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石化工程项目由于国家供求需要，大力发展，而料仓作为石化项目中一个装置，在石化项目中十分常见，不断的被结构设计人员所重视，在一个个的项目中，不断改进，不断提高。
由于工艺需要，设备安装和操作便捷等原因，料仓设备支撑在12～20m的框架上，其特点主要有重心高、荷载大等，框架除了除了受料仓自重恒载、操作活载、最大冲水活载等静力荷载外，还因为料仓体积、重量巨大要承受设备风载、设备地震恒载，所以设计时要结构选型合理、设计准确，而且要有相应的构造措施来保证框架的刚度、强度以及稳定要求。
本文根据实际工程经验，来探讨料仓框架的设计。
工程概况
工程名称：燕山石化化工一厂低压聚乙烯装置粉料外送改造项目目的料仓
自然条件: 基本风压0.45KN/m2，地面粗糙度B类，地震基本烈度8度（第一组），二级抗震，Ⅱ类场地土。
工艺布置：料仓框架2层，总高17.5m，一层高层高11.2m，二层层高6.3m，东西向2跨，南北向1跨，跨度均为11m，支撑2个成品料仓，成品料仓直径4.8m，设备自重300KN，操作物料重1000KN，料仓露出框架高10.4m。
二、设计过程
2、结构选型
（1）钢结构
钢结构的优点是结构传力明确，施工简单。施工周期较混凝土周期短，受季节和天气影响小，但对于料仓框架来说由于设备支撑位置高，且料仓体积和自重都很大，所以设备和框架产生的地震荷载、风荷载也很大，导致框架的水平位移很大，如果采用钢结构，钢结构截面很大，节点较为复杂，且需要布置很多水平、竖向支撑，费用较高，对施工单位要求高，也可能影响工艺布置、操作等方面的要求，故此料仓框架不常钢结构体系。
（2）钢筋混凝土
钢筋混凝土结构体系侧向刚度大，工程造价相对较低，施工方法比较成熟，相关规范较完善，故此石化项目中料仓框架钢筋混凝土结构体系较钢结构来说，要应用的多。
本项目综上所述，在考虑工程造价、施工单位施工能力的等方面的基础上，选用钢筋混凝土结构作为料仓框架的结构形式。
2、 计算模型选择
一般框架结构根据计算力学可以简化为杆系结构进行计算。一般杆系计算为三维模型和二维模型两种，三维模型合理的还原了结构的实际情况，计算准确，精度高，但计算量很大，在电算的时候常用，而二维模型是把三维模型从空间简化到平面中，虽减少了计算量，但精度上无法与三维模型相比，尤其在料仓这种荷载大，工况复杂的装置中，不适合作为计算模型。
在料仓设计中有两种三维模型的模拟方法，一种是将料仓设备的自重荷载、操作荷载、地震力、风荷载计算出来，以集中力和线荷载的方式传到框架上；一种是完全模型现实情况，把料仓设备建到料仓框架中，进行统一分析。设备作为荷载输入的模拟方法属于简化模拟，把实际设备简化为相关荷载作用在框架上，框架只接受设备其荷载，而不接受其刚度，不与其协同抗震，与其实际情况来比相对保守。而完全模拟现实情况的模型，由于现阶段PKPM软件功能的限制，无法准确的把料仓设备、设备中的物料以及底部框架三个质点在地震作用下的质点运动方式准确的计算出来，且在PKPM软件中对于钢结构体系与混凝土体系共同作用结构阻尼比等系数取值也比较困难，不好把握准确，故此本工程采用相对保守的简化三维模型来计算料仓。
3、荷载、荷载组合选择
（1） 荷载
根据《建筑结构荷载规范》的规定，料仓框架的主要荷载分为：永久荷载和可变荷载。
永久荷载包括框架结构自重荷载、建筑面层自重荷载、料仓设备自重荷载等。可变荷载包括楼面活荷载、楼面操作安装检修荷载、风荷载、雪荷载、料仓操作物料荷载等。荷载标准值根据荷载规范相关规定以及工艺要求确定。
（2）荷载组合
