對醫藥行業潔凈車間鋼平臺設計的探討

馬國強

中鐵十五局集團有限公司（471 01 3）

0 概述

近年來，在藥品生產質量管理規范的改造過程中,輕鋼結構廠房在醫藥行業得到了廣泛的應用。由于生產工藝要求，醫藥潔凈車間內普遍存在大量的鋼平臺（如提取、合成車間），使得鋼平臺的設計問題也凸現出來。同時，結構設計人員對于這類鋼平臺的關注又甚少。一方面是這類平臺面積較小、構造麻煩、造價低，設計人員不愿投入過多精力；另一方面,一部分設備平臺由設備生產廠家配套提供。但廠家提供的設備配套平臺往往是由機械人員進行設計的，他們對建筑行業和醫藥潔凈特殊性要求了解不多，以至于對凈化工程和后期維護帶來較多問題。

鋼平臺的種類較多，潔凈車間中常用鋼平臺有附著式和獨立式兩種形式，而獨立式鋼平臺便于安裝和更新設備，應用更加廣泛，受力也比較簡單。

通過對醫藥潔凈車間鋼平臺結構設計和構造等方面問題的介紹，使相關設計人員在具體設計過程中，更合理、經濟和有針對性地設計鋼平臺具有一定的參考意義。

1 鋼平臺結構布置

鋼平臺的結構組成:通常由鋪板、主次梁、柱、柱間支撐，以及梯子、欄桿等組成。

鋼平臺平面布置主要是鋼柱:1）滿足工藝生產操作要求。2）保證通行操作安全。3）充分利用鋪板的允許跨距合理布置梁格。4）盡量均勻對稱的布置。此外，對于鋼平臺設備荷載較大時（如設備支撐點荷載大于10 KN/m）應在該處設支承鋼梁。

實際設計中，應充分利用花紋鋼板允許跨度來布置梁格。平臺梁格有三種類型，如圖1所示。

1）單向梁格:僅有一個方向的梁，適用于設備布置相對規則的平臺；梁格宜沿長跨布置，以求得經濟實用。

2）雙向梁格:有兩種不同體系的梁，即主梁和小梁。小梁平行于較小邊布置，多數平臺采用這種布置形式。

3）復式梁格:有三種體系的梁，即主梁、次梁和小梁。一般應盡量采用較為簡單的梁格。

當鋼平臺長度小于40 m時可在平臺柱列中間附近設一道交叉柱間支撐，當平臺上有較大的動荷載時，除設水平支撐和橫梁外，尚應在柱列的對應位置增設一道柱間支撐,使整個平臺成為穩定體系，如果受工藝條件限制，無法布置交叉支撐，也可以采用梁柱剛結式或設連續隅撐，解決鋼架平面外穩定問題。

2 鋼平臺荷載取值

1）恒荷載。包括結構自重、工藝設備荷載等。花紋鋼板平臺結構自重一般按0.5 KN/m2,工藝設備荷載一般由相應專業提供。對于一般機械動力設備，其動力影響可采用設備荷載乘以動力系數1.1 ～1.2的方法考慮，也可由相應專業確定。

2）活荷載。主要是人工操作荷載，一般鋼平臺可按2.0 KN/m2考慮。檢修和安裝時的堆料活荷載可根據實際情況考慮，一般由相關專業提供，工作平臺上的等效均布活荷載可按《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）第4.2.1條確定；當為雙向板時也可參考《工業建筑雙向板樓面等效均布活荷載的確定方法》中的做法進行計算。在計算過程中，需要引起特別注意的是 《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）第4.2.3條的規定:在任何情況下，組合值和頻遇值系數不應小于0.7，準永值系數不應小于0.6。

3）對于車間外的附屬平臺尚應考慮風荷載、雪荷載、積灰荷載的作用。但應注意人工操作荷載不與雪荷載同時考慮，僅取其中較大值進行計算。

4）抗震設防區應考慮地震作用。

5）單層平臺或多層平臺的樓蓋底部帶有懸掛吊車或電葫蘆時，尚應懸掛荷載。一般吊車荷載及參數由吊車生產廠家提供。

6）平臺欄桿的頂部水平荷載。一般不宜小于1.0 KN/m。

7）無特殊要求時，通行平臺按2.0 KN/m2等效均布荷載設計。梯間平臺按3.5 KN/m2等效均布荷載設計。檢修平臺一般按4.0 KN/m2等效均布荷載設計。

3 鋼平臺計算

鋼平臺一般結構計算簡單,一般按彈性計算，不考慮塑性變形，其主要計算內容有:

