筒仓国内研究现状

1930年左右，我国的筒仓才开始发展，起初由于我国的筒仓技术和工艺的

不成熟，所设计的筒仓在尺寸上受到很大的限制。自 1949 年新中国建国，我国的四化建设的提出，大规模的建设促进了筒仓的发展进步使之技术不断成熟，其中筒仓在化工、煤炭和建造等行业应用十分广泛。直至改革开放之时，筒仓的设计和工艺不断进步，应用范围逐步覆盖到了饲料和轻工等行业，由于筒仓结构的优越性在粮食行业中对筒仓的使用更为广泛包括（储藏、运转和加工）。最初， 我国设计和建造了很多各种类型的钢筋混凝土筒仓，只因当时我国尚未制定标准的筒仓设计规范，更多的依照他国标准，所以导致所建立的筒仓的安全程度和可靠程度不高。随着我国《钢筋混凝土筒仓设计规范(GBJ77-85)》的颁布，改善了筒仓设计无所依的情况，之后我国的筒仓设计安全性和可靠性逐步提升。近些年， 由于改革开放的深入，我国的经济不断发展，筒仓技术和工艺不断革新，由中小型筒仓渐渐发展到了大型，在筒仓的结构也由于普通钢筋混凝土到了预应力钢筋混凝土。综述所述，我国筒仓在技术和工艺有了长足的进步，在实际工程中不断的汲取教训总结经验，使得我国的筒仓技术飞速发展。

我国在国内应用的钢筋混凝土筒仓中，绝大部分都是普通的钢筋混凝土结构筒仓，其中混凝土可分为：（1）预应力混凝土，（2）非预应力混凝土。我国的大多数的筒仓结构都是选取的未施加预应力的筒仓，如果普通混凝土筒仓的直径太大，为了使混凝土的裂缝能达到设计要求就需要加强混凝土的强度同时对钢筋数量需要提高，但是这些措施效果并不明显。因此设计技术人员对直径大的筒仓的混凝土施加预应力，十分有效，但是预应力混凝土筒仓的技术和理论都还不纯熟， 更多的技术需要学习，更多问题需要解决。

国内的钢板筒仓的应用发展主要有以下几个阶段：（1）尝试期，建造小型的钢板筒仓；（2）技术引用期，引进国外技术和理论学习之后再使用适合我国的理论技术，引进利浦的技术和 SM 型的卷仓，我国生产制造出了利浦型钢板筒仓， 之后我国又引进了钢筒仓的生产线并且学习了大量的钢筒仓的理论、工艺、技术， 吸收并创新的应用到了国内钢筒仓之中[8]。（3）发展期，随着我国钢筒仓的大量建造并投入使用，通过发现问题解决问题，我国的工程师总结了大量的经验和技术创新，我国的钢筒仓在性能方面有了长足的进步，可靠性有了很大提高。

国内筒仓行业的设计和发展的最初阶段，对于影响筒仓的各种因素考虑不十分周全，这其中以地震灾害对筒仓的安全影响最为巨大，在经历了地震破坏后， 通过总结经验，梳理技术，我国的工程师编写了《钢筋混凝土筒仓设计规范》并于 2003 年颁布，其中规定了筒仓设计中防震因素。在 2001 年的《建筑抗震设计规范》明确要求了筒仓结构的抗震性能，国家颁布的规范有效的提供了筒仓结构抗震设计标准，使我国的筒仓设计标准更加详尽。

1.3钢板仓风载荷研究历史与现状

对于钢板仓和圆柱壳结构来说，风载荷对于其刚度和稳定性的影响十分巨大，也正是因为这些结构风载致毁事件的层出不穷，国内外学者对风力稳定问题给予了关注和足够的重视，在过去的几十年中对于该领域的研究十分丰富，简单介绍如下。

在流体力学和风载荷工程的研究领域中圆柱结构的风载荷以及圆柱绕流问题都是热点。19 世纪，英国科学家 Reynolds 为流体动力学规定了许多的重要概念，奠定了以后流体对于结构作用研究的基础。1930 年，科学家 Dryden 和 Hill 针对烟囱结构进行了风载荷研究，分别进行了模型试验和现场的实际测试，获得了结构上的风载荷的具体数值，这是最早的圆柱结构风载荷研究[9]。

