导语
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作者:天津渤化工程有限公司王会崇
来源:<<建筑技术开发>>
一、自动化立体仓库的特点
自动化立体仓库是现代物流系统的一个重要组成部分，它具有节约用地、减轻劳动强度、提高劳动生产效率、提高物流效率、降低储运损耗等诸多优点。
在厂区尤其是化工厂厂区内，自动化立体仓库并不适用于所有物料，主要适用于储存以下货物：火灾危险性为丙类的固体物料（不包括硫磺）；润滑油；火灾危险性为丁、戊类的固体和液体物料。
可能产生爆炸性混合气体或在空气中能形成粉尘、纤维等爆炸性混合物的物料不应采用自动化立体仓库储存；易破损、易潮解、腐蚀性的物料不宜采用自动化立体仓库储存。
仓库内储存物料的存储规划应遵循“上轻下重、均匀存储、分类存储”的原则；储存物料的出入库应遵循“先进先出”的原则。
二、项目概况
本项目位于河北省某化工厂内，6个成品仓库均为自动化立体库，由南向北“一”字排开形成仓库区。仓库区周围情况如下：西侧隔50m为化工园区道路，南侧为化工园区绿地，北侧为园区110kV变电站，东侧为这些立体仓库对应的生产车间或包装车间。
本仓库区交通复杂，且外来人员较多，与厂区内其他区域之间设置围墙，独立成区，布置在厂区最西侧通过厂区的物流出入口直接与园区道路连通，使得仓库区具有方便的交通运输条件，且安全、便于管理。
该自动化立体仓库区与相邻工厂、交通线等的防火间距满足GB50160—2008《石油化工企业设计防火标准》，并根据自动化立体仓库建筑体量大一旦起火扑救困难的特点确定防火间距。
具体布置如图1所示。
图1 河北省某化工厂仓库区平面布置
三、设计方案
选取成品库一进行介绍，该建筑为单层立体仓库，长约56m，宽约39m，建筑面积2650m2，建筑高度23.20m。
储存货物为丙类2项固体，包装材料为丙类固体，为丙类仓库。该仓库主要由3部分组成，即为仓库；辅助生产用房：雨淋阀室、休息室、卫生间、操作间、工具间；装车站台。
3.1 总平面布置
成品仓库一位于厂区全年最小风向频率的上风侧。按照生产流程，本厂区由东向西依次布置原料仓库或罐区→生产车间→包装车间→仓库区。
为满足生产流程的需要将成品仓库一与该仓库对应的造粒包装车间统一规划，2个建筑物之间用空中栈桥进行连接，布置在厂区的最西侧。
成品造粒包装通过包装造粒车间与成品仓库一之间的空中栈桥输送至成品仓库一东侧，存储在仓库内，出售时通过西侧的装车站台装车运走。
成品仓库一与周围建筑物之间的防火间距满足GB50160—2008《石油化工企业设计防火标准》的有关规定。该仓库四周设置环形消防通道，消防车道的路面宽度为6m，路面内缘的转弯半径为12m，路面净空高度不低于5m。
该仓库符合工厂总体布置的要求，满足生产流程的需要，并符合安全、消防、环保和职业卫生的要求。
3.2 交通运输
成品仓库一西侧为30m宽的装车区，且紧邻厂区物流出口，方便厂外运输。汽车装车区考虑货车回车和装车的场地，考虑到公路运输量较大，在装车场地的西侧设置货车停车场。
运输线路的布置可使物料运输顺畅、便捷，或迂回折返。
3.3 平面及空间布置
根据厂区生产流程，成品仓库一由东至西依次布置如下：与造粒包装车间之间的成品输送空中栈桥→仓库→装车站台及雨篷；北侧建筑外侧布置叉车通道；西南角仓库内部布置局部二层的辅助生产用房。
具体布置如图2所示。
