1、第13章 工业建筑,第一节 概述,一、工业建筑的特点,1.建筑方面 （1）厂房是为生产服务的。 （2）厂房内通常设置各种机械设备和生产、检修所需的起重运输设备。这些设备的布置，要求厂房的面积和内部空间都较大。 （3）大门的尺寸和屋面的面积也较大，在多跨厂房内常在屋顶上设置各种天窗以解决天然采光和自然通风。这样对屋面排水、防水的构造处理要求也比较高。 （4）车间内部常有可能产生对人体有害的因素。对此在建筑设计上应采取措施给予解决。,2.结构方面 （1）厂房结构承受的荷载较大。 （2）厂房结构常受动力荷载的影响。 （3）厂房的基础受力大。 （4）厂房大多采用排架或框架的结构型式，因此外墙仅起围护的
2、作用。 （5）生产过程中产生的有害因素，对工程结构也极为不利。 （6）车间内需设置各种工程技术管网，有的可敷设在地下管沟中。但也有的需要架空敷设，这样就要求在结构构件的相应位置安装许多固定设施。,3.施工方面 （l）当前单层工业厂房大多是采用预制构件装配而成。因此预制和吊装的工程量大，有时往往需要用吨位大的起重机械来进行吊装。 （2）厂房中独立基础多。有的设备基础也埋置较深，精度要求高，基础的土方开挖量大，如遇有地下水；还须采取排水、防水等措施。 （3）由于厂房高大，因而各构件对施工安装技术条件的要求比较高。 （4）各种设备，工业管线等安装工程复杂，常需要进行多工种协同作业。,二、工业建筑分类
3、,1.按厂房用途分 （1）主要生产车间：是指各类工厂的主要产品从原料至成品加工装配过程中的各个车间。常布置有较多较大的生产设备和起重运输设备，建筑面积较大，职工人数较多。 （2）辅助生产车间：是为主要生产车间服务的。例如机械制造厂中的机械修理、电机修理、工具、模型等车间。 （3）动力设施：是为全厂提供能源的场所。如发电站、锅炉房、变电所、煤气发生站、氧气站、乙炔站等。 （4）储藏设施：即储存各种材料、原料、半成品和成品的各种仓库。 （5）运输设施：如各种车库、厂区铁路与道路、栈桥等。 （6）给排水设施：如水泵房、水塔、冷却塔等。 （7）行政管理与生活辅助建筑：如办公楼、中心实验室、食堂、浴室、
4、医务室等。,2.按厂房内部生产状况分,（1）冷加工车间：主要是指在常温情况下进行冷加工件生产的车间，如机械加工及装配车间等。 （2）热加工车间：主要指在高温或熔化状态下进行生产，并在生产过程中会散发出大量的余热、烟尘、或有害气体等的车间，如炼钢、轧钢、铸工、锻工等车间。 （3）恒温恒湿车间：主要是指为了保证产品的质量必须在恒定的空气温度和湿度条件下进行生产的厂房，如棉纺织厂、精密仪表厂等。 （4）洁净车间：主要是指在无尘、无菌的超净条件下进行生产的车间，如集成电路车间、制药厂等。 （5）有侵蚀性介质作用的车间：这类车间在生产中会受到酸、碱、盐等侵蚀性介质的作用，因此在建筑材料选择及构造处理上应
5、有可靠的防腐蚀措施。,3.按厂房层数分,（1）单层厂房：多用于机械制造、冶金等工业部门。这类厂房便于水平方向组织生产工艺流程，尤其对运输量大，设备、加工件及产品笨重，原料、燃料、半成品及成品所需堆放的面积大的车间，则更有较大的适应性，同时也便于工艺改革。但它占地面积大，围护结构面积多，道路和技术管网较长。,（2）多层厂房：多用于食品、电子、精密仪器、纺织、服装等轻工业部门，其设备和产品轮廓小、重量轻，并适合在垂直方向上布置工艺流程。多层厂房占地面积小，管道集中，厂房宽度都不很大，因此这类建筑的天然采光、自然通风和屋面排水都易于解决，保温隔热措施也较经济。,（3）层次混合的厂房：即在同一厂房内既
6、有单层又有多层。,三、单层厂房的结构体系及构件组成,厂房的结构是厂房的骨架，是厂房建筑的重要组成部分。结构选型是否恰当，将影响厂房的坚固适用、建设速度和基建投资，同时对建筑设计和确定构造方法有着密切的关系。 为了做好结构选型，还必须了解整个厂房结构的组成及其整体作用，以便使厂房建设更符合“坚固适用、经济合理、技术先进”的设计原则。,（一）厂房的结构类型,根据房屋承重结构的受力特点，可将其分为两大类： 空间结构体系：可以节约建筑材料，减少结构自重，加大空间跨度，如各种类型的薄壳结构、悬索结构、网架结构等。但是，目前空间结构体系很少用于厂房建筑中。 平面结构体系：一般都采用装配式。平面结构体系是由
