◎ 姚章堂，杜 琳，刘小培

（1.中粮工程科技（郑州）有限公司，河南 郑州 450053；2.机械工业第六设计研究院有限公司，河南 郑州 450007）

汽车接收发放站是粮库建设中常见的一种粮食输送中转设施，配合卸粮坑、斗提机接收和发放粮食。该结构上部为矩形筒仓，下部为框架，上刚下柔，头重脚轻，结构极其不规则，基本无法满足《建筑抗震设计规范》[1]对刚度比、质量比、受剪承载力等的要求。考虑到该建筑上人极少，可将其视为构筑物，满足《构筑物抗震设计规范》[2]的要求。本文通过汽车接收发放站设计工程实例，阐述如何利用PKPM程序选取设计参数、控制指标，从而使结构满足构筑物抗震设计的具体要求。

1 工程概况

某粮食储备库一汽车接收发放站，结构形式为底部2层框架，层高6 m，上部18.7 m高的单排矩形筒仓，单仓仓容为450 t，共2仓，平面尺寸5.0 m×12.0 m，平面及剖面如图1所示。该构筑物所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.10 g，设计地震分组：第一组；场地类别：II类。

图1 卸粮坑的平面及剖面图

2 结构选型

根据《构筑物抗震设计规范》6.1.2条规定，结构形式为设筒仓的框架结构，抗震等级为二级，弹性层间位移角限值为1/650，柱轴压比限值为0.7。一层、二层支承筒仓竖壁的框架柱截面为650 mm×750 mm，筒仓角部柱截面为500 mm×500 mm；一层框架梁截面300 mm×700 mm，二层框架梁截面400 mm×800 mm，仓壁厚为320 mm；一层板厚为120 mm，二层等效板厚为250 mm，仓顶板厚为120 mm。梁、板、柱截面尺寸如图2所示。

图2 结构平面布置图

3 荷载计算

（1）永久荷载。包括承重结构自重、填充墙自重（250 mm加气砼砌块）及楼面装饰材料自重。一层楼面装饰材料自重为1.5 kN/m2，二层楼面装饰材料自重为1.0 kN/m2，仓顶屋面装饰材料自重为3.5 kN/m2。

（2）可变荷载。一层楼面等效活荷载为4.0 kN/m2；二层楼面贮料（小麦）荷载按照《钢筋混凝土筒仓设计规范》[3]4.2.2条中式4.2.2-2计算：

顶层屋面等效活荷载为5.0 kN/m2。

（3）地震作用。根据《钢筋混凝土筒仓设计规范》4.1.8条和《构筑物抗震设计规范》6.2.5条，设有筒仓的框架结构计算水平地震作用时，贮料重力荷载代表值的组合系数取0.9，重心取贮料总重的中心。根据《构筑物抗震设计规范》6.2.2条5款要求，贮料荷载应分配给纵向和横向竖壁上，按《钢筋混凝土筒仓设计规范》4.2.2 条式 4.2.2-8 计算，pf=ρ[γs-γρ(1-e-μks/ρ)/μk]=122kN/m；因此，在PKPM模型中，将60 kN/m2贮料面荷载加载在二层楼面，122 kN/m贮料线荷载加载在仓顶墙壁上。

4 PKPM模型中设计参数选取

（1）周期折减系数。《构筑物抗震设计规范》6.2.2条7款，计算的结构自振周期应乘以0.8～0.9的周期调整系数，考虑填充墙采用砌块砌筑，周期折减系数取为0.9。

（2）分项系数。《钢筋混凝土筒仓设计规范》4.1.5条及4.1.6条规定，永久荷载的分项系数为1.2，贮料荷载分项系数为1.3，标准值大于等于4 kN/m2的楼面活荷载分项系数为1.3，因此，永久荷载分项系数取1.2，可变荷载分项系数取1.3。4.1.9条规定，计算水平地震作用效应时，地震作用分项系数应取1.3。

