浅谈钢结构在物流仓库中的应用

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  【摘 要】 本文首先介绍了物流仓库和轻型钢结构特点,然后分析了轻型钢物流仓库结构设计,最后探讨了轻型钢物流仓库施工工艺和轻型钢物流仓库施工关键工序施工技术、注意事项。
  【关键词】 轻型钢结构;物流仓库;结构设计;施工工艺
  电子商务的快速发展,在线零售市场的兴起和蓬勃不仅极大地影响和改变了传统零售市场格局,也对中国现代物流设施市场产生着重大和深远的影响。电商带来的巨量物流仓储需求,带动着国内物流地产市场的繁荣。目前,物流产业已成为现代企业发展中新的经济增长点,成为衡量一个国家和地区竞争能力的重要指标。在物流系统中,仓储是其众多环节中的重要一环,主要通过物流仓库实现。现代化物流仓库与传统普通的仓库不同,其建筑规模庞大、使用功能统一、管理设施完善、运作服务专业。为了提升相对滞后的物流配套服务,以京东、阿里巴巴为代表的大型电商企业在近几年一度扎堆自建物流仓储,但随着电商试水自建物流基础设施受政策及资金等因数影响,自建的困难逐渐显现,加之第三方物流基础设施开发企业的成熟都不断提升,中国高标准仓储开发将侧重由专业的第三方为客户进行开发与定制。
  1、概述
  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儀物品的采购,这看似方便的方式后面有着强大的物流在做支撑。物流仓库作为物流产业中必备的要素之一,在整个流通作业中发挥着重要的作用。其功能从单纯的进行物资的存储保管,发展到具有物资接收、分类、计量、包装、分拣、配送、存盘点等多种功能。物流仓库在设计时遵循流动的原则,使储存的产品能够直接在整个仓库设施中流动,不断进行分拨、整理,通过资源的优化配置实现低成本、高赢利。其主要布局的特点为:在物流仓库立体空间内实现存储最大化;库区内实现货物搬运操作最小化;库区特定区域内实现功能服务多样化。这就决定了物流仓库的大空间、高储量、高密度、易流动的特点。
  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,为了在日益激烈的市场竞争中求得生存与发展,在满足功能需求的同时提高项目的经济性,已成为每一个业主努力追求的目标。由于在建造仓库中结构造价所占的比重很大,直接影响到项目投资回报率,通过选择何种结构形式,在保证建筑物的安全的同时降低工程造价,实现投资效益最大化,是项目开发过程中非常重要的。现代化物流仓储采用轻型钢结构就是一个不错的选择,在满足大空间、大跨度的同时相对混凝土结构造价更低、施工工期更短。
  笔者在开发物流仓库项目的整个过程中就充分运用专业知识,满足使用方要求的同时也让结构达到尽可能的优化,施工过程中做到质量严格把关,确保项目的安全性、经济性、适用性。
  2、轻型钢结构特点
  2.1用钢量省,节省投资
  轻型钢屋面系统的用钢量一般为8~15kg/m2,单层轻钢仓库的用钢量为16~30kg/m2。接近甚至可低于在相同条件钢筋混凝土结构的用钢量,且能节约大量木材、水泥及其它建筑材料。因此轻钢结构可大幅度降低结构自重,一般约为普通钢结构的l/2~l/3,钢筋混凝土的1/10~3/10,比传统的钢筋混凝土结构及普通钢结构节省建设资金。
  2.2防止渗漏,效果理想
  轻型钢结构的屋面及墙面材料主要选用彩色压型板或夹芯板,檩条为自重较轻的薄壁C型或Z型钢檩条。轻型钢结构厂房的屋面坡度设计一般为1/10~1/15,屋面压型钢板可靠连接后,固定于钢檩条上。雨水可顺压型板直接排至内外天沟,通过硬质塑料PVC管迅速排至下水管或室外的水沟,确保厂房防雨水渗漏的要求。
