简述多层物流冷库采用无梁楼板结构的优势
文/鲁开宇 郑涛 胡明慧 单郑伟  2020年第04期第116页  2020-03-19

  摘要:物流多层冷库的承重结构以往多采用井字梁的框架式结构,但最近几年越来越多冷库采用现浇钢筋混凝土无梁楼板结构作为楼面结构。本文从多层冷库的设计、施工、运营等多角度出发,通过建设质量、成本、抗震性能、施工周期、运营等方面,论证无梁楼板在物流多层冷库结构中的应用优势;无梁楼板结构不仅能提高冷库本身的层高与安全性、缩短建筑物的建设时间、给施工作业带来便利、便于冷冻设备的安装和降低建设成本,同时还能够在运行后节省电费和带来明显的增量经济收益。

  关键词:物流多层冷库、无梁楼板结构、井字梁结构

  1.背景

  1.1物流行业冷库的特点

  冷库是对生鲜瓜果食品、疫苗医药、科学试验、化学化工等物品的恒温恒湿贮藏设备。物流行业冷库主要是作为第三方物流的形式存在,为满足客户的多品种不同温度要求的贮藏业务需要,物流冷库的建造一般采用多层混凝土框架的结构形式,储存的分区也较多,以满足合理经济建造和运营冷库的目的。

  1.2无梁楼板结构的使用初衷

  多层冷库的承重结构一般采用梁板式结构;以往多采用井字梁的框架式结构,但最近几年越来越多的物流行业大型多层冷库采用现浇钢筋混凝土无梁楼板结构作为楼面结构。无梁楼板是由楼板、柱和柱帽组成的板柱结构体系,楼面荷载直接由板传给柱再进而传给柱下基础。

  在冷库井字梁框架式的梁板结构中,冷库的制冷设备的蒸发器安装在楼面横梁底标高位置;而无梁楼板结构中,蒸发器可以直接安装至楼面底标高位置,更利于快速和均匀地制冷,保障库内温度均匀;同时比起梁板结构,在相同层高时,净空可以相应增加。无梁楼板结构作为物流多层冷库的楼面结构,既能满足储存货物垛高及货层的需要,在每层高度限定的情况下,能增加每层储存货物的垛数;又能满足建筑物高度限制的政策或者技术规范要求,可降低每层楼层的层高,从而达到降低建筑物总高度的目的。同时更好地做到保温隔热,从环保节能的角度上提升物流多层冷库的综合品质。

  2.无梁楼板结构的特点

  2.1无梁楼板结构在多层物流冷库的发展趋势

  在我国,无梁楼板结构体系是近年来发展较为迅速的一项多层冷库建筑结构的新技术, 相较传统冷库的井字梁楼面结构体系,它具有整体性好、同时增大建筑空间以提高冷库存储效率、保温性能好,可增加建筑物净空等优点,并且采用无梁楼板体系的多层冷库建筑物的抗震性能比普通梁板式结构也有明显的提高[1]。

  冷库中无梁楼板与梁板式结构相比,有下列优点:

  (1)在较大的均匀荷载作用下,无梁楼板结构梁板混凝土及钢筋用量小于梁板式结构。

  (2)在净空相同时无梁楼板层高小于梁板式结构,在冷库容量相同的条件下可减少冷库的总高,可以减小柱高度与柱截面,从而减小柱混凝土与钢筋用量,因此也可节省造价。

  (3)楼面以及屋面底标高位置平整,更有利于制冷分配设备和管道布置,同时在冷库运营时利于冷库温度均匀扩散。

  (4)倒贴隔热层的施工作业方便,用料节省。

  2.2无梁楼板结构体系的结构技术特点

  无梁楼板结构体系分为板柱结构体系和板柱-剪力墙结构体系二种,这是相对梁板结构体系而言的。

  无梁楼板的板柱结构体系仅适用于非抗震设计的多层建筑;非抗震设计的高层建筑以及抗震设防烈度不超过8度的建筑物应采用板柱-剪力墙结构。板柱-剪力墙结构的剪力墙应承担结构的全部地震作用,各层板柱部分可满足计算要求,并应能承担不小于各层全部地震作用的20%[1]。

  无梁楼板结构体系由于取消了肋梁,使无梁楼盖结构体系的抗弯刚度减小、挠度增大,柱子周边的剪应力高度集中,可能会引起局部板的冲切破坏。侧向刚度比较差,层数较少时可以依靠框架柱等竖向构件来抵抗水平荷载,当层数较多或要求抗震时,一般需要设剪力墙、筒体等来增加侧向刚度。

