房屋建筑学-20-单层工业厂房建筑设计概述

20单层工业厂房建筑设计概述本章内容：单层工业厂房建筑设计概述学习重点：了解工业厂房的平面形式及适用范围，熟悉单层厂房的剖面形式及各标高确定的方法。本章提要本章内容20.1平面设计20.2剖面与立面设计单层工业厂房平面设计的内容有：合理确定厂房平面形式；选择适宜的柱网；保证车间内部交通方便；合理布置生产及生活辅助用房。20.1平面设计不同产品的车间，有不同的生产工艺流程(图20.1)。工艺师根据此图对建筑设计师提交生产工艺平面图(图20.2)，建筑设计师再根据此图的要求进行建筑设计(图20.3)。所以，生产工艺决定着厂房的建筑平面。20.1.1生产工艺与厂房平面设计的关系常见的平面形式有矩形、方形、L形、T形、Π形和山形(图20.4)。(1)矩形平面构件类型少，工段之间交通联系方便，管线简短，节约用地，节省外墙面积及门窗。(2)方形平面除具备矩形平面的特点外，可节约围护结构周长约25%(图20.5)，通用性强，有利于抗震，应用较多。20.1.2平面形式与特点(3)L形、T形、Π形或山形平面当生产工艺要求设置垂直跨、热加工车间或需进行某种隔离的车间，可采用L形、T形、Π形或山形平面。其特点是通风、排气、散热、除尘效果好，但纵横跨交接处的结构构造复杂，抗震性差，外墙及管线较长，造价较高。(1)生产设备的大小及布置方式(图20.6)(2)车间内部通道的宽度一般情况下，通道宽度可参照图20.7选择。此外，通道宽度还应考虑车间的生产性质、人流量等因素。(3)柱网尺寸应符合《厂房建筑模数协调标准》(4)厂房的通用性、灵活性和经济合理性(图20.8、图20.9)。20.1.3柱网选择采用扩大柱网可提高厂房的通用性和灵活性，更有效地利用生产面积，达到合理的经济效益。其承重方案有：①带托架梁方案(图20.10)。②不带托架梁方案生活间：用以满足工人生产卫生和生活需要而设置的专用房间。20.1.4生活间设计(1)生产卫生用室，有浴室、存衣室、盥洗室、(2)生活用房有休息室、食堂、厕所。(3)妇幼卫生用室(女工卫生室、乳儿托儿所)和医疗卫生机构。车间需要设哪些生活用房，主要应根据车间的生产卫生特征和要求、规模以及地区气候条件等因素决定(表20.1)。20.1.4.1生活间的组成(1)生活用房的类型、面积、卫生器具应按照《工业企业设计卫生标准》(TJ36—79)执行，并符合“有利生产，方便生活”(2)浴室、盥洗室、厕所的设计均按车间最大班工人总数的93%(3)结合工厂总平面图及车间平面合理选择生活间位置，应尽量布置在工人上下班的出入口处。(4)生活间应有良好的朝向、采光和通风。20.1.4.2生活间设计要点(5)生活间设于地下室时，须有排水、防潮、采光、通风措施。(6)餐厅入口不应直接开向有污染的车间。保健(7)尽可能将几个车间的生活间合并，以节省用地和投资。生活间的布置方式有三种(图20.11)。20.1.4.3生活间的布置方式(1)毗连式①特点毗连纵墙的生活间影响车间的采光和通风，车间内各有害因素对生活间有影响(图20.12)。为了改变这些缺点，实践中常采用与厂房纵墙脱开，用楼梯间与车间联系，或生活间端部与车间联系(图20.13)。②平面形式毗连式生活间平面多采用单面走廊，房间开间为3.3m、3.6m、3.9m，进深常为6m、6.6m，走廊宽度为2.1m、2.4m、3m③变形缝的设置毗连式生活间的荷载悬殊大，在连接处应设沉降缝，地震设防烈度为6～9度时还应设防震缝。设置方案按生活间高于或低于厂房分两种：墙下基础有两种情况：一、条形基础。二、柱式基础。(图20.14(a))当生活间低于厂房时，毗连墙按厂房处理，沉降缝设在生活间一侧。用车间柱基础上设置的基础梁支承毗连墙(图20.14(b))。楼板、屋面板构造处理有两种方法：一、走廊部分的楼板梁及屋面梁采用悬臂结构。二、走廊部分采用简支结构(图20.15)(2)距车间一定距离单独建造生活间。其特点是平面布置灵活，可获得良好的通风与采光，与车间互不干扰，易与环境结合，可创造较好的厂区环境。缺点是造价较高，与车间联系不便，占地多。(3)在生产状况允许的条件下，利用车间内部的空闲位置布置生活间。它具有使用方便、经济、节省面积的优点，但只能将部分生活间布置在车间内，位置也较分散，有时会影响车间的通用性和灵活性。常用的形式有：嵌入车间内的空余地段；悬挂在车间空间或夹层(图20.16)；半地下室或地下室等。剖面设计的主要任务是：选择厂房的剖面形式和确定厂房高度；处理厂房的采光、通风和排水问题。20.2剖面与立面设计20.2.1剖面设计选择厂房的剖面形式，要综合考虑生产工艺，采光、通风的要求，屋面排水方式及厂房的结构形式的影响。图20.17是几种常见的钢筋混凝土排架结构的剖面形式。20.2.1.1选择厂房剖面形式厂房高度：厂房地面到柱顶(或下撑式屋架下弦底面)(1)无吊车厂房高度的确定无吊车厂房的高度主要取决于厂房内最高的生产设备及安装检修所需的净高，同时要考虑采光和通风的要求，并符合《厂房建筑模数协调标准》的扩大模数3M数列。