1、    家居自動化立體庫的工程設計實踐    侯俊鋒【摘要】家居制造企業作為傳統的勞動密集型企業，產品尺寸較大，耗費大量人力物力，物流運輸效率低。通過自動化立體庫的設計，實現生產端、倉儲端、物流轉運端的自動化，從而大大提高了生產、倉儲、轉運效率。【關鍵詞】家居行業;自動化立體庫;工程設計;生產效率【doi】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.近幾年來，隨著電商的興起，電商的自動化倉庫如雨后春筍般興起，如京東、阿里巴巴頭部等頭部企業紛紛自建自動化物流倉庫，物流效率提升很快。目前，家居制造行業也漸漸興起了建設自動化立體庫的風氣

2、，筆者有幸參與了顧家家居的黃岡基地工程設計全過程，其中自動化立體庫的設計是筆者作為項目負責人參與的。筆者就以本項目為例，將家居制造企業的立體庫設計全過程展示出來，供大家在工程實踐中參考。筆者將本項目的設計，分為前期參觀調研篇、工程規劃方案篇、工程施工圖設計篇，基本涵蓋了設計的各個階段節點，大家可以更清晰得看到工程設計的全過程。1、前期參觀調研篇本項目前期調研啟動于2018年8月，由于當時家居行業已經建成或者在建的實際項目并不多，故業主方對立體庫的設計也比較謹慎，業主和設計單位一起從考察物流裝備機械設計單位開始，然后考察其完成的實際項目，基本上對各個行業的自動化倉有了比較直觀的了解。首先考察的是

3、北京起重運輸機械設計院有限公司，北起院作為國內著名物流裝備系統集成商及著名物流設備供應商，是中國物流倉儲技術的先驅，業主方內工程管理崗、物流管理崗、設計院三方和北起院就物流流線、物流分區、立體庫的合理尺寸、防火分區等問題深入交流，隨后參觀了北起院主持建設的北京泰格醫藥的自動化物流庫，該庫分揀區為鋼筋混凝土結構多層建筑，立體庫為單個防火分區的鋼筋混凝土結構，運輸的產品主要為標準的醫藥包裝件;第二站，是考察合肥井松智能科技有限公司主持建造的南京利德東方橡塑科技有限公司立體庫項目，該庫分揀區為鋼筋混凝土結構多層建筑，立體庫為單個防火分區的鋼筋混凝土結構，運輸的產品主要為標準的塑料散件。通過參觀調研，

4、大致對立體庫的分揀區及庫區的流線、機械設備主要運行方式有了直觀的了解;通過對分揀區及庫區內部設備的布置，如噴淋、進風、排煙等詳細記錄，對后面的方案布置大致有了方向。大部分設計單位對這種新型的立體庫了解不多，通過實地考察，可以迅速獲得工程設計的第一手資料，是一種非常科學實用的設計方法。2、工程規劃方案篇首先立體庫的物流方案是由顧家家居的物流專業根據4個生產廠房的位置，設置了4個獨立的立體庫，確定了大致的物流流線;單個立體庫的設計，顧家家居的物流專業和機械設計的廠家，首先根據需要堆載的貨物量，計算出貨架的數量及貨架的高度，再根據單庫防火分區的最大面積，結合結構柱網，設計出單庫的長寬及高度，設計單位

5、主要配合核準單庫的最大占地面積和每個防火分區的面積及與周邊建筑的防火間距等。就本項目而言，設計時首先核實立體庫內的儲存物品為可燃固體，屬于丙2類，對應的單層倉庫的最大占地面積允許做到6000平方米，每個防火分區面積最大允許面積1500平方米，倉庫內設置了自動滅火系統后，最大允許占地面積和防火分區的面積都可以翻倍。業主由于存儲需求量比較大，設計的立體庫占地面積和防火分區面積都按照上限設計，占地12000平方米，分為4個防火分區，每個防火分區3000平方米，這樣子就確定了立體庫的大致面積，再根據單庫內貨架的尺寸及堆垛機的操作尺寸，確定了單庫的面寬尺寸為27米，柱網尺寸與面寬一致，進深方向為9米跨距

