冷库结构设计方法浅析

栾顺强

【摘 要】本文对冷库结构的受力特点进行了总结，给出较为合理的建模方式假定和分析方法，并对结构的材料和相应特殊构造要求进行了简介，介绍了工程实例中的特殊节点处理，对冷库设计特殊节点进行了总结。

【关键词】冷库结构；构造处理；结构设计

0.引言

冷库结构作为一种特殊使用用途的结构形式，随着食品加工业不断发展，应用日益广泛。冷库结构根据物流和面积使用率的相关要求，有单层冷库、多层冷库之分；按设计规模可分：大型、中型和小型，冷藏间或冰库的公称容积为标准，公称容积大于20000m3为大型冷库，20000m3-5000m3为中型冷库，小于5000m3为小型冷库。鉴于其材料的使用环境的特殊性，设计中的计算和相关特殊节点引起重视。

1.冷库结构的结构选型和受力特点

1.1结构选型简介

根据工艺物流布置主结构可以采用：框架结构、板柱-抗震墙结构、排架结构和普通钢结构。

（1）框架结构：当采用框架结构时，柱网布置较为灵活，可以适用于高层冷库。框架内部的主次梁布置需结合内部的工艺物流吊挂布置情况和净高要求，确定主次梁结构、交叉梁体系、井字梁格布置，板格形成单向板或双向板。根据分析对比可以知道，在柱网8m×12m并荷载小于500kg/m2的情况，布置单向梁格较为经济；在柱网8m×12m或12m×12m并荷载1000kg/m2—1500kg/m2的情况，采用井字梁格布置对受力和梁格大小均比较合理。在建筑防火分类为丙类建筑时，一定要注意板底至梁底的高度小于600mm，这样有利于电专业在造价方面的控制（设置防火报警装置的区域，如未加设吊顶时，板底至梁底的高度大于600mm，须在每一个梁格内设置报警装置）。

（2）板柱-抗震墙结构：在小空间同时对净高要求较为严格的功能区，如考虑香蕉库使用功能采用这种形式较为普遍。

（3）排架结构：在结构内部需要提升物流速度和货物立体存储的要求时，采用柱距为6-8m、跨度18-27m的排架较为合理。同时高度可以根据物流量和存储量的情况确定合理高度6-11.8m。

（4）普通钢结构，主要承重构件由各种类型的钢材组成，结构形式多用于单层的装配式冷库。局部也可结合组合楼板设置夹层。实现与排架结构相对应的跨度和柱距要求。

1.2冷库结构的受力特点

冷库建筑属于仓库类建筑，主要用于库房、变配电房、冰库等功能房组成。冷库的使用性质的不同，冷间温度一般在-40℃-0℃左右。因此冷库设计与一般建筑相比较，具有以下特点：

（1）冷库属于仓库类建筑，主要用于放存食品，会有一定的堆放高度，因此结构均布荷载值大，活载标准值一般在15—30kN/m2。

（2）冷库结构再常温施工，低温运行，结构再施工完至开始使用这一段时间内的温度变化大，结构的温差效应比一般结构大的多。需采取相关的保温措施。

（3）冷库内长期处于低温、低温高湿及湿度频繁变化状态下，容易导致结构和构件产生裂缝。

（4）由于冷库是属于人工降温，因此冷库的绝热要求很高，结构布置不合理容易产生冷桥，破坏保温层，导致结构耐久性不满足要求。

（5）冷库与常温交接处，在使用过程中，须进行严格的建筑结构构造处理，避免产生裂缝。

2.地基基础

（1）地下室高温库防冻，就是把底层下设置一层不会引起土壤冻胀的/高温0库房（即？0e库房）的地下室。这种形式适用于地下水位较低的且有需要设/高温0库的冷库。对于地下水位较高的地方，因地下水对结构损伤大，构造要求高投资大，而且质量不易保证，故不宜采用。

