12工业建筑构造概述

工业建筑构造概述第12章工业建筑构造概述提要：本章介绍工业建筑的特点、单层厂房结构体系和起重运输设备；讲述单层厂房的平面、剖面特征及定位轴线的标定方法。第一节工业建筑的特点与分类一、工业建筑的特点1.建筑设计应满足生产工艺要求；2.工业建筑内部空间大；3.屋顶面积大，构造复杂；4.结构承载力大，采用大型构件。二、工业建筑的分类（一）按厂房用途分类1.主要生产厂房用于完成由原料到成品的主要生产工序的厂房。例如，机械制造厂中的铸造车间、机械加工车间及装配车间等。2.辅助生产厂房为主要生产厂房服务的各类厂房。例如，机械制造厂中的机修车间、工具车间等。3.动力用厂房为全厂提供能源和动力供应的厂房。例如，机械制造厂中的变电站、发电站、锅炉房压缩空气站等。4.储藏用库房用来储存生产原料、半成品或成品的仓库。例如，油料库、金属材料库、成品库等。5.运输工具用房用于停放、检修各种运输工具的库房。例如，汽车库、电瓶车库等。（二）按厂房内部生产状况分类1.热加工厂房在生产过程中散发大量热量、烟尘的厂房。如炼钢、轧钢、铸造等车间。2.冷加工车间在正常温度、湿度条件下进行生产的车间。如机械加、装配等车间。3.恒温、恒湿车间产品的生产对室内温度、湿度的稳定性要求很高的车间。如精密仪器、纺织等车间。4.洁净车间产品的生产对空气的洁净度要求很高的车间。如医药、集成电路等生产车间。（三）按厂房层数分类1.单层厂房2.多层厂房3.混合层次厂房第二节单层工业厂房的结构体系一、砖混结构厂房砖混结构厂房由砖墙或柱与钢筋混凝土屋面梁或屋架组成。砖混结构构造简单，但承载能力及抗振性能较差，一般适用于跨度不超过15m，吊车吨位不超过5t的小型厂房。二、装配式钢筋混凝土排架结构厂房1.柱下基础柱下基础一般采用预制或现浇的单杯口基础；当变形缝两侧有双柱时，可采用双杯口基础。2.基础梁装配式钢筋混凝土排架结构单层厂房外墙，墙下不设专用基础，直接支承在基础梁上。基础梁有预制和现浇两种形式。4.屋架与屋面梁有钢筋混凝土屋架、屋面梁和钢结构屋架、屋面梁等。3.柱常用的排架柱有矩形柱、工字形柱、双肢柱和管柱等形式。6.圈梁单层厂房中的圈梁可以加强砖墙与柱子之间的联系，保证墙体的稳定性，提高厂房结构的整体刚度。圈梁一般布置在厂房的吊车梁附近和柱顶；对振动较大或有抗震要求的结构，沿墙高每隔4m左右设置圈梁一道。当厂房高度较大时，应按要求增加圈梁数量。联系梁若能水平交圈，可视同为圈梁。5.联系梁联系梁作为水平构件可以起水平联系和支承作用，对高度较大的墙体，联系梁可以支承墙重，减小基础梁的荷载。小型厂房一般在吊车梁附近设置一道联系梁，当厂房高度较大时，每隔4～6m高设置一道联系梁。8.吊车梁当厂房内布置吊车设备时，应沿吊车运行方向设置吊车梁，用以安装吊车运行轨道。吊车梁一般有钢筋混凝土吊车梁和钢结构吊车梁，吊车梁一般搁置在排架柱的牛腿上。7.抗风柱由于单层厂房山墙的面积大，受较大的风荷载作用，在山墙处设置抗风柱能增加墙体的刚度和稳定性。抗风柱应达到屋架上位高度，以便抗风柱与屋架间的连接。9.支撑支撑的作用是加强厂房结构的空间刚度，保证结构构件在安装和使用过程中的稳定和安全。单层厂房的支承有柱间支撑和屋盖支撑。三、钢结构厂房钢结构厂房的主要承重构件全部由钢材制成。轻钢结构厂房轻型钢结构一般是轻型屋面下采用的结构，由圆钢、小角钢和薄壁型钢构成。轻钢结构厂房由屋盖结构和墙架结构组成。四、其他结构类型在实际工程中，还有门架、网架、折板、双曲板和壳体等结构类型的厂房。第三节厂房的起重运输设备一、单轨悬挂式吊车一般由悬挂在屋架下弦的型钢轨道和吊车组成，型钢轨道可以布置为直线或曲线。二、梁式吊车梁式吊车有支承式和悬挂式两种形式。悬挂式梁式吊车是在屋架下弦悬挂平行双轨，吊车装于轨道下部；支承式梁式吊车是在两列柱牛腿上设吊车梁，吊车装在轨道上部。