本项目荷载组合应满足荷载规范、抗震规范对于荷载组合的相关要求。同时由于本项目按简化模型计算，故此料仓设备的的自重转化为恒载线荷载、料仓操作物料荷载转化成活载线荷载输入到框架环梁上，设备双向风荷载、地震荷载在PKPM中转化为四组特殊风荷载，作为附加风、地震荷载与框架原有风、地震荷载相加组合。具体办法在SATWE荷载组合中用户自定义荷载中人为设置。
（3）风荷载作用
本项目由于按简化模型计算，故此风荷载分为两部分，一为框架部分风荷载，二为设备风荷载。
框架部分风荷载相关系数根据荷载规范要求，把相关系数输入PKPM中，但结构自振周期由于料仓非普通框架，为高耸结构，不能简单按框架结构进行输入，这样会造成计算结果不准确，而荷载规范中附录E中有对此的相关要求，故此结构自振周期应按E.1.2中石油化工塔架相关公式进行计算。
上部料仓设备部分风荷载按荷载规范中相关公式计算设备在风荷载作用下产生的附加X、Y向弯矩、剪力，并根据弯矩方向把它传输到框架梁作用点上变成一组向上、下的集中力偶（公式为P=W/D其中P为集中力，W为设备风荷载弯矩，D为设备两支撑点距离，集中力偶的方向根据弯矩方向确定）。剪力分成4份分别作用在支撑点上。
（4）地震作用
由于按照简化模型计算，故此本项目地震荷载同风荷载，也是分为框架和设备两部分。
本工程框架部分采用底部剪力法进行计算，底部剪力法为抗震规范中三种计算方法中一种基本算法。由于料仓结构规则、高度不超限，且以剪切变形为主，同时质量和刚度沿高度分布较均匀，近似于单质点体系的结构，故此可以用底部剪力法进行计算。由于料仓活载分布不均匀的原因，要在SATWE地震信息中点上偶然偏心。有关结构阻尼比系數，因为模型完全简化为钢筋混凝土结构附加设备荷载，所以按0.05的混凝土结构阻尼比系数来取值。
由于按底部剪力法进行计算，故此除了框架底部进行抗震计算，这样除了框架外把上部料仓的附加地震弯矩算进去，料仓在地震作用下产生的附加X、Y向弯矩，并根据弯矩方向把它传输到框架梁作用点上变成一组向上、下的集中力偶。（f=ɑG，N=fh/d，式中f为料仓地震荷载；ɑ为水平地震影响系数值；G为料仓自重加物料重；N为框架支点集中力；h为料仓中心到支撑点的垂直距离；d为支撑点间距，集中力方向根据弯矩方向确定）。
4、混凝土框架设计
（1）框架形式
由于料仓支撑在框架上面，故此料仓为框架式设备基础，框架结构为梁板框架结构。
根据料仓体型大、荷载大的实际情况，产生的风荷载、地震荷载较大，故此弯矩、水平剪力较大，使得框架边梁处于弯剪扭共同作用的复杂状况下，这时用主次梁铰接链接而不让次梁将弯矩传到主梁上的模拟工况不就 大准确。由于主次梁截面差距很小，次梁无法只传递剪力而不传递弯矩，而次梁的弯矩传到主梁上后就变成了扭矩，如果按铰接输入就会造成次梁支座负弯矩钢筋配置不够从而产生开裂甚至破坏，以及主梁扭筋配置不够产生扭转破坏。
（2）抗震和构造措施
料仓框架由于其结构主要性，要求设计人员不只要在结构设计上保证其安全，更要采取抗震和构造措施，加强其整体稳定性，保证其安全可靠度。
梁柱配筋要按《建筑抗震设计规范》要求。满足二级抗震规定，柱配筋应满足地震作用下纵向筋最小配筋率，角柱配筋要加强。由于料仓为室外构筑物，确保梁裂缝宽度小于0.2mm。
设计结果
最终根据整体结构调整，柱截面为1200mmx1200mm，设备支撑梁截面为500mmx1100mm，框架梁截面500mmx1200mm，结构自振周期为0.85s，最大弹性位移角为1/645，最大轴压比为0.6，完全符合规范要求。
四、结语
近年来由于石化装置的不断发展，料仓的设计项目也越发增多，故此设计人员要在设计过程中不断积累经验，合理选择设计方案、简化模型，减小配筋量、截面尺寸、造价和施工难度，不断提高工程的安全性、经济性尤为重要。
参考文献
