近年來, 物流業迅猛發展, 全國各地大量物流園區、產業園區紛紛建設。而園區中的核心就是物流倉庫。物流倉庫的外觀設計也日趨多樣化而且越來越美觀。但是很少有人關注影響倉庫利用率、作業效率、造價等的關鍵因素———倉庫柱網是否合理。

物流倉庫是進行物品收發、存儲、裝卸、搬運、分揀、物流加工等物流活動的建筑[1]。物流倉庫按層數分為單層倉庫、多層倉庫、高層倉庫;按結構形式主要分為鋼結構倉庫和鋼筋混凝土結構倉庫;按貨物存放方式可分為貨架式倉庫和堆垛式倉庫;按存儲物品火災危險性分為危險品倉庫 (一般指的是儲存物品火災危險性類別為甲類、乙類的倉庫) 、丙類倉庫 (丙類倉庫又分為丙類1項和丙類2項倉庫) 、丁類倉庫、戊類倉庫等;按裝卸作業方式分為月臺倉庫和平面倉庫;按儲存物品對溫度的要求又大致分為普通倉庫和冷庫。

物流倉庫中, 丙類2項倉庫最為常見。按照《建筑設計防火規范》的規定, 丙類2項倉庫可存儲化學、人造纖維及其織物, 紙張, 棉、毛、絲、麻及其織物, 谷物, 面粉, 粒徑≥2 mm的工業成型硫磺, 天然橡膠及其制品, 竹、木及其制品, 中藥材, 電視機、收錄機等電子產品, 計算機房已錄數據的磁盤儲存間, 冷庫中的魚、肉間等可燃固體[2], 基本涵蓋了日常大部分物品。因此, 本文主要針對儲存火災危險性類別為丙類2項貨物的倉庫進行分析。

鋼筋混凝土結構倉庫多用于多層倉庫, 或者沿海、特殊環境等空氣、雨水、環境腐蝕性較強的地區。鋼結構倉庫由于設計施工周期短、施工技術成熟、造價相對較低、倉庫內柱子較少、庫內貨物堆放靈活等原因, 所以在倉庫中比較常用。無論是鋼結構倉庫還是混凝土結構倉庫, 合理的柱距既可以提高作業效率和倉庫利用率, 也可以降低倉庫造價。

物流倉庫柱網種類繁多, 不同物流園區物流倉庫的柱網存在很大差異。最主要的是柱網選擇與實際功能和作業方式不匹配, 嚴重影響了作業效率, 降低了倉庫的空間利用率。根據調研數據, 目前單層鋼結構倉庫比較常見的柱網開間尺寸有6、7.2、7.5、8.1、8.4、9、10、11、12 m等, 混凝土結構倉庫的常見柱網有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, 柱網選擇比較隨意, 柱網選擇在很大程度上取決于不同設計人員的設計習慣或經驗, 這就造成物流倉庫后期使用中倉庫利用率不能得到最大化利用、裝卸效率低等問題。

物流倉庫中貨物的運輸車輛基本以集裝箱卡車為主, 因此通常的物流倉庫以月臺倉庫為主, 車輛垂直?？吭屡_作業。一個倉庫的裝卸車位數量對倉庫的作業效率有很大影響, 尤其是內月臺倉庫, 影響更加明顯。例如, 同樣是長度為120 m的倉庫, 如果采用6 m的開間, 每個開間布置1個裝卸車位 (為了便于比較, 按照每個開間均布置車位計算) , 則最多可以提供20個裝卸車位;如果采用7.5 m開間, 同樣每個開間只能布置1個裝卸車位, 則最多可提供16個裝卸車位;如果采用10 m開間, 每個開間可以布置2個裝卸車位, 則最多可提供24個裝卸車位;如果采用12 m柱網, 每個開間布置3個車位, 總共可以提供30個裝卸車位?？梢? 最多車位數幾乎是最少車位數的2倍, 因此, 柱網對裝卸車位數, 即作業效率的影響應該引起足夠重視。當然這只是理論狀態, 實際中還要考慮疏散、輔助用房、叉車坡道等, 能夠布置的車位數會少一些。