7、横向骨架与纵向联系构件所组成。 横向骨架有二种主要结构型式：排架结构和刚架结构。 纵向联系构件是指屋面板（或檩条）、吊车梁、连系梁（或圈梁）、支撑系统等构件。,1.排架结构,排架结构是目前单层厂房中最基本的、应用比较普遍的结构型式。它是由屋架（或屋面梁）、柱子和基础等构件所组成。 主要特点：把屋架看成是一根刚度很大的横梁，屋架与柱子的联结为铰接，柱子与基础的联结为刚接。 优点： 具有一定的刚度和抗震能力，特别是当厂房平面布置规整、体型等高齐平，使刚度充分协调时，它的抗震性能可以大大地提高。 由于排架结构的构件是分开制作，然后装配而成，故有利于设计标准化、构件工厂化和施工机械化。,排架结构常见的
8、几种类型,（l）装配式钢筋混凝土排架结构：其承重构件，都采用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土构件。适用范围很广，可用于单跨、双跨或多跨、等高以及不等高等形式。,（2）钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架 （3）砖墙结构：它与钢筋混凝土排架不同处是用砖墙、砖壁柱来代替钢筋混凝土柱，屋架可用钢筋混凝土屋架、木屋架或钢木轻型屋架。这种结构适用于无吊车或吊车起重量不超过50千牛的厂房及一些辅助性建筑，其跨度一般在15米以内。,2.刚架结构,主要特点：屋架与柱合并为同一个构件，其连接处为一整体刚接；柱与基础一般为铰接。根据其受力情况结构截面可作成变截面形式。 刚架的顶节点如作成铰接，则称为三铰刚架。刚架的顶节点如
9、作成刚接，则称为两铰刚架。两铰刚架用在较大跨度时，为便于吊装可作成三段。在梁截面弯矩近于零处设置接头，用螺栓连接或焊接。,（二）单层厂房的构件组成（排架结构）,1.承重构件 （l）柱：它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。单层厂房在山墙中部设抗风柱，柱外砌筑山墙。 （2）基础：它承受柱子和基础梁传来的全部荷载，并传至地基。 （3）屋架：它是屋盖结构的主要承重构件，承受屋盖上的全部荷载，再由屋架传给柱子。 （4）屋面板：它铺设在屋架或檩条或天窗架上，直接承受板上的各类荷载，并将荷载传给屋架。,（5）吊车梁：它设置在柱子的牛腿上，承受吊车和起重
10、、运行中所有的荷载，并将其传给柱子。 （6）基础梁：承受上部砖墙的重量，并把它传给基础。 （7）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。承受风荷载或上部墙体的荷载，并传给纵向柱列。 （8）支撑系统构件：支撑构件的作用是加强厂房结构的空间整体刚度和稳定性。它主要传送水平风荷载以及吊车产生的水平刹车力。 设置在屋架之间的称为屋盖结构支撑系统 设置在纵向柱列之间的称为柱间支撑系统,2.围护构件 （1）屋面：它是厂房围护构件的主要部分。它受自然条件的直接影响，必须处理好屋面的防水、排水、保温、隔热等方面的问题，以起围护构件的作用。 （2）外墙：厂房的大部分荷载是由排架结构来承担，
11、因此厂房的外墙通常采用承自重墙的型式，除承受墙体自重及风荷载外，主要是起着防风、防雨、保温、隔热、遮阳、防火等作用。 （3）门窗：交通及采光、通风用。 （4）地面：满足生产使用要求，并提供良好的劳动条件。,屋架支撑,柱间支撑,四、厂房内部的起重运输设备,起重运输工具中，以吊车对厂房的布置、结构选择的影响最大，如厂房剖面高度的确定及结构计算等同吊车的规格都有密切的关系。 为了便于进行设计与施工。应熟悉各种吊车的图例符号，并对吊车的规格、性能及外形作一般的了解。,1.悬挂式单轨吊车,由电动葫芦和工字钢轨道组成。电动葫芦用来起吊重物。它挂在工字梁轨道上，可沿直线，曲线或分岔往返运行。工字梁轨道可悬挂
12、在屋架或屋面梁的下弦上。在连跨时可由这一跨运行到另一跨间，环行轨道最小半径为2.50米。运输灵活，起重量有5、10、20、30、50千牛。由于单轨吊车悬挂在屋架下弦、故对屋盖结构的刚度要求较高。这种吊车适用于轻便运输。,2. 梁式吊车,梁式吊车起重量一般不超过50千牛。有两种类型： 悬挂式是在屋顶承重结构下悬挂钢轨，钢轨布置为两行直线，在两行轨梁上设有可滑行的单梁。 支承式是在排架拄上设牛腿，牛腿上设吊车梁，吊车梁上安装钢轨，钢轨上设有可滑行的单梁，在滑行的单梁上装有可滑行的滑轮组，在单梁与滑轮组行走范围内均可起吊重物。,3.电动桥式起重吊车（或称桥式吊车）,由桥架和起重行车（或称小车）组成。