图2 成品仓库一平面布置图
本仓库采用建筑双侧进出工艺流程，仓库部分进深55.8m，该部分对物流系统进行科学规划，按照功能划分区域，保证物流顺畅。
仓库东侧为入库作业区，西侧为出库作业区，避免了作业干扰，同时有利于库外运输车辆的调度，提高了有效库存和存取作业效率。
考虑到厂区的工艺流程和整体布置，建筑外西侧全部设置装车站台：作业面宽度可满足高峰时车辆装车时泊位数量需求，进深为6m，站台高出停车地面1.1m，并配备3台液压升降平台。
为方便雨雪天装车，装车站台设置雨篷，雨篷伸出站台边缘的挑出长度为4m，雨篷高度为7.2m，满足装车高度。
具体布置如图3所示。
立体仓库的收发货装卸站台不宜朝向冬季主导风向，严寒地区和气象灾害严重地区宜采用室内装车站台。成品仓库一装车站台虽未完全避开冬季主导风向——西南向，但有一定夹角，尽量减少风向对建筑的影响。
图3 雨篷示意
成品仓库一服务的操作间、休息室、卫生间等辅助生产用房布置在仓库的西南角，采用局部二层布置，方便工作人员就近喝水、更衣、休息等，既未遮挡有物料进出口的建筑外墙面，也尽量少占用库房的仓储空间。
本仓库北侧的叉车坡道宽度为3m，坡度为10%，坡道面层为防滑坡道，临空侧设置栏杆，保证叉车行走安全。如仓库位于积雪地区，室外运输坡道宜采取融雪防滑措施。
本仓库室内高度满足物流工艺对净高的要求；采用分离式货架，货架顶面至屋架下弦的距离满足安装要求，且大于300mm；满足公用设备及工艺管线空间敷设的要求；满足物流建筑内运输通道的高度要求。
3.4 建筑构造
3.4.1 屋面、墙体、门窗
本立体仓库高度较高，屋面维修相对困难，屋面排水等级适当提高，设置为一级防水，采用钢结构柔性卷材防水屋面，屋面坡度为5%。
立体仓库屋面一般为大跨度轻钢结构，屋面汇水面积较大，可敷设立管的地方比较少，而采用重力流排水需要设置较多立管，布置困难，因而宜采用满管压力流排水即虹吸排水系统。
如立体仓库位于积雪较多的地区，屋面设计应将雪荷载的不均匀分布影响计算在内，并应采取措施防止屋顶雪块滑落和冰挂坠落伤人。
本项目屋面跨度适中，为避免内排水泄漏带来的隐患，采用重力流外天沟排水系统，天沟设置溢流口。
本仓库屋面檐口高度较高，为方便屋面设备检修和屋面防水系统维护设置检修人员上下屋面的检修钢梯，钢梯牢固安装于屋脊所在轴线的结构框架柱上。
该固定式钢梯的设置符合现行国家标准GB4053—2009《固定式钢梯及平台安全要求》的规定。
3.4.2 墙体
本建筑采用镀铝锌压型钢板复合墙体，勒脚1m范围内采用蒸压加气混凝土砌块砌筑。金属压型板墙体在开洞时，洞四周做加固处理，门洞两侧采用槽钢与门框连接；管线不直接固定在金属压型板墙体上，当需固定时，采取加强措施。
3.4.3 门窗
本仓库装车站台侧对着液压升降平台的作业大门为2.7m宽、3.3m高的钢质电动卷帘门；东侧设置1个门洞净宽为3.0m、净高为3.6m的钢制电动卷帘门满足设备检修需要；其余供人员通行的门均为向疏散方向开启的平开门。
电动控制的卷帘门同时配置手动控制设施。以上大门的设置满足了物流操作、人流以及安全、防火和疏散等要求。
因自动化立体仓库内扫码设施对光线敏感，本仓库除设置消防救援窗口、排烟窗外未设置其他透光的玻璃门窗及屋面采光带。
3.5 建筑结构
该仓库主体采用门式刚架结构，保证建筑内有效使用空间尽可能大，布置尽量多的货架，同时也避免了柱子影响无轨堆垛机和自动导向搬运车等自动化设备运行。