1、GB50010-2010 混凝土结构设计规范（S）
2、GB50009-2008 建筑结构荷载规范（S）
3、GB50011-2010建筑结构抗震规范（S）
由于工艺需要，设备安装和操作便捷等原因，料仓设备支撑在12～20m的框架上，其特点主要有重心高、荷载大等，框架除了除了受料仓自重恒载、操作活载、最大冲水活载等静力荷载外，还因为料仓体积、重量巨大要承受设备风载、设备地震恒载，所以设计时要结构选型合理、设计准确，而且要有相应的构造措施来保证框架的刚度、强度以及稳定要求。
本文根据实际工程经验，来探讨料仓框架的设计。
工程概况
工程名称：燕山石化化工一厂低压聚乙烯装置粉料外送改造项目目的料仓
自然条件: 基本风压0.45KN/m2，地面粗糙度B类，地震基本烈度8度（第一组），二级抗震，Ⅱ类场地土。
工艺布置：料仓框架2层，总高17.5m，一层高层高11.2m，二层层高6.3m，东西向2跨，南北向1跨，跨度均为11m，支撑2个成品料仓，成品料仓直径4.8m，设备自重300KN，操作物料重1000KN，料仓露出框架高10.4m。
二、设计过程
2、结构选型
（1）钢结构
钢结构的优点是结构传力明确，施工简单。施工周期较混凝土周期短，受季节和天气影响小，但对于料仓框架来说由于设备支撑位置高，且料仓体积和自重都很大，所以设备和框架产生的地震荷载、风荷载也很大，导致框架的水平位移很大，如果采用钢结构，钢结构截面很大，节点较为复杂，且需要布置很多水平、竖向支撑，费用较高，对施工单位要求高，也可能影响工艺布置、操作等方面的要求，故此料仓框架不常钢结构体系。
（2）钢筋混凝土
钢筋混凝土结构体系侧向刚度大，工程造价相对较低，施工方法比较成熟，相关规范较完善，故此石化项目中料仓框架钢筋混凝土结构体系较钢结构来说，要应用的多。
本项目综上所述，在考虑工程造价、施工单位施工能力的等方面的基础上，选用钢筋混凝土结构作为料仓框架的结构形式。
2、 计算模型选择
一般框架结构根据计算力学可以简化为杆系结构进行计算。一般杆系计算为三维模型和二维模型两种，三维模型合理的还原了结构的实际情况，计算准确，精度高，但计算量很大，在电算的时候常用，而二维模型是把三维模型从空间简化到平面中，虽减少了计算量，但精度上无法与三维模型相比，尤其在料仓这种荷载大，工况复杂的装置中，不适合作为计算模型。
在料仓设计中有两种三维模型的模拟方法，一种是将料仓设备的自重荷载、操作荷载、地震力、风荷载计算出来，以集中力和线荷载的方式传到框架上；一种是完全模型现实情况，把料仓设备建到料仓框架中，进行统一分析。设备作为荷载输入的模拟方法属于简化模拟，把实际设备简化为相关荷载作用在框架上，框架只接受设备其荷载，而不接受其刚度，不与其协同抗震，与其实际情况来比相对保守。而完全模拟现实情况的模型，由于现阶段PKPM软件功能的限制，无法准确的把料仓设备、设备中的物料以及底部框架三个质点在地震作用下的质点运动方式准确的计算出来，且在PKPM软件中对于钢结构体系与混凝土体系共同作用结构阻尼比等系数取值也比较困难，不好把握准确，故此本工程采用相对保守的简化三维模型来计算料仓。
3、荷载、荷载组合选择
（1） 荷载
根据《建筑结构荷载规范》的规定，料仓框架的主要荷载分为：永久荷载和可变荷载。
永久荷载包括框架结构自重荷载、建筑面层自重荷载、料仓设备自重荷载等。可变荷载包括楼面活荷载、楼面操作安装检修荷载、风荷载、雪荷载、料仓操作物料荷载等。荷载标准值根据荷载规范相关规定以及工艺要求确定。
（2）荷载组合
本项目荷载组合应满足荷载规范、抗震规范对于荷载组合的相关要求。同时由于本项目按简化模型计算，故此料仓设备的的自重转化为恒载线荷载、料仓操作物料荷载转化成活载线荷载输入到框架环梁上，设备双向风荷载、地震荷载在PKPM中转化为四组特殊风荷载，作为附加风、地震荷载与框架原有风、地震荷载相加组合。具体办法在SATWE荷载组合中用户自定义荷载中人为设置。
