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摘要：介绍了小型冷库与大型冷库吊顶结构常见的几种安装方式，并从结构安全性、冷桥处理、美观性等方面进行了对比分析，建设性地提出了优化改进吊顶结构及安装措施建议。
关键词：洁净冷库；吊顶；断冷桥
近年来中国生物医药产业发展迅速，生物制剂产能扩建稳步推进，主要用来仓储和周转生物制品的洁净冷库随着疫苗生产工艺需求应运而生，洁净冷库是保证疫苗产品符合药品GMP规范的基础设施，其应用的行业市场发展前景正越来越大。
本文重点介绍洁净冷库中的断冷桥吊顶结构及安装措施，并对中大型洁净冷库中的新型断冷桥吊顶结构及安装措施进行研究分析。
一、洁净冷库简介
洁净冷库是生物制药行业用来仓储、周转的低温洁净室，是具有洁净功能的冷库，其温度一般在：2℃-8℃，洁净度一般在：百级-万级之间（A级-C级）。因此，也有人称为低温洁净室。体积相对较小，一般介于8-800立方米间。主要应用于生物制药、生物培殖、药物仓储、重组基因、疫苗制备等领域。制药GMP、药品仓储GSP认证均要求现代药品生产及流通企业建设洁净冷库来存放药品。所以洁净冷库具有广泛的应用领域，市场发展前景广大。
洁净冷库为六面体结构，围护结构由保温顶棚、保温墙体、保温地面、冷库门构成。
洁净冷库布局一般采用一区一缓。见图一
一缓为洁净冷库缓冲间，用于人员或物料进出缓冲。一区为洁净冷库核心区，为放置药品或物料区域。
图一
洁净冷库核心区用于放置药品或物料、货架。核心区面积较大，顶部洁净送风口按照房间均匀排布，回风柱位于房间四周，相对送风口远端进行布置。
核心区的主要空间结构型式可分两种：单层吊顶与双层吊顶。
单层吊顶结构中的吊顶为冷库外保温顶棚。
双层吊顶中的上层吊顶为冷库外保温层，下层吊顶为彩钢夹芯板顶棚，中部空间即为洁净冷库的技术夹层。
而本文所述则主要讨论单层吊顶结构
二、小型洁净冷库吊顶结构安装
小型洁净冷库由于面积较小（宽度不超过9m），顶板安装相对简单，只需考虑顶板与顶板长边的连接拼接，一般不涉及顶板与顶板间的短边连接。顶板长度按照实际冷库长宽排版定制，通常冷库实际宽度即为顶板预制长度。
因洁净库板安装不能有冷桥,并同时具备有效的冷桥阻断；故顶板与顶板间应密封不能有泄露、不应透寒，库板不应结霜为原则。
2.1 长边连接方式
长边连接可采用承插连接、锁钩式连接
1）承插连接
在拼装时要求凹槽内侧二边打上中性硅酮密封胶。密封胶作为密封介质，使其两块板槽口处连接密封在一起，将内外钢板浑然形成一个整体，从而保证顶板库板的气密性。在插接之时采用 B1 级阻燃发泡剂进行密封槽口内部，等整体拼装完成后，再采用中性密封胶进行抹缝二次密封，如果拼装过程中不采用发泡剂进行密封，将会严重漏冷。见图二
图二
2）锁钩式连接
板与板为凹凸型，并用钢制偏心拉力锁，板与板之前拉紧和锁紧，使用六角匙可方便拆装。拼装时要求凹槽内侧先打上密封胶后再插入。见图三、图四。
图三 图四
隔热顶板拼装后缝隙应小于1.5mm，并用密封胶填充。板长边的连接方法基本同安装墙板要求相同。库板连接件应固定在库外，每张库板板缝应固定三个库板锁钩连接件，库板两端及板中各一个（顶板长小于4米也可用两个库板锁钩连接件）
2.2 短边安装方式
顶板短边安装直接搭接在冷库两侧墙体上，此种安装方式应保证：墙体库板有足够强度支撑吊顶板及顶部机电恒荷载，以及施工和检修活荷载；墙体上口平整度要求较高，不应在顶板与墙体接缝位置存在较大缝隙，接触应严密，可采用上口修平后安装或安装缝隙填充聚氨酯等方式满足密封性要求。见图五。
