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    影响物流仓库柱网的因素分析

      信息来源:   发布时间:2021-08-23  点击数:

    近年来, 物流业迅猛发展, 全国各地大量物流园区、产业园区纷纷建设。而园区中的核心就是物流仓库。物流仓库的外观设计也日趋多样化而且越来越美观。但是很少有人关注影响仓库利用率、作业效率、造价等的关键因素———仓库柱网是否合理。

    物流仓库是进行物品收发、存储、装卸、搬运、分拣、物流加工等物流活动的建筑[1]。物流仓库按层数分为单层仓库、多层仓库、高层仓库;按结构形式主要分为钢结构仓库和钢筋混凝土结构仓库;按货物存放方式可分为货架式仓库和堆垛式仓库;按存储物品火灾危险性分为危险品仓库 (一般指的是储存物品火灾危险性类别为甲类、乙类的仓库) 、丙类仓库 (丙类仓库又分为丙类1项和丙类2项仓库) 、丁类仓库、戊类仓库等;按装卸作业方式分为月台仓库和平面仓库;按储存物品对温度的要求又大致分为普通仓库和冷库。

    物流仓库中, 丙类2项仓库最为常见。按照《建筑设计防火规范》的规定, 丙类2项仓库可存储化学、人造纤维及其织物, 纸张, 棉、毛、丝、麻及其织物, 谷物, 面粉, 粒径≥2 mm的工业成型硫磺, 天然橡胶及其制品, 竹、木及其制品, 中药材, 电视机、收录机等电子产品, 计算机房已录数据的磁盘储存间, 冷库中的鱼、肉间等可燃固体[2], 基本涵盖了日常大部分物品。因此, 本文主要针对储存火灾危险性类别为丙类2项货物的仓库进行分析。

    钢筋混凝土结构仓库多用于多层仓库, 或者沿海、特殊环境等空气、雨水、环境腐蚀性较强的地区。钢结构仓库由于设计施工周期短、施工技术成熟、造价相对较低、仓库内柱子较少、库内货物堆放灵活等原因, 所以在仓库中比较常用。无论是钢结构仓库还是混凝土结构仓库, 合理的柱距既可以提高作业效率和仓库利用率, 也可以降低仓库造价。

    1 常见的物流仓库柱网布置和存在的问题

    物流仓库柱网种类繁多, 不同物流园区物流仓库的柱网存在很大差异。最主要的是柱网选择与实际功能和作业方式不匹配, 严重影响了作业效率, 降低了仓库的空间利用率。根据调研数据, 目前单层钢结构仓库比较常见的柱网开间尺寸有6、7.2、7.5、8.1、8.4、9、10、11、12 m等, 混凝土结构仓库的常见柱网有7.5 m×7.5 m、8 m×8 m、8.1 m×8.1 m、8.4 m×8.4 m、8.5 m×8.5 m、9 m×9 m、10 m×10 m、11 m×11 m、12 m×12 m等, 柱网选择比较随意, 柱网选择在很大程度上取决于不同设计人员的设计习惯或经验, 这就造成物流仓库后期使用中仓库利用率不能得到最大化利用、装卸效率低等问题。

    2 物流仓库柱网的影响因素

    2.1 柱距与作业效率的关系

    物流仓库中货物的运输车辆基本以集装箱卡车为主, 因此通常的物流仓库以月台仓库为主, 车辆垂直停靠月台作业。一个仓库的装卸车位数量对仓库的作业效率有很大影响, 尤其是内月台仓库, 影响更加明显。例如, 同样是长度为120 m的仓库, 如果采用6 m的开间, 每个开间布置1个装卸车位 (为了便于比较, 按照每个开间均布置车位计算) , 则最多可以提供20个装卸车位;如果采用7.5 m开间, 同样每个开间只能布置1个装卸车位, 则最多可提供16个装卸车位;如果采用10 m开间, 每个开间可以布置2个装卸车位, 则最多可提供24个装卸车位;如果采用12 m柱网, 每个开间布置3个车位, 总共可以提供30个装卸车位。可见, 最多车位数几乎是最少车位数的2倍, 因此, 柱网对装卸车位数, 即作业效率的影响应该引起足够重视。当然这只是理论状态, 实际中还要考虑疏散、辅助用房、叉车坡道等, 能够布置的车位数会少一些。