13、起重行车在桥架上运行（沿厂房横向运行），桥架行驶在厂房的吊车梁上（沿厂房纵向运行）。起重量大于50千牛时，多采用这种吊车。,五、工业建筑设计的要求,1.满足生产工艺的需要 为了满足生产工艺的需要，厂房的面积、跨度、柱距、高度等必须恰当。例如： 有35吨容量的平炉铸钢车间。平炉所在跨的柱距就需1824米才能满足布置平炉的需要。 2500吨的水压机，机身高出地面就有10米之多，车间轨项标高就需14米左右才能满足生产的要求。 精密仪器车间要求室内恒温恒湿洁净，因而建筑上宜采用多层密闭厂房。 棉纺厂为避免断纱，要求室内温湿度稳定，故除有空调设施外，建筑上常采用北向锯齿形天窗以免阳光直射。,2.应满足有
14、关技术要求 （1）设计厂房必须使其具有必要的坚固性和耐久性，使能经受外力、温湿度变化、化学侵蚀等各种不利因素的作用。 （2）应使厂房具有较大的通用性和适当扩建的条件，以适应工艺的革新、改造和生产规模扩大的需要。 （3）应遵守厂房建筑模数协调标准GBJ686的规定，合理选择建筑参数（柱距、跨度、高度等），以便采用标准及通用构件、便于预制和机械化施工，从而提高厂房建筑工业化的水平。,3.应满足建筑经济的要求 （1）在不影响生产、卫生、防火安全的条件下，可将单个车间合并组成联合厂房，在工艺条件许可时可建双层或多层厂房。 （2）注意节约建筑面积和体积，合理利用建筑空间。 （3）降低材料消耗，特别要节约
15、木材、钢材和水泥，并尽可能利用地方性材料。 （4）要为加快施工进度创造条件。例如，因地制宜地选择平剖面形式从而减少土石方工程量。 （5）采用轻质、高强、多效的建筑材料和结构，提高厂房建筑的工业化水平。,4.应满足卫生方面的要求 （1）应有良好的采光和通风条件。 （2）排除余热、湿气、有害气体，保证正常的工作环境。 （3）对散发有害物的工部，应采取隔离、净化措施，防止有害物在厂房内外扩散，以免污染环境。 （4）对有噪声的设备或工段，应从工艺及建筑上采取消声、隔声措施。 （5）设置必要的生活福利设施，并注意美化环境。 此外，尚应注意厂房的外形设计，使其与周围环境相协调。要注意室内装修和色彩的处理，
16、以利减轻工人疲劳，提高产品质量与生产效率。,第二节 单层厂房设计,一、平面设计,（一）总平面对平面设计的影响,（二）平面设计的内容,（1）确定厂房平面的大小和形状。应选择合适的厂房平面布置形式，尽量节省厂房面积，同时结合总图布置考虑厂房的方位，使各工段能获得充足的天然光线和最大限度地利用自然通风。 （2）确定柱网。 （3）安排门的位置及布置车间内部通道，组织好车间人流。 （4）考虑厂房扩建的可能性。为以后变更生产工艺创造条件。 （5）合理安排生活间，满足车间人员的生活管理要求。,（三）平面设计与生产工艺的关系,厂房建筑的平面设计是先由工艺设计人员进行工艺平面设计。建筑设计人员在生产工艺平面图的
17、基础上与工艺设计人员配合协商进行厂房的建筑平面设计。 生产工艺流程是指某一产品的加工制作过程，即由原材料按生产要求的程序，逐步通过生产设备及技术手段进行加工生产，并制成半成品或成品的全部过程。 平面设计必须满足工艺流程及布置要求，使生产线路短捷、不交叉、少迂回，并具有变更布置的灵活性。 应将有产生余热、有害气体以及有爆炸和火灾危险的工段布置在靠外墙处，以便利用外墙的窗洞进行通风和爆炸时泄压。 将有噪声的工段或房间尽可能布置在厂房一角、并用封墙与其他工段隔开。 要求有空调的工段不宜靠外墙布置而应在厂房的中部，避免外界气候影响空调。,（四）生产线路布置方式,1.直线布置：即装配工段布置在加工工段的
18、跨间延伸部分。毛坯由厂房一端进入，成品则由另一端运出，生产线为直线形。零件可直接用吊车运送到加工和装配工段，生产线路简捷，连续性好。适用于规模不大，吊车负荷较轻的车间。采用这种布置的厂房平面可全部为平行跨，具有建筑结构简单，扩建方便的优点。但当跨数较少时，会形成窄条状平面，厂房外墙面大，土建投资不够经济。,2.平行布置（往复式）：即加工与装配两个工段布置在互相平行的跨间中。零件从加工到装配的生产线路呈马蹄形，运输距离较长，须采用传送带、平板车或悬挂吊车等越跨运输设备。这种布置方式常用于汽车、拖拉机等装配车间，平面也全为平行跨，同样具有建筑结构简单，便于扩建等优点。,3.垂直布置：即装配工段布置
