13房屋建筑学单层厂房设计

房屋建筑学第13章单层厂房设计目录第13章单层厂房设计13.1单层厂房的平面设计13.2单层厂房的剖面设计13.3单层厂房的定位轴线13.4单层厂房的体型和立面设计13.5单层厂房天窗构造学习目标1．掌握单层厂房的柱网选择以及平面和剖面设计。2．了解单层厂房的细部构造设计。工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类，可分为单层厂房、多层厂房和混合层数厂房。其中，单层厂房又有不同的分类方法。按生产规模可分为大型、中型和小型；按主要承重材料可分为砖混结构、钢结构和钢筋混凝土结构；按承重结构体系可分为排架结构（如图13-1所示）和钢架结构（如图13-2所示）。装配式钢筋混凝土排架结构是单层厂房常用的结构形式，由承重构件和围护构件两部分组成，如图13-3所示。图13-1排架结构图13-2门式钢架结构图13-3单层厂房构件组成1—屋架；2—天窗架；3—天窗架垂直支撑；4—屋面板；5—天沟板；6—柱间支撑；7—连系梁；8—托架；9—吊车梁；10—排架柱；11—基础；12—基础梁；13—屋架端部垂直支撑；14—屋架下弦横向水平支撑；15—抗风柱工厂总平面按功能可分为五个区域13.1.1工厂总平面与厂房平面设计的关系1生产区。该去布置主要生产车间。2辅助生产区。由各种类型的辅助车间组成。3动力区。动力区布置各种动力设备。4仓库区。区内布置各种仓库和堆场。5厂前区。厂前区包括厂办公室、食堂及工人福利设施、文化娱乐和技术学习培训等民用类型建筑。13.1.1工厂总平面与厂房平面设计的关系图13-3单层厂房构件组成1—食堂；2—厂部办公室；3—辅助车间；4—装配车间；5—机械加工车间；6—冲压车间；7—铸工车间；8—锻工车间；9—氧气站；10—空气压缩站；11—总仓库；12—水工车间；13—锅炉房；14—煤气发生站9.2.1房间的面积13.1.2总平面对平面设计的影响Eye-CatchingVisual厂区人流、货流组织对平面设计的影响地形的影响气象条件的影响6.3.1钢结构安装基础知识13.1.3平面计与厂房生产工艺的关系工艺平面图主要包括下面五个内容：①根据生产的规模、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，如图13-6所示。6.3.1钢结构安装基础知识13.1.3平面计与厂房生产工艺的关系图13-6生产工艺平面布置图6.3.1钢结构安装基础知识13.1.3平面计与厂房生产工艺的关系1.生产工艺流程对平面设计的影响这种布置方式是指毛坯由厂房一端进入，产品从另一端运出，生产线为直线形，如图13-7（a）所示。（1）直线布置平行布置是将加工与装配两个工部布置在互相平行的跨间，零件从加工到装配的线路运输距离较长，需采用传送装置、平板车或悬挂吊车等越跨运输设备，如图13-7（b）所示。（2）平行布置13.1.3平面计与厂房生产工艺的关系加工与装配工部布置在相互垂直的跨间，两跨之前设沉降缝，如图13-7（c）所示。（3）垂直布置图13-7装配车间平面组合示意图6.3.1钢结构安装基础知识13.1.3平面计与厂房生产工艺的关系2.生产特征的影响不同性质的厂房，在生产操作时会呈现不同的生产特征，而生产特征也会影响厂房的平面设计。有些车间在生产过程中会散发出大量的热量、烟、粉尘等，此时平面设计应使厂房具有良好的自然通风；有些车间的生产是在正常的温湿度条件下进行的，室内无大量余热及有害气体散发，但是该车间对采光有一定的要求，因此在平面布置时应综合考虑它所在地区的气候条件、地形特征等，以满足采光和通风的要求；还有些车间的生产环境对温湿度、清洁度有严格的要求，厂房常采用空气调节装置，所以厂房平面宜采用联跨整片式，以减少空调负荷。6.3.1钢结构安装基础知识13.1.3平面计与厂房生产工艺的关系3.生产设备布置的影响生产设备的大小和布置方式及设备的进出和安装要求直接影响到厂房的平面布局、跨度大小和跨间数，同时也影响到大门尺寸和柱距尺寸等。