1、1浅谈钢结构在物流仓库中的应用摘要：钢结构作为现代的建筑的一种结构形式，因其具有自重轻、施工周期短、投资回收快、安装容易、抗震性能好、环境污染少等特点而被广泛应用于住宅、厂房办公、商业、体育和展览等建筑中，尤其近几年来物流行业的迅猛发展，钢结构在物流仓库等仓储行业更是得到快速普及和应用。本文根据笔者从事的一个物流仓库的实际工程谈谈钢结构在物流仓储行业应用的现状。 关键词：钢结构；物流仓库 Abstract: As a modern form of structure, steel structure is widely used in dwelling, factory, commerce,
2、sports and exhibition buildings, because of its light dead weight, short construction period, fast investment return, easy installation, good seismic performance, and less environmental pollution. Especially with the fast development of logistics these years, steel structure is getting rapid popular
3、ization and application in logistics warehouse. The author is going to analyze present situation of how steel structure is used in logistics warehouse based on one of his experience in logistics warehouse. KeyWords: steel structure; Logistics warehouse 中图分类号：TU391 文献标识码： A 文章编号： 2一、概述 钢结构因其自重较轻，强度较高
4、，抗震性较强，隔音、保温、舒适性较好等特点而在建筑工程中得到了合理、迅速的应用，其应用标志着建筑工业的发展。伴随着我国社会经济的发展及科学技术的日趋完善，钢结构的生产也实现了质的飞跃。钢结构具备绿色建筑的条件，是有利于保护环境、节约能源的建筑，其顺应时代的发展和市场的需要，已进入中国建筑的主流，比如北京的“鸟巢” 、 “水立方” 、中央电视台新楼、上海中心大厦及各个城市新建的奥体中心等等都很好的诠释了钢结构的优势，也是对钢结构的普及和发展作出了推广。 随着社会经济的快速发展，人们的生活习惯也有了很大的改变，尤其在购物上，人们不再仅仅依赖于超市的一站式购物了，很多人是坐在办公室动动鼠标就完成了心
5、仪物品的采购，这看似方便的方式后面有着强大的物流在做支撑，很多的物流仓库应运而生。物流仓储类的仓库由于要同时满足物流和仓储两个功能，所以对空间和荷载的要求也有别于一般的仓库和厂房。 在工程建设过程中，建筑功能的实现与工程投资的控制是工程建设的两大目标。而进行工程投资控制的关键在项目决策和设计阶段，在项目做出投资决策后，其关键就在于设计阶段。在建筑工程的设计阶段，当满足建筑的诸多功能后，工程造价的控制是每个投资者最为关注的主要内容，也自然成为投资者评价设计质量优劣、衡量设计水平、选择设计单位的重要标准。为了在日益激烈的设计市场竞争中求得生存与发展，为业主提供优质的设计产品，提高设计产品的经济性，
6、已成为每一个设3计单位努力追求的目标。由于在建筑产品中结构造价所占的比重很大，通过对建筑结构的优化设计，不仅能够提高建筑物的安全度，而且能够有效的降低工程造价，从而实现投资效益的最大化。在建筑结构设计中，当建筑方案产生后，结构从选型和布置开始就存在优化与否的问题，再加上后续每一道工序的精心设计、准确计算、合理选用等全过程的优化设计才能产生经济合理且安全的结构。 笔者在大创（上海）贸易有限公司物流新筑工事项目（以下简称大创仓库）的设计过程中就充分把握这些要点，精心设计，满足使用方要求的同时也让结构达到尽可能的优化。现结合新规范中的一些要求和自己设计中的想法与同行们探讨并恳请批评指正。 二、钢框架