19、在与加工工段相垂直的横向跨间内。零件从加工到装配的运输线路较短捷，但须设有越跨的运输设备（如辊道、传送带等）。装配跨中可设吊车进行运输。这种厂房平面虽因跨间互相垂直，建筑结构较为复杂，但在大、中型车间中由于工艺布置和生产运输有其优越性，故应用也颇广泛。,（五）单层厂房常用平面形式,厂房平面根据生产工艺流程、工段组合、运输组织及采光通风等要求，可以布置成各种形式，一般有矩形、方形、L形、T形、形和形等。,矩形平面形式的特点： 各工段之间靠得较紧、运输路线短捷、工艺联系紧密、工程管线较短； 形状规整、占地面积少； 当多跨厂房柱项及吊车轨顶标高相同，则其结构、构造简单，造价省，施工快； 在宽度不大的
20、情况下室内采光通风都较容易解决。 一般冷加工车间和小型厂的热加工车间（如金工装配车间、工具车间、中小型的锻工车间）多采用矩形的平面形式。 平行多跨组合平面：适用于直线式的生产工艺流程。 垂直跨组合平面：适用于垂直式的生产工艺流程。 正方形平面：此种平面形式经济方面较优越。,平面形式不同厂房造价比/% 注：建筑面积均为5000 m2左右,L、形平面的特点： 外墙较长，厂房各跨宽度不大，外墙上可多设门窗，使厂房内有较好的自然通风和采光条件； 在垂直相交处结构、构造处理均较复杂；厂房内各种管线较长，故造价较高。 如无特殊需要，在工程实践中，、形平面的厂房已趋于少用或不用。,（五）柱网的选择,柱网的选
21、择就是确定纵向定位轴线之间（跨度）和横向定位轴线之间（柱距）的尺寸。这些尺寸不但确定柱子的位置，同时也是确定屋架、屋面板和吊车梁等构件的尺寸。,柱网选择的原则： （1）符合生产和使用要求； （2）建筑平面和结构方案经济合理； （3）在施工方法上具有先进性和合理性； （4）符合厂房建筑模数协调标准的有关规定； （5）适应生产发展和技术革新的要求。,1.厂房跨度尺寸的确定,厂房跨度的大小经常是根据设备的尺寸及其布置的情况、物品运输及生产操作所需的空间来决定的。例如： 钢铁厂的转炉炼钢车间，一般是由原料跨、转炉跨、铸锭跨及精整跨等部分组成。由于设备尺寸及其布置以及运输等情况不同，而使跨度尺寸各有不同
22、，有12米、15米、18米、21米、24米等不同尺寸。 在一些机械加工车间中，由于生产设备布置比较灵活，故它们的跨度大小常常是根据技术经济比较来决定的。在厂房总宽度和柱距不变的情况下，适当加大跨度在许多情况下是经济的。如在一个中型机械厂中，用二个18米跨代替三个12米跨，生产面积就可增加3。,2.柱距尺寸的确定,柱距尺寸大小常根据结构方案的技术经济合理性和现实可能条件来确定。 目前装配式钢筋混凝土厂房的柱距一般以6米为宜。因6米能适应钢筋混凝土大型屋面板的经济尺寸及当前的现实条件。 也可采用扩大柱距。因它可增加车间生产面积，可使工艺布置灵活，但增加了建筑造价。在有条件采用12米的大型屋面板时，
23、采用12米柱距是合理的。目前在车间内对有跨越跨度的大型生产设备或运输设备或设备基础与柱基础发生冲突时可局部采用扩大柱距。,厂房建筑模数协调标准的规定,厂房的跨度： 在18米和18米以下时，应采用30M的倍数，如18米、15米、12米、9米等； 在18米以上时，应采用60M的倍数，如24米、30米、36米等。当工艺布置有明显优越性时，可采用21米、27米和33米的跨度。 厂房的柱距： 采用6米或6米的倍数，如6米、12米。6米柱距在目前采用比较广泛。,（六）生活间的设计,1.生活间的组成 （1）生产卫生用室：包括存衣室、浴室、盥洗室等。 （2）生活卫生及生活福利室：包括休息室，厕所等。特殊需要尚
24、可设置取暖室，冷饮制作间等。 （3）行政办公用室：包括党、政、工、青办公室，计划调度、技术、检验、阅览、值班及会议室等。 （4）生产辅助用房：如工具室、材料库、磨刀间、计量室以及其他某些生产辅助用房等。,2.生活间设计应注意的事项,本着“有利生产、方便生活”的原则，根据有关标准、规定，结合各车间的具体情况，因地制宜，区别对待。 应尽量布置在车间主要人流出入口处，且与生产操作地点有方便联系，并避免工人上、下班时的人流与厂内主要运输线（火车、汽车等）交叉。 应有适宜的朝向。 不宜布置在有散发粉尘、毒气及其他有害气体车间的下风侧，并尽可能避免噪声及振动的影响，以免被污染和干扰。 力求利用车间内部的空
25、间位置设置生活间，或将几个车间的生活室合并建造，以节省用地和投资。 平面布置应注意紧凑，人流通畅，男女分设。其质量标准不宜超过当地一般民用建筑。建筑形式与风格与车间和厂区环境相协调。,3.生活间的形式,（1）毗连式生活间 毗连式生活间是与厂房纵墙或山墙毗连而建。它用地较少，与车间联系紧密，使用方便，并可与车间共用一段墙，既经济又有利于室内保温，它常用于单层冷加工车间。 沿车间纵墙毗连时，易妨碍车间的采光与通风。当用于热量较大并有湿气及其它有害气体的厂房，其被生活间所遮挡部分不宜超过厂房全长的13。 沿山墙毗连时，生活间平面长度受到限制。 毗连式生活间的底层由于常设有生产辅助用房，层高可因生产需
