工业建筑原理论文多层工业厂房及其结构分析.docx

多层工业厂房及其结构分析 工业建筑设计原理重庆大学城市科技学院论文学生姓名： 沈凡义 学 号： 20102385指导教师： 王旭 专业： 10级建筑学4班重庆大学城市科技学院建筑学院二O一四年六月 目 录、 引言 1一、多层厂房简介及案例分析 11、案例分析 12、多层厂房平面形式 13、多层厂房结构体系和空间形态 2二、分析各元素的联系和关系 21、层高与建筑特殊结构有多方面的联系和关系 22、通风采光的问题和层高的关系 23、剖面设计和通风换气的关系 2三、多层厂房的结构布置原则 31、对称不等跨布置 32、等跨布置 33、大跨度柱网布置 3四、总结 3五、相关文献参考 4多层工业厂房及其结构分析姓名：沈凡义 学号：20102385 指导老师：王旭摘要:本文结合多层钢结构工业厂房的特点，论述了多层钢结构工业厂房的设计理念，并结合具体实例，介绍了多层钢结构工业厂房的结构设计，以及分析其特殊结构的由来和技术。关键词:钢结构；工业厂房；结构分析0引言随着我国科学技术和社会经济的发展,多层钢结构工业厂房以其特有的性能及结构特征,得到了越来越多的研究。多层钢结构工业厂房不仅美观大方,而且所需构件的截面小;抗震性能好，自重轻;基础造价降低, 基础负载小;可在工厂大量生产钢结构构件,施工迅速;环境破坏程度小,材料的循环利用率高,达到了绿色建筑的要求,具有十分显著社会经济效益，属于绿色节能建筑，因此有着广泛的应用前景。1 多层厂房简介及案例分析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。1.1 案例分析结合上海的四行仓库案例具体分析。四行仓库位于上海闸北区南部的苏州河北岸，光复路1 号，建筑面积约2万平方米，屋宽64米，深54米，高25米。6层的钢筋混凝土结构建筑。四行仓库的原建筑设计出自著名犹太设计师乌达克之手，仓库每一层都是7 寸厚钢筋水泥现浇的楼板，楼板与楼板之间由一排排一人合抱粗的钢筋水泥柱顶天立地支撑，为无梁钢筋混凝土结构。秉承“修旧如旧”的原则，创意仓库的改造保留了工业革命时期的印记，延续了历史给予它应有的价值，所以重新设计的创意仓库保存了原本的元素：旧仓库的黑色大铁门；旧仓库老木头改制成的隔断；色彩依然用原先的建筑语言表述：黑、白、灰，黑色的楼梯和地面、白色的天花板向前延伸、灰色的水泥圆柱整齐矗立，即便重新围合了许多小的空间，依然显示出原先仓库大空间的视觉穿透性。此外还充分考虑了采光、通风、卫生等问题，算得上是建筑艺术与生产工艺完美结合的典范。具体而言，多层厂房是在单层厂房基础上发展起来的。这类厂房有利于安排竖向生产流程，管线集中，管理方便，占地面积小。如果安排重型的和振动较大的生产车间，则结构设计比较复杂。1.2多层厂房平面形式多层厂房平面有多种形式，最常见的是：内廊式：不等跨布置，中间跨作通道；统间式：交通运输布置在厂房的一侧，或者交通运输及辅助用房布置在厂房的中部。混合式和套间式的布置：多适用于大面积灵活布置的生产车间。1.3多层厂房结构体系和空间形态多层钢结构工业厂房设计的常用结构体系包括以下几种：第一，纯框架体系，即将厂房无需设置柱间支撑，其纵横两个方向均设计为刚接框架。第二，框架- 支撑体系，该结构的横向设计为刚接框架，纵向设计则为柱- 支撑体系，其主要目的是通过柱间支撑将水平荷载抵消掉。第三，钢架加支撑的混合体系，与第一种结构体系不同，钢架加支撑混合体系是将纵向设计为钢架与支撑混合的形式，二者共同作用抵抗水平力。多层厂房层高一般为45米，有时为取得足够的自然光，可达6米，要考虑设备和悬挂运输机具的高度。多层厂房的底层，多布置对外运输频繁的原料粗加工、设备较大、用水较多的车间或原料和成品库。多层厂房的顶层便于加大跨度和开设天窗，宜布置大面积加工装配车间或精密加工车间。多层厂房的层数选择，主要是取决于生产工艺、城市规划和经济因素等三方面，其中生产工艺是起主导作用的。厂房根据生产工艺流程进行竖向布置，在确定各工段的相对位置和面积时，厂房的层数也相应地确定了。例如四行仓库，它原是大陆银行和北四行（金城银行、中南银行、大陆银行及盐业银行）联合仓库，根据它的剖面形式，结合工艺流程的布置，确定厂房层数为6层。当然，多层厂房布置在城市时，层数的确定要符合城市规划，城市建筑面貌、周围环境及工厂群体组合的要求。