7、在物流仓库中的应用 大创仓库位于上海外高桥保税区，临近长江边。根据仓库具体的使用和短工期要求，经过权衡对比，决定采用钢框架形式。该仓库共三层，平均层高 8m 左右，总高度 23.8m，长度约为 141m，宽度约为 55m。由于货架及运输通道的要求，柱网采用 9mx11m，活荷载要求 1 吨/。设计初期探讨中，使用方提出了很多使用中的详细要求，比如货架的摆放、货物通道的留置，货物竖向的快速输送以及大包装拆分为小包装的快速拆解分包的流水线等等。设计中既要满足使用方的要求，也要遵循经济合理结构安全的原则。 选择合理的结构方案。结构设计方案的优劣决定了结构设计的成败。对于同一个建筑设计方案，结构设计方
8、案往往不是唯一的。不同的结构方案会使工程造价和工程质量产生很大的差别，所以选择合理的结构方4案便显得尤为重要。在结构方案的选择上，应遵循以下的一些基本原则: 1要用整体的概念在特定的建筑空间中来完成结构总体方案的构思，处理好构件与结构、结构与结构的关系，充分利用和发挥整体结构和构件的最佳受力状态，使结构具备足够的承载力、刚度和良好的延性。尽可能使结构的受力与传力途径简单、直接、明确。传力途径复杂会出现多次转换的结构构件，这样会导致造价的提高，也容易出现计算错误产生安全问题。采用最简单、直接的传力途径，可以省去中间传递的结构构件，减少结构的安全风险，使结构受力更加明确，其造价也相对经济。2保持整
9、个结构安全可靠度的协调一致性。应通盘考虑整体结构的每一个构件，使结构构件能够协调一致发挥其最大效能，确保达到规范规定的设计目标水准，实现结构既经济又安全的目标。使结构平面布置的抗侧力刚度中心与建筑物的外力作用中心或质量重心尽可能接近或重合，以避免或减小外力作用下结构的扭转效应，因为抵抗结构的扭转所需增加的材料用量是很大的，可以说结构平面布置的不规则既不经济又不安全。 3积极主动的参与建筑设计的方案阶段，加强与建筑师的沟通与协调。一个设计精品是建筑师和结构工程师创造性合作的共同成果，在满足建筑物的功能和建筑师创意的前提下，结构工程师有责任对建筑方案提出建设性的意见，与建筑师一起构思最佳的结构体系
10、。结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。并综合运用其掌握的结构概念，通过反复试算、反馈和优化，选择效果5最好、造价最低的结构方案。 本次设计很好的贯彻了以上的原则，在结构选型时，采用了自重轻、强度高、抗震性能良好的钢框架结构。钢柱采用了箱形柱，框架钢梁采用布置和性能比较灵活的焊接型 H 型钢，次梁采用了由同济大学牵头研发的目前比较新型的一种钢梁波纹腹板 H 型钢。在设计过程中为减小自重降低造价，屋面采用了轻型钢结构屋面，在顶层采用间隔抽柱的形式形成大空间，设置了屋面水平支撑，让屋面系统和下部结构形成很好的整体性。以下为本工程模型： 三层钢框架物流仓库结构模型
11、 一体化计算机结构设计程序的不断完善和全面应用，使结构工程师从繁重复杂的结构计算中解脱出来。设计人员可以在概念、经验和估算的基础上借助计算机进行可靠的分析计算，经过多次计算比较和调整，使结构设计更加合理和经济。本工程结构设计采用中国建筑科学研究院编制的 PKPM 系列软件之多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE 程序及 STS 程序 （2010V1.3 版）进行分析计算，结构的各项指标均符合规范要求，是安全可靠的，完全能够满足使用要求。在结构计算过程中有以下问题需要注意： 1不盲目的依赖计算机等计算设备。不论什么样的计算软件都不可能是完美无缺的，因计算软件的缺陷和设计人员不加分
12、析的盲从而导致设计错误的现象时有发生，所以对用于结构设计的计算程序的基本理论假定、应用范围和限制条件以及程序与规范的结合一定要搞清楚。对于6输入的几何图形、构件尺寸、荷载数据等应认真核对、力求准确无误。避免因数据输入错误造成计算分析结果的错误或较大的误差。比如，高层建筑标准层荷载数据的输入出现错误，其累加后对结构计算所产生的影响是不容忽视的，将导致计算结果要么不安全、要么不经济。 2对计算参数的选取要正确合理。选取不同的计算参数会得出完全不同的计算结果，要根据实际结构的具体情况和计算程序的功能要求及当地一些地方性规定进行合理选取。 3注意实际结构与计算模型的差异。所有的计算理论和设计程序都是建
