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第五章车间及管道布置设计（车间布置设计）第一节概述一、车间布置设计的目的车间布置设计的目的是对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排，并决定车间、工段的长度、宽度、高度和建筑结构型式，以及各车间之间与工段之间的相互联系。车间布置设计是以工艺为主导，并在其他专业，如总图、土建、设备、安装、电力、暖风、外管等密切配合下完成的。二、车间布置设计的依据(1)生产工艺流程图。(2)物料衡算数据及物料性质，包括原料、半成品、成品、副产品的数量及性质；三废的数量及处理方法。(3)设备资料，包括设备外形尺寸、重量、支撑形式、保温情况及其操作条件，设备一览表等。(4)公用系统耗用量，供排水、供电、供热、冷冻、压缩空气、外管资料等。(5)土建资料和劳动安全、防火、防爆资料。(6)车间组织及定员资料。(7)厂区总平面布置，包括本车间与其他生产车间、辅助车间、生活设施的相互联系，厂内人流物流的情况与数量。(8)有关布置方面的一些规范资料。三、发酵工厂生产车间组成发酵工厂的组成部分较多，工艺设计人员主要完成生产车间的设计。辅助车间、动力车间由相对应的配套专业人员承担设计。生产车间的内部组成一般包括如下部分：(1)生产部分，其中包括原料工段、生产工段、成品工段、回收工段等。(2)辅助部分，其中包括通风空调室、变电配电室、车间化验室、控制室等。(3)生活行政部分，其中包括车间办公室、会议室、更衣室、休息室、浴室以及厕所等。辅助部分和生活行政部分，也可称车间附属工程。四、车间布置设计的成果车间布置设计的最终成果，是车间设备布置图。它包括车间布置各楼层的平面图和车间布置的剖面图。工艺设计人员向土建专业提出土建设计条件。土建专业设计条件，包括建筑专业和结构专业设计条件，原则上一般分两次集中提出，其间也可以适当补充提出一、二次条件。一次条件是在工艺流程图和设备布置图基本完成，各专业布置方案基本确定后提出；二次条件则是在管道布置设计基本完成之后提出。(一)建筑专业设计条件1．一次条件(1)根据工艺流程和生产操作要求，工艺专业可与建筑、结构专业研究确定车间厂房的建筑形式，向建筑专业提供设备布置方案图；建筑物柱网尺寸；厂房层数、及每层净高；主要生产设施与辅助生产设施的位置及大小；非生产厂房的位置及大小。(2)提出与工艺生产有关的门、窗位置及大小。(3)提出劳动定员及生产特征。工艺专业应提出车间总定员、每班人数及男、女比例，并说明车间生产特征，安全卫生要求(等级)，以便建筑专业考虑车间的生活福利、安全、卫生设施。(4)提出防火、防爆要求。(5)提供车间内外的运输方式及运输量。2．二次条件(1)提供设备平面、立(剖)面布置图，并介绍工艺生产流程及各物料特性。(2)提出车间厂房地面、立柱、墙面、屋顶的要求。(3)提出门、窗、安装孔、洞的要求。车间厂房的门除满足人流、物流外，还要考虑设备安装，检修及检修工具设备的进出，一般门不能满足要求时，可预留安装门、安装孔或后砌墙，对于有特殊要求的门、窗，应提出其具体尺寸和位置。(4)提供设备基础条件。包括设备位号、设备名称、设备重量(空重及工作重量)、地脚螺栓尺寸、设备工作时的振动情况及对基础的特殊要求(如耐腐蚀、减振等)。(5)提供沟道条件。包括排水沟、管沟、通道的位置、尺寸、走向、介质等。(二)结构专业设计条件1.一次条件(1)设备平面、立(剖)面布置图，并在图上标注置于地面上、楼板上、平台上、悬挂在楼板上、梁上等所有设备的名称、位号、位置、重量、支撑方式、基础尺寸；标注门、窗、楼梯、操作台、安装孔等的位置及尺寸；标注地坑的位置、大小、标高及其爬梯的位置、盖板要求等；标注吊装梁、吊车梁、吊钩的位置、梁底标高、起重能力；标注生产间、生活间、配电室、控制室、维修间等的名称、位置、尺寸等。(2)设备一览表，主要说明设备位号、设备名称和规格、设备空重及工作时的重量等，一般设备平面布置图的右下方即有安装设备一览表。