筒仓及其仓顶结构

技术领域

本发明涉及屋面结构技术领域，具体涉及一种筒仓的仓顶结构和一种筒仓。

背景技术

由于城市用地紧张，带顶部通廊的大直径筒仓具有越来越广泛的实用意义。一座超大型筒仓的仓储量可以达到10万立方米，一座10万立方米的超大型筒仓，直径约为55m，高度亦超过50m。

目前，筒仓一般采用采用装配式锥壳、球壳等屋面结构，由于超大型筒仓往往高度超过50m，如果采用装配式锥壳、球壳等屋面结构，由于其为空间组合受力体系，需要结构整体完成后才可发挥刚度，必须采用特殊的施工方法，安装十分困难。且由于中心重载，造价不菲，很难满足设备运行的变形要求。若采用钢筋混凝土整体式屋面结构，由于自重过大，且施工困难，无法用于跨度超过30m的屋面体系。

相关技术中，虽然有通廊栈桥结构作为核心受力构件的屋面体系的筒仓的仓顶结构，但该结构荷载仅仅由屋面封闭系统向通廊系统传递，结构体系为单一受力结构体系，无法满足超大跨度下仓储结构屋面极高设备运行的变形要求。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种筒仓的仓顶结构，该结构将通廊桁架与实腹式屋面钢梁结合为一个整体，形成屋面的抗垂直力体系，筒仓顶部的贯通环梁可以削弱屋面体系产生的面外的水平荷载，结构体系由单一受力结构体系变成双向受力的复合结构体系，在提高仓顶结构抗竖向变形能力的可以同时缓解仓壁结构的局部应力集中，且由于屋面结构均匀对称分布，节点形式简单，生产安装简单、经济实惠，通廊桁架采用特制抗剪埋件设计，无需高位灌浆，安装方便。

本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面实施例提出了一种筒仓的仓顶结构，包括：贯通环梁，所述贯通环梁设置在所述筒仓的顶端；通廊桁架，所述通廊桁架通过抗剪埋件支撑在所述贯通环梁上；实腹式屋面钢梁，所述实腹式屋面钢梁沿通廊中心线对称鱼骨式布置，所述实腹式屋面钢梁的一端与所述通廊桁架下弦直接铰接连接，所述实腹式屋面钢梁的另一端通过钢筋混凝土或钢支墩与所述贯通环梁铰接连接。

根据本发明的一个实施例，所述通廊桁架包括支座斜撑，所述支座斜撑用于抬高所述通廊桁架底面。

根据本发明的一个实施例，所述实腹式屋面钢梁与水平线之间的角度大于或等于第一预设角度。

根据本发明的一个实施例，所述第一预设角度为10°。

根据本发明的一个实施例，所述贯通环梁配置轴向受拉钢筋。

根据本发明的一个实施例，上述的筒仓的仓顶结构还包括：屋面水平支撑体系，所述屋面水平支撑体系分布在所述实腹式屋面钢梁之间。

根据本发明的一个实施例，所述筒仓的直径大于50m。

本发明的第二方面实施例提出了一种筒仓，包括本发明第一方面实施例所述的筒仓的仓顶结构。

本发明的有益效果：

本发明将通廊桁架与实腹式屋面钢梁结合为一个整体，形成屋面的抗垂直力体系，筒仓顶部的贯通环梁可以削弱屋面体系产生的面外的水平荷载，结构体系由单一受力结构体系变成双向受力的复合结构体系，在提高仓顶结构抗竖向变形能力的可以同时缓解仓壁结构的局部应力集中，且由于屋面结构均匀对称分布，节点形式简单，生产安装简单、经济实惠，通廊桁架采用特制抗剪埋件设计，无需高位灌浆，安装方便。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的筒仓的仓顶结构的立体图；

图2是根据本发明一个实施例的垂直载荷分布的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的水平推力示意图；

