轻钢结构在医药工业厂房中的应用

提要：轻钢结构在医药厂房中的应用已经越来越广泛，综述了在设计过程中建筑结构构造、防火、防爆、防水措施等方面应注意的问题，阐述了其优越性，值得推广。

关键词：轻钢结构医药工业厂房防火防水

随着我国经济不断增长和人民生活水平的日益提高，医药工业有了很大的发展。从1998年起，国家药品监督管理局陆续颁布规定：2004年6月30日前，我国药品制剂和原料药生产必须全部符合GMP认证。从2004年7月1日起，凡未取得药品制剂或原料药生产GMP证书的生产企业，将被撤销《药品生产许可证》或相应剂型的生产范围，同时撤销相应药品的生产批准文号，责令其停止生产。

GMP的必要条件是指具备一定洁净程度的洁净厂房。在全国各地，随着GMP认证浪潮的掀起，生产药品的企业纷纷新建和改扩建一大批洁净厂房，我院承担了不少设计任务，洁净厂房有许多不同于其他厂房的特点，建筑设计要考虑平面和空间布局的灵活性，洁净区分隔成许多小间，门窗多，主体结构不宜采用厚度大的内墙承重，为适应洁净区的灵活布置，需采用大空间及大跨度柱网。围护结构的材料选型应满足保温、隔热、防火、防潮、少产尘等要求。有防爆要求的洁净厂房的外墙要采用轻质材料，每平方米重量不超过120kg，以满足泄爆要求。为了减少灰尘，保证洁净区内空气的洁净度，厂房最好不设变形缝。洁净区不允许各种管道通过，因此在厂房上空需要设置技术夹层。

针对以上设计要求，近年来我们在医药工业厂房设计中，大量采用轻钢结构，其中以门式刚架为主，有单跨和多跨，门式轻型刚架结构与钢筋混凝土结构相比，有其独特的优点：1、它能够满足洁净厂房建筑设计的要求，柱网布置灵活，跨度最大可达36m，纵向温度区段长度允许300m，横向温度区段长度允许150m，这种结构用于医药工业厂房，符合洁净厂房不设变形缝的要求。2、门式刚架结构形成的坡屋面下部空间较大，可以作为厂房技术夹层，布置各种管道，充分利用建筑空间，节约投资。3、轻钢结构抗震性能好，由于钢结构本身具有较好的延性，故能够充分耗散地震能。另外，由于轻钢结构重量轻，地震力很小。设计经验表明：当抗震设防烈度为7度时，一般不需做抗震验算；当为8度及以上时，横向刚架和纵向刚架均需做抗震验算。4、轻钢结构重量轻，节省了基础投资。5、外墙采用轻型复合钢板，可以满足厂房泄爆要求。6、轻钢厂房全部钢构件可以在工厂制作加工，现场组装，机械化生产程度高，确保质量，加快施工速度，大大缩短建设周期，使药厂能尽快建成投产，获得良好的经济效益，深受建设单位欢迎。设计中部分工程应用情况，详见附表。

在医药工业厂房中应用轻钢结构，建筑方面突出的问题是防火设计。生产中采用较多贵重的进口机器、仪表、仪器，价钱高，一旦发生火灾，损失严重。生产过程中使用易燃易爆物品，生产火灾危险性分类局部为甲类，防火设计显得更加重要，带有一定的技术难度。轻钢结构构件截面小，钢材强度随着温度的升高而降低，温度达到一定高度时会丧失承载能力。因此在设计中必须考虑采取防火措施，使钢构件满足耐火极限的要求。根据建筑设计防火规范GBJ16-87(2001年版)，医药工业厂房耐火等级一般为二级，要求单层厂房柱耐火极限达到2h，梁耐火极限达到1.5h，而无防火涂料保护的钢柱、钢梁构件耐火极限只达到0.25h，不满足防火规范要求，必须采取防火隔热措施，设计中多采用防火涂料。防火规范2.0.5条规定，二级耐火等级建筑的屋顶如采用耐火极限不低于0.5h的承重构件(一般指屋架)有困难时，可采用无保护层的金属构件。但甲、乙、丙类液体火焰能烧到的部位，应采取防火保护措施。考虑单层门式刚架作为屋面承重部分构件和门架柱连成整体为共同受力构件，与由钢筋混凝土柱和钢屋架组成的厂房相比有所不同，不能按单纯的屋面承重构件考虑，设计中均应采用防火保护措施，以确保在发生火灾时，门式刚架的整体稳定和安全。避免建筑破坏，造成经济损失。

新版建筑设计防火规范(报批稿)对工业厂房金属结构承重构件的防火要求作了更加明确的规定。耐火等级为二级，设置自动喷水灭火系统的单层丙类生产厂房和丁、戊类生产厂房，还有丁、戊类储存物品仓库，可以不采用防火隔热措施保护。但甲、乙、丙类液体或可燃气体火焰可以烧到的梁、柱应采取外包敷不燃材料或其它防火隔热措施保护，并满足耐火极限要求。二级耐火等级的单层及二层厂房中的梁耐火极限要求达到1.0h，比老规范降低0.5h，二级耐火等级厂房的屋顶可采用无保护层的金属构件，但甲、乙、丙类液体火焰可以烧到的部位应采取防火隔热保护措施。

轻钢厂房内大部分是制药工艺设备或洁净房间，防水、防潮、要求高，做好厂房屋面防水十分重要，设计中一定要注意。目前厂房屋面扳安装有三种方法：第一种是复合彩板自攻螺钉连接，时间一长就有漏水的可能，在药厂中基本不采用；第二种自扣式连接，无机械损伤，刚性大、防火性好，但蒙皮效应相对弱一些；第三种咬合接口，刚性大、防水性好，维护费用低，外观清晰流畅，具有现代美感，在医药厂房中较多采用。轻钢厂房屋面坡度不宜太小，排水天沟宜外设，屋面板保温材料须用带铝箔的，以防止结露或雨水溢进。另外，由于洁净厂房中夹层内各种管道繁多，而且大部分要悬吊于屋面檩条上，这样，如果管道过于集中的吊于少数几根檩条上就会造成檩条挠度太大而下垂，屋面也会因此下陷而积水、漏水，因此屋面设计也应注意加强悬挂管道的檩条刚度和强度。

轻钢结构设计方面应注意以下问题：当建筑物宽度大于60m，在内柱宜适当设置柱间支撑，当内、外柱交叉支撑与建筑门窗洞口或工艺、暖通专业设备管道布置有矛盾时，可改用人字支撑、门式桁架支撑或纵向刚架，内柱支撑可在外柱支撑相应位置设置，考虑到彩钢板的蒙皮作用，不一定每列内柱都设置。

综上所述，无论从工艺布置，还是建筑实用性、施工安装等方面，轻钢结构在医药工业厂房中应用都有其显著的优越性。更重要的是，轻钢结构经济效益明显，据统计它与钢筋混凝土结构相比，可以节省投资25%。轻钢结构是一种新型结构，其在医药工业中的应用方兴未艾，只要充分认识其建筑结构特点，它在医药工业厂房中应用将会越来越广泛。