  2.3无梁楼板结构的建筑优势

  无梁楼板结构多层物流冷库的建造成本相较传统井字梁结构的冷库,具有钢筋及混凝土用量少、施工模板与支护等辅助设施用量小;在施工方面,采用无梁楼板结构体系的建筑物由于天花板为平面,所以具有施工支模简单、楼面钢筋绑扎方便、保温层施工简便和冷库设备安装方便等优点,大大降低了施工难度和提高了施工速度,从而到达施工周期短,施工费用省的目的。因此,采用无梁楼板结构具有明显的经济效益和社会效益[1]。

  2.4无梁楼板结构的运营优势

  采用无梁楼板结构的多层物流冷库库内温度均匀度提高,有效避免了冷库天花板窝风的现象,达到省电节能的目的。如图一和二所示。

  图一 框架结构体系保温做法示意

  图二 板柱—抗震墙无梁结构体系保温做法示意

  3.无梁楼板结构与井字梁框架梁板结构形式冷库的实例对比

  以某物流园区新建2栋物流多层冷库为例,新建1#冷库占地面积5235 m2,总建筑面积21242 m2;2#冷库占地面积5235 m2,总建筑面积21365 m2。建筑高度均为23.75m,地上三层。经分析,板柱—抗震墙结构体系(无梁楼板)在各方面均优于框架结构体系,简析如表1所示。

  表1

  详细分析如下:

  3.1从钢筋及混凝土用量分析对比:板柱-抗震墙结构形式比框架结构形式每层节省造价40.98 万元,两栋冷库节省246 万元,简析如表2所示。

  备注:混凝土C40 价格620 元/ m3;钢筋价格4200 元/吨;钢绞线价格5300 元/吨

  表2

  3.2模板支护、施工周期和施工费等。

  由以上图一和图二根据施工图纸分析计算可得:

  板柱-抗震墙结构形式物流多层冷库相比框架结构形式,两栋冷库共节省约115 万元。

  3.2.1施工周期分析

  框架结构体系施工时,需要楼面梁的混凝土模板支护比较复杂,施工工艺较为繁琐,施工难度和强度均增大;板柱—抗震墙结构体系混凝土模板且不存在主次梁对施工工艺的影响,非常平整,模板支护较简单,可节省施工工期20天,施工周期缩短。

  3.2.2人工费分析

  两栋冷库,共6 层;从施工人员的劳动强度高、作业人数和工种、工作时间、模板支护、养护和拆模等工艺方面进行计算,可节省人工费用约20万元。

  3.2.3保温工程造价分析

  由于框架结构体系有诸多井字梁,保温喷涂材料的用量和施工周期明显加大;而无梁楼板结构的多层物流冷库因楼层天花板较为平整,保温喷涂材料的用量相较少,施工时间短。保温材料根据施工图纸进行计算,框架结构体系两栋库需多喷涂约400m2,工程费用较板柱—抗震墙结构体系需多支出95万元(其中材料费约60 万元,人工费约35 万元)。

  形象对比如图三和四所示。

  图三 物流框架结构的多层冷库的聚氨酯现场喷涂现场

  图四 无梁楼板结构的多层物流冷库

  3.3库内温度的场内均匀度和节能性对比

  由以上图一和图二根据施工图纸分析计算可得:由于框架结构体系柱网内有很多次梁,这些次梁影响了冷库内温度场的均匀度,出现窝风现象;同时,冷风机也需要增加一定的能耗,以克服次梁的影响,两栋冷库年均耗能需增加约46 万元。

  3.4库内净高和货物储存对比

  3.4.1同样的层高,板柱—抗震墙结构体系库内净高显然优于框架结构体系,两者楼板相差0.30m或以上。

  3.4.2两栋冷库冷藏间总面积合计约30600m2,基于上述高差,则板柱—抗震墙结构体系库容可增加约9100m2,每年可增加经济效益约320 万元。

  4.结论

  综上所述,无梁楼板在物流多层冷库结构中的应用,不仅能提高冷库本身的层高与安全性、缩短建筑物的建设时间、给施工作业带来便利、便于冷冻设备的安装和降低建设成本,同时还能够在运行后节省电费和带来明显的增量经济收益。C

  (中国物流股份有限公司)

  参考文献

  [1]《无梁楼盖结构在冷库中的应用及计算》河南建材2009年第5期上官慧卿、郭浩勋、冯广浩煤炭工业郑州设计研究院有限公司


【编辑:editor】
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