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城市现代化智能物流仓储工业建筑设计要点

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：张慧颖

[导读] 摘要：随着中国现代化仓储物流需求逐渐增大，以往常规的传统工业建筑已无法满足现代化的物流发展需求。

        北京东方华脉工程设计有限公司北京 100081
        摘要：随着中国现代化仓储物流需求逐渐增大，以往常规的传统工业建筑已无法满足现代化的物流发展需求。工业建筑如何与社会化、专业化、个性化、智能化的物流、仓储、配送、检测、信息处理等需求相匹配，同时在城市规划建设中形成独特的现代化工业建筑风格，成为了重要的课题。本文结合某中心库工程实践中遇到的问题，对新工业建筑设计提出了一些见解，对现代工业建筑的维护结构、防火构造、及如何满足仓储物流智能化使用需求进行了探讨。
        关键词：现代工业建筑；维护结构；防火板；建筑设计
        一、建筑维护结构的分类与发展
        建筑维护结构从物理性能体系上分类，第一类是具备保温隔热性能的一体式维护结构。如加气混凝土砌块、ECP墙板、外墙装饰板、岩棉净化板等。特点是材料复合一体，物理性能可靠，造价相对较低。但是外饰面效果单一，造型变化不大，工厂成品多为大板，切割组合困难，工厂定做异形困难。
        第二类是不具备一体保温隔热性能，需要另外加工组装保温隔热等材料。如玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙等。特点是外观效果变化丰富，造型结构可以复杂多变，工厂可以定做加工多种异形，但是需要另外安装保温隔热材料，造价较高，工期较长。
        一体式外墙维护结构的发展方向，是更加注重外饰面材料的选择，从传统的抹灰外墙漆，发展成为真石漆、金属漆、喷涂弹涂工艺、外观GRC装饰件等。主要应用于外观造型变化不大、较大完整的建筑立面。内外侧面板有彩色涂层钢板、印花钢板、铝镁合金板、净化板等等。近年来外饰面材料有很大变化，克服了不耐腐蚀、容易生锈、耐候性不强、美观度不够的缺点。
        非一体式外墙维护结构的发展，主要是逐步完善保温隔热材料配套。工程中出现较多的单元式幕墙，由工厂加工完成保温隔热，有效解决了整体气密性水密性问题。现场组装一体成型，外窗、外墙、雨水系统、遮阳系统都含在整个单元体系中，具备可靠优越的物理热工性能。
        二、工业建筑中使用外墙装饰板的选择分析
        在大家印象中，外墙装饰板一直是低端的材料，特别是彩钢板墙板，大部分用在工地的活动板房、临时建筑中。因为普通彩钢板的双面钢板只是涂了一层彩漆而已，时间长了会生锈、生尘。除了物理性能不优越，建筑形象也呆板单一，大多用作彩钢板房、建筑外墙保温要求不高的传统厂房建筑。
        近年来，随着材料的更新发展，外墙板在物理性能和外观形象上有着巨大的改善。我们认为，特别是在钢结构为主的工业厂房中，不论从造价、施工工期、以及节能要求的特点，一体式外墙维护结构可大面积使用。
        以某中心库为例，其功能需求为智能立体货架仓储物流为主，同时兼具仪器检测、实验、信息录入等功能。结构形式为门式刚架高低跨结构，檐口高度为高跨15米，低跨12米。建筑长126.9米，宽度81.5米，为单层建筑，内部空间较大。
        经过比选，我们在此工程的外围护体系中选取了岩棉净化板这种一体式材料。首先新型的外墙净化板，在外材料使用上有很大改观，由聚酯烤漆或氟碳漆、雕花铝锌合金钢板、岩棉保温层、玻璃纤维布复合而成。特别是吸取了传统室内净化板的优点，表面平整、加入了抗菌抗霉变物质。并且具备优良的性能。导热系数：0.024W/（m•k）。抗风压值：8.0KPa。燃烧性能：A级。户外使用10-15年不腐蚀掉色。镀铝锌合金钢板理论使用寿命45年。并可回收利用，符合环保要求，投资节省。岩棉净化板外观效果美观，外层金属面板可有压花、烤漆纹理工艺，有马赛克、木纹、仿大理石、瓷砖、等多种外观。
        我们选取了米白色净面面板，大体量的建筑强调外观的明快、简洁。体现了现代工业的快节奏、简约和实用，但又富有朝气的生产气息。建成后整体观感较好，达到预期效果。
        三、岩棉净化板在使用中遇到的问题
        随着中心库一期工程投入使用，我们紧密观察净化板材料在使用中的情况，并在中心库二期工程中总结经验，进一步优化设计。对此，在净化板维护外墙使用中有几点体会。
        第一、在使用范围上，不适宜从室外地坪开始安装净化板。首先，尽管整体铺设板材建筑看起来更加整体美观，但是要充分尊重工业建筑的特点。在正负零至一米一高度的位置，我们采用空心砖砌筑坎墙，提供一定的强度。避免由于室内外人工搬运磕碰，使外墙板发生形变、凹凸不平。另外一方面，地坪以下外墙板与地梁生根处，防潮防水问题是很大隐患。
        第二、大体量的净化板维护结构，防水问题是薄弱环节。因为是保温防水一体化材料，材料本身是防水可靠的，但是板与板拼接处，板与其他材质交接处，会产生渗水隐患。通过对中心库一期使用的观察，我们发现了个别渗水的部位。
        在二期的设计中，我们强化了防水的措施。如净化板与坎墙收边处，只依靠防水胶的方式并不安全，胶体很容易老化，并且施工质量控制不易实现。所以二期工程中，除防水胶做法，净化板与坎墙交界处选用挤塑板块钉入，再在坎墙处做金属收边件，效果改善明显。在板材竖向对接缝中，我们也进行了改善。一期是靠泡沫条与压条连接，二期我们在两块净化板竖向对接处，钉入挤塑板和双U型扣槽，扣槽与墙板空隙内填入丁基胶带，闭口处用密封胶密封，使拼接处形成了多保险的防水措施。在净化板与门窗四周的交接处，我们增强了收边支架与密封胶的应用，在严格控制施工质量的条件下，防水效果明显改善。（图1）
        通过防水措施的控制，中心库二期竣工后在经历几场大雨的条件下，经受住了考验，证明防水措施得当。