图4是根据本发明一个实施例的通廊桁架的底层布置示意图；

图5是根据本发明一个实施例的通廊桁架的中间层布置示意图；

图6是根据本发明一个实施例的通廊桁架的顶层布置示意图；

图7是根据本发明一个实施例的通廊桁架的立体图；

图8是图7所示的通廊桁架的立体图中A-A与B-B处的剖面图；

图9是根据本发明一个实施例的实腹式屋面钢梁的结构示意图；

图10为图9所示实腹式屋面钢梁A1-A1、A2-A2、A3-A3、B1-B1、B2-B2和C-C处的剖面图；

图11是根据本发明一个实施例的实腹式屋面钢梁与贯通环梁的铰接示意图；

图12是根据本发明一个实施例的通廊桁架支座节点示意图；

图13是根据本发明一个实施例的抗剪埋件的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是根据本发明一个实施例的筒仓的仓顶结构的立体图。如图1所示，该仓顶结构包括：贯通环梁1、通廊桁架2、实腹式屋面钢梁3。

其中，贯通环梁1设置在筒仓的顶端；通廊桁架2通过抗剪埋件支撑在贯通环梁1上；实腹式屋面钢梁2沿通廊中心线对称鱼骨式布置，实腹式屋面钢梁2的一端与通廊桁架下弦直接铰接连接，实腹式屋面钢梁3的另一端通过钢筋混凝土或钢支墩与贯通环梁1铰接连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通廊桁架2包括支座斜撑，支座斜撑用于抬高通廊桁架底面。

具体地，筒仓是平面为圆形、矩形的驻村散料的直立容器，仓顶结构是筒仓仓顶的结构，一般包括水平带式输送机通廊，屋面封闭结构等。螺旋输送机是筒仓仓内用于堆取料作业机械，悬吊于顶部通廊，可沿着仓内圆周方向行走。通廊桁架底层为电缆层，中间层为设备层。通过通廊桁架支座斜撑抬高桁架底面，保持桁架下弦和屋面最高点处于一个平面

本发明提出的筒仓的仓顶结构将通廊桁架2与实腹式屋面钢梁3结合为一个整体，形成屋面的抗垂直力体系。通过支座斜撑抬高桁架底面，支座斜撑也能极大地约束通廊桁架2的支座转动，降低跨中变形。如图2所示，仓顶结构上的垂直载荷分布包括屋面恒载+活载F1、运输机皮带运行载荷F2+设备载荷F3，屋面恒载、活载、运输机皮带运行载荷、设备载荷将通过鱼骨式布置的实腹式屋面钢梁剪力均匀地传给通廊桁架2，通过类似于拱桥的支承作用撑起通廊桁架2。通廊桁架2通过支座处的附加斜撑增加支座抗变形能力，同时对筒仓的仓壁顶产生水平推力。水平推力由柱脚抗剪埋件传给贯通环梁1，水平推力示意图参可照图3所示，筒仓在顶部设置贯通环梁，增加整体性，削弱屋面体系产生的面外的水平荷载。

由此，将通廊桁架与实腹式屋面钢梁结合为一个整体，形成屋面的抗垂直力体系，筒仓顶部的贯通环梁可以削弱屋面体系产生的面外的水平荷载，结构体系由单一受力结构体系变成双向受力的复合结构体系，在提高仓顶结构抗竖向变形能力的可以同时缓解仓壁结构的局部应力集中，且由于屋面结构均匀对称分布，节点形式简单，生产安装简单、经济实惠，通廊桁架采用特制抗剪埋件设计，无需高位灌浆，安装方便。

在本发明中，通廊桁架的底层布置示意图可参照图4所示，通廊桁架的中间层布置示意图可参照图5所示，通廊桁架的顶层布置示意图可参照图6所示，通廊桁架的立体图可参照图7所示。图8是图7所示的通廊桁架的立体图中A-A与B-B处的剖面图；

