大型仓储冷库结构设计初探

鲁海祥

摘 要：本文针对大型仓储冷库结构，总结结构设计要点和合理的结构构造措施。合理的结构体系设计，不但可以降低冷气外溢，降低制冷运行成本，而且可以更好的适应冷库的冷冻或冷藏功能，节约能源，降低工程造价。本文结合实际工程，对大型仓储结构的结构设计与构造进行探讨。

关 键 词：冷库结构；设计；构造

Design of large-scale cold storage structure

Lu haixiang

（Hefei Design Research Institute for Coal industry， Hefei， Anhui 230041，China）

Abstract： In this paper， large storage refrigerator structure， summarize the main points and rational design structural measures. Reasonable structural system design， not only can reduce air-conditioning spill， reducing cooling operating costs， and can better adapt to cold storage of frozen or refrigerated function， save energy and reduce the project cost. Combined with practical engineering， structural design and construction of a large warehouse structure to explore .

Key words： Cold storage structure；design；construction

0 引言

不同的冷库对产品具有不同的冰点设计，而大型冷库中通常会有冷藏库，冷冻库，使产品在尽可能的低温下保持生命特征，用以满足不同产品冷冻需求，一般贮藏温度高于0 ℃时称为冷藏，低于 0 ℃称为冷冻。冷库建设是制冷业发展的基础，隨着人们的生活水平的提高，反季节蔬菜水果的消费和生产环节需要冷藏储存的货品越来越多，冷库的需求也在不断增加。冷冻工程规模也由小型一两层的体量，逐渐向中、大型多、高层建筑发展发展，冷藏量随之不断扩大，也节约了土地，方便物流。

1 工程实例

安徽省合肥市某食品有限公司，处于合肥市市区，地理位置优越，交通便利，该公司同一地块现有三座冷库，近6万吨的冷库贮藏量，是合肥市的冷藏链生态系统众多环节中的重要一环。本实例是现有三座冷库中的一座，建筑物总占地面积5658.6平方米，造型规则方正，层高23.5米，共4层，建筑首层至3层层高为5.6米，顶层5.8米，采用双坡斜屋顶设计，分别建有冷藏室和冷冻室的多功能型的冷库， 其高、低温两用库的围护结构按低温冷藏库设计， 制冷工艺按高、低温制冷设备设计安装，提高冷库的利用率。

图1 建筑平面图

2 结构体系设计

2.1 结构体系

本例结构采用框架结构设计，主体建筑中的冷库因使用要求设冷冻和冷藏室，分为两个独立的个体，设沉降缝隔开，层高5.6m、柱网6.6mx6.6m，7度抗震设防，加速度0.1g，同时考虑布置适量抗震墙 ，以满足抗震要求；为了有效利用空间、增加净高、减少能耗 ，可以考虑采用井字梁框架结构。冷库外围护墙采用双层设计，最外层采用砖混结构。

2.2 荷载选取

本例结构荷载按《冷库设计规范》【1】上面规定取值：

2.3计算方法

2.3.1 冷藏库尺寸计算

冷藏库尺寸计算：

（1）

式中 G — 冷库计算吨位（t）；

V1 — 冷藏间的公称体积（m3）；

η — 冷藏间的体积利用系数；

ρs — 食品的计算密度（kg/m3）。

冷藏库的尺寸除了要满足功能上的使用要求，还要从结构设计的合理性考虑，需通过合理的结构计算来确定尺寸。

2.3.2 温度计算

围护结构热流量计算：

（2）

式中Φ1 — 围护结构热流量（W）；

Kw — 围护结构的传热系数[W/（m2·℃）]；

Aw — 围护结构的传热面积（m2）；

Α — 围护结构两侧温差修正系数；

Tw — 围护结构外侧的计算温度（℃）；

tn — 围护结构内侧的计算温度（℃）。

冷藏和冷冻库都要分别计算外墙维护结构的热流量，最后选择外墙的外围加一层砖砌结构，有效控制热量的散发。

2.2.3 沉降计算

（3）

式中 — 表面上的沉降量；

— 均布荷载的量值；

— 荷载面积的基准尺寸；

— 弹性模量；

— 泊松比；

Cd — 计算荷载面积的形状和计算沉降点的位置参数。

2.4结构布置

通过结构选型和pkpm软件电算，根据设防烈度、场地条件、建筑重要性、及场地类别等条件采取有效抗震措施，保证结构的抗震性能设计，即使工程结构在预定的使用年限内，在不同强度水平的地震作用下，达到预定的性能目标；

