥补其自身劣势和不足，建议钢板仓在设计使用中，应从以下几个方面进行改进。①注重结构安全，必须加强钢板仓在设计、施工、使用过程中的质量安全。钢板仓主体设计应由专业设计院对其强度、刚度、稳定性等进行设计确认；应加强施工过程的规范管理，确保施工质量；加强钢板仓使用操作的规范化，严禁偏心进出粮。②建议钢板仓底座和锥斗均采用钢筋混凝土结构形式，上部仓体为钢结构形式。该结构形式将大大降低了进粮过程中，粮食高空坠落对底座的冲击作用，提高了钢板仓的整体稳定性。③使用新材料、新工艺，增强钢板仓的保温隔热性能提高储粮的稳定性，增加粮食安全。如在仓壁铺设保温棉、外壁涂抹银色油漆、设置双层仓壁填充隔热材料等。④提高熏蒸仓的气密性，可采用双胶垫密封螺栓、双层螺栓卷边、内嵌密封条、涂抹密封涂料等措施。⑤应尽快建立健全粮食钢板仓的现代化管理模式和粮食储藏技术体系，促进钢板仓在粮食储藏领域的健康发展。

［1］吕建华，史 雅，张来林.中国钢板仓储粮的应用及发展趋势［J］. 粮食科技与经济，2011（5）：23-24.

［2］王永刚，陈 艺.钢板仓储粮技术状况［J］.粮食流通技术，2002（3）：22-23.

［3］程延树.粮食钢板仓结构核心技术稳定设计问题探讨［J］.建筑结构，2005（6）：49-52.

［4］崔元瑞.对某钢板筒仓倒塌事故的分析和探讨［J］.特种结构1999（2）：48-51.

［5］张亚莉，高乃国.某面粉厂筒仓钢锥漏斗质量事故的分析处理［J］.面粉通讯，2004（1）：28-31.

［6］陈文明.面粉厂钢板筒仓钢锥斗事故的处理［J］.煤矿设计，1999（12）：31-33.

［7］张友春.谈我国钢板筒仓的储粮性能［J］.粮油食品科技，2008（1）：14-18.

［8］左 青，吴 晨，孙雄星.钢板仓储料安全管理措施［J］.中国油脂，2009（8）：65-68.

The Present Situation and Design Advice of the Steel Silo

Song Hongling1， Duan Junfeng2， Xue Chenxi3
（1.Henan University of Technology Design and Research Academy， Zhengzhou 450001， China；2. College of Civil Engineering and Architectural， Henan University of Technology，Zhengzhou 450001， China；3. Henan Building Materials Research & Design Institute Co. Ltd.， Zhengzhou 450000， China）

The article generally describes the development and situation of the steel silo in China， and the technology of grain storage of the steel silo was been analysed. Based on the characteristics of the steel silo， the efficient methods and measures to improve performance of the steel silo have been proposed.

Steel silo； Grain storage safety； Design advices

TU279

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.12.004

宋红领（1982-），男，工程师；主要研究方向为城市生命线防灾减灾及仓储设计等。

段君峰（1984-），男，博士，河南荥阳人；主要研究方向为仓储结构及城市防灾减灾等研究。