多层厂房建筑设计简介.ppt

房屋建筑学房屋建筑学 1 第十九章 多层厂房建筑设计简介 本章提要和学习目标 概 述 第一节 多层厂房的平面设计第二节 多层厂房的剖面设计 第三节 本章小结 2 本章提要和学习目标 本章提要: 本章简要介绍了多层厂房的平面设计和剖面设计等内容。 学习目标: 熟悉多层厂房的柱网选择、结构形式及定位轴线的布置； 掌握多层厂房平面形式的选择及层高、层数的确定。 3 一、多层厂房的优越性 1、占地面积小。 2、外围护面积小。 3、屋顶构造简单。 4、容易满足生产工艺的要求。 5、环境效益明显。 但是，多层厂房的承重构件是梁、板、柱，从经济角度考虑，柱 网尺寸较小，从而限制了厂房的利用率。另外，除底层外，设备均 安装在梁、板上，对荷载大、振动大的设备较难适应。所以，多层 厂房不适合于重、中型工业企业。 二、多层厂房的适用范围 1、生产工艺需要垂直运输的工业厂房。 2、生产上需要在不同标高处作业。 3、生产设备、原料及产品的体积、重量较轻，运输量也不大的工 业厂房。 4、对生产环境有特殊要求的厂房。 第一节 绪 论 4 多层厂房的平面设计首先应满足生产工艺流程的要求，其次应并结合建筑、结构 、采暖、通风、水电、设备等各个工种的技术要求，合理确定厂房的平面形式、柱 网尺寸及楼电梯间、生活辅助用房的位置。另外还应兼顾节能、经济、环保、发展 、美观等因素。 一、多层厂房生产工艺流程 生产工艺流程是多层厂房平面布置的主要依据,可分为以下三种形式(图9): （一）自上而下式流程 特点：是先把原材料由底层直接送达最高层，然后自上而下逐层边加工边下降， 最后到达底层，完成产品的加工后，由底层运出厂房。另外，对于加工原料轻、体 积小，而成品重、体积大的厂房，也可采用这种形式。 （二）自下而上式流程 特点：是原材料自底层按生产工艺流程逐层向上加工，最后产品在顶层加工完成 ，由顶层直接送至底层，运出厂房。若原料及一些设备较重，需要有吊车运输，则 可将这些工段布置在底层，其它工段依次布置在以上各层，成品在顶层完成。 （三）上下往复式流程 适应生产工艺流程比较长、工艺布置较多时的厂房。 第二节 多层厂房的平面设计 5 二、平面布置的形式 多层厂房的平面布置形式一般有以下几种布置形式： （一）内廊式（图19） 内廊式是中间为内走廊，两侧按工艺流程的要求布置生产及相关用房，各工段 通过内廊将其联系起来。适合于各工段所需面积不大，在生产上既需相互联系，又 不希望相互干扰的厂房。 （二）统间式（图19-3） 中间只有承重柱，不设分隔墙。各工段按生产工艺流程布置在一个大空间内。 有需单独布置的工段或辅助房间，可将其集中起来布置在车间的某一部分。 （三）大宽度式（图194） 当某些生产工艺对车间有特殊要求时，如对恒温恒湿，洁净无菌或通风采光等 有要求的车间，为使厂房布置更为经济合理，可采用大宽度的平面布置形式。 （四）混合式（图195） 混合式布置形式是由内廊式和统间式混合布置形成的。不同的平面空间可用来 满足不同生产工艺流程的要求。这种布置形式灵活性较大，但施工和构造处理麻烦 。平、立、剖面复杂，且对抗震不利。 第二节 多层厂房的平面设计 6 三、柱网布置 与单层厂房一样，多层厂房的柱网布置就是确定厂房的跨度和柱距。 （一）柱网布置原则 1、应满足生产工艺的需要，尽量使工艺平面布置与建筑平面形状相一 致。 2、应考虑结构形式的需要、建筑材料的经济合理性和施工技术的方便 可行性。 3、应符合厂房建筑模数协调标准的有关规定。使厂房结构构件 尺寸达到标准化，构件更具通用性和互换性，从而方便构件的预制和 施工。 （二）柱网类型 结合厂房的平面布置形式，常见的多层厂房柱网有以下几种主要类型 （图196）： (1)内廊式。适用于内廊式平面布置，一般采用对称式。 (2) 等跨式。适用于大面积布置生产工艺的厂房。用轻质隔墙分隔后， 便成为内廊式平面布置。 (3) 对称不等跨式。在跨度方向沿中轴对称的柱网布置形式。内廊式 就属这种形式。 (4)大跨度式。中间不设柱子，跨度一般在9m 以上。 第二节 多层厂房的平面设计 7 （三）柱网尺寸 根据厂房建筑模数协调标准的规定， 多层厂房的跨度（进深）应采用扩大模数15M数列。常用的有6.0m、 7.5m、9.0m、10.5m、12m。 柱距（开间）应采用扩大模数6M数列。常用的有6.0m、6.6m和7.2m（ 图197）。 