15_第14章工业建筑设计

第14章工业建筑设计14.1概述14.2单层厂房的设计14.3多层厂房建筑设计14.1概述14.1.1工业建筑的特点14.1.2工业建筑分类14.1.1工业建筑的特点1)工业建筑必须与生产紧密结合，满足工业生产的同时，并保证工人拥有良好的劳动卫生条件，用以提高劳动生产率及产品质量。2)工业生产劳动类别多、差异大，有冷加工、热加工，有重型的、轻型的，有的要求开敞，有的要求恒温、密闭等，这些对建筑的平面和空间布局、层数、体型、立面及室内处理等都有直接影响。3)很多工业厂房有大量的设备及起重机械，不少厂房为敞通、高大的空间，无论在采光、通风、屋面排水及构造处理上都比一般民用建筑复杂。14.1.2工业建筑分类1.按用途分类2.按层数分类3.按生产状况分类1.按用途分类1)主要生产厂房指从材料、原料到半成品、成品的整个加工和装配过程中直接从事生产的厂房。2)辅助生产厂房指间接从事生产的工业厂房，如拖拉机制造厂中的机器修理车间、电修车间、木工车间、工具车间等。3)动力用厂房指提供生产能源的厂房。4)储存用房指为生产提供和储备各种原料、材料、半成品、成品的房屋，如炉料库、砂料库、金属材料库、木材库、油料库、易燃易爆材料库、半成品库、成品库等。5)运输用房指用来管理、停放、检修交通运输工具的房屋，如机车库、汽车库、电瓶车库、消防车库等。2.按层数分类1)单层厂房。2)多层厂房。3)混合层次厂房。图14-1单层厂房剖面图a)单跨厂房b)多跨厂房2.按层数分类图14-2多层厂房剖面图a)多层厂房b)5层厂房2.按层数分类图14-3多层厂房经济图2.按层数分类图14-􀰊4混合层次厂房a)热电厂b)化工车间1—汽机间2—除氧间3—锅炉间4—煤斗间2.按层数分类3.按生产状况分类1)冷加工车间指在常温下进行生产操作，如机械加工车间、机械装配车间等。2)热加工车间指在生产过程中散发大量余热，有时伴随烟雾、灰尘、有害气体，如铸工车间、锻工车间等。3)恒温恒湿车间指车间内部具有稳定的温湿度条件以保证产品质量的厂房，如精密机械车间、纺织车间等。4)洁净车间指为保证产品质量，要求保持车间内部高度洁净，防止大气中灰尘及细菌的污染的厂房，如精密仪表加工及装配车间、集成电路车间等。5)其他特种状况的车间如有大量腐蚀物、有爆炸可能性、有放射性散发物、防微振、高度隔声、防电磁波干扰等。14.2单层厂房的设计14.2.1单层厂房的组成14.2.2单层厂房的平面设计14.2.3单层厂房的剖面设计14.2.4单层厂房的定位轴线14.2.5单层厂房的立面设计及内部空间处理14.2.1单层厂房的组成1.房屋的组成2.承重结构3.围护结构2.承重结构1)横向排架，主要由基础、柱、屋架(或屋面梁)组成。2)纵向联系构件，由基础梁、联系梁、圈梁、起重机梁等组成。3)为了保证厂房的刚度，还设置屋架支撑、柱间支撑等支撑系统。2.承重结构图14-5单层厂房的组成14.2.2单层厂房的平面设计1.总平面对平面设计的影响2.平面设计与生产工艺的关系3.平面设计与运输设备的关系4.单层厂房常用平面形式5.标准化柱网的选择6.生活间设计的处理1.总平面对平面设计的影响(1)厂区人流、货流组织对平面设计的影响单层厂房平面设计时应将工厂生产工艺流程的组织和货运的组织加以考虑。(2)地形的影响厂房平面形式受地形直接影响，尤其是山区建厂，为了减少土石方工程量以节约投资，只要工艺条件允许，应根据地形条件对厂房平面形式作适当调整，使地形与之相适应。(3)气候条件的影响厂房朝向受厂址所在地的气象条件的影响很大。1.总平面对平面设计的影响图14-􀰊6某机械制造厂总平面示意图1—辅助车间2—装配车间：3—机械加工车间4—冲压车间5—铸工车间6—锻工车间7—总仓库8—木工车间9—锅炉房10—煤气发生站11—氧气站12—压缩空气站13—食堂14—厂部办公室15—车库16—汽车货运出入口17—火车货运出入口18—厂区大门人流出入口19—车间生活间20—露天堆场21—烟囱图14-7方位与风向图1.