6、，立體庫總尺寸：寬度為108米，長度為110米;為立體庫配套的分揀車間，主要功能為立體庫出貨的貨物分揀處理，然后用貨運電梯傳送到1層，由貨車運走。分揀車間的柱網及標準層尺寸由物流自動化廠家根據傳送帶的布局及機器人托盤的運行軌跡確定，首層貨車月臺由顧家家居的物流專業根據實際的貨車尺寸，確定車位位置及尺寸和月臺尺寸。總的來說，方案階段業主單位介入較深。首先業主單位之前已經在浙江杭州和嘉興建有生產基地，相關的工程經驗積累較多，故在前期方案階段對設計院的指引很準確。另外業主單位深耕家居行業將近40年，積累的家居行業人才多，工程管理、物流管理、工藝設計等崗位專業性較強，在方案階段即與設計院積極對接，少走

7、了很多彎路。同時，自動立體庫的設計需要配合的物流設備供應商，業主也提供給了設計院。方案設計的過程，大家各司其職，相互配合，出來的方案后期改動很少，大大節省了設計周期。3、工程施工圖設計篇方案設計的成果比較深入，施工圖的設計也相對較快。但是在各個專業配合過程中也碰到不少的困難，本篇就設計中的主要問題加以羅列。3.1建筑專業建筑專業首先碰到的問題就是消防標準的問題，分揀車間貼臨立體庫布置，立體庫為32.5米高的單層建筑，消防屬于高于24米的單層建筑;而分揀車間為23.25米的4層建筑，消防屬于24米以內的多層建筑，兩棟樓貼臨布置后，立體庫是否還可以按照執行單層建筑的標準執行？經咨詢圖審專家及消防專

8、家后確認，如果立體庫和分揀車間相鄰的墻體采用防火墻，且滿足貼臨布置的相關規范要求，立體庫和分揀車間可以按照各自獨立的消防標準執行。具體到立體庫本身，最大的問題各個防火分區的防火墻問題，由于采用的是鋼結構，縱向鋼柱之間有柱間支撐，結構也要求盡量采用輕質材料，采用傳統的200厚加氣混凝土砌塊，砌塊的高厚比太大不穩定，容重太大，碰到有柱間支撐的位置也無法砌筑;另外建筑設計防火規范3.2.9條“甲、乙類廠房和甲、乙、丙類倉庫內的防火墻，其耐火極限不應低于4小時”，選用普通的輕鋼龍骨隔墻無法滿足4小時的耐火極限，最后從07j905-1防火建筑構造（一）中，找到了一種合適的構造，既滿足輕質的要求，也滿足耐

9、火極限的要求，構造層次為：12mm纖維增強硅酸鹽板+100mm厚巖棉+12mm纖維增強硅酸鹽板，耐火極限為4小時。其次，立體庫由于長110米寬107米，尺寸很大，屋頂的排水也是一個大問題。由于采用鋼結構金屬屋面，最小坡度為5%，如果屋面找坡道數太少，匯水面積太大，屋面起坡的高度太高，屋面的女兒墻需要做的很高。最后權衡利弊，結合結構的柱網，采用27米柱跨雙坡，一共4道屋脊5道排水溝，這樣子結構的起坡高度可以控制在0.7米以內，屋頂女兒墻的高度可以控制在合理的高度范圍內。由于排水溝較多，為避免屋面排水管對立體庫內貨架的影響，屋面排水采用虹吸式。3.2結構專業立體庫內的結構分為3個層次，主體土建結構