内廊式的跨度可采用扩大模数6M数列,常采用6.0m、6.6m、和7.2m。 走廊的跨度采用扩大模数3M数列,常采用2.4m、2.7m和3.0m(图198). 多层厂房的柱网尺寸因受结构构件的限制，一般较小。为适应生产工 艺的不断更新，提高厂房的灵活性，扩大其应变能力，从而提高其综合经济 效益，多层厂房的柱网正在逐步趋于扩大。 第二节 多层厂房的平面设计 8 四、多层厂房的结构形式 目前我国多层厂房承重结构按所用材料不同一般有以下几种： 1、混合结构。又分砖墙承重和内框架承重（多用）两种形式。 混合结构形式费用经济、保温隔热性能好，适用于地基条件好、跨度 在46m，层数在45层，层高在56m左右，且无振动荷载的厂房。 2、钢筋混凝土结构。又分梁板式和无梁式两种结构形式。 梁板式结构又可分为横向承重、纵向承重和纵横向承重三种情况。 横向承重框架的刚度较好，是目前采用较多的一种形式； 纵向承重框架的横向刚度较差，需要在横向设置抗风墙、剪力墙，适 用于分间较灵活的厂房； 纵横向承重框架厂房的刚度均较高，厂房整体性强，适用于地震区及 各种类形的厂房。 无梁式承重结构的楼板底面平整，室内净空高，适用于布置大统间及 需灵活分间布置的情况。 3、钢结构。钢结构具有重量轻、强度高、施工方便等优点。虽然造价 较高些，但它施工速度快，可以提早投产来补偿损失。若采用轻质高强的 钢结构，可较普通的钢结构大大节约钢材，从而降低费用，是目前钢结构 的发展趋势。 第二节 多层厂房的平面设计 9 五、多层厂房宽度的确定 多层厂房宽度是指沿厂房横向几个跨度之和。其大小，与以下因素 有关： 首先，生产工艺、设备的摆放方式及操作所需要面积的大小是决定 多层厂房宽度的主要因素。 其次，厂房对采光、通风的要求也与厂房的宽度密切相关。多层厂 房一般是侧窗采光。当生产工艺要求以天然采光为主时，则厂房宽度不 宜过大，一般以2427m为佳，宽度过大会造成采光通风的不利。 第三，地域不同对厂房宽度要求不同。 第四，一般情况下，增加厂房宽度时会相应地降低建筑造价。这是 由于增加厂房宽度时，与它相应的外墙和窗的面积增加不多，致使单位 面积材料消耗降低，从而降低了单位面积的造价。 第二节 多层厂房的平面设计 10 六、多层厂房定位轴线的布置 多层厂房定位轴线的布置分横向和纵向两种，根据厂房建筑摸数 协调标准的规定，随厂房结构形式的不同而有所不同。 （一）砌体墙承重结构形式 小型多层砌块墙厂房，其内纵、横墙的中心线一般与定位轴线相重 合，外纵、横墙的定位轴线可按砌块的块材类别分别位于距顶层墙内缘 半块块材，或半块的倍数，或墙厚的一半处。带有壁拄的外纵墙，纵向 定位轴线可与纵墙的内缘相重合，也可定位于砌体墙中半块或半块的倍 数处（图199）。 第二节 多层厂房的平面设计 11 （二）钢筋混凝土框架结构形式 1、横向定位轴线的标定 一般与柱子的中心线相重合（图1910）。这样可使纵向构件长度 相同，以减少构件规格。横向伸缩缝或防震缝处，应采用加设插入距的 双柱，并设两条横向定位轴线的标定方法，轴线与柱中心线相重合（图 1911）。 2、纵向定位轴线的标定 对于中柱，应与顶层柱中心线重合。对于边柱，纵向定位轴线在 边柱下柱截面高度（h1）范围内浮动定位（图1912），浮动值an主 要根据构配件的统一和结构构造等要求来确定。 第二节 多层厂房的平面设计 12 七、楼梯、电梯间及生活辅助用房的布置 （一）布置原则 第一，楼电梯间及生活辅助用房的位置应结合厂区总平面的道路、 出入口及使用管理的需要，布置在合适的部位，使货物运输和工作人员 上下班路线通顺、短捷，避免人流和货流的交叉。 第二，楼梯、电梯间的主要出入口位置要明显易找，其数量及布置 应满足安全疏散、防火及卫生等相关规定。且楼、电梯间前应有一定面 积的通道或过厅，以满足运输工具的外形尺寸及货运回转等需要，避免 在此发生堵塞。 第三，在保证厂房内生产面积、生产空间完整，满足生产运输和防 火疏散的前提下，将其布置在厂房边侧或相对独立的区段。 第四，结合具体情况，在不影响生产工艺的基础上，生活辅助用房 与楼、电梯可集中或分散布置。 第二节 多层厂房的平面设计 13 （二）楼、电梯间的平面布置 （1）在厂房的端部（图1913a）。适用于平面长度不长的厂房。 （2）在厂房的内部（图1913b）。由于楼、电梯不靠外墙，可在 大宽度厂房中，将生产工段布置在周边位置，满足其通风和采光的要求 。但因无直接对外出口，对交通疏散不利。 （3）在厂房外纵墙外侧（图1913c）。将楼、电梯位置贴建在厂 房外纵墙外侧适当位置，与厂房生产用房部分分开，互不干扰，从而增 加生产工艺布置的灵活性。 （4）在厂房外纵墙内侧（图1913d）。虽对生产工艺布置有一定 的影响，但结构整体刚度较外侧布置为好。 （5）在不同区段交接处（图1913e）。楼、电梯位于两个生产工 部连接处，将两个工部联系起来。 第二节 多层厂房的平面设计 14 （三）生活辅助用房的平面布置 多层厂房生活辅助用房在建筑平面中的位置一般与楼、电梯间相同。 当位于厂房端部、内部及内侧时，厂房主体结构形式统一、构造简单 、施工方便。但相对增加了建筑造价。但若考虑今后的发展，如当生产工 艺变更需要占用生活辅助用房的位置时，可及时移走生活辅助用房，改其 为生产用房。所以，这种布置对增加空间使用的灵活性又有好处。 当生活辅助用房位于厂房外侧或不同工段的连接处时，其结构形式可 与生产车间的一致。为节约建筑空间，也可根据需要改变层高，自成一结 构形式。但错层布置会增加剖面的复杂性和使用上的不方便，也将增加结 构、施工的麻烦。 第二节 多层厂房的平面设计 15 剖面设计的主要内容是合理确定厂房的层数、层高、剖面形式和技术管线 的布置等有关问题。 一、层数的确定 层数的确定主要与生产工艺、城市规划、地质条件和经济技术条件等因素 有关。 （一）生产工艺的影响 对于生产工艺要求明确、严格的厂房，根据其竖向生产流程的需要，在确 定各工程段的相对位置和面积的同时，厂房的层数也就相应地确定了。 （二）城市规划及其他技术条件的影响 在城市内建造多层厂房时，其层数的确定还要考虑城市规划、城市建筑面 貌、与相邻建筑的谐调、环境效果以及工厂群体组合等因素。此外，还应考虑 地质条件、结构形式、施工方法及工程抗震的要求。 （三）经济因素的影响 厂房的层数与厂房的造价有直接的关系。层数增加，会加大技术难度、延 长施工周期，直接或间接的影响单位面积的造价。层数多，厂房的单位面积造 价就高。但层数少，用地浪费，也不经济。经济的厂房层数与厂房展开面积的 大小有关，展开面积愈大，层数愈可提高。图1914是层数和厂房展开面积与 造价的关系曲线。 第三节 多层厂房的剖面设计 16 二、层高的确定 多层厂房层高的确定主要与生产工艺、生产运输设备、采光通风及 管道的布置等因素有关。 （一）与生产工艺、生产运输设备的关系 层高应充分满足生产工艺的要求，同时考虑生产和运输设备（吊车 、传送装置等）对厂房高度的要求。与单层厂房一样，有吊车的多层厂 房，也应根据设备、起吊重物尺寸以及吊车规格和安全净空等因素，相 应地考虑层高。一般在工艺允许的情况下，把有吊车的工段和重量大、 体积大或运输量大的设备布置在底层，相应地加大底层的层高。对个别 较高的设备，可将局部楼层加高，形成有不同层高的剖面形式。 （二）与采光通风的关系 对采用双面侧窗自然采光的多层厂房，当厂房宽度增加时，为保证 厂房中部的采光效果，应在提高侧窗高度、加大侧窗宽度的同时，增加 厂房的建筑层高。在采用自然通风的车间，层高与通风的关系应满足 工业企业卫生标准中的有关规定应根据通风计算，确定层高。 通常在天然采光和自然通风的情况下，层高越高，对改善环境越有利， 但造价也随之越高。 第三节 多层厂房的剖面设计 17 （三）与管道布置的关系 管道布置需要占据厂房一定的空间高度，尤其是一些水平管道，如 空调管道，其断面较大，一般可达1.52.0m，因此，管道布置对层高 的影响较大。 常见的几种管道布置方式如图1915所示。其中（a）、（c）表示 干管布置在底层或顶层的形式，这时就需要加大底层或顶层的层高。（ b）、（d）则表示管道集中布置在各层走廊上部，这时层高也应采取相 应变化。 第三节 多层厂房的剖面设计 18 （四）与经济因素的关系 从图1916中可以看出，层高每增加0.6m，单位面积造价提高约 8.3%左右。目前，我国多层厂房层高常采用4.2m、4.5m、4.8m、5.1m 、5.4m、6.0m等几种尺寸。经济的层高为3.6m6.0 m。同一幢厂房内 ， 层高的尺寸不宜超过两种（地下室层高除外）。 （五）与室内空间比例的关系 在满足生产工艺要求与经济合理的前提下，厂房的层高还应考虑室 内建筑空间的比例关系，使其空间比例协调。 具体厂房层高的确定，还得根据工程的实际情况，进行比较后再进行确 定。 三、剖面形式 多层厂房的平面柱网