現代物流倉儲結構設計典型問題及對策

文/朱鑒 上海勘測設計研究院有限公司建筑市政院 上海 200439

近十年來是各類跨境購物興起及電子商務領域的迅猛發展的時期。具體到建筑設計領域來說，是一股對于大體量、大面積存儲型物流建筑的爆發式增長和需求。本文通過總結大型倉儲類項目的設計中的問題，從而引發對該類項目結構設計的思考和解答。

1、結構設計典型問題及對策

1.1 建筑結構選型及建議

在確定結構設計方案前，首先要明確業主對于該項物流建筑物的功能和使用的要求。確定建筑物的使用荷載、堆積貨物的類型，和整體物流倉儲的規模等，以便對結構設計起到總體指導性的建議。

存儲型物流建筑項目單體主要包括以下幾個內容：

1.1.1 主體建筑

主要分為單層庫房和多層庫房兩種。

單層庫房是使用較普遍的一種庫房類型之一，結構選型也多以單層輕鋼結構為主，這不論是從經濟性和滿足庫房大空間的合理性來說，都是最優方案。并且，鋼結構相較于混凝土結構的自重小很多，對于基礎設計也能節約不少投資造價。

多層庫房，又分為高層庫房（建筑物高度大于24m）和多層庫房（建筑物高度不超過24m）。

一般來說，優先考慮的結構方案是采用底部多層采用混凝土框架結構，而到了頂層可通過抽柱并結合輕鋼結構屋面形成大空間。這樣設計的優點是即可以滿足屋頂層更大開間使用要求，又減小了屋面結構自重。

而相較于多層庫房，高層庫房均需滿足高層建筑設計規范。這在一定程度上加大了投資成本。由其在高烈度地區。因此建議在滿足功能要求的情況下，優先選擇多層庫。

1.1.2 裝卸平臺及坡道

由于貨運吞吐量大，多層倉庫會設置與各層配套的裝卸平臺及運輸坡道以便于貨運車輛直接到達各層倉庫。裝卸平臺及坡道都是露天結構，宜考慮混凝土框架結構。

須注意的是運輸坡道分縫的問題，建議將坡道分割成較短的多段。由于坡道是變高度的結構（基本可以參考城市高架道路的引橋部分），起坡部分柱子經常是短柱（柱凈高與柱截面高度之比不大于4 的柱子）。在地震力作用下，往往造成扭轉效應特別明顯。

1.1.3 配套及附屬建筑物

重陽節 每年的農歷九月初九為重陽節。達斡爾民族世代崇尚敬老，在重陽節這一天，子女要給老人過這個節日，以示對老人的尊敬。

與一般工業建筑項目一樣，主要有門衛、戶外樓梯、辦公樓、水泵房等常規結構。其設計難度不大。

1.2 各單體建筑結構設計難點及建議

1.2.1 主體建筑

決定主體結構經濟性的關鍵因素有兩點：1荷載大小。2 結構布置方案。

一般情況下，應根據《物流建筑設計規范》GB51157-2016 10.2.1 條物流建筑各種荷載和作用的取值應符合現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009（以下簡稱《荷規》）的規定，并應符合下列規定：

（1）物品堆放對結構構件的作用，應按不同堆放高度、單側堆放時與其他各種荷載的不利組合進行取值；

（2）應按不均勻堆載、運輸車輛等對結構構件產生的不利組合進行取值；

（3）應計人輸送設施吊掛荷載及機電設備、管線對結構構件的作用；

（4）不同類型的物流建筑樓面荷載及作用應根據工藝使用要求，采用等效均布荷載和不利組合。

也有倉庫荷載的取值由業主方提根據用提供的。這里須注意的根據《抗規》5.1.3 條中的要求，按實際情況計算的樓面荷載其地震力組合值系數為1.0。

結構布置中，建議采用次梁單向布置的結構方案。可根據開間大小，布置2～3 道次梁，將樓劃分成單向板（以便于根據《荷規》計算等效均布荷載。次梁建議選取長跨方向布置，擱置在短跨方向主梁上。

對于大體量倉儲結構超長的問題，主次梁可考慮采用預應力混凝土梁，樓板設置溫度后澆帶，加大樓板配筋率等方法來解決。

1.2.2 裝卸平臺及坡道

裝卸平臺及坡道的荷載取值在《荷規》中并沒有明確給出。這里給出一個建議的荷載取值方法：根據車輛荷載來計算等效均布荷載。車輛荷載確定可參照《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2015）表4.3.1 條汽車-超20 級單輛重車荷載550kN 來確定。