主楼基础采用整体式基础，缝处采用双柱独立基础，采用压缩模量较高的中密以上砂类土为基础持力层，并严格控制独立基础和条形基础的底面积不致过大，使得整体压缩性得以持平，可以有效控制整体差异量，主体结构即选用框架结构，经济且抗震性能较好，整个梁的布置采用井字梁布局，造型美观充分，且布置上利用层高，整体布局合理。

图2 基础布置图

3 结构构造设计

3.1 结构构造

冷库建筑属特殊专业工程，因此冷库对于建筑节点构造等要求特别高，如果节点措施做得不到位，则容易影响建筑维护结构的寿命，像结露、滴水，则会影响外观，造成浪费。例如：门口结露、滴水；楼板层整浇面层有裂缝露筋；外墙围护砖结构开裂等。设计中选用下列材料：各层楼板采用C30普通硅酸盐混凝土，钢筋采用三级钢（HRB400热轧钢筋），砖砌体采用强度等级不低于MU10的烧结普通砖，并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；冷间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%，柱上板带上部钢筋的1/2及全部下部钢筋应纵向连通选，对楼板采用自应力商品混凝土，避免浇筑屋面板时长期处在低温工况，注意混凝土的养护时间。另外，在建筑物开洞处的周围混凝土掺适宜的混凝土外加剂（玻璃或者钢纤维），增强混凝土抵御抗冻融破坏能力功能，同时，加强外围护结构的整体稳定性，墙中增设水平混凝土圈梁，加密墙体拉结筋，选择双层围护结构可以形成有效封闭的隔温的环境，并且减轻因温度应变而出现的墙体开裂现象。

3.2 施工构造

当冷库外墙采用自承重墙时，外墙与库内承重结构之间每层均应可靠连接，设置锚系梁。锚系梁间距可为6m，墙角处不宜设置。墙角砌体应适当配筋且墙角至第一个锚系梁的距离不宜小于6m。设置的锚系梁应能承受外墙的拉力与压力。抗震设防烈度为6度及6度以上，外墙应设置钢筋混凝土构造柱及圈梁。

图2 锚系梁布置及圈梁构造

3.3 消防设计

大型冷库和高层冷库设计温度高于0℃，且其中一个防火分区建筑面积大于1500m2时，应设置自动喷水灭火系统。当冷藏间内设计温度不低于4℃时，应采用湿式自动喷水灭火系统；当冷藏间内设计温度低于4℃时，应采用干式自动喷水灭火系统或预作用自动喷水灭火系统。【2】

3.4 排水设计

大型冷库氨压缩机房贮氮器处稀释漏氨排水及紧急泄氨器排水应单独排出，并在排入库区排水管网前应设有隔断措施，并配备有事故水池，提升水泵。事故水池内稀释氨排水及紧急泄氨器排水应经处理达标后排入市政排水管网或沟渠。【2】

4 结语

对冷库建筑的工艺结构计算和相关构造措施进行探讨，并结合现有工程实例，将大型冷库的结构设计一一呈现，满足建筑结构最基本的抗震、防倒塌要求，从适应市场经济角度考虑，建立冷藏和冷冻库，提高了建筑物使用功能，并结合合理的结构构造措施避免了冷库中混凝土的收缩以及结构沉降产生的裂缝，给广大设计工作者提供一个好的工程案例。

参 考 文 献

[1] 冷库设计规范（GB50072-2010）。

[2] 冷藏库建筑工程施工及验收规范（SBJ11-2000）。

作者简介：魯海祥（1965—），男，安徽人，高级工程师、国家一级注册结构工程师、国家注册监理工程师。1988年毕业于中国矿业大学，现任煤炭工业合肥设计研究院现代院副院长，从事工业与民用建筑结构设计及研究工作。