    2.2 喷淋布置对柱网的影响

    根据客户使用要求, 仓库呈越来越大的趋势, 而国家规范对消防的要求也越来越高。《建筑设计防火规范》和《自动喷水灭火系统设计规范》规定, 根据存放货物方式、仓库高度、喷淋形式等的不同, 喷淋保护范围有所不同。以仓库中最常用的早期抑制快速响应喷头为例, 根据仓库的储物高度的不同, 喷淋头布置的间距也不同。而且喷淋头与周边梁、柱和墙体之间的间距也有严格要求[3]。因此, 在仓库柱网布置时, 应先根据仓库存储货物方式及高度确定喷头间距, 选择仓库柱距时适当考虑喷头布置的经济合理性, 尤其是需要设置多层货架喷头的仓库。要特别注意的是, 如果柱网选择不当, 或者檩条、结构次梁选择不当, 可能导致喷淋布置无法满足规范要求。

    2.3 柱网与货架布置的关系

    为了提高仓库利用率, 也为了便于货物存取, 绝大部分仓库设有货架。货架有多种形式, 如普通横梁式货架、双进深货架、窄巷道式货架、穿梭车式货架等。不同货架形式选用的作业叉车也不同, 不同叉车需要的作业通道宽度就不同。如果柱网选择不合理, 在货架布置时会受到柱子影响, 大大降低仓库的实际利用率。因此, 必须根据货架形式选择合理的柱网尺寸。

    2.4 结构布置与柱网的关系

    物流仓库一般分为混凝土结构和钢结构。不论是哪种结构形式, 从结构角度来说, 选择柱网主要考虑各种楼面荷载、屋面荷载, 一般荷载越大柱网会相对较小, 但在柱网确定的情况下, 可以通过调整梁高、柱断面等方式来满足要求。另外, 选择柱网还必须考虑物流仓库所在地的抗震设防等级、仓库结构形式、风荷载大小以及仓库层高等因素。

    应该根据实际情况, 确定影响柱网的主要因素, 然后再适当考虑其他因素的影响, 来最终确定合理的柱网。

    3 案例分析

    浙江某物流中心门式钢架钢结构仓库, 由于地处海边地区, 风荷载较大, 且常有台风威胁, 库内拟采用横梁式货架, 前移式叉车作业。根据此物流中心的特点, 货物以大批量进出为主, 货物周转期较长, 因此根据综合分析, 风荷载和库内货架布置为影响柱网布置的主要因素。在适当考虑其他因素后, 最终此仓库选用6 m柱网开间, 既保证在较大风荷载下结构的安全性和经济性, 同时刚好2榀钢架之间布置2排喷淋头, 每个开间布置2排货架和1个叉车通道 (图1) 。

    图1 浙江某物流中心单层钢结构仓库柱网布置 (单位:mm。下同)

    图1 浙江某物流中心单层钢结构仓库柱网布置 (单位:mm。下同)   下载原图


    同为本物流中心内的另1个两层混凝土结构仓库, 根据混凝土结构特点, 选用12 m×11 m的柱网 (图2) 。

    安徽某两层钢筋混凝土框架结构物流仓库, 为城市配送仓库, 进出货物频次高, 且需要同时提供较多装卸车位, 选用窄巷道式货架系统。根据此仓库的使用功能要求, 主要影响柱网选择的因素为作业效率和货架布置。在适当考虑其他因素后, 最终选用8.4 m×8 m的柱网, 尽可能多地提供了装卸车位, 同样使库内空间得到了最大化的利用 (图3) 。

    图2 浙江某物流中心多层混凝土结构仓库柱网布置

    图2 浙江某物流中心多层混凝土结构仓库柱网布置   下载原图


    图3 安徽某两层混凝土结构物流仓库柱网布置

    图3 安徽某两层混凝土结构物流仓库柱网布置   下载原图


    4 结论

    1) 对于配送型物流仓库, 柱网选择应以提供尽可能多的装卸车位为优先考虑因素。

    2) 由于物流仓库货物种类、货物存放方式、仓库高度的不同, 喷淋形式、喷头间距、喷头与梁、柱间距等也会有所不同, 柱网选择时应考虑这些因素的影响。

    3) 货架形式种类多样, 合理的柱网能够大大提高物流仓库的空间利用率, 因此柱网选择必须与货架形式相适应。

    4) 柱网选择要与结构形式相适应, 既要满足结构可靠性与经济性, 也要考虑物流仓库功能需求。

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