对医药行业洁净车间钢平台设计的探讨

2012-08-02马国强

河南建材 2012年2期

马国强

中铁十五局集团有限公司（471 01 3）

0 概述

近年来，在药品生产质量管理规范的改造过程中,轻钢结构厂房在医药行业得到了广泛的应用。由于生产工艺要求，医药洁净车间内普遍存在大量的钢平台（如提取、合成车间），使得钢平台的设计问题也凸现出来。同时，结构设计人员对于这类钢平台的关注又甚少。一方面是这类平台面积较小、构造麻烦、造价低，设计人员不愿投入过多精力；另一方面,一部分设备平台由设备生产厂家配套提供。但厂家提供的设备配套平台往往是由机械人员进行设计的，他们对建筑行业和医药洁净特殊性要求了解不多，以至于对净化工程和后期维护带来较多问题。

钢平台的种类较多，洁净车间中常用钢平台有附着式和独立式两种形式，而独立式钢平台便于安装和更新设备，应用更加广泛，受力也比较简单。

通过对医药洁净车间钢平台结构设计和构造等方面问题的介绍，使相关设计人员在具体设计过程中，更合理、经济和有针对性地设计钢平台具有一定的参考意义。

1 钢平台结构布置

钢平台的结构组成:通常由铺板、主次梁、柱、柱间支撑，以及梯子、栏杆等组成。

钢平台平面布置主要是钢柱:1）满足工艺生产操作要求。2）保证通行操作安全。3）充分利用铺板的允许跨距合理布置梁格。4）尽量均匀对称的布置。此外，对于钢平台设备荷载较大时（如设备支撑点荷载大于10 KN/m）应在该处设支承钢梁。

实际设计中，应充分利用花纹钢板允许跨度来布置梁格。平台梁格有三种类型，如图1所示。

1）单向梁格:仅有一个方向的梁，适用于设备布置相对规则的平台；梁格宜沿长跨布置，以求得经济实用。

2）双向梁格:有两种不同体系的梁，即主梁和小梁。小梁平行于较小边布置，多数平台采用这种布置形式。

3）复式梁格:有三种体系的梁，即主梁、次梁和小梁。一般应尽量采用较为简单的梁格。

当钢平台长度小于40 m时可在平台柱列中间附近设一道交叉柱间支撑，当平台上有较大的动荷载时，除设水平支撑和横梁外，尚应在柱列的对应位置增设一道柱间支撑,使整个平台成为稳定体系，如果受工艺条件限制，无法布置交叉支撑，也可以采用梁柱刚结式或设连续隅撑，解决钢架平面外稳定问题。

2 钢平台荷载取值

1）恒荷载。包括结构自重、工艺设备荷载等。花纹钢板平台结构自重一般按0.5 KN/m2,工艺设备荷载一般由相应专业提供。对于一般机械动力设备，其动力影响可采用设备荷载乘以动力系数1.1 ～1.2的方法考虑，也可由相应专业确定。

2）活荷载。主要是人工操作荷载，一般钢平台可按2.0 KN/m2考虑。检修和安装时的堆料活荷载可根据实际情况考虑，一般由相关专业提供，工作平台上的等效均布活荷载可按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）第4.2.1条确定；当为双向板时也可参考《工业建筑双向板楼面等效均布活荷载的确定方法》中的做法进行计算。在计算过程中，需要引起特别注意的是《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）第4.2.3条的规定:在任何情况下，组合值和频遇值系数不应小于0.7，准永值系数不应小于0.6。

3）对于车间外的附属平台尚应考虑风荷载、雪荷载、积灰荷载的作用。但应注意人工操作荷载不与雪荷载同时考虑，仅取其中较大值进行计算。

4）抗震设防区应考虑地震作用。

5）单层平台或多层平台的楼盖底部带有悬挂吊车或电葫芦时，尚应悬挂荷载。一般吊车荷载及参数由吊车生产厂家提供。

6）平台栏杆的顶部水平荷载。一般不宜小于1.0 KN/m。

7）无特殊要求时，通行平台按2.0 KN/m2等效均布荷载设计。梯间平台按3.5 KN/m2等效均布荷载设计。检修平台一般按4.0 KN/m2等效均布荷载设计。

3 钢平台计算

钢平台一般结构计算简单,一般按弹性计算，不考虑塑性变形，其主要计算内容有:

1）铺板、梁、柱的强度和内力，对于直接承受动力荷载的平台梁及其连接，尚应满足疲劳强度的要求。应按《钢结构设计规范》的相关规定进行计算，也可参考《钢结构设计手册》的相关内容。

2）设置支撑系统后，钢平台稳定性一般能满足要求，不需专门验算。铺板应密铺在梁受压翼缘上，并与其牢固相连，阻止受压翼缘平面外失稳。

3）刚度验算

①平台柱长细比不应超过150；②平台梁的挠度不应大于L/250；平台板的挠度不大于L/150；③对于室内钢平台，柱顶位移限值可取H/150。

4 钢平台构造要求

1）平台柱一般宜设计成等截面柱。常用钢管、成品H型钢等实腹式柱。必要时，也可设计成用两个槽钢组成的组合式柱。柱脚底板的厚度按柱基础对底板的反力所产生的弯矩计算确定，但不得小于柱肢的最小厚度及10 mm。独立钢平台结构的稳定一般由柱间支撑保证,支撑不宜采用角钢组合截面，并宜布置在柱列的中部。

2）平台梁一般宜设计成等截面H型钢、工字钢或槽钢,仅当局部高度受限时才设计成变截面梁。次梁与主梁最简单的连接方法是叠接。但叠接所需的建筑净空大，采用这种方法常会受到限制。因此，次梁与主梁的等高连接是普遍采用的方法。

梁柱及支撑宜采用闭口截面形式，减少外表面和死角。生产对空气净化等级要求比较高时，梁板可采用钢板或不锈钢吊顶封闭，柱可采用不锈钢钢皮包裹。

3）平台铺板宜采用钢篦条式花纹平钢板，尤其是铺板通过连接或焊接与钢梁共同工作最为有利。

4）设计钢平台的通行净空高度不应小于1 900 mm，通行宽度不应小于700 mm。在平台的周边以及工艺生产要求不准通行的地方应设置防护栏杆，栏杆高度一般不应小于1 050 mm,对于较高的平台，其栏杆高度不应小于1 200 mm。栏杆由立杆、顶部扶手，中部纵条以及踢脚板等组成，其主要部件宜采用圆钢管，材料供应困难时，也可采用圆钢。此外，由于角钢表面积大凹角多，不宜清理干净，故洁净厂房中的钢平台不宜采用角钢。

5）钢梯是平台的主要通行方式。一般洁净厂房平台采用斜梯。受条件限制的平台不常上人操作也可设置直梯。转向钢梯因结构复杂，一般较少采用。钢梯宽度一般采用600 ～700 mm，特殊条件下也可加宽至 900～1 200 mm。倾斜通常为 45 °～60 °。有空间时宜采用较小倾角。对于有防滑要求的钢梯还应采用防滑踏步。