26、要增大至3.33.6米。其余按当地一般民用建筑标准。,（2）独立式生活间,独立式生活间是距厂房一定距离而建的。 独立式生活间不受厂房影响和干扰，生活间布置灵活，卫生条件较好，故多用于南方和一些热加工或其它散发有害物及较大振动的车间，地下作业或几个车间联合用的生活间等。 独立式生活间占地较多，来往费时间，在北方或多雨地区可考虑以通廊与车间相连系，以免工人往返时受风寒。如生活间与车间之间来往通道与厂内主要运输路线交叉时，则通道应改为架空栈桥或隧道，以保证通行安全。 独立式生活间的布置、层高及构造处理等均与民用建筑相同。,独立式生活间与车间的连接方式,厂房外部不同位置的生活间,（3）车间内部式生活间
27、,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。只要在生产工艺和卫生条件允许的情况下，均可采用这种布置方式。 优点：使用方便、经济合理、节省建筑面积和体积。 缺点：只能将生活间的部分房间布置在车间内，如存衣室、休息室等，车间通用性受到限制。 内部式生活间有下列几种布置方式： 在边角、空余地段布置生活间。 在车间上部设夹层。夹层可支承在柱子上，也可以悬挂在屋架下。 利用车间一角布置生活间。 在地下室或半地下室布置生活间。但需设置机械通风、人工照明，且构造复杂、费用较高，故一般较少采用。,夹层式生活间可采用与厂房主体结构分开的装配式钢筋混凝土结构。,二、厂房的剖面设计,生产工艺影响
28、厂房的剖面形式：生产设备体形、工艺流程及生产特点，加工件的大小和重量以及垂直起重运输工具的种类和起重量等都直接影响厂房的剖面形式。 生产工艺对厂房剖面设计的一些要求： 厂房要有足够的高度和空间； 良好的采光和通风以及随着气候条件的不同相应的围护功能（包括排水、保温、隔热等）； 应符合工业化施工的要求。 厂房剖面设计的具体内容是：厂房剖面高度的确定；合理选择剖面形式；妥善处理厂房的天然采光、自然通风及屋面排水等问题。,（一）内部空间高度的确定,厂房的剖面高度是指室内地面至柱顶或下撑式屋架下弦底面的高度。,1.厂房的剖面高度,（1）无吊车设备的厂房高度 室内地面至柱顶或下撑式屋架下弦底面的高度，一
29、般按厂房内最高的生产设备及其安装检修时所需的净高，同时考虑采光、通风的需要来确定。一般不低于4米，以保证室内最小空间。 根据厂房建筑模数协调标准的规定，柱顶标高应符合300mm的倍数。如为砖石结构，柱顶标高也可采用100毫米的整倍数。,（2）有吊车的厂房高度,H是根据室内地面至吊车轨顶的高度H1加上吊车轨顶至柱顶（或下撑式屋架下弦底面）的高度H2来决定。 H=H1+H2=(h1+h2+h3+h4+h5)+(h6+h7)h1生产设备、室内分隔墙或检修时需要的高度；h2吊车运行时安全超越高度，一般为400500毫米；h3被吊的最大物件高度；h4吊钩吊运物件的绳索最小高度；h5吊钩至轨顶面的最小距离
30、；h6吊车轨顶至小车顶面的净空尺寸；h7吊车小车顶面至柱顶（或下撑式屋架下弦底面）的安全间隙，净空尺寸不应小于220毫米。,（3）剖面空间的利用,在确定厂房高度时，应在不影响生产使用的前提下，充分发掘空间的潜力，节约建筑空间，降低建筑造价。,2.室内地坪标高,厂房室内地坪的绝对标高是在总平面设计时确定的。室内地坪的相对标高定为0.000。 一般单层厂房室内地坪与室外地面需设置一定的高差取150毫米。,在通常地形较平坦的情况下，为便于工艺布置和生产运输，整个厂房地坪取一个标高。但在山区建厂时，应依山就势，因地制宜，选择厂房地坪标高，具体做法有两种情况： （1）当厂房跨度平行等高线布置，可将厂房不
31、同跨度的地坪标高分别布置在不同的台阶上，以节省土石方及基础工程量。 （2）当跨度垂直等高线布置，可将同一跨度地坪分段布置在不同标高的台阶上，也可将局部做成两层。,厂房跨度平行等高线布置,图为一选矿厂的横剖面，矿石被破碎以后进到选矿厂，在选矿时，磨细的矿粉借助自重或自流作用由高跨转运到低跨，逐步完成整个选矿过程。,厂房跨度垂直等高线布置,（三）天然采光,1.天然采光的基本知识 白昼间，室内通过窗口取得光线称之为天然采光。 光通量：指人的眼睛所能感受到的光辐射能量，其单位用流明表示。一个20w的荧光灯约为700流明 照度：单位面积上所接受光通量的多少，单位用勒克司（lx）表示。在一平方米面积上均匀
