吴多强
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摘要：多层框架结构生物制药厂房的结构系统较为庞大，对于环境要求较高，其结构的层高、荷载量都要高于普通的制药厂房。为了优化制药产房的环境，合理的配置制药厂资源和合理的安排空间，必须对生物制药厂进行多次科学的计算和设计审核，优化设计结构。本文就来探讨多层框架生物结构制药厂房的优化设计和车间布置相关的细节，对多层框架结构生物制药厂房的设计给出一些参考建议。
关键词：多层框架结构；生物制药厂；厂房优化设计
引言
随着我国医药生产技术和医疗事业的发展，促进了我国生物制药行业的发展。生物制药企业的发展需要结构体系设置合理的、设备功能齐全的制药厂房，要求制药车间的布置必须满足药品生产的需求，能够保证生物制药的质量。生物制药厂房的新建与改造优化设计必须符合《药品生产质量管理规范》中相关的规定。生物制药厂房的优化设计要求是由于药品生产的特殊性所决定，它要求所有的制药车间必须满足车间自动化净化标准。
一、多层框架结构生物制药厂房概述
生物制药厂房相对于普通的制药厂，对于制药车间的洁净性设计要求较高，其厂房具有：空气洁净度等级高，工艺用水（纯化水、注射用水）要求高，设备（高压蒸汽灭菌器、干热灭菌器、分装线、生物培养设备、纯化分离设备、冷冻干燥设备）成套化、自动化、管道化程度高等特点。多层框架结构生物制药厂房是生物制药厂房的升级版，其设计结构和功能更加细化，系统组成更加庞大和复杂，各个系统、制药车间之间还要满足生物制药的所有要求，因此具有较大的设计难度，结构设计参考图1。一般制药车间由生产部分、辅助生产部分、行政与生活部分、通道部分等组成，要求生产部分细化为生产区与洁净区。为了保证制药车间的洁净度，制药车间又细分为洁净区、洁净室、物料净化室、包装材料清洁室、灭菌室、更衣室、换鞋室、厕所、休息室等不同功能分区，各个功能分区都有着各自的作用。
图2 制药厂房空间空气洁净等级
二、多层框架结构生物制药厂房设计结构选择
多层框架结构生物制药厂房设计一般选择钢筋混凝土框架结构。该结构的稳定性较强，适合多层框架生物制药厂层高高、网柱多、荷载大的需求。不同的制药车间场地类别（II、III 类）的设计要求不同，其中钢筋和混凝土的用量、楼面荷载、梁板布置、梁柱截面等设计都对设计结构的选择有着不同程度的影响。一般结构的选择要体现经济性、使用性和洁净性的设计原则。关于结构设计，由于生物制药厂房的特殊性，因此涉及复杂的统调系统设计、给排水管线设计、电缆架桥设计等，各设计结构之间需要采用金属壁板隔开，将其分隔为不同的大小空间。与常规建设结构不同的是，多层框架结构生物制药厂房各大小空间之间难以设计剪力墙，因此钢筋混凝土框架结构是最佳选择。
自动化生物制药厂房的特点是框架结构系统复杂，涉及管线较多，不同的空间结构的荷载要求和受力条件不同，在混凝土结构框架浇筑设计中，部分楼板标高需下沉。此外，制药厂房的楼盖常采用现浇钢筋混凝土肋形楼。根据柱网及荷载的不同，可分为单向梁板、十字梁板、井字梁板及密肋梁板几大类。无梁楼盖和无粘结预应力平板楼盖的缺点是造价较高、抗震效果较差、开洞所受限制较多，但具有楼面层结构高度小、空间小的设计特点，有助于多层框架结构生物制药厂房的关键布置。因此，该结构主要适合与非地震区。
三、设计模型计算及其结果分析
（一）模型计算
多层框架结构生物制药厂房优化设计模型计算参数是制药厂房设计以及施工的重要基础，以40～80米的2～4层结构框架为例，参考参数如下：
固定参数（任意两个模型以下参数均相同）：1）层数：共 3 层，首层层高为 8m，层 2 层高为 7m，层 3 层高为 7m；2）建筑平面尺寸：40m × 80m；3）楼 面静载：4． 1kN/m2（含吊挂荷载、不含板重）；4）屋 面静载：6． 5kN/m2（含吊挂荷载、不含板重），屋面 活载：2kN/m2；5）基本风压：0． 45kN/m2，地面粗糙 度：B 类。变化参数（任意两个模型以下参数至少有一项 不同）：1）柱网尺寸：8m × 8m、10m × 10m 两种；2）楼面活载：6kN/m2、10kN/m2 两种；3）地震烈度：7 度、8 度两种；4）场地类别：Ⅱ类、Ⅲ类两种；5）楼盖 布置方式：单向梁板、十字梁板、井字梁板三种。
以上参数均为可变参数，多层框架结构生物制药厂优化设计参数可以自由组合，模型极端组合方式多达64中。通过模型计算，可以总结出经济性多层框架结构生物制药厂房设计标准。
（二）结果分析
关于多层框架结构生物厂房模型部分计算结构如下图3所示。以10m×10m的网格尺寸为例，设计场地类型为Ⅲ、设计抗震级别8级（参考新版《建筑抗震设计规范》 GB50011—2010）、设计板跨长度2.5米、设计荷载为10kN/m2，其梁柱界面设计为850 × 850，混凝土用量较大。将板跨设计长度改为从2.5米改为3米，10m×10m改为8m × 8m，同样类型的场地和抗震级别设计，钢筋混凝土的用量有所减少。这表明生物制药厂板块设计长度为3米左右、柱网为8m × 8m时的施工成本更低，更符合生物制药厂房经济性建筑原则。
图3 多层框架结构生物厂房部分模型计算结果
结语
综上所述，多层框架结构生物制药厂的设计方案需要充分考虑多层框架结构生物制药厂房施工和运作的合理性，尽可能的保证结构设计施工的易操作性和可控制性，突出生物厂房设计、施工的实用性指标和经济性指标。
参考文献：
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[2]胡卫杰.生物制药厂洁净空调系统的设计实例[J].机电信息，2012（26）：1-11.
[3]胡卫杰.生物制药厂生产车间净化空调气流速度/换气次数及新风机组的设计[J].洁净与空调技术，2010（02）：32-36.
论文作者:吴多强
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/15
标签：生物制药论文; 厂房论文; 多层论文; 框架结构论文; 结构论文; 制药厂论文; 荷载论文; 《防护工程》2019年10期论文;