顶板短边库板与顶板连接采用锁钩连接，此种安装方式应事先在工厂进行顶板预制，确定好尺寸，保证预埋钩之间相互不错位。见图六。
图五 图六
2.3 吊顶补强措施
当单块顶板跨度较大（长度超过4m时），由于冷库顶板自重较大，考虑到冷库顶板下通常会加载蒸发器风机等的载荷、以及施工和检修活荷载，这些荷载会在顶板跨度较大情况下加大板材挠度，导致库板下沉变形，应采取必须的安全措施，如加设钢梁吊装等，来保证冷库使用的安全性。
当单块顶板跨度小于4m，强度满足吊顶承载要求可不设置补强吊点；
当单块顶板跨度大于4m，强度不满足吊顶承载要求需设置补强吊点；
顶板强度与两侧钢板厚度、库板厚度、夹芯材质、夹芯密度、板材长度均有关系，如何确定顶板强度是否满足承载要求，应在现场做顶板承载试验进行确定。
1）补强吊点措施：钢吊梁+蘑菇头尼龙螺栓。见吊挂节点图七。
加设补强吊点工作可在顶板安装完毕，但机电荷载未加载前进行，此时顶板只承受本身自重荷载，无机电荷载及施工人员和检修人员荷载。或单块顶板跨度过大（超过6m），本身有较大挠度，则补强吊点宜在顶板安装时与之同步进行安装补强。
补强位置：宜在库板长度方向的中部轴向位置连续设置吊点，横向间距根据库板模数，不宜大于1200。纵向间距不宜大于4m。见图九。
图七 图八
图九
补强吊点吊件一般组成：钢吊梁（C型钢、槽钢、角钢）、蘑菇头尼龙螺栓（见图八）、吊杆（丝杆、圆钢、钢丝绳）、调整器（花篮螺栓、方式调节器）、膨胀（膨胀螺栓、膨胀勾）、转接头（槽钢、角钢），如冷库顶棚上部建筑结构为钢结构，则可采用焊接或成品连接件、夹具等。
三、大型洁净冷库吊顶结构安装
大型洁净冷库顶棚由于在宽度方向上跨度较大（超过12000mm），则在安装冷库顶板时需在宽度及长度两个方向上均采用两块及两块以上冷库顶板进行连续拼接加长。
长边连续拼接加长的连接安装方式同小型洁净冷库，采用承插及锁钩连接，这里不再赘述。短边的拼接加长必须采用龙骨吊梁。常用的吊梁结构如下
3.1 槽钢/C型钢作为主吊梁
图十 图十一
图十二 图十三
安装及连接方式：主龙骨2为槽钢或C型钢（见图十），吊杆组为上吊杆70、下吊杆71、上U形连接件72、下U形连接件73、上夹板74、下夹板75。安装时，上U形连接件72与结构顶棚预埋板或膨胀螺栓连接锚固，上吊杆70与上端与上U形连接件72螺母固定连接，下端与下U形连接件73螺母连接，下吊杆71上端与下U形连接件73螺母连接，下端穿过开设的顶板U型槽14与主龙骨2连接，下夹板75位于主龙骨2的下槽口内，通过螺母锁紧，上夹板74位于预制吊顶板1上方，通过螺母与下夹板75对夹锁紧，预制吊顶板1即夹设于上下夹板之间。
龙骨处冷桥处理：现场在U型槽与丝杆之间喷涂聚氨酯发泡填充剂。见图十三。
吊杆组处冷桥处理：在冷库预制吊顶板与结构顶棚之间吊杆上套设600mm*Ø110mmPVC管，并在PVC套管与吊杆间现场喷涂聚氨酯发泡填充剂。见图十二。
板面冷桥处理：预制吊顶板完成后，在相邻预制板的长度和宽度方向的接缝内现场喷涂聚氨酯发泡填充剂。见图十一。
3.2 T型主吊梁
图十四 图十五
安装及连接方式：图十四主龙骨为T形龙骨2，吊杆组为丝杆吊杆10和PVC管11、花篮螺栓9、钢板件8、涂塑平板3。安装时，顶板1的底面设有T形龙骨2，T形龙骨2呈倒置布置，所述T形龙骨2包括横梁4和竖梁5，顶板1放置在横梁4上，竖梁5与钢板件8下端焊接或螺栓穿孔连接，钢板件8上端与花篮螺栓9下端吊口连接，花篮螺栓9的另一端连接丝杆吊杆10，涂塑平板3封闭接缝并在相邻两块顶板间通过铝抽芯拉铆钉6与顶板1固定。
