物流建筑高层仓库的结构设计要点探讨

 

一、物流建筑高层仓库设计意义

（一）有助于促进仓库容积率提升。

随着我国物流业的持续发展，现有物流仓库无法满足运输业务持续增长的需求，所以为实现对仓库容积的扩增，需积极开展物流仓库建设工程。而物流仓库容积率能否达到预期目标，受到物流仓库结构设计的直接影响[1]。通常情况下，其物流仓库存取能力受到物流周转率的直接影响，倘若物流仓库的周转受到限制，会导致物流仓库价值效益的创造产生限制。鉴于此，需结合实际物流仓储要求的分析，重视对物流仓库的优化设计，进而为仓库容积率的提升提供保障。（二）有助于增强货物安全性。物流仓库作为周转货物的主要存储载体，其结构设计水平与货物安全保障之间存在密切关联。倘若仓库结构设计出现问题或设计效果不理想，极易因结构问题出现导致货物被压坏、损坏。所以，需依据实际需求来优化物流仓库设计，进一步强化货物安全保障。另外，仓库结构的有效设计还可规避物流丢失问题的出现，进而保障物流企业的效益创造不受物流仓库结构问题的影响[2]。

 

二、物流建筑高层仓库结构设计要点

本文以某高层仓库结构设计为例，结合对仓库结构荷载、强度要求等方面的分析，最终采取混凝土框架结构，两个方向的柱距控制在12m左右。仓储工程底层室内地坪标高控制在±0.0m左右，地层平面布置如下图。

 

图1 高层仓库底层平面布置图   

 

（一）主体结构设计。

在我国物流运输需求的持续增长背景下，物流仓库建设面临更为严格的标准与要求，再加上仓库层数、面积的增多，使得当前高层仓库结构设计难度增大。为保证其高层仓库的结构稳定性控制符合要求，在开展仓库主体结构设计时，通常需将钢框架或混凝土框架作为仓库主要结构方案[3]。在实际设计过程中，要求人员在充分考虑造价、工期、材料等因素的前提下合理选择结构形式，并判断仓库主体结构是否涉及装配式施工、高度超过要求，在此基础上制定科学设计方案。以该项目结构设计为例，结合对仓库结构荷载、强度要求等方面的分析，最终采取混凝土框架结构，考虑到建筑结构需在符合楼面变形限值要求的同时，实现对建筑荷载的优化控制，该项目借助预应力梁来优化结构设计，实现将钢筋挠度变形控制在允许范围内[4]。目前，高层仓库现浇混凝土框架设计中，单向梁与井字梁体系的应用较为常见。结合对该项目建设要求、标准的分析，确定将井字梁体系作为主要结构方案，进而在加强结构变形控制的同时，确保结构受力呈现出均匀化、合理化的状态。（二）基础设计。基础结构设计是否合理关乎着物流仓库能否实现稳定、安全运行，所以需结合实际情况的分析，在充分考虑地质条件的前提下，制定契合实际建设要求的基础设计方案[5]。例如在该项目基础结构设计中，要求人员充分考虑到该项目现场分布素填土、中风化花岗岩等土层，结合对现场勘测与地质资料的分析，确定现场强风化花岗岩土层承载力符合该项目地基承载要求，但受到低山丘陵地形的影响，使得单体范围内花岗埋深差增大。鉴于此，在开展基础结构设计工作时，设计师结合对工程效率控制、工程量控制的分析，以柱下独立基础作为该项目基础结构主要方案，需依据对现场埋深情况的实际分析来确定柱的基础埋深。同时，受到仓库层高与底层差距过大的影响，使得楼层的承载力比值控制不符合预期控制标准，为避免因基础设计不合理影响到高层仓库的运行稳定性，该项目以地坪标高为基准，将一层地框梁设置于室外，并以无楼板标准层为基准进行基础顶面至地框梁标高的考量。为强化对基础结构强度的控制，可适当增大对基础顶面与地框梁连接处断面尺寸的设计[6]。因底层截面控制无法达到上部嵌固端构造标准，设计人员需以基础顶面为基准进行嵌固端的合理设计。（三）屋面钢梁设计。为最大化体现出高层仓库的功能与价值，该项目屋面设计以轻钢屋面为主，为促进顶部存储区的最大化利用，可结合抽柱工艺对顶层中间框架柱进行处理，考虑到仓库结构的控制要求，采用钢筋混凝土框架梁作为屋面四周的主要工艺，将单跨钢梁作为中间轴线，其长度控制在36m左右。现阶段高层仓库设计中，单跨钢梁的应用以人字形截面钢梁、底平变截面钢梁为主。对于底平钢梁的应用，其柱顶不会在竖向荷载的作用下形成水平位移与推力，其柱内力控制效果较为显著，但在跨中屋脊挠度控制效果不佳的影响，需视情况对梁截面适当增大。同时因屋面截面的增大使得用钢量超出预期要求。对于人字形钢梁的应用，其柱顶会在竖向荷载的作用下形成相应的位移与推力，尽管会增大设计人员的计算工作量，但在制作便捷性、钢材使用量等方面存在优势[7]。结合对该项目情况的分析，在选择钢梁截面时做到对上述两种钢梁截面形式的综合分析，并最终确定以变截面人字钢梁为主要设计方案，即利用变截面对钢梁截面进行优化，且底板未按照变截面纲领要求进行做平处理，通过对两种截面优势的结合来达到控制成本、加强刚度的目的。在实际设计过程中，对于钢梁挠度限值的确定，可在充分考虑钢梁变形对轻钢屋面体系不敏感的前提下，将其控制在L/240左右。并以相关规范标准为参照来控制腹板高厚比、钢梁翼缘宽厚比限值。为进一步优化屋面结构设计，可将加劲肋以横向的形式设置于腹板高厚比或剪应力较大区域，并以梁高为基准将其间距控制在不超过3倍左右，以保证钢梁抗剪承载力控制符合预期要求，避免腹板在高厚比控制不合理的影响下出现变形情况。设计期间要求人员重视对梁平面外计算长度的优化控制[8]。在开展钢梁荷载计算工作时，可以建筑屋面工艺为基准来确定屋面荷载取值，以0.3kn/m2为基准来确定屋面活载。对于雪荷载取值的控制，则可将取值的年限控制在100年内，并按照要求以不均匀的形式进行取值输入。对于钢梁风荷载取值控制，因风荷载对该项目大跨屋面钢梁的影响较大，所以需在参考相关标准规范的前提下，结合对应体形系数进行科学计算。在竖向荷载的作用下，两侧混凝土会在人字形钢梁变形作用下产生外推力，并且外推力值受到混凝土柱侧刚度、钢梁坡度的直接影响，同时两侧边框柱受到外推力的影响较大。鉴于此，设计师需依据计算模型来确定钢梁对边框柱的推力，并依据其结果来确定配筋量，以保证屋面钢梁的设计符合预期要求。

