冷庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法淺析

欒順強(qiáng)

【摘 要】本文對(duì)冷庫(kù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，給出較為合理的建模方式假定和分析方法，并對(duì)結(jié)構(gòu)的材料和相應(yīng)特殊構(gòu)造要求進(jìn)行了簡(jiǎn)介，介紹了工程實(shí)例中的特殊節(jié)點(diǎn)處理，對(duì)冷庫(kù)設(shè)計(jì)特殊節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】冷庫(kù)結(jié)構(gòu)；構(gòu)造處理；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0.引言

冷庫(kù)結(jié)構(gòu)作為一種特殊使用用途的結(jié)構(gòu)形式，隨著食品加工業(yè)不斷發(fā)展，應(yīng)用日益廣泛。冷庫(kù)結(jié)構(gòu)根據(jù)物流和面積使用率的相關(guān)要求，有單層冷庫(kù)、多層冷庫(kù)之分；按設(shè)計(jì)規(guī)?？煞郑捍笮?、中型和小型，冷藏間或冰庫(kù)的公稱容積為標(biāo)準(zhǔn)，公稱容積大于20000m3為大型冷庫(kù)，20000m3-5000m3為中型冷庫(kù)，小于5000m3為小型冷庫(kù)。鑒于其材料的使用環(huán)境的特殊性，設(shè)計(jì)中的計(jì)算和相關(guān)特殊節(jié)點(diǎn)引起重視。

1.冷庫(kù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選型和受力特點(diǎn)

1.1結(jié)構(gòu)選型簡(jiǎn)介

根據(jù)工藝物流布置主結(jié)構(gòu)可以采用：框架結(jié)構(gòu)、板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)和普通鋼結(jié)構(gòu)。

（1）框架結(jié)構(gòu)：當(dāng)采用框架結(jié)構(gòu)時(shí)，柱網(wǎng)布置較為靈活，可以適用于高層冷庫(kù)?？蚣軆?nèi)部的主次梁布置需結(jié)合內(nèi)部的工藝物流吊掛布置情況和凈高要求，確定主次梁結(jié)構(gòu)、交叉梁體系、井字梁格布置，板格形成單向板或雙向板。根據(jù)分析對(duì)比可以知道，在柱網(wǎng)8m×12m并荷載小于500kg/m2的情況，布置單向梁格較為經(jīng)濟(jì)；在柱網(wǎng)8m×12m或12m×12m并荷載1000kg/m2—1500kg/m2的情況，采用井字梁格布置對(duì)受力和梁格大小均比較合理。在建筑防火分類為丙類建筑時(shí)，一定要注意板底至梁底的高度小于600mm，這樣有利于電專業(yè)在造價(jià)方面的控制（設(shè)置防火報(bào)警裝置的區(qū)域，如未加設(shè)吊頂時(shí)，板底至梁底的高度大于600mm，須在每一個(gè)梁格內(nèi)設(shè)置報(bào)警裝置）。

（2）板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)：在小空間同時(shí)對(duì)凈高要求較為嚴(yán)格的功能區(qū)，如考慮香蕉庫(kù)使用功能采用這種形式較為普遍。

（3）排架結(jié)構(gòu)：在結(jié)構(gòu)內(nèi)部需要提升物流速度和貨物立體存儲(chǔ)的要求時(shí)，采用柱距為6-8m、跨度18-27m的排架較為合理。同時(shí)高度可以根據(jù)物流量和存儲(chǔ)量的情況確定合理高度6-11.8m。

（4）普通鋼結(jié)構(gòu)，主要承重構(gòu)件由各種類型的鋼材組成，結(jié)構(gòu)形式多用于單層的裝配式冷庫(kù)。局部也可結(jié)合組合樓板設(shè)置夾層。實(shí)現(xiàn)與排架結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的跨度和柱距要求。

1.2冷庫(kù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)

冷庫(kù)建筑屬于倉(cāng)庫(kù)類建筑，主要用于庫(kù)房、變配電房、冰庫(kù)等功能房組成。冷庫(kù)的使用性質(zhì)的不同，冷間溫度一般在-40℃-0℃左右。因此冷庫(kù)設(shè)計(jì)與一般建筑相比較，具有以下特點(diǎn)：

（1）冷庫(kù)屬于倉(cāng)庫(kù)類建筑，主要用于放存食品，會(huì)有一定的堆放高度，因此結(jié)構(gòu)均布荷載值大，活載標(biāo)準(zhǔn)值一般在15—30kN/m2。

（2）冷庫(kù)結(jié)構(gòu)再常溫施工，低溫運(yùn)行，結(jié)構(gòu)再施工完至開(kāi)始使用這一段時(shí)間內(nèi)的溫度變化大，結(jié)構(gòu)的溫差效應(yīng)比一般結(jié)構(gòu)大的多。需采取相關(guān)的保溫措施。

（3）冷庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)期處于低溫、低溫高濕及濕度頻繁變化狀態(tài)下，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

（4）由于冷庫(kù)是屬于人工降溫，因此冷庫(kù)的絕熱要求很高，結(jié)構(gòu)布置不合理容易產(chǎn)生冷橋，破壞保溫層，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性不滿足要求。

（5）冷庫(kù)與常溫交接處，在使用過(guò)程中，須進(jìn)行嚴(yán)格的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造處理，避免產(chǎn)生裂縫。

2.地基基礎(chǔ)