32、分布一个流明的光通量，其照度为一个勒克司（lx）。,采光系数,En室内工作面上某点的照度；Ew同时刻露天地平面上的天空扩散光照射下的照度。,作业场所工作面上的采光系数标准值,注：采光系数值是根据室外临界照度（全部利用天然光进行照明时的室外最低照度）为5000 lx 制定的。,生产车间和工作场所的采光等级举例,采光均匀比,为防止视觉疲劳，工作面上的光线要均匀。采光标准中规定了生产车间的采光均匀比。 采光均匀比是指工作面上的采光系数最低值和平均值之比。 在顶部采光时，对一视觉工作不宜小于0.7。 侧面采光时，由于照度变化很大，不可能均匀，所以未做规定。 应避免在工作区产生眩光。,2.采光面积的确定
33、,3.采光方式和采光窗的选择,采光方式有三种：侧面采光；上部采光；混合采光。,（1）侧面采光,侧面采光分单侧采光和双侧采光两种。当房间很窄时，可利用单侧采光。单侧采光光线不均匀，衰减幅度大，距侧窗两倍窗高处点的C值仅为近窗点的1/20左右。单侧采光的有效进深约为侧窗口上沿至工作面高度H的2倍，即：B2H。 侧窗上沿至工作面高度H越大，离窗较远点的光线将有所提高，因而当房间进深很大，一般都开较高大的侧窗。,在有桥式吊车的厂房中，常将侧窗分上下两段布置，下段高度大一些，上段高度小一些，上段称之为高侧窗，下段称之为低侧窗。高侧窗投光远，光线均匀，能提高远窗点的采光效果；低侧窗投光近，对近窗点光线有利
34、。 为方便工作（如检修吊车轨等）和不使吊车梁遮挡光线，高侧窗下沿距吊车梁顶面不应太高和过低，一般取600毫米左右。 低侧窗下沿（窗台）一般应略高于工作面的高度，工作面高一般取1.0米左右。,（2）混合采光,下图是采用矩形天窗的厂房剖面形式。矩形天窗宽度对室内光线的均匀性有影响。合适的天窗宽度为厂房跨度l1的 1213。两天窗的边缘距离l 应大于相邻天窗高度和的1.5倍，即 l1.5（h1h2）。,在某些工厂，由于生产工艺的特殊要求，如纺织厂等，为了使纱线不易断头，厂房内要保持一定的温湿度，要有空调设备。这就要求室内光线稳定、均匀，无直射光进入室内，避免产生眩光及不增加空调设备负荷。因而这种厂房
35、常采用窗口向北或接近北向的锯齿形天窗。,（四）自然通风,通风有两种： 自然通风：通风量大，不消耗动力。 机械通风：当采用自然通风还不能满足要求时才采用。 1.自然通风的基本原理 自然通风是由于室内外空气的温度差所形成的热压作用和室外空气流动时产生的风压作用，使室内外空气不断交换而形成的。,1.自然通风的基本原理,（1）热压作用 由于厂房内外温度差所造成的空气重力差叫作热压。表达式为： PgH（外内）P热压（Pa）；H上下进排口的中心距离（m）；外室外空气密度（kgm3）；内室内空气密度（kgm3 ）。,（2）风压作用,当风吹向建筑物时，建筑物迎风面AA(剖面)及AD(平面)的空气压力增加，超过
36、一个大气压，迎风面AAAD 区域为正压区，用符号“表示；当风越过建筑物迎风面时，根据单位时间流量相等的原理，则风速加大，使建筑物顶面、背面和侧面均形成小于一个大气压的负压区，用符号“表示。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。这种由于风而产生的空气压力差称为风压通风。,热压和风压同时作用,当风压不论是小于或大于热压时，迎风面的下部开口是进风口。背风面的上部开口（包括天窗部分）是排风口。,2.组织自然通风的措施,厂房主要进风面尽可能与夏季主导风向垂直或接近垂直。热加工车间与其他车间的间距不少于两厂房高度之和的一半，且不少于15米。 合理选择厂房的
37、平、剖面形式。在炎热地区，一般宜采用跨数少，宽度不大的平、剖面。对热加工车间及散发有害气体和粉尘的车间，较多采用12跨或12主跨带付跨的形式。 合理布置热源。对于利用穿堂风通风的厂房，热源应当布置在夏季主导风向的下风侧。以热压为主的自然通风，热源宜布置在天窗的下面，使热气流排出的路径短捷，减少涡流，通风的效果也相应提高。 通风侧窗及大门的布置要求：对以风压为主进行自然通风的较窄厂房，主要通过侧窗和大门进行穿堂风通风。以热压为主的通风，则通过低侧窗及大门进风，天窗及高侧窗排风。,热加工厂房的窗台最好采用0.60.9米高左右。 严寒地区的进风侧窗宜分上下两排，夏季由下排侧窗进风，冬季关闭下排侧窗，