 

三、物流建筑高层仓库结构设计注意事项

为保证其仓库结构设计符合实际物流业务开展需求，需在结构设计时注意以下几点：（1）出入口与通道设计。要求人员在开展结构设计作业时，需以库内货物、进深长度、主体结构、作业流程、仓库开建长度、出入库次数、叉车种类、保管货物尺寸等因素为前提，对其入口数量与位置加以确定。对于库内通道的设计，则需以库内顺畅作业为前提，并保证每个货位能够与通道相连接。同时，尽可能秉持着转弯减少、路面平直的要求进行通道设计。（2）天花板高度设计。随着我国物流业的机械化、现代化发展，促使仓库天花板高度控制面临更高标准。若用多端高门架设计工艺，则需将天花板高度控制在6m左右。（3）杂货货场货区布置。需结合对货物性质特点的分析，采取合理形式来优化货区布置设计，常用布置形式包括混合式、横列式、纵列式等。以横列式的应用为例，主要是以互相垂直的方式进行货物长度方向的控制，相较于其他布置形式而言，横列式布置方案的应用有货物取存便利、通道长宽、通风良好、机械化作业便捷等优势。而缺陷则体现为货场面积无法做到最大化利用，且通道在仓库总面积中占比较大。而纵列式布置形式则是以货场长度方向为基准来控制货物长度，该设计方案在仓库利用率方面存在优势，而缺点则是通风采光效果不佳、货物存取不便捷等。在实际仓库设计过程中，需结合实际仓储需求的分析来合理选择布置形式。

 

结束语：

综上所述，高层仓库结构设计是否合理直接影响到物流企业的业务开展，为避免因结构设计不合理导致物流高层仓库运行受到影响，需在明确仓库建筑设计意义的前提下，深入到高层仓库建设标准、特点的分析中，并通过对结构设计要点的把控来提升结构设计合理性，在加强高层仓库结构稳定性、可靠性控制的同时，为后续仓库建设施工的顺利开展提供保障，以高质量仓库结构设计来支撑物流业的现代化发展。