一、概述

室外裝配冷庫在國內(nèi)外已經(jīng)應(yīng)用了幾十年，在結(jié)構(gòu)設(shè)計與建造方面積累了豐富的經(jīng)驗。庫架合一式鋼貨架立體冷庫為內(nèi)承重式室外裝配冷庫的主要建造形式之一，近年來在國內(nèi)外也有了很多應(yīng)用案例。庫架合一式立體冷庫結(jié)構(gòu)一般由高層貨架或庫內(nèi)側(cè)加強(qiáng)鋼柱或鋼架井、屋架、圈梁等作為庫房的骨架以支撐屋面和墻面圍護(hù)隔熱板、屋頂防雨棚等結(jié)構(gòu)，成為庫房建筑物和冷庫運營設(shè)備的主要承重體。立體冷庫室內(nèi)主要由鋼貨架結(jié)構(gòu)、物料搬運設(shè)備、消防與照明設(shè)備、制冷設(shè)備控制和管理配置系統(tǒng)等組成。

二、主要特點和應(yīng)用環(huán)境

三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計難點和要點

庫架合一式鋼貨架立體冷庫在設(shè)計建造過程中，既要計算或校核鋼貨架結(jié)構(gòu)的承載滿足性和結(jié)構(gòu)上的適用性，又要科學(xué)有效地處理好防冷橋缺陷、消防、制冷等多個重要施工難點和要點：

1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮因素眾多

2. 整體力系結(jié)構(gòu)分析與模擬

3.鋼貨架立柱及貨架結(jié)構(gòu)

4. 主要構(gòu)造要求

庫架合一式鋼貨架結(jié)構(gòu)作為一種承重結(jié)構(gòu)，必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求，在正常工況下或特殊工況下，都不致于破壞；尤其對于庫內(nèi)的自動或半自動搬運設(shè)備而言，鋼貨架結(jié)構(gòu)本體還必須具有一定的精度和工作荷載下的有限彈性變形，而且在投產(chǎn)以后的長期使用中也不能因失去精度控制影響到鋼貨架或庫房建筑結(jié)構(gòu)的正常使用；整體結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)按照建筑的使用壽命和維護(hù)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)性設(shè)計和維護(hù)。庫房內(nèi)易形成冷橋的部位，如墻板與屋面板連接處、墻板與地面連接處、墻板與墻板連接處、柱腳處，均應(yīng)采取適當(dāng)增補(bǔ)隔熱和隔汽層等避免結(jié)露或結(jié)霜的構(gòu)造措施，庫板連接部位必須有效密封，并設(shè)置相應(yīng)的構(gòu)造措施，防止庫板開裂、滲漏水等缺陷隱患。

庫架合一式鋼貨架結(jié)構(gòu)局部的基礎(chǔ)沉降產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力會對結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生不利的疊加作用，甚至?xí)鸾Y(jié)構(gòu)的大變形，引起貨架的偏斜、局部破壞、坍塌等隱患，影響庫板連接的密封性，鋼貨架基礎(chǔ)處理是庫架合一式鋼貨架立體冷庫防冷橋措施及其施工過程中的難點之一，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的變形控制要求，并對沉降差異產(chǎn)生的次內(nèi)力進(jìn)行驗算，以免存在結(jié)構(gòu)安全隱患；庫架合一式鋼貨架冷庫地面采用的隔熱材料的抗壓強(qiáng)度需要校核，并應(yīng)考慮鋼貨架上承載、鋼貨架基礎(chǔ)與冷庫建筑的混凝土承臺水平及標(biāo)高等要求進(jìn)行設(shè)計與校核，合理設(shè)計防冷橋墊塊，在放置絕熱墊塊前承臺上平面要做好防水隔汽層，相應(yīng)地面采取防凍脹措施，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔汽層和防潮層應(yīng)符合規(guī)范要求，要求地面保溫材料有良好的抗壓強(qiáng)度和蠕變性能，貨架安裝前應(yīng)對冷庫地坪和安裝基準(zhǔn)面等進(jìn)行檢驗，安裝后應(yīng)對貨架系統(tǒng)的各項設(shè)計參數(shù)進(jìn)行檢驗和調(diào)整；盡可能地消除安裝附加影響應(yīng)力作用，減少受溫度應(yīng)力影響后的疊加破壞效應(yīng)。并對運動控制系統(tǒng)進(jìn)行單機(jī)調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試，并完成整體物流系統(tǒng)的調(diào)試和整改；以保證庫內(nèi)地面在長期低溫高壓的條件下，保持足夠的強(qiáng)度和長期穩(wěn)定性能。

5. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)及冷橋效應(yīng)

庫架一體式的圍護(hù)庫板結(jié)構(gòu)與鋼貨架結(jié)構(gòu)之間是特殊結(jié)構(gòu)的隔離設(shè)計，墻體保溫板的固定方式是浮動的，該圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以很好地包裹整個立體冷庫系統(tǒng)，構(gòu)建起整體保溫體系，且可以很好地避免“冷橋”現(xiàn)象；庫架合一式鋼貨架立體冷庫體系是一個密閉的、內(nèi)外有溫差的整體結(jié)構(gòu)，受季節(jié)變化、白天與夜晚環(huán)境溫度變化的影響，會造成墻體保溫板內(nèi)外層材料熱脹冷縮，產(chǎn)生受拉壓變形隱患，破壞搭接處的密封，而倉體內(nèi)部是一個相對恒溫環(huán)境，受庫內(nèi)鋼貨架區(qū)域貨物或其它荷載的變化，也會造成整體貨架結(jié)構(gòu)的不均勻變形。