1960 年起，开始有学者关注中、低高度的圆壳结构（如筒仓、储罐）的风载荷问题，那时主要依靠模型试验的方法对该类问题进行研究。中国科学院力学所于 1965 年用 5 万立方米的浮顶油墙作为原型，根据相似原理进行刚性的缩小尺寸得到模型，用此模型进行风洞试验，但是由于当时的条件简陋，风场是按照层流进行设置，忽略了湍流[10]。学者 Maher[11]对典型的锥顶和穹顶的钢板仓作了风洞试验，学者 Purdy 等人[12]针对平顶的钢板仓作了风载荷的试验，得到了平顶储罐的风载荷数据。学者 Holroyd 等人[13-15]针对敞口钢罐的风载荷问题和空气动力学问题作了大量的研究，覆盖了结构动力学、空气动力学和一般结构三个方面， 根据结果分析了敞口钢罐的表面的载荷与空气绕流性质之间的关系，通过特定工况下得到的钢油罐的响应把脉动风载荷用静载荷表达出来。学者 Macdonald[16] 等人对不同的类型的钢油罐进行了风洞试验，研究了圆柱壳部分和顶盖部分等风载荷。学者 Poterla 和 Godoy 等人[17-18]用美国海岸的钢油罐当作原型，并且进行了风洞试验，总结出了储罐结构表面的风压分布的规律，根据规律模拟出圆柱壳风压系数的公式。学者 Sabransky 和 Melbourne 等人[19]在风洞试验中模拟了锥顶粮食筒仓处于开阔地的试验，研究了两种参数锥顶坡度以及筒仓的高径比对筒仓结构的风载荷的影响，也把试验结果与相关资料数据进行对比。学者安永隼平等人[20-21]根据大量的风洞试验结论和数据，对高径比在 0.25 至 1.0 的敞口形式的储罐的风载荷进行考察分析，对筒仓内外表面的风载荷的分布规律以及风载荷的时空相关性，使用了条件取样的方法分析了风载荷的瞬间特性，对研究成果进行了试验，对钢筒仓的风载荷在设计中的取值提出了建设性意见。学者陈寅等人[22] 对圆柱的筒仓进行了风洞试验，取得了风压分布的情况，然后把随着高度变化的风压系数与规划中的风载荷风压系数建议值相比较，得出了规范值相对来说较为保守的结论。

随着计算机技术的进步，流体力学商用计算软件逐渐成熟，工程师们开始采用 Fluent 等数值软件对筒仓等圆柱壳结构的风载荷进行研究。学者 Falcinelli 等人[23]对圆柱壳结构的风载荷数值模拟分析中忽略了地形对风载的影响，而工程实践中筒仓结构所在的海拔高度对结构上风载大小影响明显，与山脚相比山顶的风压系数会增大而且风载荷在筒仓圆周方向的分布规律也发生变化。学者张冬兵等人[24]针对大型的圆柱形煤筒仓的风载荷的风压数值进行了模拟，通过数值模拟与试验结果对比，得出可以用数值模拟来准确表达出这种类型结果的表面的平均风压，这对结构的风抗设计有重要的参考意义。学者吕晓东等人[24]对大型的太阳能发电烟囱结构的平均的风载进行了数值模拟，取得了烟囱结构的内外表面风压分布的数据，并总结了风压规律。

在风载科研的进行中，许多学者考虑到了群体效应的筒仓结构的风载荷的巨大影响，特别值得注意的是风载荷的增大的效应。学者 Vickery 和 Ansourian[26] 设计并进行了一个系列的使用，系统的研究了三仓共线的筒仓群在正常风环境下的筒仓结构风载荷，分析得到在紧密的排列结构下，筒仓结构的迎风面会有更大的入射的风载压力。学者 Sabransky 和 Melbourne 等人[19]对简单排列下的筒仓结构群风载荷的群体效应，这之中三个筒仓模型都位于一排，筒仓之间距离为 1.25 倍直径，风载荷的入射角为 0°、22.5°和 45°，试验结果得出结论，由于筒仓之间风载荷的干扰效应，风压会有增大。学者 Macdonald 等人[27]对五个筒仓一线的筒仓群的干扰效应进行研究，筒仓间距由 1/8 至 3 倍变化，风向角由 0°、20°、45°和 90°四个变化，通过数据分析总结了筒仓群结构间距和风向角对风载荷的影响。学者 Portela 和 Godoy[28-29]则是对两个不同规格的筒仓排列下的风载荷，他们对更加复杂的排列的结构进行研究，其中筒仓的尺寸和间距的变化不规律。