总平面对平面设计的影响2.平面设计与生产工艺的关系(1)生产工艺流程的影响生产工艺流程是指某一产品的加工制作过程，即按生产要求的程序，将原材料逐步通过生产设备及技术手段进行加工生产，最终制成半成品或成品的全部过程。(2)生产状况的影响生产操作时在不同性质的厂房会出现不同的生产状况。(3)生产设备布置的影响厂房的平面布局、跨度大小和跨间数以及大门尺寸和柱距尺寸等都直接受到生产设备的大小和布置方式的影响。14-􀰊8金工装配车间平面组合示意图a)直线布置b)平行布置c)垂直布置图14-9金工装配车间生产工艺流程图2.平面设计与生产工艺的关系图14-10某机械加工装配车间平面图1—高压配电2—分配间3—油漆调配4—水压试验5—动力平衡场地6—中间仓库7—工具分发室2.平面设计与生产工艺的关系3.平面设计与运输设备的关系(1)单轨悬挂式起重机如图14-11所示，在屋顶承重结构下部悬挂梁式钢轨，轨梁布置为直线或可转弯的曲线，在轨梁上设有可移动的滑轮组，沿轨梁水平移动，利用滑轮组升降起重。(2)梁式起重机包括悬挂式与支撑式两种类型。(3)桥式起重机如图14-13所示，通常是牛腿设在厂房排架上，起重机梁搁在牛腿上，钢轨安装在起重机梁上。3.平面设计与运输设备的关系图14-11单轨悬挂起重机图14-12梁式起重机a)悬挂式b)支撑式3.平面设计与运输设备的关系图14-13桥式起重机3.平面设计与运输设备的关系4.单层厂房常用平面形式14-14厂房常见平面形a)矩形b)方形c)L形d)H形e)山形5.标准化柱网的选择(1)柱网尺寸的确定综合建筑材料、结构形式、施工技术水平、基地状况、经济性以及有利于建筑工业化等因素，根据生产工艺的特征最终确定了柱网尺寸。(2)扩大柱网5.标准化柱网的选择图14-15柱网布置示意图图14-16跨度尺寸与工艺布置关系图1—扩大柱距后省去的柱子2—增加的设备3—柱子a—设备宽度或长度b—通道宽度c—操作宽度d—设备与轴线间距e—安全间距L—跨度B—柱距5.标准化柱网的选择图14-17扩大柱距后设备布置图1—操作位置2—生产设备5.标准化柱网的选择图14-18扩大柱距后增加设备布置示意图a)有托架方案b)无托架方案5.标准化柱网的选择6.生活间设计的处理1)生产卫生用室，包括浴室、存衣室等。2)生活卫生用室，包括休息室、孕妇休息室、吸烟室、厕所、女工卫生室、饮水室、小吃部、保健站等。3)行政办公室，包括党、政、工、团、青、妇等办公室以及会议室、学习室、值班室、计划调度室等。4)生产辅助用室，包括工具室、材料库、计量室等。1)毗连式生活间。2)独立式生活间。3)厂房内部式生活间。图14-19毗连式生活用房a)紧靠外纵墙布置b)紧靠山墙布置6.生活间设计的处理图14-20独立式生活用房6.生活间设计的处理14.2.3单层厂房的剖面设计1.厂房高度的确定2.天然采光3.自然通风1.厂房高度的确定(1)柱顶标高的确定(2)剖面空间的利用厂房的高度直接影响厂房的造价，在确定厂房高度时，应以不影响生产使用为前提，充分发掘空间的潜力，节约建筑空间，降低建筑造价。(3)室内地坪标高的确定厂房室内地坪的绝对标高是在总平面设计时确定的。1.厂房高度的确定图14-21确定厂房高度的因素图图14-22高低跨处的处理图示1.厂房高度的确定图14-23某金工车间剖面方案a)原方案b)修改后的方案1.厂房高度的确定图14-24某厂变压器修理工1.厂房高度的确定图14-25利用屋架空间布置设备1.厂房高度的确定图14-26某铸工车间1—大件造型2—熔化3—炉料4—小件造型1.厂房高度的确定图14-27利用较低一端地形设置半地下室1.厂房高度的确定2.天然采光(1)天然采光的基本要求2.亮度对比小的Ⅱ、Ⅲ级视觉作业，其采光等级可提高一级采用。2.天然采光图14-28采光系数确定示意图2.天然采光图14-29采光曲线示意图2.