現(xiàn)代物流倉儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)典型問題及對(duì)策

【摘要】通過列舉物流倉儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的典型問題，結(jié)合實(shí)際工程案例，給出了這些典型問題的結(jié)構(gòu)處理方法及對(duì)策，對(duì)保障和提高倉儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)意義并給予其他從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或工程管理等相關(guān)人員對(duì)于類似項(xiàng)目提供有價(jià)值的參考。

【關(guān)鍵詞】物流倉儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；典型問題；設(shè)計(jì)對(duì)策

近十年來是各類跨境購物興起及電子商務(wù)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展的時(shí)期。具體到建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域來說，是一股對(duì)于大體量、大面積存儲(chǔ)型物流建筑的爆發(fā)式增長(zhǎng)和需求。本文通過總結(jié)大型倉儲(chǔ)類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中的問題，從而引發(fā)對(duì)該類項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思考和解答。

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)典型問題及對(duì)策

1.1建筑結(jié)構(gòu)選型及建議

在確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案前，首先要明確業(yè)主對(duì)于該項(xiàng)物流建筑物的功能和使用的要求。確定建筑物的使用荷載、堆積貨物的類型，和整體物流倉儲(chǔ)的規(guī)模等，以便對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到總體指導(dǎo)性的建議。

存儲(chǔ)型物流建筑項(xiàng)目單體主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：

1.1.1主體建筑

主要分為單層庫房和多層庫房?jī)煞N。

單層庫房是使用較普遍的一種庫房類型之一，結(jié)構(gòu)選型也多以單層輕鋼結(jié)構(gòu)為主，這不論是從經(jīng)濟(jì)性和滿足庫房大空間的合理性來說，都是最優(yōu)方案。并且，鋼結(jié)構(gòu)相較于混凝土結(jié)構(gòu)的自重小很多，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也能節(jié)約不少投資造價(jià)。

多層庫房，又分為高層庫房（建筑物高度大于24m）和多層庫房（建筑物高度不超過24m）。

一般來說，優(yōu)先考慮的結(jié)構(gòu)方案是采用底部多層采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，而到了頂層可通過抽柱并結(jié)合輕鋼結(jié)構(gòu)屋面形成大空間。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是即可以滿足屋頂層更大開間使用要求，又減小了屋面結(jié)構(gòu)自重。

而相較于多層庫房，高層庫房均需滿足高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)范。這在一定程度上加大了投資成本。由其在高烈度地區(qū)。因此建議在滿足功能要求的情況下，優(yōu)先選擇多層庫。

1.1.2裝卸平臺(tái)及坡道

由于貨運(yùn)吞吐量大，多層倉庫會(huì)設(shè)置與各層配套的裝卸平臺(tái)及運(yùn)輸坡道以便于貨運(yùn)車輛直接到達(dá)各層倉庫。裝卸平臺(tái)及坡道都是露天結(jié)構(gòu)，宜考慮混凝土框架結(jié)構(gòu)。

須注意的是運(yùn)輸坡道分縫的問題，建議將坡道分割成較短的多段。由于坡道是變高度的結(jié)構(gòu)（基本可以參考城市高架道路的引橋部分），起坡部分柱子經(jīng)常是短柱（柱凈高與柱截面高度之比不大于4的柱子）。在地震力作用下，往往造成扭轉(zhuǎn)效應(yīng)特別明顯。

1.1.3配套及附屬建筑物

與一般工業(yè)建筑項(xiàng)目一樣，主要有門衛(wèi)、戶外樓梯、辦公樓、水泵房等常規(guī)結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)難度不大。

1.2各單體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及建議

1.2.1主體建筑

決定主體結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素有兩點(diǎn)：1荷載大小。2結(jié)構(gòu)布置方案。

一般情況下，應(yīng)根據(jù)《物流建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》GB51157-2016 10. 2.1條物流建筑各種荷載和作用的取值應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009（以下簡(jiǎn)稱《荷規(guī)》）的規(guī)定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）物品堆放對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用，應(yīng)按不同堆放高度、單側(cè)堆放時(shí)與其他各種荷載的不利組合進(jìn)行取值；

（2）應(yīng)按不均勻堆載、運(yùn)輸車輛等對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的不利組合進(jìn)行取值；

（3）應(yīng)計(jì)人輸送設(shè)施吊掛荷載及機(jī)電設(shè)備、管線對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用；

（4）不同類型的物流建筑樓面荷載及作用應(yīng)根據(jù)工藝使用要求，采用等效均布荷載和不利組合。

也有倉庫荷載的取值由業(yè)主方提根據(jù)用提供的。這里須注意的根據(jù)《抗規(guī)》5.1.3條中的要求，按實(shí)際情況計(jì)算的樓面荷載其地震力組合值系數(shù)為1.0。

結(jié)構(gòu)布置中，建議采用次梁?jiǎn)蜗虿贾玫慕Y(jié)構(gòu)方案。可根據(jù)開間大小，布置2～3道次梁，將樓劃分成單向板（以便于根據(jù)《荷規(guī)》計(jì)算等效均布荷載。次梁建議選取長(zhǎng)跨方向布置，擱置在短跨方向主梁上。

對(duì)于大體量倉儲(chǔ)結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的問題，主次梁可考慮采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁，樓板設(shè)置溫度后澆帶，加大樓板配筋率等方法來解決。

1.2.2裝卸平臺(tái)及坡道

裝卸平臺(tái)及坡道的荷載取值在《荷規(guī)》中并沒有明確給出。這里給出一個(gè)建議的荷載取值方法：根據(jù)車輛荷載來計(jì)算等效均布荷載。車輛荷載確定可參照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2015）表4.3.1條汽車-超20級(jí)單輛重車荷載550kN來確定。

