第二篇工业建筑

第二篇工业建筑第十三章工业建筑设计概论第一节工业建筑的分类与特点工业建筑是人们进行生产活动所需要的各种房屋，这些生产房屋通常称为厂房或车间。工业建筑的设计要求：坚固适用，技术先进，经济合理。一、工业建筑的分类（一）按厂房的用途分类1、主要生产厂房2、辅助生产厂房3、动力用厂房4、贮藏用建筑5、运输用建筑6、其他如水泵房（二）按生产状况分类1、热加工车间2、冷加工车间3、恒温恒湿车间4、洁净车间5、有侵蚀介质的车间（三）按厂房层数分类1、单层厂房2、多层厂房3、混合层数厂房图13-1单层厂房图13-2多层厂房图13-3混合层数厂房二、工业建筑的特点1、工业流程要求决定着厂房的平面布置和形式2、生产设备的要求决定着厂房的空间尺度3、厂房荷载决定着采用大型承重骨架结构4、生产产品的需要影响着厂房的构造第二节厂房内部的起重运输设备一、单轨悬挂吊车（图13-4）二、梁式吊车（13-5）悬挂式和支承式三、桥式吊车（图13-6）1.悬挂式单轨吊车由电动葫芦和工字钢轨两部分组成。工字钢轨可以悬挂在屋架（或屋面梁）下弦。轨上设有可水平移动的滑轮组（即电动葫芦），起重量为1～5t。单轨悬挂吊车2、单梁电动起重吊车由电动葫芦和梁架组成，起重量一般为0.5~5t。悬挂式梁式吊车：梁架悬挂在屋架下工字钢轨固定在梁架上，电动葫芦悬挂在工字钢轨上支座式梁式吊车：梁架支承在吊车梁上，工字钢轨固定在梁架上，电动葫芦悬挂在工字钢轨上。3、桥式吊车由桥架和起重小车组成，桥架支承在吊车梁上，并可沿厂房纵向移动，桥架上设支承小车，小车能沿桥架横向移动，起重量为5～350t。桥式吊车第十四章单层厂房设计第一节厂房的组成1-屋面板2-天沟板3-天窗架4-屋架5-托架6-吊车梁7-排架柱8-抗风柱9-基础10-连系梁11-基础梁12-天窗架垂直支撑13-屋架下弦横向水平支撑14-屋架端部垂直支撑15-柱间支撑基础承受柱和基础梁传来的全部荷载，并将荷载传给地基。柱是厂房结构的主要承重构件，承受屋架、吊车梁、支撑、连系梁和外墙传来的荷载，并把它传给基础。屋架（屋面梁）是屋盖结构的主要承重构件，承重屋盖及天窗上的全部荷载，并将荷载传给柱子。吊车梁承受吊车和起重的重量及运行中所有的荷载（包括吊车起动或刹车产生的横向、纵向刹车力）并将其传给框架柱。基础梁承受上部墙体重量，并把它传给基础。连系梁是厂房纵向柱列的水平连系构件，用以增加厂房的纵向刚度，承受风荷载和上部墙体的荷载，并将荷载传给纵向柱列。墙体的荷载，并将荷载传给纵向柱列。支撑系统构件加强厂房的空间整体刚度和稳定性，它主要传递水平荷载和吊车产生的水平刹车力。屋面板直接承受板上的各类荷载（包括屋面板自重，屋面覆盖材料，雪、积灰及施工检修等荷载），并将荷载传给屋架。天窗架承受天窗上的所有荷载并把它传给屋架。抗风柱同山墙一起承受风荷载，并把荷载中的一部分传到厂房纵向柱列上去，另一部分直接传给基础。外墙厂房的大部分荷载由排架结构承担，因此，外墙是自承重构件，主要起着防风、防雨、保温、隔热、遮阳、防火等作用。窗与门供采光、通风、日照和交通运输用。地面满足生产使用及运输要求等。136435111210987121屋架2托架3上弦横向支撑4制动桁架5横向平面框架6吊车梁7屋架坚向支撑8檩条9、10柱间支撑11框架柱12中间柱13墙架梁1——屋架2——托架3——上弦横向支撑4——制动桁架5——横向平面框架6——吊车梁7——屋架竖向支撑8——檩条9、10——柱间支撑11——框架柱12——中间柱13——墙架梁厂房结构示例单层厂房的组成1—边列柱；2—中柱；3—屋面大梁；4—天窗架；5—吊车梁；6—连系梁；7—基础梁；8—基础；9—外墙；10—圈梁；11—屋面板；12—地面；13—天窗扇；14—散水；15—风荷载第二节单层厂房平面设计生产工艺与厂房平面设计工艺平面图，主要包括下面五个内容:①根据生产的规摸、性质、产品规格等确定的生产工艺流程;②选择和布置生产设备和起重运输设备;③划分车间内部各生产工段及其所占面积；④初步拟订厂房的跨间数、跨度和长度；⑤提出生产对建筑设计的要求，如采光、通风、防振、防尘、防辐射。