立体仓库结构型式有2种：库架分离式和库架合一式。石油化工行业的立体仓库储存物料的火灾危险性多为丙类，建议采用库房建筑结构与货架分离、库架分离式，货架只承受货物荷载。
成品仓库一储存物料的火灾危险性为丙类，采用库架分离式。
为保证货架基础地坪局部倾斜不超过1/2000，本仓库地面采用零层板整体地面，地面厚度根据堆载和车辆冲击荷载综合计算确定，且满足自动化立体仓库地面平整、耐磨、不起尘、防滑、易清洁的要求。
3.6 建筑消防
成品仓库一的耐火等级为二级，局部2层，建筑面积为2650m2，仓库内设置自动灭火系统，设置为1个防火分区。
本仓库建筑构件的耐火极限、防火分区、安全疏散距离均满足GB50016—2014《建筑设计防火规范》的有关规定。
本仓库初版方案建筑面积为5300m2，设置自动灭火系统，划分为2个防火分区，防火分区之间用耐火极限不小于4h的防火墙分开。
GB50016—2014《〈建筑设计防火规范〉》（2018年版）实施指南》第6.1.1条规定：在实际工程中不应采用“轻质防火板材+填充不燃材料”的墙体作为防火墙，以免在火灾和射流水枪的作用下或者在受损结构或者相邻垮塌物体的侧向作用下很快失去其完整性，不能很好地发挥阻止火势蔓延的作用。
且经过与规范编制人员沟通，考虑到立体仓库储存量大，一旦失火造成损失巨大，经反复比较拟采用整体性好的砌筑墙体作为防火墙。
但该防火墙高23m，通过墙体抗震和高厚比的验算，发现：
（1）该墙体的框架柱间距小（约为3.5m）且断面大（约为1.3m×0.7m），影响货架布置；
（2）造价太高。向业主汇报后，业主决定把该立体库拆成2个，每个库仅设置1个防火分区。
对于这类单层层高很高，需要设置防火墙的建筑，防火墙如何既能满足防火整体性，又能满足抗震要求且经济是目前该类建筑较难解决的问题。
仅供本仓库使用的操作间、休息间、卫生间靠外墙布置，并采用防火墙和耐火极限不小于1.5h的楼板与其他部分完全分隔，该部分相对独立，并未对仓库内开门。
本仓库与造粒包装车间之间的空中栈桥作为独立的构筑物，不属于其中任何1座建筑。考虑洞口有运送物料的刮板通过，设置防火门在火灾时无法完全关闭，栈桥与成品仓库一、造粒包装车间的洞口均设置防火水幕，阻止火灾时火势扩散。
本仓库外墙不同方位共设置6个消防救援窗，间距均不大于20m，消防救援窗口正对货架或堆垛间的通道设置，其尺寸为1.2m×1.4m，下沿距地为1.3m，方便火灾时消防援救。
该丙类自动化立体仓库采用自然排烟，在外墙储烟仓高度范围内设置排烟窗，且排烟窗进行消防联动。该仓库划分为2个防烟分区，空间净高大于9m，防烟分区之间未设置挡烟垂壁。
以上防排烟设计均符合GB50016—2014《建筑设计防火规范》和GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》的要求。
四、结语
通过对石化厂区自动化立体仓库建筑设计过程中遇到问题的探索分析，自动化立体库的建筑设计在满足储存大量物料基本功能的基础上，需同时满足物料存储的入库、出库工艺流程的合理性，并提高有效库存和存取作业效率，综合考虑该类建筑的储存、进出货、运输、消防、安全等方面的要求，合理布置辅助生产用房，设计出的自动化立体库才能更好地满足各方面的需求。
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