13.1.4单层厂常用的面形式确定单层厂房平面形式的因素主要有：生产规模大小、生产性质、生产特征、工艺流程布置、交通运输方式以及土建技术条件等。矩形平面单跨平面、平行多跨组合平面、垂直跨组合平面、正方形平面L、П、山形平面图13-8单层厂房的平面形似13.1.5柱网的选择柱网柱网的尺寸是由柱距和跨度组成须符合国家规范BJ6-86《厂房建筑模数协调标准》的有关规定。①跨度尺寸a.生产工艺中生产设备的大小及布置方式b.车间内部通道的宽度②柱距尺寸a.基本柱距是6mb.砖柱距宜小于4m，可为3.9m,3.6m,3.3mc.扩大柱网图13-10当层厂房柱网尺寸示意1.柱网尺寸的确定13.1.5柱网的选择2.扩大柱网扩大柱网就是扩大厂房的跨度和间距。为了使厂房具有相应的灵活性和通用性，宜采用扩大柱网。常用的扩大柱网（跨度×柱距）为12m×12m、15m×12m、18m×12m、24m×12m、18m×18m、24m×24m等。扩大柱网的优点是：①提高厂房面积的利用率，如图13-12所示；②有利于大型设备的布置和产品的运输；③适应生产工艺变更及生产设备更新的要求；④减少构件数量，但增加了构件重量；⑤减少柱基础土石方工程量，有利于加快厂房施工速度。13.1.6生活间的设计1.组成①生产卫生用室②生活卫生用室③行政办公室④生产辅助用室3.布置①毗连式生活间是紧靠厂房外墙(山墙或纵墙)布置的生活间②独立式生活间是距厂房一定距离、分开布置的生活间③厂房内部式生活间是将生活间布置在车间内部可以充分利用的空间内13.2.1厂房高度的确定柱顶标高厂房高度指室内地面（相对标高定为±0.000）至柱顶(或倾斜屋盖最低点、或下沉式屋架下弦底面)的距离①无吊车厂房：按最大生产设备及其使用、安装、检修时所需净空高度确定；同时兼顾采光和通风，一般不低于4m②有吊车厂房：柱顶标高H=H1+H2H1=h1+h2+h3+h4+h5H2=h6+h7柱顶标高H为300mm的倍数13.2.2天然采光单层厂房主要采用天然采光，当天然采光不能满足时，才辅以人工照明基本要求①满足采光系数最低值C=En/Ew×100%②满足采光均匀度要求③应避免在工作区产生眩光。13.2.2天然采光采光方式侧面采光顶部采光混合采光13.2.2天然采光采光天窗的形式矩形天窗M形天窗锯齿形天窗平天窗横向下沉天窗采光计算采光等级采光系数最低值（%）单侧窗双侧窗矩形天窗锯齿型天窗平天窗Ⅰ51/2.51/2.01/3.51/31/5Ⅱ31/2.51/2.51/3.51/3.51/5Ⅲ21/3.51/3.51/41/51/8Ⅳ11/61/51/81/101/15Ⅴ0.51/101/71/151/151/25注：当Ⅰ级采光等级的车间采用单侧窗或Ⅱ级采光等级的车间采用矩形天窗时，其采光不足的部分应照明补充。图表计算法是我国目前常用的方法：在初步设计阶段采用窗地面积比来估算或验算采光面积窗地面积比13.2.2天然采光13.2.3自然通风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热压作用热压值ΔP=H(r外－r内)风压作用在建筑物中，正压区的洞口为进风口，负压区的洞口为排风口。这样，就会使室内外空气进行交换13.2.3自然通风自然通风①进、排风口的布置夏季冬季13.2.3自然通风②通风天窗的类型矩形通风天窗下沉式通风天窗③开敞式厂房13.2.3自然通风13.3.1横向定位轴线横向定位轴线是垂直于厂房长度方向(即平行于屋架)的定位轴线厂房横向定位轴线之间的距离是柱距。横向定位轴线标注了厂房纵向构件如屋面板、吊车梁长度的标志尺寸、及其与屋架（或屋面梁）之间的相互关系①中间柱与横向定位轴线的联系②横向伸缩缝、防震缝与定位轴线的联系③山墙与横向定位轴线的联系13.3.2纵向定位轴线纵向定位轴线是平行于厂房长度方向(即垂直于屋架)的定位轴线厂房纵向定位轴线之间的距离是跨度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）长度的标志尺寸和确定屋架（或屋面梁）、排架柱等构件间的相互关系纵向定位轴线的布置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。