（3）风荷载作用
本项目由于按简化模型计算，故此风荷载分为两部分，一为框架部分风荷载，二为设备风荷载。
框架部分风荷载相关系数根据荷载规范要求，把相关系数输入PKPM中，但结构自振周期由于料仓非普通框架，为高耸结构，不能简单按框架结构进行输入，这样会造成计算结果不准确，而荷载规范中附录E中有对此的相关要求，故此结构自振周期应按E.1.2中石油化工塔架相关公式进行计算。
上部料仓设备部分风荷载按荷载规范中相关公式计算设备在风荷载作用下产生的附加X、Y向弯矩、剪力，并根据弯矩方向把它传输到框架梁作用点上变成一组向上、下的集中力偶（公式为P=W/D其中P为集中力，W为设备风荷载弯矩，D为设备两支撑点距离，集中力偶的方向根据弯矩方向确定）。剪力分成4份分别作用在支撑点上。
（4）地震作用
由于按照简化模型计算，故此本项目地震荷载同风荷载，也是分为框架和设备两部分。
本工程框架部分采用底部剪力法进行计算，底部剪力法为抗震规范中三种计算方法中一种基本算法。由于料仓结构规则、高度不超限，且以剪切变形为主，同时质量和刚度沿高度分布较均匀，近似于单质点体系的结构，故此可以用底部剪力法进行计算。由于料仓活载分布不均匀的原因，要在SATWE地震信息中点上偶然偏心。有关结构阻尼比系數，因为模型完全简化为钢筋混凝土结构附加设备荷载，所以按0.05的混凝土结构阻尼比系数来取值。
由于按底部剪力法进行计算，故此除了框架底部进行抗震计算，这样除了框架外把上部料仓的附加地震弯矩算进去，料仓在地震作用下产生的附加X、Y向弯矩，并根据弯矩方向把它传输到框架梁作用点上变成一组向上、下的集中力偶。（f=ɑG，N=fh/d，式中f为料仓地震荷载；ɑ为水平地震影响系数值；G为料仓自重加物料重；N为框架支点集中力；h为料仓中心到支撑点的垂直距离；d为支撑点间距，集中力方向根据弯矩方向确定）。
4、混凝土框架设计
（1）框架形式
由于料仓支撑在框架上面，故此料仓为框架式设备基础，框架结构为梁板框架结构。
根据料仓体型大、荷载大的实际情况，产生的风荷载、地震荷载较大，故此弯矩、水平剪力较大，使得框架边梁处于弯剪扭共同作用的复杂状况下，这时用主次梁铰接链接而不让次梁将弯矩传到主梁上的模拟工况不就 大准确。由于主次梁截面差距很小，次梁无法只传递剪力而不传递弯矩，而次梁的弯矩传到主梁上后就变成了扭矩，如果按铰接输入就会造成次梁支座负弯矩钢筋配置不够从而产生开裂甚至破坏，以及主梁扭筋配置不够产生扭转破坏。
（2）抗震和构造措施
料仓框架由于其结构主要性，要求设计人员不只要在结构设计上保证其安全，更要采取抗震和构造措施，加强其整体稳定性，保证其安全可靠度。
梁柱配筋要按《建筑抗震设计规范》要求。满足二级抗震规定，柱配筋应满足地震作用下纵向筋最小配筋率，角柱配筋要加强。由于料仓为室外构筑物，确保梁裂缝宽度小于0.2mm。
设计结果
最终根据整体结构调整，柱截面为1200mmx1200mm，设备支撑梁截面为500mmx1100mm，框架梁截面500mmx1200mm，结构自振周期为0.85s，最大弹性位移角为1/645，最大轴压比为0.6，完全符合规范要求。
四、结语
近年来由于石化装置的不断发展，料仓的设计项目也越发增多，故此设计人员要在设计过程中不断积累经验，合理选择设计方案、简化模型，减小配筋量、截面尺寸、造价和施工难度，不断提高工程的安全性、经济性尤为重要。
参考文献
1、GB50010-2010 混凝土结构设计规范（S）
2、GB50009-2008 建筑结构荷载规范（S）
3、GB50011-2010建筑结构抗震规范（S）