浅谈电子厂房华夫板设计与施工柯尊能

浅谈电子厂房华夫板设计与施工柯尊能

柯尊能

中国电子系统工程第四建设有限公司湖北武汉430072

摘要：通过对电子厂房洁净室常用的华夫板结构介绍，结合实际项目中积累的经验，对华夫板结构的设计计算过程和施工过程中关键工序进行简单的讨论，以期为今后类似项目提供一定的借鉴作用。

关键词：防微振平台；华夫板；华夫筒；回风孔

0.引言

随着信息技术的快速发展，面板厂房和IC厂房等电子厂房的建设近年来达到了高峰期[1]。电子产品对生产环境要求高，导致电子厂房比普通加工厂房设计和施工都要复杂，建设周期也比普通加工厂房要长，且施工质量要求更高。电子厂房相对普通厂房的两个主要特点是结构的防微振设计和洁净室设计，洁净室的洁净等级和结构的防微振等级是影响电子厂房生产的两个关键因素。本文主要针对洁净室的防微振平台—华夫板[2]的设计和施工进行讨论。

1.华夫板的介绍

电子厂房对结构的振动控制要求较高，需要对结构采取防微振措施，包括基础防微振措施、地面结构防微振措施和上部结构防微振措施，其中上部结构防微振措施通过防微振平台实现，为保证洁净室的进回风均匀高效，减小运行成本，通常要求在结构板上均匀布置大小一致的回风孔，这种结构板看起来像华夫饼，因此将这种结构板称为华夫板（WaffleSlab）。

华夫板的回风孔主要有矩形和圆形两种，早期受材料和施工技术的制约，主要以矩形孔[3]为主，矩形孔施工起来相对容易，但是回风效果没有圆形孔好，洁净室的洁净度不容易保证。随着技术的日渐成熟和材料的不断更新，电子产品对生产环境的要求也越来越高，目前华夫板上的回风孔主要为圆形。圆形回风孔主要通过标准化模壳实现，根据模壳的外形主要分为圆台形和圆柱形两种。根据材质不同，主要分为SMC（SheetMoldingCompound）模[4]和FRP（FiberglassReinforcedPlastic）模[5]两种。

通常圆台形筒模被称为华夫筒，圆柱形筒模被称为奇氏筒，因此当华夫板的回风孔采用圆柱形模壳时，也可叫奇氏板（CheeseSlab）。

2.华夫板的设计及简化计算

2.1华夫板的设计

华夫板是电子厂房核心工艺区的关键构件，不仅影响结构的防微振效果，而且对洁净室的回风效果有显著影响，因此在方案设计阶段，华夫板的板厚及孔洞大小等基本参数就需要根据工艺需求予以确定。华夫板上回风孔的数量由暖通专业根据洁净室的回风量确定，回风孔的中心距均为600mm。华夫板的板厚设计需要结合防微振平台的防微振等级和结构计算综合考虑，根据防微振等级不同，常用的华夫板厚度为600mm~1000mm不等。华夫板的结构计算主要包括防微振计算和配筋计算，在实际项目中考虑到工期较紧和结构精确模拟比较繁琐，因此通常采用简化的方法进行计算。

2.2华夫板的简化计算

华夫板的计算主要包括整体分析计算，配筋计算和施工荷载验算。整体分析主要确定结构的自振频率和整个厂房结构的总体控制指标。整体分析计算相对较简单，在模拟计算时一般将华夫板简化为普通楼板输入，板厚为根据孔洞率折算后的板厚。在初设阶段一般采用此方法确定柱底内力和结构的整体控制指标。华夫板的配筋计算在施工图阶段完成，鉴于华夫板结构特殊性，实际项目均按密肋梁进行模拟计算。以南昌某IC厂房为例，防微振平台柱距为4.8mX4.8m，华夫筒采用750mmX380~420mm的圆台筒，华夫板配筋计算选取其中5X5跨密肋梁结构进行简化计算，如图2.1所示。计算荷载取设备的使用荷载，经计算得到密肋梁的计算配筋面积，一般计算配筋面积大多为构造配筋，但是实际配筋应考虑施工阶段的施工荷载，通常情况下华夫板在钢结构屋盖安装阶段会有吊车行走，需要按吊车满载考虑，因此实际配筋面积需要按照施工阶段荷载进行验算，并且与使用阶段荷载计算结果取包络值。

