钢制矩形料仓加劲肋组合截面特性计算.pdf

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1、石油和化工设备-8-论文广场2017年第20卷钢制矩形料仓加劲肋组合截面特性计算汪明笑，顾礼新（上海克硫环保科技股份有限公司，江苏南京210000）[摘要]通过建立加劲肋组合截面的模型，推导和验证了钢制矩形料仓设计时所必需的加劲肋组合截面特性参数的计算公式，可为料仓设计时加劲肋的选择和优化提供便利。[关键词]钢制矩形料仓；加劲肋；组合截面；特性参数钢制矩形料仓因其具有自重轻、安装制作方便、贮卸料通畅、便于检修更换、适用于多种工况（如高温、防潮）等特点，多作为小容量浅仓或深仓的漏斗，起到生产调节、运转、贮存物料的作用，在钢铁、煤炭、化工、环保等行业中广泛使用。根据工程实际，在进行矩形

2、料仓设计时，往往会遇到壁板厚度、斜壁角度和加劲肋类型及规格与《贮仓结构设计手册》不一致的情况，这时就无法在组合截面的截面特性表中查得，以致于设计人员不得不迁就设计手册中的壁板厚度、斜壁板角度和加劲肋类型及规格，给设计工作造成了一定的困扰。鉴于加劲肋组合截面的截面特性计算对节约图图1竖壁加劲肋组合截面型式1竖壁加劲肋组合截面型式钢材、减少材料类型和规格、便于材料管理和材料采购有重要意义，在《贮仓结构设计手册》基础上，提出了加劲肋垂直壁板布置时的加劲肋组合截面的截面特性计算公式，以及一肢水平布置的加劲肋与斜壁板组成的组合截面的截面特性的近似计算方法，旨在为设计施工提供便利。1壁板加劲肋

3、组合截面型式对于料仓的竖壁，加劲肋一般均垂直于竖壁布置，且可根据需要采用多种形式的型钢，壁板与加劲肋的组合截面型式如图1所示；对于料仓的斜壁，如加劲肋垂直与壁板布置，其组合截面型式与竖壁类似，也可采用多种形式的型钢，如图2所示；如加劲肋采用一肢水平布置，此时加劲肋一般多采用扁钢或角钢，且角钢应尽量采用不等图2垂直于斜壁加劲肋组合截面型式图2垂直于斜壁加劲肋组合截面型式边角钢，如图3所示。2加劲肋组合截面计算作者简介：汪明笑（1982—），男，江苏南京人，硕士，工程师。从事压力容器及非标设备设计工作。2.1按封闭框架计算第7期汪明笑等钢制矩形料仓加劲肋组合截面特性计算-9-图3图3一

4、肢水平布置的加劲肋组合截面一肢水平布置的加劲肋组合截面图5图5垂直于壁板加劲肋计算简图垂直于壁板加劲肋计算简图弯矩(8)(9)应力(10)图4一肢水平布置的加劲肋计算简图图4一肢水平布置的加劲肋计算简图(11)对于图1和图3中的加劲肋组合截面型式，组合截面的力学计算可按封闭框架计算[1]，其力学模挠度(12)型见图4所示，计算公式如下：(13)支座弯矩(1)其中qa、qb为加劲肋承受的法向载荷；其他参数意义同上。3加劲肋组合截面特性公式推导跨中弯矩(2)从上节所列公式可知，在特定的料仓计算(3)时，当加劲肋间距确定后，qa、qb、Na、Nb即为可求，γQ、γ、E为常系数，ξ查表可得

5、，la、lb为几何参数，需要通过选取不同的加劲肋型式得应力(4)到A、W、I，带入计算应力和挠度是否满足许用条件。当所选取的加劲肋组合截面超过手册范围(5)时，便无法查取，需另行计算。3.1垂直于壁板的加劲肋组合截面特性计算挠度(6)如图1、图2中所示，y1为型钢形心所在轴，y2为壁板截面形心所在轴，Y为加劲肋和钢板组合形(7)心所在轴，e1型钢截面形心偏移值，e2壁板截面形其中，γQ贮料载荷分项系数；qaqb加劲肋承心偏移值，z0型钢形心距。受的水平载荷；lalb加劲肋长度；NaNb轴向拉力；根据此模型，加劲肋组合截面特性的计算步A组合截面面积；γ截面塑性发展系数；W组合骤为：①

6、查询型钢的特性参数：h（高度）b（宽截面抵抗矩；E钢材的弹性模量；I组合截面惯性度）A1（截面积）Iy1（惯性矩）；计算组合截面矩；ξ系数，与加劲肋两端弯矩有关。中钢板的特性参数：l（长度）t（厚度）A2（截面2.2按简支梁计算积）Iy2（惯性矩）；②根据材料力学中静矩和形心的相互关系求出加劲肋截面形心和组合截面形对于图2中的型钢垂直于斜壁板布置的加劲肋心间的偏移值e1；③根据材料力学的移轴原理，叠组合截面，可按简支梁计算，其力学模型见图5，加原理求解出组合截面的惯性矩Iy，组合截面最小计算公式如下：石油和化工设备-10-论文广场2017年第20卷截面系数Wmin。是对称的，因此惯

7、性矩无法采用基本公式计算；组合截面相关参数求解：②由于钢板是倾斜的，随着角度的变化，最大形心边距也是变化的。对于钢板惯性矩Iy2的计算，(1)钢板截面相关参数计算：若根据惯性矩的定义来求，则计算过程非常复杂，为简便计算，取垂直于钢板长度方向的狭条钢板的长度l：(14)作为微元面积dA，见图6，积分求得斜壁板相对于y2轴的惯性矩为：钢板的截面面积A2：(15)钢板对于中心截面的惯性矩Iy2：(16)(2)加劲肋截面形心相对组合截面形心的偏移值e1：以y1轴作为坐标轴进行