1）鋪板、梁、柱的強度和內力，對于直接承受動力荷載的平臺梁及其連接，尚應滿足疲勞強度的要求。應按《鋼結構設計規范》的相關規定進行計算，也可參考《鋼結構設計手冊》的相關內容。

2）設置支撐系統后，鋼平臺穩定性一般能滿足要求，不需專門驗算。鋪板應密鋪在梁受壓翼緣上，并與其牢固相連，阻止受壓翼緣平面外失穩。

3）剛度驗算

①平臺柱長細比不應超過150；②平臺梁的撓度不應大于L/250；平臺板的撓度不大于L/150；③對于室內鋼平臺，柱頂位移限值可取H/150。

4 鋼平臺構造要求

1）平臺柱一般宜設計成等截面柱。常用鋼管、成品H型鋼等實腹式柱。必要時，也可設計成用兩個槽鋼組成的組合式柱。柱腳底板的厚度按柱基礎對底板的反力所產生的彎矩計算確定，但不得小于柱肢的最小厚度及10 mm。獨立鋼平臺結構的穩定一般由柱間支撐保證,支撐不宜采用角鋼組合截面，并宜布置在柱列的中部。

2）平臺梁一般宜設計成等截面H型鋼、工字鋼或槽鋼,僅當局部高度受限時才設計成變截面梁。次梁與主梁最簡單的連接方法是疊接。但疊接所需的建筑凈空大，采用這種方法常會受到限制。因此，次梁與主梁的等高連接是普遍采用的方法。

梁柱及支撐宜采用閉口截面形式，減少外表面和死角。生產對空氣凈化等級要求比較高時，梁板可采用鋼板或不銹鋼吊頂封閉，柱可采用不銹鋼鋼皮包裹。

3）平臺鋪板宜采用鋼篦條式花紋平鋼板，尤其是鋪板通過連接或焊接與鋼梁共同工作最為有利。

4）設計鋼平臺的通行凈空高度不應小于1 900 mm，通行寬度不應小于700 mm。在平臺的周邊以及工藝生產要求不準通行的地方應設置防護欄桿，欄桿高度一般不應小于1 050 mm,對于較高的平臺，其欄桿高度不應小于1 200 mm。欄桿由立桿、頂部扶手，中部縱條以及踢腳板等組成，其主要部件宜采用圓鋼管，材料供應困難時，也可采用圓鋼。此外，由于角鋼表面積大凹角多，不宜清理干凈，故潔凈廠房中的鋼平臺不宜采用角鋼。

5）鋼梯是平臺的主要通行方式。一般潔凈廠房平臺采用斜梯。受條件限制的平臺不常上人操作也可設置直梯。轉向鋼梯因結構復雜，一般較少采用。鋼梯寬度一般采用600 ～700 mm，特殊條件下也可加寬至 900～1 200 mm。傾斜通常為 45 °～60 °。有空間時宜采用較小傾角。對于有防滑要求的鋼梯還應采用防滑踏步。

5 結語

鋼平臺在醫藥潔凈車間內應用廣泛，在結構工程量中占有一定的比重。因此，鋼平臺的合理設計顯得尤為重要。其設計除應滿足工藝要求外，還應注意結構布置、選型及用材等技術經濟的合理性。通過對潔凈廠房鋼平臺設計的論述，使大家對這類鋼平臺的設計過程及注意事項有更多的認識，為類似工程鋼平臺的設計提供參考。

[1]GB50009-2001，建筑結構荷載設計規范[S].

[2]GB50017-2003,鋼結構設計規范[S].

[3]GB50457-2008,醫藥工業潔凈廠房設計規范[S].

[4]鋼結構設計手冊（第三版）[M].冶金工業出版社.

[5]工業建筑雙向板樓面等效均布活荷載的確定方法.