天然采光图14-30单层厂房天然采光a)单侧窗采光b)双侧窗采光c)混合窗采光d)矩形天窗采光e)高侧窗采光f)横向下沉式天窗采光g)平天窗采光h)M天窗采光i)锯齿形天窗采光2.天然采光图14-31单侧采光光照衰减示意图2.天然采光图14-32起重机梁遮挡光线与高低窗的位置2.天然采光图14-33利用高低差处设置高侧窗的厂房剖面图2.天然采光图14-34矩形天窗2.天然采光图14-35锯齿形天窗2.天然采光图14-36横向下沉式天窗a)透视图b)剖面图2.天然采光图14-37平天窗布置示意图1—平天窗L—跨度2.天然采光3.自然通风(1)自然通风的基本原理单层厂房自然通风是利用空气的热压和风压作用进行的。(2)冷加工车间的自然通风冷加工车间室内无大的热源，室内余热量较小。(3)热加工车间的自然通风热加工车间在生产时产生大量余热和有害气体，尤其要组织好自然通风。图14-38热压通风原理示意图3.自然通风图14-39风绕建筑物流动时压力状况a)立面b)平面3.自然通风图14-􀰊40寒冷地区低侧窗进风口a)夏季使用时窗的开启位置b)冬季使用时窗的开启位置3.自然通风图14-􀰊41单层厂房常用侧窗开启方式a)上悬b)中悬c)平开d)立旋3.自然通风图14-􀰊42排风口布置示意图a)设高侧窗b)设通风天窗c)热源上方设天窗3.自然通风图14-􀰊43风压和热压共同作用下的气流状况示意图a)风压小于热压b)风压等于热压c)风压大于热压3.自然通风图14-􀰊44矩形通风天窗3.自然通风图14-􀰊45天窗互起挡风板作用示意图3.自然通风图14-􀰊46井式天窗布置示意图a)中井式天窗b)边井式天窗图14-􀰊47纵向下沉式天窗布置示意图a)中间下沉式b)两侧下沉式c)双列纵向下沉式3.自然通风图14-􀰊48开敞式厂房剖面图a)全开敞式b)上开敞式c)下开敞式d)单侧开敞式3.自然通风14.2.4单层厂房的定位轴线1.横向定位轴线2.纵向定位轴线3.纵横跨连接处柱与定位轴线的联系14.2.4单层厂房的定位轴线图14-􀰊49单层厂房定位轴线与柱网布置示意图1.横向定位轴线(1)中间柱与横向定位轴线的联系屋架(或屋面梁)支承在柱子的中心线上，中间柱的横向定位轴线与柱的中心线相重合，横向定位轴线之间的距离即是柱距，在一般情况下，也就是屋面板、吊车梁长度方向的标注尺寸，如图14-50a所示。(2)横向伸缩缝、防震缝与定位轴线的联系横向温度伸缩缝和防震缝处的柱子采用双柱，可使结构和建筑构造简单。(3)山墙与横向定位轴线的联系单层厂房的山墙，按受力情况分为非承重墙和承重墙，其横向定位轴线的划分也不相同。图14-50横向定位轴线与墙柱的关系a)纵向列柱的中间柱与横向定位轴线的联系b)纵向列柱温度伸缩缝双柱与横向定向定位轴线的联系c)非承重山墙端部与横向定位轴线的联系1—屋面板2—屋架上弦3—屋架下弦4—柱5—起重机梁6—牛腿c—变形缝宽度1.横向定位轴线图14-51非承重山墙的抗风柱位置1—抗风柱2—承重端柱3—吊车梁4—屋面板5—屋架1.横向定位轴线图14-52承重山墙横向定位轴线1.横向定位轴线2.纵向定位轴线(1)外墙、边柱与纵向定位轴线的联系(2)中柱与纵向定位轴线的联系在多跨厂房中，中柱有两种形式，即平行等高跨和平行不等高跨。图14-53外墙边柱与纵向定位轴线的联系a)封闭结合b)非封闭结合2.纵向定位轴线图14-54平行等高垮中柱与纵向定位轴线的联系a)柱中心线与纵向定位轴线重合b)柱中心线与插入距中心线重合2.纵向定位轴线图14-55高低跨中柱与纵向定位轴线的联系2.纵向定位轴线3.纵横跨连接处柱与定位轴线的联系图14-56纵横跨连接处的定位轴线划分14.2.5单层厂房的立面设计及内部空间处理1.立面设计2.墙面划分3.内部空间处理1.立面设计1)使用功能的影响。2)结构、材料的影响。3)环境、气候的影响。图14-57热电站厂房立面图公司轧板车间1.立面设计图14-58某钢铁的轧板车间1.立面设计图14-59意大利某造纸