可以看出車輛輪壓分布是不均的，計(jì)算主次梁及樓板時(shí)應(yīng)按最不利情況考慮。即按后輪最大輪壓P=140kN，并根據(jù)《荷規(guī)》5.6.2條考慮動(dòng)荷載系數(shù)1.3。再根據(jù)《荷規(guī)》附錄C按單向板計(jì)算等效均布荷載qe。注意計(jì)算的等效荷載qe≥35 kN/m2。（考慮平臺(tái)及坡道可以通行消防車）

按這種方式計(jì)算的等效qe值是偏于保守的。應(yīng)考慮到實(shí)際情況進(jìn)行折減（例如計(jì)算荷載是按樓板滿布考慮的，沒有考慮前后車輛間距）。折減系數(shù)取值建議參考《荷規(guī)》5.1.2條第1條第三項(xiàng)汽車通道和汽車庫的梁折減系數(shù)，按次梁折減0.8，主梁折減0.6。計(jì)算基礎(chǔ)柱及基礎(chǔ)時(shí)，qe值可不考慮動(dòng)力系數(shù)（《荷規(guī)》5.6.2條動(dòng)力荷載只傳至樓板和梁），并按《荷規(guī)》5.1.2條第2條第三項(xiàng)折減系數(shù)取0.5。特別注意的是該活荷載折減不與地震力活荷載組合值系數(shù)同時(shí)考慮。

1.3戶外場(chǎng)地及道路設(shè)計(jì)

有鑒于倉庫的對(duì)于運(yùn)輸和堆載的較高要求，各種不良地質(zhì)情況會(huì)使道路和場(chǎng)區(qū)發(fā)生局部不均勻沉降，使場(chǎng)地和道路難以使用。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)對(duì)場(chǎng)地給出設(shè)計(jì)方案。

針對(duì)不同的要求大致可以分成以下幾種方式來處理軟土路基和場(chǎng)地。

第一，預(yù)壓法。采用大面積堆載，并結(jié)合布置砂井或排水帶等，使欠固結(jié)土層加速固結(jié)，以此達(dá)到滿足場(chǎng)地使用要求。該方法施工簡(jiǎn)單，施工措施費(fèi)用較少。缺點(diǎn)是施工周期較長(zhǎng)。

第二，水泥土攪拌樁法。利用水泥等材料作為固化劑通過機(jī)械攪拌，將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土。該方法施工速度較快，對(duì)于處理10～20米以內(nèi)的軟土層可以優(yōu)先考慮。

第三，剛性復(fù)合地基處理法。即利用水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂石攪拌成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁（CFG樁）或直接采用素混凝土，采用滿堂布置的方式，擠密加固軟土。使樁、樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。該方法優(yōu)點(diǎn)是處理深度較大，處理效果明顯。對(duì)于20米以上的深厚軟土層可以有效處理，且處理后的地基承載力較大。缺點(diǎn)是，相較于其他二種方法，施工費(fèi)用較高。對(duì)于淤泥質(zhì)土應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。

第四，樁網(wǎng)復(fù)合地基法。由剛性樁、樁帽、加筋層、墊層構(gòu)成。可用于處理填土路堤、柔性面層的堆場(chǎng)等。其剛性樁一般采用預(yù)制樁或灌注樁，因此能提供較大的地基承載力且場(chǎng)地的沉降量較小。其缺點(diǎn)在于過分依賴于加筋層的作用。加筋層以下的土層是未處理的原狀土。加筋層一旦破壞，局部將會(huì)發(fā)生較大沉降。

2、工程實(shí)例

某大型物流企業(yè)用倉庫，建設(shè)場(chǎng)地位于浙江省寧波市。建筑單體由三個(gè)倉庫，兩個(gè)坡道構(gòu)成。三個(gè)倉庫通過露天的裝卸平臺(tái)聯(lián)系在一起。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的不利因素是場(chǎng)地普遍存在25～30米的淤泥質(zhì)土層。

考慮到較深厚軟土對(duì)于基礎(chǔ)的不利影響，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于建筑物外墻處的樁考慮了負(fù)摩阻的樁基承載力對(duì)樁基承載力進(jìn)行了折減。由于后期使用荷載較大，為防止不均勻沉降，將一層地坪設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)地坪。倉庫局部基礎(chǔ)平面圖見圖2.1，在地坪層設(shè)置了小柱子以減小地坪層梁跨度。標(biāo)準(zhǔn)層采用的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。以減少結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)產(chǎn)生的溫縮變形等。頂層采用抽柱的方式，即隔一垮取消一個(gè)框架柱，使頂層產(chǎn)生更大的空間。便于堆放更大型的貨物。屋頂采用了鋼結(jié)構(gòu)屋頂。

戶外道路堆場(chǎng)等區(qū)域均采用了預(yù)制樁加固處理。預(yù)制樁間距2.7mx2.7m，正方形布置。樁徑400mm。

結(jié)語：

倉儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)工程師的知識(shí)要求較全面，需將各類設(shè)計(jì)規(guī)范靈活應(yīng)用到設(shè)計(jì)中。本文通過列舉各個(gè)單體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，戶外場(chǎng)區(qū)等設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的典型問題，結(jié)合實(shí)際工程案例，給出了這些典型問題的結(jié)構(gòu)處理方法和對(duì)策，為類似的工程提供了一種借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)：

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[3]《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》GB/T50783-2012中國(guó)計(jì)劃出版社，2012

作者簡(jiǎn)介：

朱鑒，上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司建筑市政院，上海。