根据本发明的一个实施例，实腹式屋面钢梁3与水平线之间的角度大于或等于第一预设角度。第一预设角度可以根据实际情况进行预设，例如10°。

具体地，实腹式屋面钢梁的结构可参照图9所示，实腹式屋面钢梁沿通廊中心线对称鱼骨式布置，图10为图9所示实腹式屋面钢梁A1-A1、A2-A2、A3-A3、B1-B1、B2-B2和C-C处的剖面图。如图10所示，实腹式屋面钢梁与水平线之间的角度α大于一定角度，既可以使得实腹式屋面钢梁对通廊桁架起到可观的支撑作用，同时可以达到排水效果。

实腹式屋面钢梁与贯通环梁的铰接示意图可参照图11所示，其中，10为加劲板，20为安装螺栓，30为抗剪埋件。

通廊桁架支座节点可参照图12所示，其中，40为节点板。本发明的抗剪埋件的示意图可参照图13所示，301为面埋钢板，302为锚筋，303为抗剪角钢，304为穿孔塞焊，500、55、130代表尺寸大小。

在本发明的一个实施例中，贯通环梁1配置轴向受拉钢筋，从而可以将屋面体系产生的水平推力在环梁内进行平衡，保护仓壁不受影响面外荷载。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，上述的筒仓的仓顶结构还可以包括：屋面水平支撑体系4，屋面水平支撑体系4分布在实腹式屋面钢梁3之间。

具体地，垂直荷载在屋面实腹式钢梁中产生轴力，通过屋面水平支撑体系可以降低梁的弱轴计算长度。

由上述可知，本发明结构体系由单一受力结构体系变成双向受力的复合结构体系，在提高仓顶结构抗竖向变形能力的可以同时缓解仓壁结构的局部应力集中，因此，本发明的仓顶结构应用于筒仓时，对于超大直径筒仓，例如直径大于50m的筒仓，也能达到其设备运行变形限制运行工况下仓顶结构变形要求。

设备运行需要悬挂在筒仓的仓顶中心，本发明可以使得重型设备中心布置的筒仓屋面挠度变形大幅降低，提高设备的运行安全，降低了屋面梁的跨度，节约了原材料，与仓壁整体连接，抗震性能良好。

通廊桁架柱脚可采用斜撑设计，在提高桁架内弦杆和腹杆利用率的同时，可以进一步降低桁架挠曲变形。

本发明提出的筒仓的仓顶结构安装时，通廊桁架可独立作用，进行单独悬挂安装。实腹式屋面钢梁可以待桁架安装完成后单独安装。由于通廊桁架和实腹式屋面钢梁之间没有空隙，可以使用彩板整体封闭。

采用上述结构的优点，将屋面结构和通廊结构有机的结合，结构体系由单一结构体系变成双向受力的复合结构体系，提高仓顶结构抗竖向变形能力的可以同时缓解仓壁结构的局部应力集中。且由于屋面结构均匀对称分布，实腹式钢梁型号少，节点形式比较简单，生产安装简单。

综上所述，根据本发明实施例的筒仓的仓顶结构，将通廊桁架与实腹式屋面钢梁结合为一个整体，形成屋面的抗垂直力体系，筒仓顶部的贯通环梁可以削弱屋面体系产生的面外的水平荷载，结构体系由单一受力结构体系变成双向受力的复合结构体系，在提高仓顶结构抗竖向变形能力的可以同时缓解仓壁结构的局部应力集中，且由于屋面结构均匀对称分布，节点形式简单，生产安装简单、经济实惠，通廊桁架采用特制抗剪埋件设计，无需高位灌浆，安装方便。

此外，本发明还提出一种筒仓，包括本发明上述的筒仓的仓顶结构。

根据本发明实施例的筒仓，通过上述的仓顶结构，将通廊桁架与实腹式屋面钢梁结合为一个整体，形成屋面的抗垂直力体系，筒仓顶部的贯通环梁可以削弱屋面体系产生的面外的水平荷载，结构体系由单一受力结构体系变成双向受力的复合结构体系，在提高仓顶结构抗竖向变形能力的可以同时缓解仓壁结构的局部应力集中，且由于屋面结构均匀对称分布，节点形式简单，生产安装简单、经济实惠，通廊桁架采用特制抗剪埋件设计，无需高位灌浆，安装方便。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。