T形龙骨2的材质为铝型材，T形龙骨2的横梁4通过铝抽芯拉铆钉6与顶板1下方固定。
龙骨处冷桥处理：现场在竖梁5与顶板1的接缝处填充聚氨酯发泡填充剂7。见图十四。
吊杆组处冷桥处理：在冷库预制吊顶板与结构顶棚之间吊杆上套设PVC管11，并在PVC套管11与吊杆10间现场喷涂聚氨酯发泡填充剂7。见图十四
图十五主龙骨为并联镀锌角钢1、PVC外壳套4，吊杆组为丝杆或圆钢2、PVC管5、膨胀或钢梁夹、调节器。安装时，顶板3放置于并联镀锌角钢1，并联镀锌角钢1外套PVC外壳套4，丝杆或圆钢2焊接于并联镀锌角钢1中间，丝杆或圆钢2上部与调节器及膨胀或钢梁夹连接固定于结构板上。
龙骨处冷桥处理：现场在接缝7处填充聚氨酯发泡填充剂。见图十五。
吊杆组处冷桥处理：在冷库预制吊顶板与结构顶棚之间吊杆上套设PVC管5，填充聚氨酯发泡填充剂6。见图十五。
3.3 铝合金吊顶龙骨主梁
图十六
安装及连接方式：成品铝合金主龙骨2、蘑菇头尼龙螺栓3，吊杆组为金属丝杆8、调节器组件4。安装时，调节器组件4上端与丝杆及锚固件连接在主体结构上，下端与金属丝杆8螺母连接，金属丝杆8与蘑菇头尼龙螺栓3组件连接。冷库顶板1需开孔插入蘑菇头尼龙螺栓3。蘑菇头尼龙螺栓3的吊顶蘑菇头6的两个切边放入成品铝合金主龙骨2滑道内
冷桥处理：冷库顶板开孔内现场注入聚氨酯发泡填充剂7。见图十六。
吊杆组处冷桥处理：在冷库预制吊顶板1与结构顶棚之间吊杆上套设PVC管9。见图十六。
3.4 蘑菇头尼龙螺栓+C型钢吊梁
图十七 图十八
安装及连接方式：图十七主龙骨为C型钢4、蘑菇头尼龙螺栓41，吊杆组为金属丝杆3、膨胀螺栓31、调节块33。安装时，上段金属丝杆3与结构层通过膨胀螺栓31或钢梁夹固定连接，下口与调节块33螺母连接，下段金属丝杆3上口与调节块33螺母连接，下口与C型钢4螺母连接，冷库顶板2开孔插入蘑菇头尼龙螺栓41，蘑菇头尼龙螺栓41上端与C型钢4通过螺母42连接，板与板连接加长采用位于板材内部的锁钩连接。
冷桥处理：冷库顶板开孔内现场注入聚氨酯发泡填充剂。
图十八主龙骨为C型钢6、加强钢板7、蘑菇头尼龙螺栓11，吊杆组为钢丝绳2、钢丝绳夹3、花篮螺栓4、镀锌挂钩5。安装时，钢丝绳2通过钢丝绳夹3固定于型钢主梁1上，下端通过镀锌挂钩5与花篮螺栓4螺母连接，花篮螺栓4下端与C型钢6通过螺母9连接，冷库顶板12开孔插入蘑菇头尼龙螺栓11，蘑菇头尼龙螺栓11上端与C型钢6通过螺母9连接，板与板连接加长采用位于板材内部的锁钩连接。
冷桥处理：冷库顶板开孔内现场注入聚氨酯发泡填充剂。
四、对几种冷库吊顶龙骨结构型式分析
4.1 安装方式一：抗拉强度高、结构较为简单、冷桥处理完善。
缺点：1）槽钢及连接件外露不美观；2）需对预制顶板进行现场加工，施工不方便；3）龙骨及吊杆组无断冷桥节点，冷量易传导到吊顶夹层内。
4.2 安装方式二：抗拉强度高、结构简单、冷桥处理完善。
缺点：1）龙骨处密封性不好，角钢并联容易产生空腔，不好处理；外露龙骨、螺帽等不美观；2）龙骨及吊杆组无断冷桥节点，冷量易传导到吊顶夹层内；3）PVC保护套无压紧装置，密封不完善易结露。
4.3 安装方式三：结构简单、龙骨安装较便捷、结构抗拉强度高、冷桥处理完善、外形圆滑美观，密封性好，使用维护调节方便。
缺点：1）龙骨水平支撑板无顶板安装限位结构；2）蘑菇头尼龙螺栓组件需要现场开孔安装，施工不方便，且无法在铝合金龙骨内滑动调节位置；3）吊杆组件冷桥处理复杂。
4.4 安装方式四：适用性强，结构简单，安装效率较高。