  2.3无需打桩,缩短工期
  轻型钢结构厂房因其自重轻,一般仅需采用柱下混凝土基础即可满足承载要求。由此,缩短了建设周期,节省建设投资。
  2.4供货迅捷,安装方便
  轻型钢结构所用材料均为常规用料。其围护系统所用压型板及配件,以及C型和Z型钢檩条的生产厂家也非常多。一般,一座l万平米左右的单层钢结构仓库从设计开始到交付使用仅需4~5个月的时间,可比钢筋混凝土结构的厂房缩短工期一半甚至更多。
  2.5外形美观,内部空旷
  轻型钢结构厂房或仓库颜色根据需要选择,任意调整,随意组合。屋面压型板,尤其是墙面彩色压型板,具有轻质、高效、色彩艳丽、造型美观的特点。它除主要作为墙体用外,也具有装饰面板的作用。一般厂房及其它结构在墙面板封闭完后即告完工,无需再进行装饰。建筑结构形式可按其生产工艺性能及业主要求进行设计,其结构体系可最大限度地利用钢材的性能。单跨经济跨度为18m至36m,厂房或仓库内部空旷,利用率高。
  3、轻型钢物流仓库结构设计
  3.1选择材料
  首先轻钢库采用钢板焊接H型组成变截面的门式刚架,采用冷弯型钢作檩条和墙梁,YB型镀锌板作墙板,W550压型铝合金板或镀锌钢板作屋面围护构件。
  采用Z型或C型冷弯薄壁型钢代替普通型钢作檩条和墙梁,这样钢材用量降低了35%左右,从而节约了钢材,降低了造价。
  采用W550压型铝合金板或镀锌板作为屋面围护构件。由于W550压型深度大,抗弯刚度大,檩条间距可达到4m,半跨仅需要设置3根檩条,这样既可减少连接件的数量,也可减少因屋面开孔造成漏雨的机会。
  3.2结构构造
  按照使用要求,跨度为24m,檐口高度为10m,柱距为12m不设吊车,我们选用门式钢架结构形式门式钢架不仅有外形美观、库内空间大、可提高库容和便于机械化作业等优点,同时结构本身的受力也十分合理,结构简单,制作和安装都很方便。
  需值得注意的是在设计中采用钢板焊接成H型钢,柱子为变截面,梁为等截面(局部变截面),端部加腋。梁与梁、梁与柱、柱与基础的连接均采用高强度螺栓连接,另外节点应注意防腐蚀。   檩条和墙梁与刚架采用普通螺栓连接,其跨中设钢筋拉条在库房两端跨处均设置屋面支撑和柱间支撑。屋面、墙面均为长尺压型钢板,纵向不设接头以减少漏雨机会。墙面压型板与墙梁采用尼龙头钻尾螺丝,这样可避免拉铆钉漏做防水或者时间久后锈蚀的毛病。由于构配件都可以实现工厂化加工,现场安装,从而可加快施工进度。一般一栋24000m2左右的库房主结构2周左右便可安装完毕,而且投资较少,这是砖混结构库房无法比拟的。
  4、轻型钢物流仓库施工工艺
  工艺流程:原材料检验→钢结构构件制作→构件制作质量检验→构件按安装顺序配套运输→钢柱安装→钢柱校正→斜梁地面组拼→斜梁安装、安装螺栓固定→钢柱重校→高强度螺栓紧固→复校→安装檩条、系杆、拉杆、隅撑和屋面板→钢结构验收。
  5、轻型钢物流仓库施工关键工序施工技术、注意事项
  5.1  H型钢制作
  H型钢制作按平板、下料、组装、焊接、矫正等工序进行施工。下料前先把弯曲和不平整的钢板用机械设备进行矫正,然后按施工图纸下料,用H型钢组对机进行组装,采用埋弧自动焊焊接,焊后的H型钢采用型钢矫正机校直。焊接为H型钢制作中的特殊工序,为减小产生焊接变形,保证焊缝质量采取措施如下:焊接前应清理H型钢腹板双面坡口表面的氧化皮、锈及其他污染物,直至露出金属光泽;根据焊接工艺试验结果,选用焊接参数;采用合理的焊接顺序,腹板截面上四个坡口,首先焊接腹板与下翼板相交的一个坡口,其次焊接与此坡口对角的坡口,再焊接相邻坡口,最后焊接腹板与下翼板相交的另一个坡口。