38、由4米以上标高的上排侧窗进风，以免冷风直接吹向工人身上。,南方有些散热量很大的车间可采用不设窗的开敞式墙，以充分利用穿堂风使车间内部散热降温。 全开敞式：通风散热排烟快。 下开敞式：进气口与排气口的高差较大，排气量大且稳定 上开敞式：多用于下部操作要求不能过冷，上部不设天窗，并利用上开敞口进行采光和通风的厂房。为防止雨水飘入室内，开敞口要设挡雨板。,第三节 单层厂房定位轴线的标定,定位轴线是确定建筑物主要构件的位置及其标志尺寸的基线，它须与模数网格线重合。 厂房建筑模数协调标准GBJ 6-86，对单层厂房的构件布置做了原则的规定，设计时应参照执行。,厂房的平面都是由柱网单元组成的，其主要参数是
39、跨度与柱距。柱网尺寸及柱、墙和其它构、配件的相互关系，都是通过定位轴线准确地标定出来的。,一、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。 与横向定位轴线有关的承重构件，主要是屋面板和吊车梁。此外，还与连系梁、基础梁、墙板、支撑等纵向构件有关。,1.中间柱与横向定位轴线的联系,中间柱的中心线应与柱的横向定位轴线相重合。 在一般情况下，横向定位轴线之间的距离也就是屋面板、吊车梁长度方向的标志尺寸。屋面板、吊车梁等的标志长度皆以中间柱中心线为准，柱距相同时，这些构件的标志长度相同，连接方式也可统一。,2.变形缝处柱与横向定位轴线的联
40、系,横向温度伸缩缝和防震缝处采用双柱双屋架，设两条横向定位轴线，两柱的中心线应从定位轴线向缝的两侧各移600mm。两条定位轴线间的插入距离A值，等于伸缩缝或防震缝的缝宽C。该处两条横向定位轴线与相邻横向定位轴线之间的距离与其他柱距保持一致。,3.山墙与横向定位轴线的联系,（1）山墙为非承重墙时，墙内缘与横向定位轴线重合，端部排架柱应自横向定位轴线内移600毫米，端部柱距较中间柱距实际减少600毫米。,（2）山墙为承重墙时，墙内缘与横向定位轴线的距离应为半砖（125毫米）或半砖的倍数。这是考虑当前有些厂房仍用砖砌外墙，为保证承重构件必要的支承长度，同时又照顾到现行普通粘土砖的标准规格所致。,二、
41、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。 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、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。,1.墙、边柱与纵向定位轴线的联系,在有吊车的厂房中：LkL2eLk吊车跨度；L厂房跨度；e吊车轨道中心至纵向定位轴线间的距离，一般取750毫米。当吊车起重量大于75吨时，e值宜为1000毫米；在砖石承重结构的厂房中，当采用梁式吊车时，e值宜为500毫米。,B吊车桥架端头构造长度； K吊车桥架端头外
42、缘至上柱内缘的安全净空，当吊车起重量Q50吨时，K80毫米；当 Q50吨时，K100毫米； h上柱截面高度。 为保证吊车在跨度方向的净空要求：e （hB）K 由于吊车形式、起重量、厂房跨度、高度、柱距等不同，以及是否设置安全走道板等条件，外墙、边柱与纵向定位轴线的联系方式可出现下述两种情况：,（1）封闭结合,在无吊车或只有悬挂式吊车和柱距为6米、吊车起重量Q20吨的厂房中，可取封闭结合，即边柱外缘和墙内缘与纵向定位轴线相重合。此时：Q20吨 B260毫米；K80毫米；柱距不大，吊车较轻， h400毫米；如不设安全走道板， e750毫米。则：e 一（hB）90毫米，满足K80毫米的要求。 从上式
43、可以看出，在Q20吨，e750毫米的情况下，采用封闭结合能满足吊车安全运行的净空要求，而更主要的是，又能简化屋面构造。,（2）非封闭结合,当柱距为6米，吊车起重量为50Q30吨的厂房中，边柱外缘与纵向定位轴线之间应加设联系尺寸D，一般取为150毫米。 当吊车起重量Q75吨、柱距为12米，D=150毫米已不能满足要求时，可采用D250或500毫米。 这是由于： Q30吨， B300毫米；K100毫米；柱距较大，吊车较重 h400毫米；如不设安全走道板， e750毫米。则：e（hB）50毫米，不能满足K100毫米的要求。,此种情况，为保证吊车安全运行所需净空又不增加吊车基本规格，则将边柱外缘自定位