在支承式梁式吊车或桥式吊车的厂房设计中，由于屋架(或屋面梁)和吊车的设计生产制作都是标准化的，建筑设计应满足L＝Lk+2e13.3.2纵向定位轴线边柱与纵向定位轴线的联系封闭式结合的纵向定位轴线：纵向定位轴线采用封闭式结合，轴线与边柱外缘重合非封闭式结合的纵向定位轴线：需将边柱从定位轴线向外移一定距离，这个值称为联系尺寸，用D表示，采用300mm或其倍数13.3.2纵向定位轴线中柱与纵向定位轴线的联系13.3.2纵向定位轴线纵横跨连接处柱与定位轴线的关系有纵横跨的厂房，由于纵跨和横跨的长度、高度、吊车起重量都可能不相同，为了简化结构和构造，设计时，常将纵跨和横跨的结构分开，并在两者之间设置伸缩缝、防震缝、沉降缝。纵横跨连接处设双柱、双定位轴线。两定位轴线之间设插入距A纵横跨处6.3.1钢结构安装基础知识13.4.1影响单层厂房设计的立面因素单层厂房立面设计影响因素(1)使用功能影响。生产工艺流程、生产状况、运输设备等不仅对厂房平面、剖面设计有影响，而且也影响着立面的处理。建筑的形象应反映建筑的内容。(2)结构、材料的影响。结构形式和材料对厂房体型也有着直接的影响，同样的生产工艺可以采用不同的结构方案，因而厂房的结构形式，特别是屋顶的结构形式在很大程度上决定着厂房的体型。6.3.1钢结构安装基础知识13.4.1影响单层厂房设计的立面因素(3)环境、气候的影响。不同的环境和气候对厂房的体型组合也有一定的影响，气候条件主要指太阳辐射强度、室外空气温度、相对湿度等。13.4.2墙面处理1.墙面划分根据外墙(砌块或板材)的结构特点，利用承重柱、壁柱、向外突出的窗间墙、竖向条形组合的侧窗等构件所构成的竖向线条，使其有规律地重复分布，使厂房立面具有垂直方向感，显得挺拔、有力，形成垂直划分，如图13-38所示。（1）垂直划分13.4.2墙面处理图13-38墙面垂直划分示意图1—女儿墙；2—窗眉线或遮阳板；3—窗台线；4—勒脚；5—柱；6—窗间墙；7—窗13.4.2墙面处理墙面水平划分的处理方法通常是在水平方向设置整排的带形窗，利用窗眉线、窗台线、遮阳板、勒脚线等部件形成效果明显的水平线条，如图13-39所示。（2）水平划分在工程实践中，除单独采用垂直划分或水平划分外，常采用将两者结合的混合划分。这样，既能相互衬托，又有明显的主次关系，使两种划分达到互相渗透、混而不乱、主次分明、生动和谐的效果。（3）混合划分13.4.2墙面处理图13-39墙面水分划分示意图13.4.3厂房内部空间处理使用功能空间利用厂房内部空间应满足生产要求，同时也应考虑空间的艺术处理利用柱间、墙边、门边、平台下等工艺不便利用的空间来布置生活设施，可利用空间，降低造价。设备管道有条不紊地组织排列设备管道，不但方便使用，而且便于管理和维修，其布置和色彩处理得当，会增加室内艺术效果13.4.3厂房内部空间处理室内绿化色彩运用厂房内部空间应满足生产要求，同时也应考虑空间的艺术处理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、高压电的室内电裸线、电器开关起动机件、防火墙上的分隔门。②橙色用以表示危险标志。用于高速转动的设备、机械、车辆、电器开关柜门；也用于有毒物品及放射性物品的标志。③黄色用以表示警告的标志。用于车间吊车、吊钩、户外大型起重运输设备、翻斗车、推土机、挖掘机、电瓶车。使用中常涂刷黄色与白色、黄色与黑色相间的条纹，提示人们避免碰撞。④绿色是安全标志。常用于洁净车间的安全出入口的指示灯。⑤蓝色多用于上下水道，冷藏库的门，也可用于压缩空气的管道。⑥白色是界线的标志，用于地面分界线。13.4.3厂房内部空间处理厂房内部色彩运用实例1.矩形天窗矩形天窗主要由天窗架、天窗扇、天窗檐口、天窗侧