（1）地下室高溫庫(kù)防凍，就是把底層下設(shè)置一層不會(huì)引起土壤凍脹的/高溫0庫(kù)房（即？0e庫(kù)房）的地下室。這種形式適用于地下水位較低的且有需要設(shè)/高溫0庫(kù)的冷庫(kù)。對(duì)于地下水位較高的地方，因地下水對(duì)結(jié)構(gòu)損傷大，構(gòu)造要求高投資大，而且質(zhì)量不易保證，故不宜采用。

（2）地坪架空防凍法，即底層采用架空設(shè)計(jì)，使冷庫(kù)與地面隔開(kāi)，便于排水、通風(fēng)、隔熱等。當(dāng)場(chǎng)地地質(zhì)條件較好，且地下水位較低時(shí)，可采用地壟墻半架空法，這種做法是用磚或混凝土地壟墻將冷庫(kù)地坪架空。

（3）地坪通風(fēng)防凍法，此法是在冷庫(kù)實(shí)輔地坪下埋設(shè)通風(fēng)管進(jìn)行自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)。這種做法造價(jià)低，適用于地質(zhì)條件好，地下水位低的場(chǎng)地。采用此法時(shí)，必須加強(qiáng)管理，防止通風(fēng)道堵塞及水倒灌入管內(nèi)。

3.上部結(jié)構(gòu)

3.1材料

由于冷庫(kù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于低溫、低溫高濕及溫濕度頻繁變化狀態(tài)下，因此建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用耐低溫、耐濕、抗水性能好的材料。具體冷間內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料要符合以下要求：（1）冷間內(nèi)不得使用火山灰質(zhì)和摻有火山灰質(zhì)材料的礦渣水泥；（2）不同品種的水泥不得混合使用，同一構(gòu)件不得使用兩種水泥；（3）凍結(jié)間、凍結(jié)物冷藏間、冰庫(kù)、負(fù)溫穿堂等應(yīng)優(yōu)先使用高于425號(hào)的普通硅酸鹽水泥，亦可使用高于425號(hào)的礦渣水泥；冷卻間、冷卻物冷藏間應(yīng)使用高于325號(hào)的普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥；（4）冷間用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20，配制混凝土?xí)r，水灰比不得大于0.60，每立方米混凝土水泥用量不得少于275kg；凍結(jié)間用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C30，水灰比不得大于0.60，每立方米混凝土的水泥用量不得少于300kg；（5）冷間用的混凝土抗凍標(biāo)號(hào)應(yīng)不低于D50，可摻入適量混凝土外加劑，以提高混凝土抗凍融破壞能力；（6）冷間內(nèi)鋼筋混凝土受力鋼筋宜采用？ò級(jí)熱軋鋼筋，冷間內(nèi)不得采用冷間焊接鋼結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用Q235沸騰鋼；（7）冷間內(nèi)磚砌體應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)不低于MU10的燒結(jié)磚，并應(yīng)用水泥砂漿砌筑和抹面。砌筑用水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于M7.5。

3.2結(jié)構(gòu)構(gòu)件

冷庫(kù)結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，冷庫(kù)各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)要滿足一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，還應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）柱：根據(jù)冷庫(kù)內(nèi)通道及堆貨要求，同時(shí)考慮造價(jià)等因素，冷庫(kù)的柱距一般宜在6-7m。柱截面尺寸一般按計(jì)算確定，柱在單層庫(kù)或多層庫(kù)的頂層時(shí)，由于柱受力小按計(jì)算截面尺寸較小，但為防止庫(kù)內(nèi)叉車等運(yùn)輸工具的撞擊，柱尺寸不宜小于400@400。

（2）剪力墻：由于冷庫(kù)結(jié)構(gòu)溫差效應(yīng)比一般結(jié)構(gòu)大，同時(shí)考慮最大利用剪力墻的抗側(cè)移及抗扭剛度，兩方向均應(yīng)設(shè)置剪力墻，且避免剪力墻設(shè)在建筑物的兩端。

（3）梁：由于冷庫(kù)內(nèi)荷載大，因此往往梁截面高度需要很高，但這將很大程度影響冷庫(kù)的使用，因此，冷庫(kù)內(nèi)梁的截面寬度可加大，從而減少梁截面高度，且考慮庫(kù)內(nèi)通風(fēng)、排氣等設(shè)置要求，一般宜將兩個(gè)方向的梁高度設(shè)置成一樣。

（4）板：由于冷庫(kù)荷載大，因此當(dāng)采用框架結(jié)構(gòu)時(shí)板跨度宜取2-3m之間，板厚宜取100-120；當(dāng)采用板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，板厚宜取柱距的1/25-1/30（即200-300）之間。冷間內(nèi)鋼筋混凝土板每個(gè)方向全截面最小溫度配筋率不應(yīng)小于0.3%。

4.結(jié)語(yǔ)

冷庫(kù)的突出特點(diǎn)就是/冷0，冷庫(kù)建筑物長(zhǎng)期處于低溫及溫濕度頻繁變化狀態(tài)下，必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施，以適應(yīng)它的特點(diǎn)，本文針對(duì)冷庫(kù)建筑的特點(diǎn)，介紹冷庫(kù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的部分問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)冷庫(kù)的容量、布局、制冷方式等選擇合理結(jié)構(gòu)形式，并采取必要的措施，以減少溫度應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

【參考文獻(xiàn)】

[1]談向東.冷庫(kù)建筑（第1版）[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006.

[2]余建和.冷庫(kù)設(shè)計(jì)的一些新做法.福建建筑，2005，5.6.