在長期低溫潮濕的環(huán)境下，冷庫保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)會受影響，保溫材料的吸水率越大，保溫效果越差。冷庫使用后，保溫材料存在水蒸氣由高溫側(cè)向低溫側(cè)轉(zhuǎn)移和凍融循環(huán)的過程，在凍融交替的情況下，保溫材料的熱阻會有不同程度的下降，因此長期凍融循環(huán)后的熱阻保留率十分重要。理論上可以通過隔熱結(jié)構(gòu)的一次性投資和制冷系統(tǒng)的運行費用計算出隔熱層經(jīng)濟(jì)厚度，但是由于影響制冷系統(tǒng)運行費用的因素很多，加上能源價格的變化較大，理論計算值會出現(xiàn)較大的偏差，失去指導(dǎo)意義。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇對冷庫的熱效率和運營成本等影響較大，庫板連接處密封盒連接關(guān)系到庫板的冷橋效應(yīng)，建議在庫架一體式鋼貨架結(jié)構(gòu)中應(yīng)用彈性扣接形式的聚苯乙烯板自扣板，以確保聚苯乙烯板靠板兩側(cè)的公、母扣自行搭接，從而保障墻板連接的緊密性和牢靠安全性，減少搭接處漏冷等“冷橋”故障的發(fā)生，并處理好地坪的防潮防水及隔熱等問題，工程完工后需要重點檢查庫體外表是否有結(jié)露的地方，特別是墻與墻的交接處、墻與頂板的交接處、管道的穿墻處、板與板的接縫處、門窗的密封等地方要重點查看，由于聚氨酯保溫板很長又不可彎曲且依托于墻檁條，對墻檁條的整體平整度要求極高。

6. 庫房屋面體系

庫房屋面體系作為直接承受屋面荷載和吊掛荷載的結(jié)構(gòu)，目前多采用輕鋼桁架結(jié)構(gòu)與貨架結(jié)構(gòu)分離設(shè)計形成各自的結(jié)構(gòu)整體，然后將屋架結(jié)構(gòu)安裝在貨架結(jié)構(gòu)頂部，沒有真正實現(xiàn)庫房屋面結(jié)構(gòu)與貨架結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計。由于貨架立柱柱距較密、凈跨較小，可加長立柱直接支撐屋面，此種做法傳力直接有效，經(jīng)濟(jì)效益明顯，較單獨屋架設(shè)計方法可降低屋架用鋼量約30%。屋面檁條體系一般使用冷彎薄壁型鋼檁條，可參考輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計或單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。

圖1輕鋼屋架設(shè)計示意圖

圖2屋架一體化設(shè)計示意圖

7.防火及消防特點

確定庫房的耐火等級、防火分區(qū)，依據(jù)GB50261-96《自動噴水滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》進(jìn)行庫架合一式鋼貨架立體冷庫消防設(shè)計，同時應(yīng)根據(jù)所存放的物品的特性，確定具體的消防方案，合理確定消防裝置在鋼貨架結(jié)構(gòu)體上的架構(gòu)形式和荷載作用。庫架合一式立體冷庫建議采用自動消防系統(tǒng)，如干式自動噴淋系統(tǒng)，它由傳感器（溫度、煙霧傳感器等）不斷檢測現(xiàn)場溫度、濕度等信息，當(dāng)面臨危險時，自動消防系統(tǒng)發(fā)出報警信號，并控制自動干濕閥系統(tǒng)自動工作，進(jìn)水噴淋噴出CO2，達(dá)到滅火的目的。

8.其它

庫架合一式鋼貨架立體冷庫安全等級應(yīng)按二級考慮，并根據(jù)設(shè)計使用年限合理確定構(gòu)件重要性系數(shù)。設(shè)計者應(yīng)綜合考慮庫架合一式鋼貨架立體冷庫的地區(qū)差異、氣候條件、存儲物的重要程度及爆炸危險及環(huán)境遭雷擊所造成的破壞程度等因素，結(jié)合預(yù)計雷擊次數(shù)計算進(jìn)行綜合確定庫架合一式立體冷庫的防雷等級；并將外部防雷設(shè)計和內(nèi)部防雷設(shè)計進(jìn)行整體統(tǒng)一的考慮，只有這樣才能保證冷庫建筑的運行安全、可靠。庫架合一式鋼貨架立體冷庫在設(shè)計中需要考慮和分析的因素還有很多，需要針對各項影響因素進(jìn)行分析，確定影響系數(shù)，力求冷庫項目的順利實施。

五、發(fā)展前景

一般來講，庫架合一式鋼貨架立體冷庫的造價要比庫架分離式室外裝配冷庫低，但庫架合一式鋼貨架立體冷庫的設(shè)計及受力計算更復(fù)雜，可供參考的設(shè)計和驗收規(guī)范比較缺乏，其投資風(fēng)險還是存在的。需要依據(jù)已有的設(shè)計規(guī)范，詳細(xì)分析其內(nèi)在的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點和環(huán)境影響因素、鋼貨架在低溫冷庫環(huán)境下的設(shè)計方法和改善措施，合理選材、有效分析荷載作用及其組合，并結(jié)合室外裝配冷庫設(shè)計特點，利用有限元輔助設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計校核，提高冷庫運作的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，保證長期工況使用條件下的結(jié)構(gòu)精度不變、貨架受力后的變形控制及結(jié)構(gòu)力系的變化影響等在受控范圍內(nèi)，有效防止冷橋效應(yīng)，真正實現(xiàn)庫架合一式立體冷庫技術(shù)的良性發(fā)展。