超長冷庫設計中的問題及應對措施探討

趙海芳，董延濤

1.國內貿易工程設計研究院，北京 100069 2.中國民航機場建設集團公司，北京 100029

超長冷庫設計中的問題及應對措施探討

趙海芳1，董延濤2

1.國內貿易工程設計研究院，北京 100069 2.中國民航機場建設集團公司，北京 100029

現階段，國內冷庫工程主要采用鋼筋混凝土的結構形式，冷庫的平面尺寸受規范限制基本都控制在55m左右，隨著我國經濟不斷發展，對冷鏈物流倉儲能力的需求也越來越高，傳統的冷庫規模在使用時存在著布局緊湊，柱距偏小，影響使用等缺點，因此，大柱網、大平面布局的鋼筋混凝土冷庫設計被提出。通過對大型冷庫的結構設計特點進行分析，對其地上結構平面布置的合理性和結構選型等方面進行了探討，從而確保大柱網冷庫建筑工程項目的安全性、可靠性及實用性。

大柱網；板柱-剪力墻結構；預應力樓板；外框架

當前，隨著我國經濟的高速發展，冷庫應用日益廣泛，在多高層冷庫設計中現澆鋼筋混凝土板柱-剪力墻結構體系被普遍使用，由于混凝土自身特點和國家規范對的現澆鋼筋混凝土結構長度的限制，大部分已建或在建冷庫柱網普遍在6～8m，冷庫單體長度控制在55m左右，鋼筋混凝土構建起主要冷庫結構的骨架，冷庫在低溫環境、周期性凍融循環過程中使用，建筑結構的耐久性宜遭到破壞。隨著倉儲物流需求越來越大，中小型冷庫不能滿足業主的需要，采用大柱網、超長平面布局的大型冷庫設計被提出，怎樣避免超長鋼筋混凝土結構產生的裂縫和不安全性，怎樣更經濟、更合理的實現超長冷庫使用功能是設計人員需要解決的問題。文章針對多層超長冷庫設計存在問題進行分析，并且提出應對措施。

1 冷庫結構設計的特點

冷庫建筑需要嚴格的保溫、隔熱、堅固和抗凍融循環來保證其質量。

冷庫屬于倉庫類建筑。根據使用性質不同，冷間溫度一般在-35℃～0℃左右[1]。冷庫在常溫狀態施工，低溫狀態運行，結構在施工完成到開始使用這段時間內溫度變化大，需采取有效的保溫措施；冷庫運行后庫內長期處于低溫、低溫高濕及濕度頻繁變化狀態，結構容易產生裂縫；如結構平面布置不合理則易產生冷橋，引起保溫層的破壞，導致庫體耐久性差，并且增加日常使用成本。

建筑要防止水蒸氣擴散和空氣的滲透，冷庫結構構件也要噴涂保溫，減少冷橋。目前超過4層的冷庫都采用板柱-剪力墻結構體系，2個55m左右冷庫建在一起，中間由伸縮縫分開，每個單體冷庫柱網一般6～8m，剪力墻布置在邊跨，外側懸挑1～2m樓板，懸挑樓板外側是至少200mm的聚氨酯保溫層，保溫層從上到下連續，最外圍做自承重砌體磚外圍護墻，這就要求剪力墻和自承重砌體墻之間距離不能太小，否則不利于保溫的噴涂；冷庫內堆卸貨物采用叉車，懸挑部分不利于貨物存放和叉車進出，造成使用面積浪費，因此實際使用又要求懸挑不宜太大，尤其是地震烈度較高地區，為了滿足結構抗震性能，需要更多的剪力墻，保溫噴涂就成了難題；冷庫內部柱網太小不利于自由堆卸貨物的分配。

冷庫用于放存食品，有一定的堆放高度，傳統冷庫冷結物冷藏間荷載20kN/m2[2]，隨著冷庫層高的增加，冷結物冷藏間的荷載有時會達到30kN/m2，結構均布荷載值大，這就意味著樓板的厚度需要增加。

冷庫自承重外圍護墻與主體脫開，外圍護墻從基礎直接砌到屋面高度，外圍護墻內構造柱和主體之間用錨筋連接，隨著冷庫層高、層數、總高度的增加，僅采用自承重結構不能滿足結構抗震性能的要求，因此冷庫外圍護墻需要采用更加合理的結構形式 。

