馬鳳莉

(上海豐樹(shù)管理有限公司，上海 200120)

1 概述

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們的生活質(zhì)量和消費(fèi)水平也隨之不斷改善，各種貨物的運(yùn)輸和物流需求逐年增長(zhǎng)。近年來(lái)新建物流園區(qū)的數(shù)量也在快速增長(zhǎng)中。物流園區(qū)主要由倉(cāng)庫(kù)和附屬用房如設(shè)備房、生活用房和門衛(wèi)等組成，其中倉(cāng)庫(kù)面積通常占整個(gè)項(xiàng)目建筑面積的90%以上。因而倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)優(yōu)良與否，基本上體現(xiàn)了整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)水平。同時(shí)，倉(cāng)庫(kù)部分的造價(jià)也是整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用的主要組成部分，而在倉(cāng)庫(kù)的造價(jià)中，土建結(jié)構(gòu)又占比相當(dāng)大。所以，對(duì)于一個(gè)物流園區(qū)項(xiàng)目而言，倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。本文將基于若干物流園區(qū)項(xiàng)目的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單闡述物流園區(qū)倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，對(duì)實(shí)際工程中遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出解決方案。

倉(cāng)庫(kù)以其自身特性，在結(jié)構(gòu)上主要需要分析和設(shè)計(jì)的內(nèi)容是：主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地基地坪，以下將進(jìn)行逐項(xiàng)闡述。

2 主體結(jié)構(gòu)

由于倉(cāng)庫(kù)的使用要求，通常倉(cāng)庫(kù)面積大、層高要求高、柱距大。設(shè)計(jì)力求用最少的材料建設(shè)最大的建筑體量?，F(xiàn)在通行的倉(cāng)庫(kù)要求柱距約為12 m，凈高大于9 m，樓地面荷載約30 kN/m2。對(duì)于單層倉(cāng)庫(kù)而言，門式剛架結(jié)構(gòu)是最優(yōu)選擇。隨著對(duì)用地效率要求的提高，多高層倉(cāng)庫(kù)也開(kāi)始成為主流。由于倉(cāng)庫(kù)荷載較大，故多高層倉(cāng)庫(kù)通常采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)或鋼框架結(jié)構(gòu)[1]。

2.1 單層倉(cāng)庫(kù)

單層倉(cāng)庫(kù)采用門式剛架結(jié)構(gòu)，柱腳采用鉸接，梁柱連接采用剛接[2]。門式剛架作為一個(gè)成熟的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)合理受力清晰，尤其在工業(yè)建筑領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用。在倉(cāng)庫(kù)項(xiàng)目中，主要需要設(shè)計(jì)考慮的是選擇合理的剛架跨度，以保證建筑的使用效果和建設(shè)費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性。

某物流項(xiàng)目，其中一個(gè)倉(cāng)庫(kù)尺寸長(zhǎng)×寬為250 m×83 m，排架方向根據(jù)要求采用了11.4 m間距。剛架采用多跨單脊雙坡形式，跨度根據(jù)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)深83 m設(shè)計(jì)，如按三等分，則柱距約為28 m；按四等分，則柱距約為21 m。在使用要求允許的情況下，僅考慮鋼結(jié)構(gòu)用量，則跨度越小，用鋼量越省。然而同時(shí)也應(yīng)考慮到基礎(chǔ)費(fèi)用，通常柱數(shù)量越少，基礎(chǔ)費(fèi)用越低，同時(shí)基礎(chǔ)費(fèi)用也和地質(zhì)情況有關(guān)。在對(duì)比了兩方面的工程量之后，本項(xiàng)目采用了四等分21 m柱距的方案，符合使用要求，且單位造價(jià)最優(yōu)。

2.2 多高層倉(cāng)庫(kù)

近年來(lái)，為了節(jié)約土地提高用地效率，多高層倉(cāng)庫(kù)越來(lái)越普及?，F(xiàn)在常見(jiàn)的是雙層倉(cāng)庫(kù)，但在用地更為緊張的香港等地已經(jīng)出現(xiàn)了高層倉(cāng)庫(kù)，這可能是未來(lái)物流園區(qū)項(xiàng)目建設(shè)的方向。