三、桥式吊车桥式吊车由起重行车和桥架组成。桥架车支承在吊车梁的钢轨上，沿吊车梁纵向运行；起重行车装在桥架上面的轨道上部，沿桥架长度方向运行。桥式吊车一般在桥架的一端设司机室。第四节单层厂房的平面、剖面特征1.影响平面形式的因素（1）厂房生产工艺流程、生产特征和生产规模；（2）厂房内部的交通运输方式；（3）厂房的位置以及和其它厂房间的关系；（4）厂房基地地形，所在地区气象条件和厂房的结构形式、经济技术条件。一、单层厂房平面形式2.平面形式与特点（1）单跨矩形平面是最简单的平面形式，是构成其它平面的基本单元。（2）矩形平面可用于冷加工或小型热加工厂房，适用于直线式生产工艺流程、往复式生产工艺流程、垂直式生产工艺流程。（3）方形和近方形平面通用性强、抗震性能好，具有良好的保温、隔热性能。方形和近方形平面厂房可节约围护结构25％左右，造价较低。（4）L形、∏形和山形平面具有良好的采光、通风、排气、散热、除尘能力，适用于中型以上的热加工厂房，如铸造、轧钢、锻造等。二、柱网的选择柱网----厂房柱子在平面上排列所形成的网格。柱子纵向定位轴线间的距离为跨度，决定了屋架的尺寸；横向定位轴线间的距离为柱距，决定了吊车梁、屋面板的跨度尺寸。（一）选择柱网的原则1.满足生产工艺提出的要求；2.符合《厂房建筑模数协调准则》的规定；3.全面协调跨度和柱距，尽量使柱网统一，使建筑平面合理；4.扩大柱网，提高厂房的通用性和经济合理性。（二）厂房跨度的确定1.满足工艺要求2.符合模数协调标准跨度须满足《厂房建筑模数协调标准》的相关规定。当跨度小于18m时，按3m的倍数增加，即9m、12m、15m、18m；当跨度大于18m时，按6m的倍数增加，即24m、30m、36m。3.经济合理（三）柱距的确定6m柱距是一般采用的基本柱距，在实际工程中应用较广，经济效果较好，但6m柱距不便布置设备，厂房的通用性也较差。1.托架承重方案托架承重方案也称局部抽柱法。托架梁2.不带托架承重方案不带托架承重方案的柱距一般为12m，与其配套的为12m系列构件，这种方案的柱网尺寸较大，结构形式简单，工业化水平较高，有较强的通用性和灵活性。三、单层厂房高度的确定（一）厂房高度与模数单层厂房的高度-----由室内地面到屋顶承重结构下表面的距离。如果屋顶承重结构是倾斜的，则厂房高度是由室内地面到屋顶承重结构的最低点。1.无吊车厂房无吊车厂房地柱顶标高由最大生产设备的高度和安装、检修设备时所需的高度确定，同时还应满足采光和通风等要求。2.有吊车厂房有吊车厂房地高度受吊车类型、吊车布置方式等因素的影响，应考虑生产设备的最大高度、被吊物体的最大高度等参数。（二）柱顶标高的确定有吊车厂房的柱顶标高：其中轨顶标高：式中：――生产设备，室内分隔墙或检修时需要的高度；――吊车运行时安全超越高度，一般为400～500㎜；――被吊物件的最大高度；――吊钩吊运工件的绳索最小高度，根据加工件的大小确定；――吊钩至轨顶面的最小距离；――吊车轨顶至小车顶面的净空尺寸；――屋架下弦至吊车小车顶面之间的安全间隙。543211hhhhhH761hhHH1h2h3h4h5h5h6h7h（三）厂房内部空间的利用厂房高度对工程造价有直接的影响，充分利用厂房内部空间，降低厂方高度，可以有效地降低造价。四、单层厂房的采光与通风（一）天然采光1.侧面采光侧面采光分单侧采光和双侧采光。2.上部采光3.混合采光1.热压通风2.风压通风（二）自然通风3.冷加工车间的自然通风合理布置侧向进出风口位置，选择通风有效地进排风口形式与构造，合理组织气流路径，形成穿堂风。4.热车间的通风五、单层厂房的剖面形式第五节定位轴线的标定平行于厂房长度方向的定位轴线，为纵向定位轴线垂直于厂房长度方向的定位轴线，为横向定位轴线厂房定位轴线是确定厂房主要承重构件位置的基准线，同时也是施工放线、设备安装定位的依据。