缺点：1）板与板连接加长采用位于板材内部的锁钩连接方式，相邻板无吊点，如锁钩连接强度不够，则板面有下沉开裂，漏冷的可能。2）蘑菇头尼龙螺栓作为独立连接着力点，材质为尼龙，存在强度不够，着力点接触面较小，安装稳定性不够等缺点。
通过以上对几种主要吊顶主梁结构优缺点分析，我们发现：
1）明龙骨暴露于洁净冷库内，且非成品型式明龙骨需要进行外露面装饰，否则影响质量观感；
2）成品明龙骨在结构本身和安装方式上存在缺陷，且冷桥处理复杂；
3）龙骨下单点连接的尼龙螺栓存在强度不足，安装稳定性差，隔冷效果不好缺点。
对以上几个问题，我们尝试进行有效的吊顶结构改进措施探讨。
五、改进吊顶结构措施探讨
5.1 对蘑菇钉尼龙螺栓的结构改进
1）增加蘑菇头三角板
图十九 图二十
蘑菇头尼龙螺栓包括蘑菇头1、螺杆2，蘑菇头1和螺杆2本体之间设置加强三角板3，蘑菇头1端面设有环形圈槽4。见图十九。
加强三角板3共计4个，在蘑菇头1的周围均匀分布。见图二十。
主要作用：使顶板的安装更加稳固，增加了受力支点，确保安装稳定性，并增加了蘑菇头1和螺杆2本体之间连接强度。
2）增加内衬钢板
蘑菇头尼龙螺栓蘑菇头1、螺杆2非螺纹部分为包覆尼龙层，材质为纯尼龙，是能够承受耐低温的材料。在蘑菇头1、螺杆2尼龙层内部衬一层钢板，钢板厚度应不小于1mm，且蘑菇头1、螺杆2之间的内衬钢板应整体连接。
主要作用：增加蘑菇头1和螺杆2本体之间连接强度，防止蘑菇头1承受过大荷载后变形与螺杆2撕裂脱落。
3）增加隔冷层
蘑菇头尼龙螺栓螺杆2的尼龙部分长度较短，厚度较小，可在螺杆2内部增加一层高强度隔冷层，相应增加了螺杆直径和蘑菇头直径。
主要作用：防止冷量通过金属螺杆传导至吊顶夹层内，这样势必会增加安装工序（PVC管+聚氨酯发泡来确保不漏冷）。
5.2 成品明龙骨结构和安装方式的改进
图二十一 图二十二
1）成品铝合金龙骨1增加竖向顶板安装限位结构13，来保证有足够空间保证聚氨酯填充厚度及填充密实。见图二十二。
2）蘑菇头尼龙螺栓组件2不需要现场开孔安装，直接安装在成品铝合金龙骨滑道11内，可在铝合金龙骨滑道11内随意滑动调节位置，安装方便。见图二十一。
3）吊杆组件有完善的断冷桥措施，不需额外的夹层内冷桥处理：蘑菇头尼龙螺栓组件2增加了隔热尼龙垫片3、螺杆插入缝隙内填充聚氨酯发泡，螺杆外尼龙长度和厚度满足断冷桥要求，并通过封板8封闭外露顶板安装缝隙。
5.3 隐藏式吊点
将板面外露蘑菇头吊点或其他吊点形式隐藏进吊顶板内，不外露，且吊顶开孔处有成品盖板部件（喷涂或烤漆，颜色与顶板一致），满足吊顶与吊顶连接件之间的连接强度。
主要作用：与现有安装方式比较，吊点嵌入板面内，整个吊顶浑然一体，更加美观。
5.4 单吊点安装改进措施
图二十三
单吊点改进措施如下：
1）短边相邻顶板将单吊点改为双吊点（蘑菇头吊点1、蘑菇头吊点2）
2）采用几字形连接件4将双吊点并联，可采用一组吊杆组同时连接两个吊点，节约施工成本及提高安装效率。
3）几字形连接件4采用镀锌钢板材质，厚度不小于5mm。
4）节点图见图二十三。
六、结语
通过对比和分析小型洁净冷库与大型洁净冷库吊顶结构安装方式，我们发现，无论何种结构和规模的冷库吊顶安装，解决吊顶结构安装中的安全性、保冷性、稳固性尤为重要，在其基本要求之上也提出了外观的美观性要求，并根据现行方案提出了可行的改进吊顶结构措施，希望对后续洁净冷库安装做出了有益的帮助和参考。
参考书目：
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