由于樓面的荷載較大，多高層倉(cāng)庫(kù)一般采用框架結(jié)構(gòu)。至于采用混凝土框架，還是鋼框架，則需要考慮建筑材料供應(yīng)、造價(jià)、工期、有無(wú)超過(guò)規(guī)范限高、是否有裝配式要求等等不同設(shè)計(jì)條件進(jìn)行綜合考慮。

某項(xiàng)目的雙層倉(cāng)庫(kù)，采用了混凝土框架結(jié)構(gòu)，兩個(gè)方向的柱距均為12 m。由于荷載較大，同時(shí)又要滿足樓面變形限值的要求，故而通常采用了預(yù)應(yīng)力梁，以減小鋼筋用量和撓度變形。

在現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)中，可選用井字梁體系或單向梁體系，該項(xiàng)目采用了井字梁體系，受力更均勻，結(jié)構(gòu)變形更小?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工時(shí)需要搭建約10 m高的滿堂腳手架，以對(duì)樓面結(jié)構(gòu)進(jìn)行混凝土澆筑。在裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)和鋼框架結(jié)構(gòu)中，基本選用單向梁體系，并且可采用施工更便捷的樓承板或者壓型鋼板，作為結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的同時(shí)，亦省去了腳手架搭建樓板模板的施工量。

3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)是封閉整個(gè)建筑，營(yíng)造室內(nèi)空間最重要的手段。壓型鋼板作為工業(yè)化產(chǎn)品，色彩豐富、線條整齊，同時(shí)材料用量少，可以實(shí)現(xiàn)采用最少的材料覆蓋最大的建筑體量的目的。所以倉(cāng)庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常采用輕鋼檁條加壓型鋼板的形式，施工便捷，造價(jià)低，有成熟的供應(yīng)和施工體系以及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

檁條作為次結(jié)構(gòu)，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。最常采用冷彎薄壁型C型或Z型檁條。前文中排架間距的設(shè)置，其實(shí)也考慮到了檁條的設(shè)計(jì)，排架間距如過(guò)大，則常用截面的冷彎薄壁型檁條已不適用，需采用桁架檁條或H型檁條，則勢(shì)必增加造價(jià)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)完整的體系，可以說(shuō)是牽一發(fā)而動(dòng)全身，設(shè)計(jì)時(shí)需進(jìn)行各方面的全面考慮。

4 地基地坪

4.1 建筑地坪

如果說(shuō)倉(cāng)庫(kù)的上部結(jié)構(gòu)都有完善的理論體系，可以進(jìn)行精確的結(jié)構(gòu)計(jì)算得出明確的設(shè)計(jì)結(jié)論，那么對(duì)于地坪來(lái)說(shuō)，問(wèn)題要復(fù)雜得多。由于需要布置多層貨架，倉(cāng)庫(kù)地面荷載較大，約為30 kN/m2，又由于配套的物流系統(tǒng)如運(yùn)輸傳送帶、新興的物流機(jī)器等對(duì)環(huán)境的要求較高，倉(cāng)庫(kù)地坪對(duì)于裂縫、平整度、耐用性的要求非常高。同時(shí)還由于貨運(yùn)車輛對(duì)卸貨的需要，倉(cāng)庫(kù)室內(nèi)外高差在1.3 m左右，這部分高差通常采用回填土堆積形成。倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)地下方的原狀土、新近回填土和地坪本身一同形成了結(jié)構(gòu)受力體系，共同抵抗外加荷載和沉降變形[3-4]。

在場(chǎng)地地基情況較好時(shí)，只需要清表之后，采用優(yōu)質(zhì)土分層回填，在其上澆筑約200 mm的建筑地坪，地坪中適當(dāng)配筋提高承載能力和變形性能即可。

