某大型TFT液晶面板厂结构设计

摘要：国内正在迎来一个液晶面板厂建设的高潮时期。文章以华星光电第8.5代TFT-LCD液晶显示器件项目中的阵列彩膜厂设计为例，概括性地介绍TFT液晶面板厂结构设计中的一些特点，为今后类似厂房的设计提供一些建议。

关键词：结构设计；液晶面板厂；华夫板；防微振；钢屋盖

中图分类号：TU821 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0013-03

TFT-LCD液晶显示技术发源于日本，成熟于韩国和台湾。近几年随着国内市场需求的与日俱增以及国内彩电企业实力增强，TFT-LCD液晶显示技术开始被引进国门。2006年国务院公布《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将高清晰度大屏幕平板显示器件作为“2006年至2020年信息产业中长期发展纲要”重点发展项目。从国家政策及市场需求两个层面来看，国内正在迎来一个液晶面板厂建设的高潮时期。本文通过介绍作者自身参与设计的一个液晶面板厂项目，简要地向大家展示液晶面板厂结构设计中的一些特点。

1 项目介绍

项目一期建筑面积约65万m2，其中的主要建筑01号建筑（阵列彩膜厂房）面积约39万m2，单层洁净面积约7.8万平方米；02号建筑（成盒厂房）面积约17万m2，单层洁净厂房面积约4.5万m2。阵列彩膜厂房为国内同类项目中规模、体量最大的厂房。

2 阵列彩膜厂介绍

阵列彩膜厂房的剖面图如图1所示，左右两侧由防震缝分隔开的部分为支持区，均为多层混凝土框架。中间D轴～R轴之间的部分为生产区。生产区中1～2层为彩膜洁净生产车间，3～4层为阵列洁净生产车间。厂房纵向柱距为10.8m，横向柱距为18m。4层由于工艺上的要求横向柱距增大到36m。屋盖采用多跨钢桁架的形式以满足36m的柱距要求。考虑到彩膜生产车间及阵列生产车间的防微振要求，结构设计在其下夹层中横向每隔4.5m纵向每隔5.4m设一根梁上柱。同时根据两个车间防微振级别的不同，将彩膜生产车间（防微振级别VC-C）的楼板厚度设为750mm厚，阵列生产车间（防微振级别VC-B）的楼板厚度设为650mm厚。建成后经现场测量，此结构布置均满足各车间的防微振需求。

3 整体设计特点

此厂房体量庞大，生产区作为一个整体，考虑到洁净及防微振的要求，整个生产区210m×379m的范围内未设置一道伸缩缝。生产区作为一个独立的计算单元，其杆件及节点容量已超出PKPM所能承受的范围。因此，采用midas building作为整体计算的软件。模型与实际情况基本相符，包括钢结构屋盖的所有杆件，均按实际情况输入，但未考虑华夫板开洞对结构的影响。由于二层和三层之间有大量梁上柱的存在，在采取缩小三层柱截面的措施后，本层侧向刚度与相邻上层侧向刚度控制在0.62，属于一项不规则。按抗规3.4.4进行调整和复合，并采取了加强加密柱箍筋的构造措施。

图1 阵列彩膜厂剖面图

生产区厂房属于超长的结构形式，379m未设一道伸缩缝，楼板收缩开裂的风险很大。设计中按规范每隔40m左右设置一道后浇带，并在后浇带部位的混凝土中添加12%的膨胀剂，其余部分混凝土添加8%的膨胀剂。楼板浇筑成型后未见大面积开裂现象，说明此方案在超长混凝土结构形式中是可行的。

4 华夫板设计

华夫板是根据洁净厂房洁净要求应运而生的一种结构楼板形式，其主要特点就是楼板中规则密布了大小一致的圆洞，如图2所示。洁净室的洁净等级跟气流的组织及流程有关系，流程越短，空气的洁净等级越高。华夫板这些密布的圆洞就是为了让安装在生产车间天花板上的FFU出来的洁净空气垂直向下流过生产车间，保证气流在车间内的流程最短。

从图2可以看出，华夫板在结构上其实就是所谓的密肋梁结构，密肋梁的高度实际上就是华夫板的厚度，密肋梁的宽度则根据两排洞口之间的净距离决定。根据不同防微振机台的重量，华夫板需要承受10～30kN/m2的荷载，经过计算后，密肋梁配筋如图3所示。

图2 华夫板结构

图3 密肋梁配筋

5 钢屋盖特点

钢屋盖横向采用多跨钢桁架的结构形式，桁架主跨度为36m，桁架所有弦材、斜竖杆件的翼板、腹板的连接皆为全渗透开槽电焊。桁架的上下弦杆及腹杆均采用H型钢。

图4 桁架下弦结构布置图

桁架下弦平面采用交叉支撑满布的结构布置形式来保证下弦平面的平面外刚度，如图4所示。在桁架和柱子交接的部位，节点板与桁架下弦下翼缘采用焊接连接，下弦支撑与节点板之间采用螺栓连接，如图5所示。在下弦次梁相交处，除主次梁贯通外，次次梁及支撑均断开，次次梁通过螺栓连接于主次梁的下翼缘，节点板采用角焊缝焊接于主次梁下翼缘处，支撑通过螺栓与节点板相连，以保证水平力的连续传递。如图6所示。

屋面板采用混凝土组合楼板的形式，组合楼板中的钢承板结构布置如图7所示，钢承板尽可能延伸至双跨或双跨以上连续跨，以减少施工阶段的楼板变形。

由于屋面板采用的是混凝土组合楼板的形式，桁架上弦平面的平面外刚度已经足以保证，因此，桁架上弦平面采用主次梁的形式，如图8所示，未另行布置支撑。

可见，此建筑的钢屋盖是典型的多跨桁架加组合楼板的结构形式。

图5 节点G详图

图6 节点A详图

图7 钢承板纵向对接方式

图8 桁架上弦平面结构布置

6 结语

工业建筑的结构设计除了考虑建筑本身的需求外，与民用建筑的最大区别就在于其与工艺需求紧密结合。本厂房结构设计在满足结构设计相关规范的要求同时，还考虑了防微振机台对防微振的要求，并采用特殊的华夫板结构形式，满足了洁净室对洁净度的要求。采用的钢桁架的屋面结构形式也是出于阵列生产车间对大空间作业的需求。本文对这种大型面板厂的结构设计特点进行了归纳总结，希望对今后类似厂房的设计能起到一定借鉴作用。

参考文献

[1] 谢彦波，李杰.无高架地板的“洞洞板”系统在大面积高洁净等级厂房中的应用[J].洁净空调与技术，2012，（4）.

作者简介：邓宇强（1983—），男，深圳奥意建筑工程设计有限公司工程师，硕士，研究方向：高新科技建筑结构。