一、生产工艺与厂房平面设计二、单层厂房的平面形式•1.生产工艺流程与平面形式生产工艺流程有直线式、直线往复式和垂直式三种。2.生产状况与平面形式三、柱网选择•柱子在建筑平面上排列所形成的网格称为柱网。•柱子纵向定位轴线之间的距离称为跨度；横向定位轴线之间的距离称为柱距。1—柱子；2—基床；3—柱基础轮廓•根据国家标准《厂房建筑建筑模数协调标准》(GBJ6—86)的要求，当工业建筑跨度小于18m时应采用扩大模数30M的尺寸系列，即跨度可取9m、12m、15m。•当跨度大于等于18m时，按60M模数递增，即跨度可取18m、24m、30m和36m。•柱距采用60M模数，即6m、12m、18m等。第三节单层厂房生活间设计•一、生活间的组成①生产卫生用房，如浴室、存衣室等；•②生活卫生用房，包括休息室、孕妇休息室、卫生间、饮水室、小吃部、保健站等。•③行政办公室，包括党、政、工、团等办公室以及会议室、学习室、值班室、调度室等。•④生产辅助用房，如工具库、材料库、计量室等。二、生活间的布置•1.毗邻式生活间•2.独立式生活间(a)走廊连接(b)天桥连接1—生活间；2—车间；3—走廊；4—天桥；5—地道；6—火车独立式生活间(c)地道连接1—生活间；2—车间；3—走廊；4—天桥；5—地道；6—火车•3.厂房内部式生活间•(1)在边角、空余地方布置生活间，如在柱与柱之间的空间。•(2)在车间上部设夹层，生活间布置在夹层内，夹层可支承在柱子上，也可以悬挂在屋架下。•(3)利用车间一角布置生活间。第四节单层厂房的剖面设计•一、厂房高度的确定1.柱顶标高的确定(1)在无吊车的工业建筑中，柱顶标高是按最大生产设备高度及安装检修所需的净空高度来确定的，且应符合《工业建筑设计卫生标准》(TJ36—79)的要求，同时柱顶标高还必须符合扩大模数3M模数的规定。无吊车厂房柱顶标高一般不得低于3.9m。•(2)有吊车工业建筑(如图1所示)的柱顶标高可按下式计算：H=H1+h6+h7•式中：H——柱顶标高(m)，必须符合3M的模数；•H1——吊车轨顶标高(m)，一般由工艺要求提出；•H6——吊车轨顶至小车顶面的高度(m)，根据吊车资料查出；•H7——小车顶面到屋架下弦底面之间的安全净空尺寸(mm)。按国家标准及根据吊车起重量可取300、400、或500。厂房高度的确定厂房高度的确定•2.工业建筑的高度对造价有直接的影响•在确定厂房高度时，注意有效地利用空间，合理降低厂房高度，对降低厂房造价具有重要意义。厂房高度的确定•3.室内地坪标高的确定确定室内地坪标高就是确定室内地面相对于室外地面的高差。设计此高差的目的是防止雨水进入室内，同时考虑到单层厂房运输工具进出频繁，如果室内外高差过大则出入不便，故室内外高差一般取150mm。4、厂房的自然通风•厂房通风有机械通风和自然通风两种：机械通风是依靠通风机来实现通风换气的，它要耗费大量的电能，设备投资及维修费高，但其通风稳定、可靠。自然通风是利用自然风力作为空气流动的动力来实现厂房的通风换气，这是一种既简单又经济的办法，但易受外界气象条件的限制，通风效果不够稳定。二、厂房的自然通风•1.自然通风的基本原理•自然通风是利用空气的热压和风压作用进行的。•1)热压作用自然通风的基本原理•2)风压作用2.自然通风设计的原则•1)合理选择建筑朝向•2)合理布置建筑群•3)厂房开口与自然通风•4)导风设计3.冷加工厂房的自然通风•冷加工车间内无大的热源，室内余热量较小，一般按采光要求设置的窗，其上有适当数量的开启扇和门就能满足车间的通风换气要求，故在剖面设计中，以天然采光为主，在自然通风设计方面，应使厂房纵向垂直于夏季主导风向，或不小于45°倾角，并限制厂房宽度。在侧墙上设窗，在纵横贯通的端部或在横向贯通的侧墙上设置大门，室内少设或不设隔墙，使其有利于穿堂风的组织。