图2.1华夫板简化计算模型

3.华夫板的施工要点

华夫板的施工主要分为以下三个阶段，模板支设，钢筋绑扎和混凝土浇筑。电子厂房多为超长大跨结构，而且为保证洁净室的洁净度其结构多不设置变形缝，这给混凝土结构的裂缝控制增加了难度。电子厂房另外一个显著特点是对混凝土表面的平整度要求较高，这是由所生产的电子产品对传送过程中的抖动较敏感决定的，为保证电子产品在传送过程中不被损坏，通常将华夫板的表面平整度设计成2m靠尺2mm。由于华夫板的结构特殊性，导致施工过程中对裂缝和平整度的控制较困难，因此施工过程中应重点控制混凝土的开裂和表面平整度。

华夫板的模板包括底模和回风孔模壳，底模施工和普通混凝土结构差不多，不同之处在于华夫板的底模对平整度和变形控制更严格，因此支撑脚手架和铺设底模都要做好过程控制测量，以控制底模的平整度和变形。底模铺设好后进行华夫筒的定位放样，华夫筒安装就位分两种情况，当采用带平板的四肢筒模壳时，应先安装筒模再绑扎钢筋；当采用圆柱形单筒（Cheese筒）时，则先绑扎钢筋再安装筒模，如图3.1所示。所有筒模安装就位后需要盖好ABS盖板，为防止混凝土振捣过程中筒盖被振开，筒盖需要进行临时固定。

图3.1采用奇氏筒时钢筋绑扎图

华夫板的钢筋绑扎比普通钢筋混凝土楼板要复杂，尤其是先安装华夫筒后绑扎钢筋的情况下，只能采用模内绑扎法，操作空间狭小，钢筋穿插较平凡，导致钢筋的绑扎工作较困难，这也是制约华夫板施工工期和施工质量的一个重要环节，因此在实际项目中，要通过增加人力物力的投入来保证该阶段工期和质量。

混凝土浇筑是华夫板施工质量控制较关键的一个环节，混凝土浇筑的质量不仅影响整个华夫板的强度，还影响整个华夫板的平整度。由于华夫板钢筋排布较密，为保证混凝土具有足够流动性，应将混凝土的塌落度控制在合理的区间，实际经验表明塌落度控制在150~200mm比较有利于混凝土的浇筑和振捣。混凝土的浇筑应从一侧均匀向另一侧推进，应随浇捣随抹平并收光，振捣混凝土时应确保振捣棒不与华夫筒接触，避免因振捣损坏华夫筒，同时又要保证振捣充分，以确保混凝土的密实度和强度。混凝土振捣完成后应进行抹平收光，分三次完成，第一次初抹主要保证大面的平整度达标，第二次对局部进行细抹，最后一次在混凝土终凝前对混凝土表面进行收光处理。混凝土抹平收光完成后应进行覆盖并加强养护，在后续施工中都应做好混凝土的成品保护工作。另外为防止混凝土开裂，除了加强混凝土养护之外，还应采用必要的技术措施，在实际项目中通常都采用设置膨胀加强带来保证混凝土浇筑的连续性，这样既可防止混凝土开裂，又可以确保华夫板整体的平整度。

4.小结

本文主要通过对微电子厂房中普遍采用的华夫板结构的设计和施工过程介绍，结合实际项目中积累的经验对华夫板的设计计算过程进行的简单的总结，对华夫板的施工控制工序进行了重难点归纳，为类似项目的设计和施工提供一定的借鉴经验。

参考文献：

[1]邓宇强，某大型TFT液晶面板厂结构设计[J].中国高新技术企业（17）.2013.

[2]王永好，李奇志.某电子芯片厂洁净室华夫板施工技术[J].施工技术第39卷第4期.2010（4）.

[3]丁勇祥，陈国云.洁净室华夫梁结构施工技术[J].建筑施工.2010（2）.

[4]李剀.SMC华夫板施工工艺及质量控制要点[J].江苏建筑.2011（4）.

[5]王新军.浅谈华夫板施工[J].施工技术.2014（7）.