  5.2地脚螺栓安装
  预埋地脚螺栓应注意保证螺栓位置准确,螺栓垂直,标高无误,露出丝扣不污染。按设计要求位置在钢板上钻螺栓孔,作为保证螺栓位置准确的模板,在混凝土浇筑前,地脚螺栓与独立基础钢筋焊接在一起成笼,焊接完成后再次校对几何尺寸。在地脚螺栓上加一个调整螺母,用水准仪将螺母上表面的标高调整到柱底板标高齐平,安装上钢柱后,根据钢柱柱顶标高与设计标高的差值,利用钢柱底板下的螺母来调整钢柱的标高,柱子底板下面的空隙用C40无收缩细石砼二次灌注填实。所有的螺栓固定好后用塑料薄膜保护好,并涂刷防滑油,防止生锈。
  5.3安装测量、校正及注意事项
  (1)纵横十字线的对准。在钢柱安装前,用经纬仪在基础上面将纵横十字线划出,同时在钢柱柱身的四个面标出钢柱的中心线。在钢柱安装时,起重机不脱钩的情况下,慢慢下落钢柱,使钢柱三个面的中心线与基础上划出的纵横十字线对准,尽量做到线线相交,由于柱底板螺孔与预埋螺栓有一定的偏差,一般设计时考虑柱底板螺孔稍大(2mm左右),如果在设计考虑的范围内仍然调整不到位,可对柱底板进行绞刀扩孔,同时上面压盖板用电焊固定。
  (2)柱身垂直度的校正。在钢柱的纵横十字线延长线上架设两台经纬仪,进行垂直度测量,通过调整钢柱底板下的调整螺母来校正钢柱垂直度,校正完毕后,松开缆风绳不受力,再进行复校调整,调整后将螺母拧紧,调整螺母时,要保证其中一颗螺母不动。门式刚架柱、梁等构件安装钢柱采取一点绑扎,绑扎点设在柱重心以上,利用汽车起重机递送法吊装就位,就位后利用经纬仪、水准仪校正钢柱的轴线及标高,校正后及时安装柱间支撑。钢斜梁在地面组装后,采用整体吊装就位,起吊时采取一点绑扎,绑扎点设在钢梁的中间,起吊时在斜钢梁两端设溜绳控制它平稳上升就位。吊装时先从端部有柱间支撑的位置开始安装,待第一榀斜钢梁就位后利用两道缆风绳固定后落钩吊装第二榀斜钢梁,第二榀斜钢梁就位后在两榀斜钢梁间安装4~6道屋面檩条,屋檐及屋脊处必须安装檩条,待两榀刚架成为一个空间稳定结构后开始依次吊装其它构件。
  (3)钢构件安装时应注意的事项:构件绑扎方法应正确,吊点处应有防滑措施,高空作业使用的工具、材料应放在安全地方,禁止随便放置;构件安装后必须检查其质量,确保安全可靠后方可卸扣;每天工作必须达到安全到位,方可收工。
  5.4高强度螺栓连接
  钢柱与钢梁、钢梁与钢梁之间的连接均为高强度螺栓链接,高强度螺栓的安装应在结构构件中心位置调整符合要求后进行安装。高强度螺栓一经安装,应立即进行初拧、复拧、终拧,初拧扭矩值为终拧力矩值的50%,初拧、终拧在同一天完成,每一节点螺栓群的终拧顺序为从中间向两端依次紧固。
  高强螺栓连接时应注意螺栓连接板接触面和螺栓的紧固程度能否满足设计要求。连接前用钢丝刷将接触面的浮锈清除干净,在连接板摩擦面出厂前,经抗滑移试验合格后方可出厂。为了保证螺栓的紧固程度,必须采用经效验合格的扭矩扳手,施加到计算出来的相应扭矩值。螺栓的紧固应该按照初拧→终拧的工艺,严禁采用一步到位的方法直接终拧。
  6、结语
  随着我国经济的快速发展和钢结构技术水平的迅速提升,鋼结构厂房仓库以其独特的优势得到了越来越广泛的应用。钢结构厂房仓库具有自身鲜明的结构特点,其优点和缺点同样存在。因此应当与时俱进并充分利用专业知识及丰富的经验对钢结构厂房仓库的设计及安装进行合理优化,通过统一标准的建立、减少复杂程度等手段促进钢结构厂房仓库质量的不断提升。
  参考文献:
  [1]杜晓丽.浅谈钢结构厂房仓库的优化设计[J].中国科技财富,2010,6(10).
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