20.2.1.2确定厂房高度(2)有吊车厂房高度的确定(图20.18)有吊车厂房高度式中H1——轨顶标高h1——生产设备或隔断的最大高度h2——吊车越过设备时，吊车与设备之间的安全高度h3——被起吊物体的最大高度h4——起吊重物时，吊车缆索的最小高度h5——H2——Ch——上方间隙112345Hhhhhh12hHHC在满足生产的前提下，利用厂房空间降低柱顶标高，可节省建筑造价。其方法有：利用两榀屋架之间的空间布置个别高大设备(图20.19(a))；也可降低局部地面标高，将某些大型设备或工件放在地坑里(图20.19(b))。单层厂房室内地面标高由厂区总平面设计确定，其相对标高为±0.000。为防止雨水流入室内，室外标高一般应低于室内标高150mm，为通行方便，室外入口处应设置坡道，其坡度不宜过大。20.2.1.3室内外地面标高(1)采光方式①侧面采光利用在外墙上开侧窗进行采光的方式。具有光线方向性强、造价低等特点(图20.20(a)、(b))。吊车梁以上的窗口为高侧窗，吊车梁以下的窗口为低侧窗。高、低侧窗之间应留出一段高度不开窗(吊车梁高度上下各600mm)。低侧窗的窗台高度一般应略高于工作面高度(图20.21)。20.2.1.4采光方式及采光口大小的确定②顶部采光利用屋顶上的天窗进行采光的方式。具有光线均匀、采光效率高的特点，但构造复杂，造价较高(图20.20(c)、(d)、(e))。③混合采光在侧面采光的同时加设顶部采光的方式(图20.20(f))。(2)采光口大小的确定①根据厂房的使用性质，确定采光等级(表20.2)；②查出厂房采光系数最低值C(表20.3)③根据C值查出窗地比(表20.4)④按照车间的平面、剖面确定窗的采光形式、尺寸、数量、位置。窗洞口尺寸应符合3M的模数数列。采光等级生产车间和工作场所名称Ⅰ精密机械、机电成品检验车间；工艺美术厂雕刻、刺绣、绘画车间；毛纺厂选毛车间Ⅱ精密机械加工、装配、精密机电装配车间；仪表检修车间；主控制室、电视机、收音机装配车间；光学仪器厂研磨车间；无线电元件制造车间；印刷厂排字；印刷车间；针织厂精纺、织造、检验车间；制药厂制剂车间Ⅲ机械加工和装配车间；机修、电修车间；理化实验室、计量室、木工车间；面粉厂制粉车间；塑料厂注塑、拉丝车间；制药厂合成药车间；冶金工厂冷轧、热轧、拉丝车间；发电厂汽轮机车间Ⅳ焊接、钣金、铸工、锻工、热处理、电镀、油漆车间；食品厂糖果、饼干加工和包装车间；冶金工厂熔炼、炼钢、铁合金冶炼车间；水泥厂烧成、磨房、包装车间Ⅴ锅炉房、泵房、汽车库、煤的加工运输、选煤车间；转运站、运输通廊、一般仓库表20.2生产车间和工作场所的采光等级举例表20.3生产车间工作面上的采光系数最低值采光等级视觉工作分类室内天然光照度最低值(lx)采光系数最低值(%)工作精确度识别对象的最小尺寸(d)(mm)ⅠⅡⅢⅣⅤ特别精细工作很精细工作精细工作一般工作粗糙工作及仓库d≤0.150.15＜d≤0.30.3＜d≤1.01.0＜d≤5.0d＞5.0250150100502553210.5表20.4窗地面积比采光等级采光系数最低值(%)单侧窗双侧窗矩形天窗锯齿形天窗平天窗ⅠⅡⅢⅣⅤ53210.51/2.51/2.51/3.51/61/101/2.01/2.51/3.51/51/71/3.51/3.51/41/81/151/31/3.51/51/101/151/51/51/81/151/25注：当Ⅰ级采光等级的车间采用单侧窗或Ⅰ、Ⅱ级采光等级的车间采用矩形天窗时其采光不足部分应用照明补充。(1)①合理布置进出风口的位置，组织好穿堂风。②厂房宽度限制在60m左右(因风压随距离的增加而减弱)③使夏季主导风向垂直于厂房的长度方向。20.2.1.5厂房的自然通风(2)热加工车间①进风口、排风口的布置(图20.22)②合理布置热源③设开敞式外墙开敞式外墙是指外墙上窗洞口处不设窗扇而用挡雨板代替。按开敞部位的不同，可分为全开敞式、上开敞式、下开敞式三种(图20.23)。厂房立面设计常采用的墙体划分手法有：(1)垂直划分(图20.24)(2)水平划分(图20.25)(3)混合划分(图20.26)20.2.2立面设计根据单层厂房的使用特点和工人对建筑立面的欣赏层次，立面的装修应简洁明快，注意大面积的整体效果。一般来说，装修石材的外墙面显得粗犷厚重，清水砖墙显得简洁亲切，而水泥砂浆、面砖外墙面则显得新颖轻快。20.2.3立面装修与色彩的处理20.2.3.1立面装修(1)红色用以表示电器、火灾的危险标志，禁止通行的通道和门，防火消防设备，高压电的室内裸线、电器开关起动机件，防火墙上的分隔门。(2)黄色用以表示警告的标志。使用中常涂刷黄色与白色或黄色与黑色相间的条纹，提示人们避免碰撞。20.2.3.2建筑色彩在车间内部的应用(3)橙色用以表示危险标志。(4)蓝色多用于上下水管道，冷藏库的门，压缩空气管道。(5)绿色用以表示安全标志。(6)白色用以表示界线的标志。