根據客戶使用要求, 倉庫呈越來越大的趨勢, 而國家規范對消防的要求也越來越高?！督ㄖO計防火規范》和《自動噴水滅火系統設計規范》規定, 根據存放貨物方式、倉庫高度、噴淋形式等的不同, 噴淋保護范圍有所不同。以倉庫中最常用的早期抑制快速響應噴頭為例, 根據倉庫的儲物高度的不同, 噴淋頭布置的間距也不同。而且噴淋頭與周邊梁、柱和墻體之間的間距也有嚴格要求[3]。因此, 在倉庫柱網布置時, 應先根據倉庫存儲貨物方式及高度確定噴頭間距, 選擇倉庫柱距時適當考慮噴頭布置的經濟合理性, 尤其是需要設置多層貨架噴頭的倉庫。要特別注意的是, 如果柱網選擇不當, 或者檁條、結構次梁選擇不當, 可能導致噴淋布置無法滿足規范要求。

為了提高倉庫利用率, 也為了便于貨物存取, 絕大部分倉庫設有貨架。貨架有多種形式, 如普通橫梁式貨架、雙進深貨架、窄巷道式貨架、穿梭車式貨架等。不同貨架形式選用的作業叉車也不同, 不同叉車需要的作業通道寬度就不同。如果柱網選擇不合理, 在貨架布置時會受到柱子影響, 大大降低倉庫的實際利用率。因此, 必須根據貨架形式選擇合理的柱網尺寸。

物流倉庫一般分為混凝土結構和鋼結構。不論是哪種結構形式, 從結構角度來說, 選擇柱網主要考慮各種樓面荷載、屋面荷載, 一般荷載越大柱網會相對較小, 但在柱網確定的情況下, 可以通過調整梁高、柱斷面等方式來滿足要求。另外, 選擇柱網還必須考慮物流倉庫所在地的抗震設防等級、倉庫結構形式、風荷載大小以及倉庫層高等因素。

應該根據實際情況, 確定影響柱網的主要因素, 然后再適當考慮其他因素的影響, 來最終確定合理的柱網。

浙江某物流中心門式鋼架鋼結構倉庫, 由于地處海邊地區, 風荷載較大, 且常有臺風威脅, 庫內擬采用橫梁式貨架, 前移式叉車作業。根據此物流中心的特點, 貨物以大批量進出為主, 貨物周轉期較長, 因此根據綜合分析, 風荷載和庫內貨架布置為影響柱網布置的主要因素。在適當考慮其他因素后, 最終此倉庫選用6 m柱網開間, 既保證在較大風荷載下結構的安全性和經濟性, 同時剛好2榀鋼架之間布置2排噴淋頭, 每個開間布置2排貨架和1個叉車通道 (圖1) 。

圖1 浙江某物流中心單層鋼結構倉庫柱網布置 (單位:mm。下同)   下載原圖

同為本物流中心內的另1個兩層混凝土結構倉庫, 根據混凝土結構特點, 選用12 m×11 m的柱網 (圖2) 。

安徽某兩層鋼筋混凝土框架結構物流倉庫, 為城市配送倉庫, 進出貨物頻次高, 且需要同時提供較多裝卸車位, 選用窄巷道式貨架系統。根據此倉庫的使用功能要求, 主要影響柱網選擇的因素為作業效率和貨架布置。在適當考慮其他因素后, 最終選用8.4 m×8 m的柱網, 盡可能多地提供了裝卸車位, 同樣使庫內空間得到了最大化的利用 (圖3) 。

圖2 浙江某物流中心多層混凝土結構倉庫柱網布置   下載原圖

圖3 安徽某兩層混凝土結構物流倉庫柱網布置   下載原圖

1) 對于配送型物流倉庫, 柱網選擇應以提供盡可能多的裝卸車位為優先考慮因素。

2) 由于物流倉庫貨物種類、貨物存放方式、倉庫高度的不同, 噴淋形式、噴頭間距、噴頭與梁、柱間距等也會有所不同, 柱網選擇時應考慮這些因素的影響。

3) 貨架形式種類多樣, 合理的柱網能夠大大提高物流倉庫的空間利用率, 因此柱網選擇必須與貨架形式相適應。

4) 柱網選擇要與結構形式相適應, 既要滿足結構可靠性與經濟性, 也要考慮物流倉庫功能需求。