玻璃厂原料车间结构设计

玻璃厂原料车间结构设计
陈博;曾江;刘心洁;曹春刚;尚晓博
【摘要】原料车间结构类型特殊,结构计算复杂.结合多年设计经验,论述了原料车间结构设计的方法及注意事项,并提出改进工艺的合理化建议,提高了设计质量与效率.
【期刊名称】《玻璃》
【年(卷),期】2019(046)002
【总页数】5页(P38-42)
【关键词】原料车间;结构计算;建议
【作者】陈博;曾江;刘心洁;曹春刚;尚晓博
【作者单位】秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司秦皇岛市066001;秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司秦皇岛市066001;秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司秦皇岛市066001;秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司秦皇岛市066001;陕西宝光真空电器股份有限公司宝鸡市721006
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171
0 引言
浮法玻璃厂的车间一般分为浮法联合车间、原料系统、公用工程部分。

原料系统分为原料库、均化库、原料车间和混合房。

原料车间是玻璃厂生产所需的各种原料进
行储存、称量、配比，并输送到混合房的车间。

由于近些年国家政策的原因，玻璃产能不断提高，玻璃窑越来越大。

并且很多两条生产线并列建立，两个玻璃窑炉共用一个原料车间。

这就使原料车间的料仓越来越大，高度由原来的十几米到二十几米，再到现在的三四十米越来越高。

建筑抗震设计规范规定，框架结构高度大于24 m，抗震等级需要提高一级。

加之原料车间荷载大、设备多样、结构错层复杂，使得在pkpm结构建模设计时很难顺利通过。

只有对原料车间的结构类型、pkpm建模的常见问题十分了解，才能取得不错的
结构设计效果。

1 原料车间结构形式
原料车间上部为不落地的原料仓，下部为多层框架。

一般采用钢筋混凝土框架结构，处于地震烈度9度区应采用框架剪力墙结构，8度区宜采用框架剪力墙结构。

原料车间分为配料仓部分和原料的上料部分，两者荷载相差很大。

通常将这两部分结构用沉降缝，从基础完全分开。

如图1所示。

上料部分厂房中间都有上料地坑，斗提机基础安装在地坑底板上。

原料通过斗提机运输到配料仓中。

有时筛分和破碎系统设置在地坑顶板。

配料仓部分由下到上，分别为地面、配料皮带层、电子称量层、配料仓和屋顶。

图1 上料部分和配料仓部分采用况降缝
2 结构设计
2.1 原料车间地坑的计算
地坑为地下构筑物，宜和主体结构脱开。

地坑应进行承载力极限状态计算和正常施工极限状态计算，允许的最大裂缝宽度为0.3 mm。

当存在地下水时，需进行抗浮计算。

抗浮计算顶板的活荷载不考虑。

地坑内部或顶板上有震动较大的设备时，如破碎机、振动筛、平面摇筛时，应适当增大结构刚度。

破碎机基础一般≮700 mm厚。

地坑竖壁按三边固定，上端铰支的板计算。

侧向土压力和水压力按永久荷载乘以分项系数1.2，活荷载按可变荷载乘以分项系数1.3计算。

结构设计时应先进行地坑设计，确定最深地坑的底板厚度，因为地坑往往离配料仓部分的柱子很近，配料仓柱子基础必须在地坑底板以上。

地坑计算好，才能准确地进行pkpm结构建模。

2.2 配料仓部分框架柱的截面估算
b≥600 mm，h≥H/10 且≮700 mm（H为配料仓的高度）。

仓顶以上可根据实际情况隔一布一减少柱的数量，同时减小框架柱的截面尺寸。

2.3 原料车间的荷载
原料车间的荷载分为楼面活荷载、设备荷载、墙体恒荷载和料仓荷载。

楼面活荷载通常取6 kN/m2。

设备荷载按照工艺资料取值，设备安装通常需要上方有吊钩，
设计时要考虑吊装荷载。

有振动的设备，应考虑动力系数，即设备重乘以动力系数后按恒载考虑。

料仓荷载数值很大，且工艺有时提供的是正常生产的料重。

结构设计时要对这个荷载进行复核，按最不利时考虑，即料仓与下部锥斗全部满料计算。

复核完料重后，对料重适当简化与等效。

按恒荷载一分为二，分别转化为梁的线荷载输到仓顶和仓底的环梁上。

楼面活荷载见表1，设备动力系数见表2。

表1 楼面活荷载标准值工作部位皮带机平面称量平面筛分平面配料仓顶平面控制
室混合机平面标准值/ kN·m 3.0 6.0 6.0 6.0 5.0 6.0-2
表2 设备动力系数设备名称提升机破碎机预混机直线振动筛动力系数1.2 3.0 2.5 3.0动力系数2.0 2.5 3.0设备名称皮带机平面摇筛振动给料机电动葫芦动力系数
1.2 3.0
2.0 1.05设备名称振动料斗混合机笼型碾
2.4 原料车间料仓
原料车间料仓基本为高壁浅仓，筒仓计算高度除以筒仓短边长度大于0.5。