但我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)情況千變?nèi)f化，經(jīng)常遇到各種不良地質(zhì)情況。這時(shí)候，就需要設(shè)計(jì)師結(jié)合地質(zhì)和結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行計(jì)算和綜合判斷，時(shí)常需要采用不同的地基加固方式。有時(shí)候，各種地基加固措施也無(wú)可奈何的時(shí)候，就需要采用結(jié)構(gòu)地坪。各種地基處理措施不僅有不同的適用性、地域性，造價(jià)也差別很大，非?？简?yàn)設(shè)計(jì)思考的全面性和經(jīng)驗(yàn)性。

比如連云港地區(qū)某物流項(xiàng)目，在進(jìn)行實(shí)際地勘勘察后，發(fā)現(xiàn)實(shí)際地質(zhì)情況與項(xiàng)目前期的預(yù)計(jì)有非常大的差異。該地塊場(chǎng)地普遍存在總厚度約為17 m的淤泥質(zhì)土層。該淤泥質(zhì)土層含水量較高、強(qiáng)度低、壓縮性高、靈敏度較高、側(cè)向穩(wěn)定性較差，且為欠固結(jié)土層，同時(shí)因?yàn)榭拷睾＿€有強(qiáng)腐蝕的問(wèn)題[5]。淤泥質(zhì)土層的常規(guī)地基處理措施常為水泥土攪拌樁復(fù)合地基，但水泥攪拌樁的處理深度大約在15 m，本項(xiàng)目則需要處理至20 m深度，該方式不適用。也考慮了高壓旋噴樁復(fù)合地基、結(jié)構(gòu)地坪等方案，但是造價(jià)超出預(yù)計(jì)較多，需要追加額外投資，直接影響了該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性。通過(guò)一系列對(duì)比和分析之后，最后該項(xiàng)目采用了真空預(yù)壓的處理方案，預(yù)壓六個(gè)月以上，排出孔隙水，等待土體完成沉降固結(jié)(見(jiàn)圖1)。該方案是以時(shí)間來(lái)?yè)Q取經(jīng)濟(jì)性，節(jié)省了造價(jià)，減少了對(duì)自然的人為改造，采用最小的干預(yù)讓土體自身隨時(shí)間變形。

4.2 結(jié)構(gòu)地坪

有一些項(xiàng)目受限于特殊的地質(zhì)情況，唯有采用結(jié)構(gòu)地坪的形式才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。選用了結(jié)構(gòu)地坪方案之后，仍需要做很多計(jì)算和分析工作來(lái)確定最終的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。比如，選用不同的樁型、樁徑和樁長(zhǎng)，可以得到不同的單樁承載力，而單樁承載力可以決定結(jié)構(gòu)地坪的樁間距和樁對(duì)地坪樓板的作用力。因作用力的不同，則地坪板板厚和配筋將不同。它們之間各自不同的組合，將會(huì)對(duì)最后的造價(jià)產(chǎn)生影響。這就需要設(shè)計(jì)進(jìn)行全面分析和綜合考慮，選擇最優(yōu)方案。某浙江項(xiàng)目臨近海邊，場(chǎng)地為吹填土，進(jìn)行設(shè)計(jì)分析后，決定采用結(jié)構(gòu)地坪方案。針對(duì)該方案，對(duì)比了不同長(zhǎng)度的管樁、地坪樓板厚度和配筋、樁帽尺寸等工程量后，最終選定了短樁方案，樁間距密，但是樁長(zhǎng)總量反而更少，并且可以采用更薄的地坪板和更小的樁帽尺寸。綜合比較后，該方案工程量小，環(huán)保節(jié)能，節(jié)省了工程造價(jià)。

5 結(jié)語(yǔ)

物流園區(qū)倉(cāng)庫(kù)有其自身建筑特性，本文針對(duì)主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地基地坪提出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要關(guān)注的要點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目案例列舉了實(shí)際項(xiàng)目中遇到的問(wèn)題，并說(shuō)明了分析過(guò)程和解決方案。希望本文對(duì)物流園區(qū)工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供一些有用的信息和幫助。