13、立在一些假定和理想的计算模型之上的，而实际结构的受力状态又是千差万别的，一味地依赖电脑或计算手册的计算结果进行结构设计会给结构留下较多的隐患，所以任何构件的计算都应根据实际情况确定结构的约束关系，并利用结构概念、工程经验对计算结果进行分析，判断其是否合理，以确保最终结构设计的正确。 由于钢结构的特殊性，在构件的选型和荷载的取值（尤其是风荷载的取值）方面进行了详细的比较和研判，使本工程的结构能满足各方面的要求。本工程模型进过精心调校，在满足结构安全的前提下，取得了很好的经济效果。 在本次设计中还有一个方面需要注意，那就是材料的选用上，尽可能的提高材料的利用率。结构设计的目的便是花尽可能少的钱，做
14、最安全、适用的建筑，这就要求结构设计时对材料的选用要合理，利用要充分。要根据结构构件的不同受力特点、工作环境和材料的力学性能特点，选用合适的建筑材料。实际工程中，因材料选择不当造成浪费的情况很7多。比如，经常出现的小跨度钢结构中使用高钢号和在大跨度钢结构中使用低钢号的现象，这些做法都不能很好的发挥材料的特性，进而影响工程造价。本次大创仓库工程中，主体结构采用了目前普遍使用的性能良好的 Q345B 钢材，既保证了充分利用材料的强度，也保证了施工过程中良好的可焊性能。关键节点的部位充分考虑了施工的便捷性，采用了翼缘等强焊接腹板高强螺栓连接的方式，减少了高强螺栓的使用量也能保证结构的安全。屋面檩条则
15、是采用了 Q345A 的斜卷边 Z 型连续檩条，保证了檩条的强度，也节约了材料。屋面水平支撑则是采用型钢及钢管组成压杆体系配合圆钢花篮螺栓的张拉体系形成稳定的支撑系统。本工程的楼面采用了组合楼板的防火楼承板设计，充分发挥楼承板既作为模板也作为受力构件的作用，能很好的减少现场施工模板的使用量，而且也不用进行后期防火涂料的维护，做到了既节能环保又经济安全。由于是物流仓储类仓库，所以在满足仓库功能的同时也要兼顾频繁物流的使用功能，在设计过程中，采用合理的柱截面梁截面，并尽可能的采用新型材料，比如波纹腹板 H 型钢的使用，采用组合楼板，这些措施都能很好的控制用钢量，并满足使用者大荷载大跨度的要求。为保
16、证货物流通的顺畅，竖向运输采用了多台平台式升降机配合货运电梯。水平运输则是采用常见的自动叉车。 通过以上设计过程的把控，有如下体会与大家共勉： 正确理解运用规范 。 规范是我们在设计中必须遵循的“最低”标准，是国家的技术经济政策、科技水平和工程实践经验的总结。全面理解规范条文的概念、定义、前提条件和适用范围，是正确运用规范8的前提和基础。作为一个结构工程师，一方面必须熟悉、理解和吃透规范条文的真实含义，另一方面必须客观理性地正确对待规范。对规范中的“强制性条文”要不折不扣的执行，而对规范中的“非强制性条文”工程师可以运用自己的理论知识、结构概念和实践经验，在规范条文思想的指导下，针对具体的设计
17、对象、环境和使用条件，以工程的安全性和经济性为目标。创造性地灵活选用规范中的数据。 需要树立精品意识。在结构设计过程中不断优化结构是结构工程师打造设计精品的过程。要求结构工程师不仅要具备深厚扎实的专业基本理论基础、丰富的实际工作经验，更要有尽心尽力、精益求精、追求完美的精品意识。设计单位要提高市场竞争能力，必须实施精品战略、走精品之路，实现设计产品技术质量与经济的统一。 三、结论 钢结构在建筑行业已经得到长足的发展，尤其目前物流行业的高速发展，物流仓储类建筑已经得到大面积的建造和使用。如何在物流仓库的使用和经济性之间做出平衡是摆在大家面前的问题。通过结构优质精心的设计能降低工程造价，而正确处理
18、技术与经济的对立统一是控制投资的关键。不能片面强调节约投资，而降低技术和质量标准，又要反对重技术、轻经济，设计保守浪费的现象。通过以上实际工程设计过程中一些问题的探讨和总结，希望能起到抛砖引玉的作用。 参考文献 1 同济大学波纹腹板钢结构结束规程 （CECS291:2011） 2 中国建筑标准设计研究所门式刚架轻型房屋钢结构技术规程9（CECS102:2002） 3 中华人民共和国标准钢结构设计规范 （GB 50017-2003） 4 中华人民共和国标准冷弯薄壁型钢结构技术规范 （GB 50018-2002） 5 中华人民共和国标准建筑结构荷载规范 （GB 50009-2012） 6 中国建筑标准设计研究所 轻型钢结构设计资料集中国建工工业出版社 7 赵熙元等主编 建筑钢结构设计手册冶金工业出版社，1995 8钢结构连接节点设计手册中国建筑工业出版社（第二版）2005 9钢结构设计手册 （上下册）中国建筑工业出版社（第三版） ，2004