(3)人员表，列出各类人员的设计定员、各班定员、工作特点、淋浴人数、生活福利要求等，并以此配置相应的生活福利设施。2.二次条件(1)提出所有设备的基础位置、尺寸、基础螺栓孔位置和大小(地脚螺栓条件图)、预埋螺栓和预埋钢板等的规格、位置、露出地面限度等。(2)提出梁、柱、墙上的管架支撑方式、荷重及预埋件的位置和大小。(3)提出室内、外管架、管沟的位置、尺寸及基础条件。(4)提出楼板、墙壁穿孔的位置及尺寸。第二节车间布置设计的原则一个优良的车间布置设计应该是，技术先进、经济合理、节省投资、操作维修方便、设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。在进行具体的车间布置设计时，必须从工艺、操作、安全、维修、施工、经济、美观及扩建上考虑。设计时应遵循以下原则：1．车间布置应符合生产工艺的要求2．车间布置应符合生产操作的要求(1)每一个设备都要考虑一定地位，包括设备本身所占地位，设备附属装置所占地位，操作地位，设备检修拆卸地位以及设备与设备、设备与建筑物间的安全距离等。(2)设备布置应考虑为操作工人能管理多台设备或多种设备创造条件。(3)设备布置不宜过挤或过松，要充分考虑工厂操作的要求和交通的便利，要留有堆放原料、成品及排出物和包装材料的空地以及必要的运输通道。(4)要考虑相同设备或相似设备互换使用的可能性和方便性。(5)设备的自动测量仪表要集中控制，阀门控制尽量集中，便于工人操作。3．车间布置应符合设备安装、检修的要求(1)根据设备大小及结构，考虑设备安装、检修及拆卸所需要的空间和面积。(2)满足设备能顺利进出车间的要求。(3)通过楼层的设备，楼面上要设置吊装孔。(4)必须考虑设备的检修和拆卸以及运送物料所需要的起重运输设备。4．车间布置应符合厂房建筑的要求(1)凡是笨重设备或运转时会产生很大振动的设备，应该尽可能布置在厂房的底层，以减少厂房楼面的荷载和振动。(2)有剧烈振动的设备，其操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起，以免影响建筑物的安全。(3)设备布置时，要避开建筑的柱子及主梁。(4)厂房内所有操作台必须统一考虑，避免平台支柱零乱重复。(5)设备不应该布置在建筑物的沉降缝或伸缩缝处。(6)在厂房的大门或楼梯旁布置设备时，要求不影响开门和行人出入。(7)在不严重影响工艺流程顺序的原则下，将较高设备尽量集中布置。5．车间布置应符合节约建设投资的要求(1)尽可能采取露天或半露天布置，减少建筑面积，节约厂房建筑费。(2)厂房非高层化是近代工厂的设计特点。(3)工艺管道应集中布置。(4)尽量采用一般的土建结构。(5)设备的操作面尽可能与通道安排在同一侧。6．车间布置应符合安全、卫生和防腐蚀的要求(1)发酵工厂车间卫生是正常生产的首要环节。(2)要为工人操作创造良好的安全卫生条件。(3)易燃易爆车间要考虑方便工人疏散和防火灭火措施。(4)凡产生腐蚀性介质的设备，其基础、设备周围地面、墙、柱都要采取防护措施。7．车间布置应符合生产发展的要求第三节车间布置设计的内容车间布置设计分初步设计和施工图设计两个阶段。车间布置设计主要包括车间厂房布置设计和车间设备布置设计两部分内容。厂房布置是指车间各工段、各设施在车间场地范围内的布置。设备布置是指车间设备(包括电气、仪表等设施)在车间中的布置。车间布置设计的内容，一般为：1．厂房的整体布置和轮廓设计2．设备的排列和布置3．车间附属工程设计4．车间布置设计说明5．车间布置设计的图纸第四节车间布置设计的步骤和方法车间布置图的设计可分两个阶段进行：布置草图和布置图。1．车间布置草图(1)初步划分生产、辅助生产和生活设施的分隔及位置，初步选定厂房柱距、跨度及车间面积。(2)用坐标纸按厂房建筑设计的要求，绘制厂房建筑平面轮廓草图(比例用l：100)。(3)在草图上布置所有车间设备。2．车间布置图工艺设计人员在取得建筑设计图后，即可在布置草图的基础上绘制正式的车间平、立面布置图。从工作程序上讲，一般为：车间布置草图—车间布置图(初步设计阶段)—车间布置图(施工图阶段)。