可以看出車輛輪壓分布是不均的，計算主次梁及樓板時應按最不利情況考慮。即按后輪最大輪壓P=140kN,并根據《荷規》5.6.2 條考慮動荷載系數1.3。再根據《荷規》附錄C 按單向板計算等效均布荷載qe。注意計算的等效荷載qe≥35 kN/m2。（考慮平臺及坡道可以通行消防車）

按這種方式計算的等效qe 值是偏于保守的。應考慮到實際情況進行折減（例如計算荷載是按樓板滿布考慮的，沒有考慮前后車輛間距）。折減系數取值建議參考《荷規》5.1.2 條第1 條第三項汽車通道和汽車庫的梁折減系數，按次梁折減0.8，主梁折減0.6。計算基礎柱及基礎時，qe 值可不考慮動力系數（《荷規》5.6.2 條動力荷載只傳至樓板和梁），并按《荷規》5.1.2 條第2 條第三項折減系數取0.5。特別注意的是該活荷載折減不與地震力活荷載組合值系數同時考慮。

1.3 戶外場地及道路設計

有鑒于倉庫的對于運輸和堆載的較高要求，各種不良地質情況會使道路和場區發生局部不均勻沉降，使場地和道路難以使用。因此結構設計也應對場地給出設計方案。

針對不同的要求大致可以分成以下幾種方式來處理軟土路基和場地。

第一，預壓法。采用大面積堆載，并結合布置砂井或排水帶等，使欠固結土層加速固結，以此達到滿足場地使用要求。該方法施工簡單，施工措施費用較少。缺點是施工周期較長。

第二，水泥土攪拌樁法。利用水泥等材料作為固化劑通過機械攪拌，將軟土和固化劑強制攪拌，使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的水泥加固土。該方法施工速度較快，對于處理10～20 米以內的軟土層可以優先考慮。

第三，剛性復合地基處理法。即利用水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂石攪拌成的高粘結強度樁（CFG 樁）或直接采用素混凝土，采用滿堂布置的方式，擠密加固軟土。使樁、樁間土、褥墊層一起形成復合地基。該方法優點是處理深度較大，處理效果明顯。對于20 米以上的深厚軟土層可以有效處理，且處理后的地基承載力較大。缺點是，相較于其他二種方法，施工費用較高。對于淤泥質土應根據地區經驗或現場試驗確定其適用性。

第四，樁網復合地基法。由剛性樁、樁帽、加筋層、墊層構成。可用于處理填土路堤、柔性面層的堆場等。其剛性樁一般采用預制樁或灌注樁，因此能提供較大的地基承載力且場地的沉降量較小。其缺點在于過分依賴于加筋層的作用。加筋層以下的土層是未處理的原狀土。加筋層一旦破壞，局部將會發生較大沉降。

2、工程實例

某大型物流企業用倉庫，建設場地位于浙江省寧波市。建筑單體由三個倉庫，兩個坡道構成。三個倉庫通過露天的裝卸平臺聯系在一起。

結構設計存在的不利因素是場地普遍存在25～30 米的淤泥質土層。

考慮到較深厚軟土對于基礎的不利影響，在基礎設計時對于建筑物外墻處的樁考慮了負摩阻的樁基承載力對樁基承載力進行了折減。由于后期使用荷載較大，為防止不均勻沉降，將一層地坪設計為結構地坪。倉庫局部基礎平面圖見圖2.1，在地坪層設置了小柱子以減小地坪層梁跨度。標準層采用的預應力混凝土結構。以減少結構超長產生的溫縮變形等。頂層采用抽柱的方式，即隔一垮取消一個框架柱，使頂層產生更大的空間。便于堆放更大型的貨物。屋頂采用了鋼結構屋頂。

戶外道路堆場等區域均采用了預制樁加固處理。預制樁間距2.7mx2.7m，正方形布置。樁徑400mm。

圖2.1

結語：

倉儲結構設計對結構工程師的知識要求較全面，需將各類設計規范靈活應用到設計中。本文通過列舉各個單體結構設計，戶外場區等設計過程中出現的典型問題，結合實際工程案例，給出了這些典型問題的結構處理方法和對策，為類似的工程提供了一種借鑒和參考。