仓壁计算：①平面外弯曲计算：仓壁属于双向板，在原料水平压力作用下按双向板计算内力，仓壁上下端按简支，仓壁与仓壁间按固定端计算；②平面内弯曲计算：
按照深梁理论计算，仓壁与柱子连接按固定端考虑，仓壁上下端为简支。

竖向钢筋直径≮10 mm，钢筋间距宜取200 mm。

采用分散配筋的形式，见图2。

图2 高壁浅仓配筋示意图
料仓壁受力钢筋的混凝土保护层不应小于30 mm，仓壁四角加腋角，并配筋内外双层钢筋，当仓壁与柱外侧平齐时，应加大仓壁外层钢筋保护层厚度，应为50 mm。

防止与柱纵筋相碰，便于施工。

仓壁上环梁的宽度比仓壁厚度大50 mm，下环梁的宽度为仓壁厚度＋125 mm，便于钢仓连接。

料仓顶平面、皮带机地脚孔洞设备较多，不同专业资料容易冲突。

应认真画好平面图，确定具体尺寸，与其他专业协调布置。

3 结构建模
首先确定基础埋深，确定首层层高，按照工艺和建筑图逐层输入模型。

次梁可先不输入，因为有些孔洞后期需要调整，经过多次试算，调整梁柱截面尺寸，满足pkpm计算的相关规范。

3.1 轴压比
轴压比体现结构的延性，轴压比数值越小，说明建筑的安全性高，但浪费材料。

确定合理的轴压比，对结构尤为重要。

轴压比限值见抗震规范6.3.6［1］。

轴压比超限优先采取加大柱截面的方法，如果柱截面过大影响设备使用时，可采用高强度混凝土。

3.2 剪重比
剪重比是反应地震作用的重要指标。

控制任一楼层水平地震剪力，保证结构安全，见抗震规范5.2.5［1］。

当两方向的有效质量系数大于90%时，再查看剪重比是否合适。

有效质量系数可通过提高振型数来满足。

一般来说，结构刚度可看层间位移比的指标，层间位移比满足，剪重比一般也满足。

剪重比不满足时，根据地震剪力与层间位移角的相互关系，调整柱截面。

也可在stawe的调整信息中增大全楼
地震作用放大系数，满足剪重比要求。

3.3 刚度比
刚度比主要是控制结构的竖向规则性，防止刚度突变。

原料料仓竖向刚度变化很大，结构设计时，料仓上下环梁截面尺寸不要过大，电子秤层梁截面适当加大。

刚度比不满足时，哪一层不满足，将该层定义为薄弱层，地震剪力放大1.15倍。

也可与
工艺专业商量降低本层层高。

3.4 位移比
位移比主要为控制结构平面的规则性，控制结构扭转的参数［1］。

验算原料车间位移比时要选择强制刚性楼板假定，位移比大于1.2，要考虑双向地震。

位移比不满足时，搜索位移比不满足的节点，提高柱截面或周围刚度。

这些比值满足后，结构试算基本完成。

再根据洞口位置布置次梁，查看配筋结果，调整合适的梁截面尺寸，完成结构建模。

4 建议
（1）电子秤层随皮带坡度成阶梯型布置。

料仓高度也随之变化，如图3所示。

皮带层顶部已经远高于电子秤层最低层标高，8.010 m大于4.150 m，电子秤最高
处11.700 m也高于料仓最低处底环梁9.600 m。

这种结构计算很难通过，PKPM 刚度比、位移比不满足规范要求，柱子节点核心区配筋超筋。

经试算地震烈度7
度以上地区不适宜。

建议工艺改为钢皮带平台，减少一层混凝土结构层，并适当调整层高，满足规范与审图要求，达成项目的可实施性。

图3 配料仓剖面图
（2）合理降低原料车间土建造价。

原料车间荷载较大，上部结构按照实际计算结果，不会对成本的经济性造成很大影响。

若基础可提高，能节省土建造价。

基础提高能减少土方开挖，土方回填。

原料基础一般都在5 m以下，还能节省施工期间
基坑支护的费用。

现在的设计，基础埋深取决于地坑深度，因为地坑斗提机中心线
距离料仓边柱一般大约2 m，地坑壁基本贴近边柱。

见图4。

图4 上料地坑与配料仓柱的位置关系示意图
若加大此间距，即地坑远离配料仓，基础高度不受地坑限制，就可根据实际地质情况确定基础埋深。

地坑远离配料仓，提升机原设计高度不能满足下料角度，在仓顶可通过水平皮带送料。

如图5所示。

这种改进具有可行性，经济性。

图5 原料在仓顶通过水平皮带运输示意图
5 结语
玻璃原料车间原料仓荷载重，工艺相对复杂，结构计算繁琐。

需要结构设计人员有耐心，有细心，有信心。

通过对原料车间结构设计的分析，配合工艺专业要求，提出合理的改进建议。

参考文献
【相关文献】
［1］GB 50011—2010, 建筑抗震设计规范[S].
［2］GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].
［3］GB 50077—2003, 钢筋混凝土筒仓设计规范[S].。