44、轴线向外推移，即根据需要加设联系尺寸D。 由于加设联系尺寸D，边柱外缘（经常也是外墙内缘）离开定位轴线，因此在一般的屋顶坡度下，用整块标准屋面板只能铺至定位轴线处，离开外墙内缘尚有一段空隙，形成非封闭结合。该段空隙或须挑砖封平，或须增设屋面板补充构件，或结合外檐构造加设挑檐板、檐沟板等予以填盖，故施工麻烦。,2.中柱与纵向定位轴线的联系,（1）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，即等高跨两侧屋架或屋面梁等的标志跨度皆以上柱中心线为准。上柱截面高度h一般取600毫米等截面，以保证两侧屋顶承重结构应有的支承长度，上柱头不带牛腿，制作简便，并且也不影响吊车安全净空。 当需采
45、用非封闭结合时，仍可采用单柱，但需设两条定位轴线，在两轴线间设插入距A（A应符合3M数列），并使插入距中心与柱中心相重合。,（2）高低跨处中柱,当厂房相邻两跨为不等高时，常以高跨柱来考虑，并根据吊车起重量大小等情况来划分。 1）单轴线封闭结合 高低跨处采用单柱时，如吊车起重量Q30吨，纵向定位轴线按封闭结合设计，高跨上柱外缘或封墙内缘应与纵向定位轴线重合，不需设联系尺寸。,2）双轴线封闭结合 高低跨都采用封闭结合，但高跨上柱外缘与低跨屋架端部之间的宽度不能满足设置封墙的要求，此时需增设插入距A，其大小为封墙厚度B。需采用两条定位轴线，所以在一根柱上同时存在两条定位轴线，分属于高、低跨。,3）双
46、轴线非封闭结合。当高跨为非封闭结合且高跨上柱外缘与低跨屋架端部之间不设封闭墙时，两轴线增设插入距A等于轴线与上柱外缘之间的联系尺寸D，即上柱外缘自定位轴线向低跨方向移动D的距离；当高跨为非封闭结合且高跨柱外缘与低跨屋架端部之间设封墙时，则两轴线之间的插入距A等于墙厚B与联系尺寸D之和。,3.纵向伸缩缝处柱与纵向定位轴线的联系,当厂房宽度较大时，沿厂房宽度方向须设置纵向伸缩缝，以解决横向变形问题。 （1）等高跨中柱 当等高厂房须设纵向伸缩缝时，可采用单柱单轴线处理，缝一侧的屋架支承在柱头上，另一侧的屋架搁置在活动支座上，采用一根纵向定位轴线，定位轴线与上柱中心重合。,若伸缩缝兼做防震缝时，原伸缩
47、缝按防震缝尺寸加宽，此时应设两条纵向定位轴线，其间的插入距A等于缝宽C。,（2）不等高跨中柱 不等高跨的纵向伸缩缝一般设在高低跨处，若采用单柱，应设两条定位轴线，两轴线间设插入距A。 当高低跨都为封闭结合时，插入距A等于伸缩缝宽C； 当高跨为非封闭结合时，插入距A=C+D，D为联系尺寸。,当须设防震缝时，常在不等高跨处采用双柱双轴处理，两轴线间设插入距A。 当高低跨都为封闭结合时，A=B+C；B为封墙厚度 当高跨为非封闭结合时，A=B+C+D。 此时，高低跨两侧结构实际是各自独立、自成系统。,三、纵横跨相交处定位轴线,有纵横跨相交的厂房，常在交接处设有变形缝，因此，两侧结构实际是各自独立的体系
48、，所以纵横跨应有各自的柱列和定位轴线，各柱按前述诸原则与各自的定位轴线相联系。交接处两定位轴线间加设插入距A。A=BC或 A=BCD,第四节 多层厂房简介,一、多层厂房的主要特点,（l）多层厂房占地面积较少，节约用地。这对用地紧张的城市来讲更为适宜。 （2）节约投资： 土建费用少； 缩短厂区道路和管网，可节约部分投资。 （3）多层厂房宽度一般较小，可利用侧面采光，一般都不需设置天窗，因而使屋顶构造简化。 （4）生产在不同标高的楼层上进行。多层厂房为了满足各层间生产和管理的需要，必须设置垂直运输系统。 （5）由于多层厂房受层数分隔的限制，柱网尺寸小，因此在工艺布置上不如单层厂房灵活； （6）多层
49、厂房一般多采用梁板柱承重，因而除底层外，一些荷载大、重量重或振动大的设备对于楼层就难以适应，须作特殊的结构、构造处理。,二、多层厂房的适用条件,在现代工业企业的建设中，一般具有下列条件者宜采用多层厂房： （l）生产工艺流程适合于上下布置而垂直运输的； （2）设备及成品重量较轻，楼板荷载20千牛米2 ； （3）跨度和净空高度要求不大，产品运输量较小时； （4）建设在市区或基地较小时。 多层厂房主要适用于较轻型的工业，在工艺上利用垂直工艺流程有利的工业，或利用楼层能创设较合理的生产条件的工业等。 结合我国目前情况，较轻型的工业采用多层厂房是首要的先决条件，如纺织、服装、针织、制鞋、食品、印刷、光学、无线电、半导体以及轻型机械制造及各种轻工业等。,三、多层厂房平面设计,（一）生产工艺流程和平面布置的关系 生产工艺流程的布置是厂房平面设计的主要依据。按生产工艺流向的不同，多层厂房的生产工艺流程布置可归纳为三种类型：,