（3）组合系数。《钢筋混凝土筒仓设计规范》4.1.7.条规定，楼面活荷载的组合系数为0.7，贮料荷载组合系数为0.9，因此，在PKPM模型中进行整体计算时，可变荷载的组合系数建议统一取为0.9。

（4）柱端弯矩增大系数。比较《构筑物抗震设计规范》6.2.6条、6.2.7条与《建筑抗震设计规范》6.2.2条、6.2.3条可知，两者增大系数一致，考虑该结构为转换结构，结构形式不规则，将底部两层框架柱按《建筑抗震设计规范》6.3.7条及6.3.9条规定的转换柱的构造要求进行配筋。《构筑物抗震设计规范》6.2.12条规定，支承筒仓竖壁的框架柱组合弯矩及剪力设计值应乘以不小于1.1的增大系数，而《建筑抗震设计规范》6.2.6条仅规定角柱的组合弯矩、剪力设计值乘以1.1的增大系数，因此，在模型中应将底部两层柱全部定义为角柱以满足《构筑物抗震设计规范》6.2.12条的要求。

5 控制参数

（1）轴压比。《构筑物抗震设计规范》6.3.6条规定支承筒仓竖壁的框架柱，抗震等级为二级时，其轴压比限制μN=0.7。PKPM计算结果如图3所示，底层柱最大轴压比为0.64，满足规范要求。

图3 底层柱轴压比及长细比图

（2）周期比。参见《建筑抗震设计规范》3.4.1条文说明，扭转周期比大于0.9的结构属于特别不规则，因此，应严格控制结构的扭转周期比不超0.9，以保证结构有足够的抗扭刚度。PKPM计算结果如表1所示，扭转周期比为0.739，满足规范要求。

表1 各个振型周期及扭转系数表

（3）位移比。《构筑物抗震设计规范》6.2.26条规定支承筒仓竖壁的框架结构，层间弹性位移角限制为1/650，相比一般框架结构较严。PKPM计算结果显示，X方向最大弹性层间位移比为1/1036，Y方向最大弹性层间位移比为1/1022，满足规范要求。

（4）剪重比、刚重比。根据《构筑物抗震设计规范》3.5.3条规定，当结构在地震作用下的重力附加弯矩大于初始弯矩的10%时，应计入重力二阶效应的影响；5.2.5条规定任一楼层的水平地震剪力应满足式5.2.5的要求。

（5）刚度比、层间受剪承载力之比。根据《构筑抗震设计规范》3.4.6条及3.4.7条规定，当下部楼层与上部楼层刚度比小于0.7，下部楼层与上部楼层受剪承载力比小于1.0且大于0.65时，下部楼层地震剪力应放大1.25倍。因此，该结构下部两层的地震剪力应乘以1.25的放大系数。

6 构造要求

（1）箍筋要求。《构筑物抗震设计规范》6.3.9条规定，支承筒仓竖壁的框架柱箍筋应全高加密，结构二层为转换层，建议将下部2层框架柱按照框支柱的构造要求进行箍筋设计。

（2）仓壁角部和仓壁顶部暗梁构造措施。《构筑物抗震设计规范》9.1.3条规定，支承筒仓竖壁的框架柱应伸至仓顶，并应与仓壁整体连接，角部构造加强做法如图4所示。建议在仓壁顶部设置封闭暗梁，以方便仓顶梁、板的钢筋绑扎施工。

图4 角部加强图

7 结语

①与一般框架结构相比，支承筒仓竖壁的框架结构，抗震等级有所提高，相应的抗震计算及抗震构造措施应提高。②相同抗震等级的支承筒仓竖壁的框架柱相比普通框架柱内力放大1.1倍。③该结构上部矩形筒仓，下部框架，上刚下柔，头重脚轻，且二层为转换层，因此，底部2层柱应按框支柱的要求进行配筋设计。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50191-2012构筑物抗震设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.

[3]中华人民共和国建设部. GB 50077-2003 钢筋混凝土筒仓设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.