2 應對措施

2.1 主體結構的選型

冷庫冷藏間采用大柱網、板柱-剪力墻結構體系，跨度在8～12m，單體總長度可達到100m以上，寬度50m左右，建筑四周均布置剪力墻，中間設一道剪力墻，剪力墻外噴涂保溫，外圍護墻采用框架結構體系，樓板采用有柱帽的預應力鋼筋混凝土現澆樓板。

2.2 結構分析和措施

大柱網使得冷庫使用空間更大，剪力墻的布置有利于地震烈度高、抗震等級高地區結構計算，滿足抗震要求，保證結構安全性；剪力墻外側噴涂保溫，方便施工；剪力墻為預應力樓板的錨固端，為了保證結構的整體性和安全性，每層剪力墻在樓層高度增加連續性暗梁。

樓板采用有柱帽的預應力鋼筋混凝土現澆樓板的結構形式，既可以節省空間、滿足堆放大量貨物的要求、又有利于減小板厚、避免結構超長而產生裂縫。預應力樓板在施工時，通過后張法預先對混凝土樓板施加預壓應力。優點是抗裂性好，剛度大，耐久性好，能減輕自重，能提高抗剪能力，抗疲勞能力以及提高構件穩定性。混凝土收縮時產生次拉應力是引起超長冷庫開裂的主要原因。在樓板中施加預壓應力，可以抵消部分混凝土收縮產生的次拉應力，防止結構出現裂縫。無拈結預應力技術在預應力樓板中的應用是產生預壓應力的有效方法。為了在樓板中建立盡可能大的預壓應力，預應力鋼筋間距和后澆帶位置布置要合理。根據混凝土樓板溫度應力的分布特點，每個柱距間中段配置間距較密的預應力筋，兩端配置間距增大一倍，以減小對中段應力的削弱，在柱距中間建立更大的預壓應力；預應力樓板施工時要分段張拉。先張拉整體樓板中段預應力筋，待達到設計強度后，在封閉后澆帶，然后再張拉整個樓板兩端的預應力筋。對采用無粘結預應力的混凝土平板，混凝土的平均預壓應力不宜小于為1.0MPa，也不易大于3.5MPa[3]；預應力樓板中除布置預應力筋外，樓板上部非預應力鋼筋需要拉通[4]，混凝土中也需要摻加膨脹型外加劑以減小施工期間混凝土的收縮；以抵抗和控制裂縫的發展。預應力樓板設計時要考慮沒有加荷載之前預壓應力對其產生的不利影響；設計時還要在每一柱距的邊緣設置暗梁。

冷庫外墻采用外框架砌體墻，外框架柱與庫內承重結構之間每層均應可靠拉接，設置滿足結構安全的錨系梁。錨系梁間距最大間距6m，墻角處不宜設置。墻角至第一個錨系梁的距離不宜小于6m[5]。錨系梁應能承受外墻的拉力與壓力。冷庫設計考慮抗震要求時，外框架柱網不宜大于6m，外墻長度超過4m應設置鋼筋混凝土構造柱，樓層處要設框架梁，樓層中間即冷庫門上方應加設圈梁。外框架構件要滿足抗震性能和結構計算的要求。

3 結論

隨著冷鏈物流產業的發展，超長冷庫會越來越多的被提出，超長冷庫宜采用板柱-剪力墻結構加預應力現澆樓板的結構形式，外圍護墻采用外框架結構體系。

[1]冷庫設計規范（GB50072-2010）[S].北京：中國計劃出版社，2010：15.

[2]冷庫設計規范（GB50072-2010）[S].北京：中國計劃出版社，2010：21.

[3]無粘結預應力混凝土結構技術規程（JGJ92-2004）[S].北京：中國建筑工業出版社，2005：20.

[4]混凝土結構設計規范（GB50010-2010）[S].北京：中國建筑工業出版社，2010：150.

[5]冷庫設計規范（GB50072-2010）[S].北京：中國計劃出版社，2010：20.

TU249

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1674-6708（2015）144-0173-02