        图1 坎墙收边与竖向对接缝收边
        四、防火墙材料选择的注意事项
        建筑物的防火材料按其承重情况，一般分为承重结构和非承重结构。承重式防火墙选用的建筑材料常见的有多孔砖、钢筋混凝土等。非承重式的防火墙除了有多孔砖和加气混凝土砌块外，还有其他各种轻质材料及复合材料墙体。
        对于工业建筑，特别是跨度和高度较大的钢结构工业建筑，防火分区分隔的防火墙一般选为非承重结构。防火规范规定“防火墙应从楼地面基层隔断至梁、楼板或屋面板的底面基层。当高层厂房（仓库）屋顶承重结构和屋面板的耐火极限低于1.00h，其他建筑屋顶承重结构和屋面板的耐火极限低于0.50h时，防火墙应高出屋面0.5m以上。”
        同样以某中心库为例，由于其内部功能兼具检测、信息录入等功能，平面布置上，防火分区不能完全以防火卷帘来实现。首先考虑的还是砌体墙，因为室内正负零以上一定高度，使用需求要求有一定强度的砌体，同时墙体也能满足3小时的耐火极限。但是随之而来的问题是建筑内部从地面基层到屋面板的底面基层高度超过10米，经结构计算，如此高的砌体墙线性布置，稳固性存在极大的安全隐患，并不可取。意味着同一面墙体防火材料需要转换。
        最终选取的方案为5米以下部位为加气混凝土砌块，5米以上为9mm厚纤维增强硅酸盐板+100mm硅酸铝纤维毯（容重125kg/m3）。由于属于超高隔墙，需进行超高墙加固处理。方管及空腔内均填塞防火材料，保证防火板达到3小时的耐火极限要求。（图2）

        图2防火板构造节点
        五、智能化仓储物流需求对建筑设计提出的新要求
        智能仓储体系，简单理解，应当主要围绕智能仓储的规划原则、场地工艺方案的规划、智能设备选择和技术参数的确定。这需要物流专业团队对项目进行详细的方案分析与设计。在建筑设计进入时应明确功能区位置、大小的规划，如立体仓库存储区、分拣区、复合区、发货区等。不同的区域功能，对建筑设计而言，除了与之配套的机电系统、空调系统、消防报警系统、弱点信息系统等基础条件，建筑做法也相应有不同的设计。
        建筑设计时，不能以原有传统工业建筑做法凭经验简单做大面积选取。因为现代设备工艺对建筑基础条件有着极其细化的需求。设计前需要首先充分了解该区域的功能需求，流线、荷载、甚至设备的安装具体方法与要求，建议物流厂家同时进入配合设计。避免后期立体库设备进行安装时由于现场条件与之不匹配产生大量的破拆改造。
        以某中心库为例，智能自动化立体货架区规划细分为入库暂存区，码垛区、存储区、出库暂存区、杂物区等。货架的形式含有压入式货架、横梁式货架及四向穿梭车货架。传统工业建筑对地面会以均布荷载作为指标，一般配防裂钢筋网地面做法。而新型的立体货架需要的条件是满足柱脚的集中荷载。在要求厂家精确布置完货架摆放后，根据货架的柱脚位置及要求，货架单根立柱集中载荷大于7.5T。于是我们在货架区范围设计了800厚的筏板基础。同时筏板顶部要预留200厚无钢筋网的混凝土厚度，满足其地板表面到加强钢筋的距离大于160mm的要求。地面其他指标需要做到允许偏差低于±10mm，基础地平沉降变形小于等于1/1000等具体的要求。这对施工精度也提出了较高的要求。
        而在货架柱脚以外的规划区域，荷载有着不同的需求，同时应考虑均布荷载。不必要按照货架区域的高要求进行基础及地面设计，造成不必要的浪费。可根据配套设备的需求，加强地面做法，需考虑混凝土厚度、是否配钢筋网、是否预留轨道及基坑等。这样，在一个完整的系统区域内，实际上是分成了若干区域的不同做法，这就需要与物流流线及设备要求密切配合。
        六、结语
        智能物流仓储是现代化物流的高层次环节，智能自动化是现代社会发展方向。城市现代化智能物流仓储工业建筑将是促进我国工业更好发展的一个重要条件。工业建筑设计不再是简单的厂房，而应以全新的设计理念赋予建筑以现代化、专业化、多元化的特性。创造出与时代相适应的工业建筑，满足现代工业的审美需求和使用需求。
        参考文献：
        [1]《建筑设计防火规范》GB 50016—2014
        [2]《都市语境下的工业建筑》曼哈德.冯 .格康尼古劳斯.格茨同济大学出版社