第五节车间布置设计的有关技术与参数一、车间布置设计的有关技术（一）土建专业基础知识发酵工厂的建筑形式一般分三种；封闭式厂房、敞开式厂房和露天框架，目前的趋势是向敞开式厂房和露天框架发展。各种结构形式的建筑物都是由地基、基础、墙、屋盖、楼板、门窗、楼梯等组成。1．建筑物的结构件(结构组成单元)①地基：是建筑物的地下土壤部分。它支承建筑物的全部重量，包括设备和材料等的重量，地基必须有足够的强度即承载力和稳定性，才能保证建筑物的正常使用和耐久。②基础：是建筑物或设备支架的下部结构。一般埋在地面之下或一部分大部分埋在地下，作用是支承建筑物和设备，并将它们的负荷传递到地基上去。建筑物的可靠性与耐久性往往在很大程度上取决于基础的可靠性和耐久性。③墙：墙一般分三种，其作用也各不相同。(1)承重墙：承重墙是承受屋顶、楼板、横梁、设备等上部的载荷，并将其传递给基础的墙。(2)填充墙：填充墙填充于建筑物的框架上，不承重，仅起围护、保温、隔音、隔热等作用。(3)防爆墙和防火墙：在工厂房中，易燃易爆生产部分应用防爆墙和防火墙与其他部分隔开。④梁：梁是建筑物种水平放置的受力构件。它除承担楼板、设备的载荷外，近起着联系各构件的作用，与柱、承重墙等组成建筑物的空间体系，以增强建筑物的刚度和整体性。⑤柱：柱是建筑物中垂立放置的受力构件。⑥屋盖：屋盖主要起防止风、砂、雨、雪的侵袭和保温、隔热的作用。⑦楼板：楼板就是沿建筑物的高度将其分成层次的水平间隔。⑧门、窗、楼梯(1)门：发酵工厂中，门起着组织人流、车间运输、设备的进出、安全疏散等作用，在设计中，要预先布置好门的位置，出于安全考虑门应向外开。(2)窗：发酵工厂房一般都有较大的开窗面积，供采光、通风、泄压用，窗应向外开。(3)楼梯：为保证车间内部交通方便和安全疏散．多层厂房应设置一个楼梯，宽度不小于1.1米，坡度—般为30°左右．小于45°。⑨变形缝：当厂房长度超过规定，平面图形有曲折变化或厂房个别部分高度相差很大，或荷载相差很大时，为防止温度变化和地基不均习沉陷，而产生变形或破坏，在设计时要将厂房用垂直的缝区分成几个单独的部分，使各部分能独立变形，这种垂直的缝叫变形缠。变形缝因功能不同，可分为温度伸缩缝、沉降缝等。在设备布置时要注意列这些变形缝。2．建筑物的结构尺寸①工业建筑的模数制模数制就是根据大多数工业建筑的情况，把工业建筑平、立面布置的有关尺寸，统一规定成一套相应的基数，而设计各种工业建筑物时，有关尺寸必须是相应基数的整数倍数。模数制有利于设计际准化、构件工厂预制化、施工机械化。模数制的主要内容有：(1)基本模数为100毫米，Mo；扩大模数为3Mo、6Mo、15Mo、30Mo、60Mo；分模数为Mo／2，Mo/5、Mo／10；(2)门、窗洞口和墙板的尺寸，在墙的水平和垂左方向上均为300毫米的倍数；(3)厂房的柱距采用6米或6米的倍数；(4)多层厂房的层高为0.3米的倍数；②建筑物的经济结构尺寸(1)单层厂房：其跨度≤18米时，常采用3米的倍数，跨度≥18米时，常采用6米的倍数。常用的跨度为6、12、18米，柱间距常采用6、12米。(2)多层厂房：最低层高≥3.2米，最小净高≥2.5米，常采用层高为：3.9、4.2、4.8、6.0米。(3)辅助建筑：外间宽度一般为3.3、3.6米，进深长度一般为5.4、6.0、7.2米(二)厂房的整体布置和轮廓设计1．厂房的整体布置厂房的整体布置一般采用集中式或分离式。厂房整体布置的另一重要问题是设备露天化问题。2．厂房的立面布置发酵工厂建筑物按厂房的层数分类，可分为单层厂房、多层厂房和层次混合的厂房三类。3．厂房的平面布置发酵工厂厂房外形一般有长方形、L型、T型和∏型等数种，其中以长方形最常采用。(1)单层厂房平面柱网的选择(2)多层厂房平面柱网的选择①跨度②柱距4．厂房建筑结构工业厂房有单层和多层。常用结构的型式有两种，即排架结构和框架结构。钢筋混凝土排架结构是由屋面梁或屋架、柱和基础所组成，柱与屋架铰接，而与基础刚接。这种结构是目前单层厂房结构的基本形式。框架结构是由横梁和立柱所组成。在