为避免气流分散，影响穿堂风的流速，冷加工车间不宜设置通风天窗，但为了排除积聚在屋盖下部的热空气，可以设置通风屋脊。4.热加工车间的自然通风•1)进排风口设计图2南方地区热车间剖面示意图图3北方地区热车间剖面示意图1—夏季气流；2—冬季气流；3—工业炉4.热加工车间的自然通风•2)通风天窗的选择(1)矩形通风天窗。2)通风天窗的选择•(2)下沉式天窗2)通风天窗的选择•(2)下沉式天窗2)通风天窗的选择•(2)下沉式天窗3)合理布置热源•在利用穿堂风时，热源应布置在夏季主导风向的下风位，进出风口应布置在一条线上。以热压为主的自然通风热源应布置在天窗喉口下面，使气流排出路线短，减少涡流。•设下沉式天窗时，热源应与下沉底板错开布置。4)其他通风措施•在多跨厂房中，可将高跨适当抬高，增大进、排风口高差。•在厂房各跨高度基本相等的情况下，应将冷热跨间隔布置，并用轻质吊墙把二者分隔，吊墙距地面3m左右。三、厂房的天然采光•1.天然采光标准•2.天然采光要求•3.采光口面积的确定•4.天然采光方式•1)侧面采光•2)顶部采光单侧窗光线衰减示意图厂房的天然采光高低侧窗示意图1—高窗2—低窗矩形天窗厂房剖面矩形天窗宽度与跨度的关系锯齿形天窗厂房剖面(窗口向北)平天窗厂房剖面示意第五节单层厂房的定位轴线•单层厂房定位轴线是确定厂房主要承重构件的平面位置及其标志尺寸的基准线；•是工业建筑施工放线和设备安装的定位依据。•确定厂房定位轴线必须执行我国《厂房建筑协调标准》(GBJ6—86)的有关规定。•厂房长轴方向的定位轴线称为纵向定位轴线，相邻两条纵向定位轴线间的距离为该跨的跨度。•将短轴方向的定位轴线称为横向定位轴线，相邻两条横向定位轴线之间的距离为厂房的柱距。•纵向定位轴线自下而上用A、B、C…顺序进行编号(I、O、Z三个字母不用)；•横向定位轴线自左至右按1、2、3、4…顺序进行编号，一、横向定位轴线•横向定位轴线标定了纵向构件的标志端部，如吊车梁、联系梁、基础梁、屋面板、墙板、纵向支撑等。•1.柱与横向定位轴线中柱横向定位轴线横向伸缩缝双柱处理•2.山墙与横向定位轴线(a)平面(b)剖面非承重山墙横向定位轴线1—抗风柱；2—端柱承重山墙横向定位轴线二、纵向定位轴线•单层厂房的纵向定位轴线主要用来标注厂房横向构件，如屋架或屋面梁长度的标志尺寸。•纵向定位轴线应使厂房结构和吊车的规格协调，保证吊车与柱之间留有足够的安全距离。•1.外墙、边柱的定位轴线由于屋架和吊车的设计制作都是标准化的，建筑设计应满足：•L=Lk+2e•式中：L——屋架跨度，即纵向定位轴线之间的距离；•Lk——吊车跨度，也就是吊车的轮距，可查吊车规格资料；•e——纵向定位轴线至吊车轨道中心线的距离，一般750mm，当吊车为重级工作制需要设安全走道板或吊车起重量大于50t时，可采用1000mm。•e=h+K+B•式中：h——上柱截面高度；•K——吊车端部外缘至上柱内缘的安全距离；•B——轨道中心线至吊车端部外缘的距离。•1)封闭式结合•2)非封闭式结合2.中柱与纵向定位轴线的关系•多跨厂房的中柱有等高跨和不等高跨两种情况。•等高跨厂房中柱通常为单柱，其截面中心与纵向定位轴线重合。•高低跨中柱与定位轴线的关系也有两种情况。•(1)设一条定位轴线。•(2)设两条定位轴线。2.中柱与纵向定位轴线的关系(a)单轴线封闭结合(b)双轴线非封闭结合(插入距为联系尺寸)无变形缝不等高跨中柱纵向定位轴线2.中柱与纵向定位轴线的关系(c)双轴线封闭结合(插入距为墙体厚度)(d)双轴线非封闭结合(插入距为联系尺寸加墙厚)三、纵横跨交接处的定位轴线•厂房纵横跨相交，常在相交处设变形缝，使纵横跨各自独立。纵横跨应有各自的柱列和定位轴线。•设计时，常将纵跨和横跨的结构分开，并在两者之间设变形缝。纵横跨连接处设双柱、双定位轴线。纵横跨连接处的定位轴线第六节单层厂房立面设计及内部空间处理一、厂房的立面设计某钢厂轧钢车间1—加热炉2—