此外厂房层数还要随着厂址的地质条件、结构形式、施工方法及是否位于地震区等而有所变化。而经济因素也不容忽视，从设计，结构，施工，材料等多方面进行综合分析，经济的层数为3-5层。2分析各元素的联系和关系2.1层高与建筑特殊结构有多方面的联系和关系。层高与采光通风的关系：为了保证多层厂房室内有必要的天然光线，一般采用双面侧窗天然采光居多。当厂房宽度过大时，就必须提高侧窗的高度，相应地需增加建筑层高才能满足采光要求。根据我国工业企业采光设计标准的规定进行计算。在确定厂房层高时，采用自然通风的车间，还应按照工业企业设计卫生标准的规定，每名工人所占厂房体积不少于13米3，面积不少于4米2，以利提高工效，保证工人健康。层高与管道布置的关系：各种管道对多层厂房层高的影响较大。在要求恒温恒湿的厂房中空调管道的高度是影响层高的重要因素。层高与经济的关系：在确定厂房层高时，除需综合考虑上述几个问题外，还应从经济角度予以具体分析。即层高每增加0.6米，单位面积造价提高约8.3%左右。目前，我国多层厂房常采用的层高有4.2、4.5、4.8、5.1、5.4、6.0米等几种。2.2通风采光的问题和层高的关系它与厂方的工艺流程同样有联系。例如，热加工厂房这种厂房内在生产过程中散发大量余热或烟尘，厂房设计应着重解决散热排烟问题，一般以采用自然通风散热为主，机械排热为辅。设计中还要综合考虑车间内外对环境的污染和影响。热加工厂房多为窄长的单跨厂房，以利自然通风，面积大的也可用联跨。厂房内的热源布置要考虑对相邻工段的影响，如果常年风压不大，热源最好正对排风口（如天窗等），以减少室内的紊乱气流。2.3剖面设计和通风换气的关系在剖面设计中，单跨厂房须增大低侧窗的面积（或用大面积开敞的大门）和增大高侧窗的面积，利用其高差以利通风换气。天窗要有足够高度，以利排气。在温暖地区，可采用开敞式或半开敞式建筑。为防暴风雨侵袭，可设挡雨板，并兼作遮阳用。高为20m；中间跨两端设天窗，天窗架高度为2m。以自然采光为主的多层厂房，宽度一般为1524米，过宽则中间地带采光不足。交通枢纽、管道井常布置在中心部位，空调机房则可设在厂房的一侧或底层，利用技术夹层、竖井通至各层。3多层厂房的结构布置原则多层厂方因为工艺布置的要求，一般需要大空间，结构布置的原则是：尽量使柱网对称均匀布置，使房屋的刚度中心和质量中心相近，以减小房屋的空间扭转作用。柱网的选择首先应符合厂房建筑模数协调标准的规定，并注意到选择的先进性、合理性。3.1对称不等跨布置 对称不等跨布置是指在跨度方向沿中线对称的柱网布置形式。内廊式也是这种形式之一，能较好的适应某种特定工艺的具体要求，提高面积利用率，但厂房构件种类过多，不利于建筑工业化。3.2等跨布置这类柱网可以是两个以上连续等跨的形式，易于形成大空间，亦可用轻质隔墙分隔成小空间或改成内廊式平面。主要适用于需要大面积布置生产工艺的厂房，如机械、仪表、电子等工业生产。一般情况下，利用底层布置机加工、仓库和总装车间，甚至可以在底层布置起重运输设备。等跨式常采用的柱网尺寸是：柱距多为6.0m；跨度有6.0m、7.5m、9.0m及12m。3.3大跨度柱网布置这种柱网的跨度一般大于9m，中间不设柱，它为生产工艺的变革提供了灵活性。楼层常采用桁架结构，桁架空间可作为技术夹层，用以布置各种管道和辅助用房。4、柱距、跨度的参数选择为了使厂房建筑构配件尺寸达到标准化和系列化，以利于工业化生产，在厂房建筑模数协调标准中对多层厂房跨度和柱距尺寸作了如下规定：多层厂房的跨度应采用扩大模数15M数列，宜采用6.0m、7.5m、9.0m、10.5m和12m。厂房的柱距应采用扩大模数6M数列，宜采用6.0m、6.6m和7.2m。内廊式厂房的跨度可采用扩大模数6M数列，宜采用6.0m、6.6m、7.2m；走廊的跨度应采用扩大模数3M数列，宜采用2.4m、2.7m和3.0m.由于多层厂房跨度方向尺寸较大，柱子少，而柱距方向尺寸较小，柱子多。一般都是横向控制，使纵横向的抗震能力大致相同，不仅有利于抗震，也使设计更为经济合理。总结我国正经历着从工业文明转向后工业文明,由一个冒着黑烟的社会走向一个无烟工业与消费型的社会,是一个逆工业化发展的时代。随着我国经济的高速发展、产业结构的调整、城市建设的更新、传统工业的衰落等因素影响,以至在城市中留下大量的工业建筑。虽然那些被人们废弃的工业建筑已经失去了原有的生产