（2）地坪架空防冻法，即底层采用架空设计，使冷库与地面隔开，便于排水、通风、隔热等。当场地地质条件较好，且地下水位较低时，可采用地垄墙半架空法，这种做法是用砖或混凝土地垄墙将冷库地坪架空。

（3）地坪通风防冻法，此法是在冷库实辅地坪下埋设通风管进行自然通风或机械通风。这种做法造价低，适用于地质条件好，地下水位低的场地。采用此法时，必须加强管理，防止通风道堵塞及水倒灌入管内。

3.上部结构

3.1材料

由于冷库结构长期处于低温、低温高湿及温湿度频繁变化状态下，因此建筑结构应采用耐低温、耐湿、抗水性能好的材料。具体冷间内的结构材料要符合以下要求：（1）冷间内不得使用火山灰质和掺有火山灰质材料的矿渣水泥；（2）不同品种的水泥不得混合使用，同一构件不得使用两种水泥；（3）冻结间、冻结物冷藏间、冰库、负温穿堂等应优先使用高于425号的普通硅酸盐水泥，亦可使用高于425号的矿渣水泥；冷却间、冷却物冷藏间应使用高于325号的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥；（4）冷间用的混凝土强度等级不得低于C20，配制混凝土时，水灰比不得大于0.60，每立方米混凝土水泥用量不得少于275kg；冻结间用的混凝土强度等级不得低于C30，水灰比不得大于0.60，每立方米混凝土的水泥用量不得少于300kg；（5）冷间用的混凝土抗冻标号应不低于D50，可掺入适量混凝土外加剂，以提高混凝土抗冻融破坏能力；（6）冷间内钢筋混凝土受力钢筋宜采用？ò级热轧钢筋，冷间内不得采用冷间焊接钢结构不应采用Q235沸腾钢；（7）冷间内砖砌体应采用强度等级不低于MU10的烧结砖，并应用水泥砂浆砌筑和抹面。砌筑用水泥砂浆强度等级应不低于M7.5。

3.2结构构件

冷库结构宜采用现浇钢筋混凝土结构，冷库各个结构构件设计时要满足一般建筑结构设计要求的同时，还应注意以下几个问题：

（1）柱：根据冷库内通道及堆货要求，同时考虑造价等因素，冷库的柱距一般宜在6-7m。柱截面尺寸一般按计算确定，柱在单层库或多层库的顶层时，由于柱受力小按计算截面尺寸较小，但为防止库内叉车等运输工具的撞击，柱尺寸不宜小于400@400。

（2）剪力墙：由于冷库结构温差效应比一般结构大，同时考虑最大利用剪力墙的抗侧移及抗扭刚度，两方向均应设置剪力墙，且避免剪力墙设在建筑物的两端。

（3）梁：由于冷库内荷载大，因此往往梁截面高度需要很高，但这将很大程度影响冷库的使用，因此，冷库内梁的截面宽度可加大，从而减少梁截面高度，且考虑库内通风、排气等设置要求，一般宜将两个方向的梁高度设置成一样。

（4）板：由于冷库荷载大，因此当采用框架结构时板跨度宜取2-3m之间，板厚宜取100-120；当采用板柱-剪力墙结构时，板厚宜取柱距的1/25-1/30（即200-300）之间。冷间内钢筋混凝土板每个方向全截面最小温度配筋率不应小于0.3%。

4.结语

冷库的突出特点就是/冷0，冷库建筑物长期处于低温及温湿度频繁变化状态下，必须采用相应的技术措施，以适应它的特点，本文针对冷库建筑的特点，介绍冷库建筑结构设计时应注意的部分问题。设计时，应根据冷库的容量、布局、制冷方式等选择合理结构形式，并采取必要的措施，以减少温度应力对结构的影响。

【参考文献】

[1]谈向东.冷库建筑（第1版）[M].中国轻工业出版社，2006.

[2]余建和.冷库设计的一些新做法.福建建筑，2005，5.6.