标志定位轴线时，应满足生产工艺的要求并注意减少构件的类型和规格，扩大构件预制装配化程度及在不同结构类型厂房中的通用互换性，提高厂房建筑的工业化水平。一、横向定位轴线横向定位轴线主要用来标定屋面板、吊车梁、外墙板、纵向支承等纵向构件的标志尺寸长度。（一）中间柱与横向定位轴线的联系厂房中间柱的横向定位轴线一般与中柱的中心线和屋架中心线重合。1.山墙为砌体承重墙当山墙为砌体承重墙时，横向定位轴线可设在墙体中心线或距墙体内缘为墙材块体半块长或半块长倍数的位置上。（二）山墙与横向定位轴线的联系2.山墙为非承重墙当山墙为非承重墙时，山墙处的横向定位轴线一般与墙体内缘重合，端部柱的中心线向内移600㎜。保证山墙抗风柱能通至屋架上弦，使抗风柱与屋架正常连接，将山墙的水平风荷载传至屋面和排架柱。3.横向变形缝处柱与横向定位轴线的联系变形缝处柱子中心线自定位轴线各向两侧移600㎜。这种定位轴线的标定方法，可以保证屋面板、吊车梁等纵向联系构件的标志尺寸规格不变，有利于构件尺寸规格的统一，简化接缝处的构造做法。但屋面板、吊车梁、墙板等构件在横向变形缝处会出现局部的悬挑。二、纵向定位轴线（一）外墙、边柱与纵向定位轴线的联系在有吊车的厂房中：为使吊车与结构规格相协调，有如下关系式中：—纵向定位轴线间的距离，即厂房跨度；—吊车跨度，即吊车轮距；—纵向定位轴线至吊车轨道中心线的距离，一般取750㎜；当吊车起重量大于50t或有构造要求时，取1000㎜；eLLK2LKLe对普通起重吊车，为保证吊车的安全运行，应有式中：—吊车的端部尺寸；—厂房柱上柱截面高度；—为保证吊车安全运行的安全空隙，其大小根据吊车起重量和安全要求确定。KhBe)(BhK1.封闭式结合封闭式结合的纵向定位轴线与柱外缘和墙内缘重合，屋架和屋面板紧靠外墙内缘。封闭式结合适用于无吊车或只有悬挂式吊车及吊车起重量小于20t、柱距为6m的厂房。2.非封闭式结合非封闭式结合的纵向定位轴线与柱子外缘有一个距离，并使屋面板与墙内缘也有一定的空隙。距离称为联系尺寸，应符合3M扩大模数，可以用来调整吊车安全空隙，保证吊车的安全运行。在非封闭式结合中：屋面板与墙体内缘的空隙应做处理。空隙空隙空隙（1）无变形缝等高跨中柱等高跨的中柱，其上柱中心线应与纵向定位轴线相重合。若由于吊车起重量或构造等要求需设插入距时，一般采用单柱双定为轴线的标定方法（二）中柱与纵向定位轴线的联系1.等高跨中柱（2）设变形缝等高跨中柱①单柱纵向变形缝②双柱纵向变形缝（1）无变形缝不等高跨中柱①当吊车起重量小于20t时，高跨上柱外缘和封墙内缘应与纵向定位轴线相重合。②当吊车起重量较大时，为保证吊车的安全运行，需增加联系尺寸。③当高低跨两屋架端部之间设置有厚度为的封墙或既有封墙又有联系尺寸时。caicaatt2.不等高跨中柱（2）有变形缝不等高跨中柱③当两跨厂房内吊车起重量相差较大或不等高跨高差较大或变形缝宽度较大时，应考虑在不等高跨处采用双柱方案。（三）纵横跨相交处定位轴线有纵横跨相交的厂房，一般在交接处设置变形缝，两侧结构实际是各自独立的体系。纵横跨应有各自的柱列和定位轴线，各柱的定位轴线按前述各原则标定。小结1.工业建筑主要应满足生产工艺要求，所以在建筑空间、结构形式及建筑设备等方面与民用建筑有明显的不同。2.单层厂房的平面形式与柱网的选择是以生产工艺要求为基础的，直接影响到厂房的建设投资和后期的技术改造。3.厂房的高度由内部起重运输设备、最大生产设备的高度及安装、检修设备时所需的高度确定，同时还应满足采光和通风等要求。4.单层厂房一般以自然通风和自然采光为主，采光与通风方式直接影响厂房的剖面形式和构造。5.厂房定位轴线是确定厂房主要承重构件位置和施工放线、设备安装定位的依据。定位轴线的标定，应满足生产工艺的要求并有利于减少构件的类型和规格，扩大构件预制装配化程度及在不同结构类型厂房中的通用互换性，提高厂房建筑的工业化水平。