10、、自動化傳送帶的鋼平臺結構、鋼貨架的結構。其中前兩者為土建設計院設計，結構需要脫開;鋼貨架則由物流設備設計制造單位負責。由于立體庫的主要堆貨的載體是貨架，貨架高度高達32米，因此對結構地面的平整度要求很嚴格，除要求結構一次成型外，平整度要求為千分之一，結合黃岡當地的建材情況，地面做法為：1.素土夯實2.300厚麻料回填壓實，壓實系數0.92 3、80厚碎石墊層4、90厚c15混凝土墊層5、鋼筋砼地面。另外立體庫屬于高架倉庫，土建結構的設計主要是倉庫本身需求的鋼柱、鋼梁、鋼屋架，外墻的維護結構由于和主體結構是脫開的，需要2次設計抗風柱、金屬外幕墻、金屬屋面等，這都需要幕墻專業配合設計。3.3給排

11、水專業給排水專業的主要問題是立體庫的高度過高，噴淋保護的高度達到了29.75米，遠超18米，已經超過了自動噴水滅火系統設計規范（gb50084-2017）第4.2.7和4.2.8條的要求，目前現行的國家規范，已無法指導本項目立體庫的消防給水設計。后經過院內專業設計評審，針對立體庫貨架區域提出如下做法：（1）本項目立體庫自動噴淋按倉庫危險ii級，噴水強度取20（l/min.m2），作用面積取200 m2，持續時間按2小時（按規范表5.0.4-2定），頂板下噴淋流量為86.7l/s;多層貨架內設k=115的灑水噴頭，取14個噴頭開放計算，貨架內置噴頭流量為32.2l/s，頂噴加上貨架內置噴頭設計流

12、量取120l/s。（2）貨架及通道凈高大于18m區域，在屋面下方設置倉庫型特殊應用噴頭，貨架分層設置灑水噴頭，貨架間的通道，在距地面3m高處，靠貨架立柱設置側噴噴頭（帶集熱罩）通過上述處理措施，本項目給排水圖紙在圖審和消防審查中順利通過。3.4暖通專業暖通專業根據規范要求，立體庫每個防煙分區1500平方米，屋頂需要設置不小于34平米的電動排煙窗，電動排煙窗均勻設置;屋頂設置不小于地面面積10%的可溶性采光帶。根據這個要求，建筑專業在立體庫屋頂上基本上每跨都開了電動排煙窗和采光帶，并根據相關廠家的建議，統一采用了8mx3m的尺寸。為滿足屋頂雨水的順利下泄，采用長邊垂直屋頂脊線的布局方式。需要注意

13、的是，由于屋頂的開洞太多，如果采用常規鋁鎂錳金屬屋面，則與玻璃材質的排煙窗和塑料材質的采光帶的搭接就非常關鍵，受熱脹冷縮系數的影響，這些部位沒辦法完全密封，屋頂容易漏水，對立體庫內貨值較高的家居貨物影響很大。建議屋頂采用柔性防水屋面，如pvc卷材屋面或者tpo卷材屋面。3.5電氣專業電氣專業是所有專業中突出問題較少的專業。基本按照常規設置變電站、配電間、強弱電井即可。3.6幕墻專業幕墻專業在立體庫設計中，主要包括立體庫外墻抗風柱、外表皮金屬幕墻、輕質防火隔墻安裝節點、屋頂金屬屋面、分揀車間首層金屬雨棚的設計，可以說是設計中的重要一環。由于立體庫屬于鋼結構建筑，除常規土建專業外，幕墻專業扮演重要角色。大部分與鋼結構有關的節點詳圖，均需要幕墻專業的深化。總的來說，家居制造行業目前都處于變革之中，傳統的家居產品物流方式依靠人力拖貨，物流效率低下，與目前電子下單快速物流的趨勢格格不入，因此家居行業的自動化立體庫的建設勢在必行。目前，家居行業自動立體庫的設計和建造目前在國內也較少，相關的工程案例和設計規范可以參考的較少，需要設計單位、業主方、物流設備設計制造單位一起通力合作，結合業主實際工程