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第四章工业建筑设计 主讲教师 李曌 第一节概述 工业建筑的概念进行工业生产的房屋 在其中根据一定的工艺过程及设备组织生产 工业建筑的特点 1 按厂房用途分 1 主要生产厂房 2 辅助生产厂房 3 动力类厂房 4 贮藏类建筑 5 运输类建筑 6 其它 生产厂房 中航工业直升机公司 2 按层数分类 1 单层厂房 2 多层厂房 3 混合层次厂房 3 按车间内部生产状况分 1 冷加工厂房 2 热加工厂房 3 有侵蚀性介质作用的车间 4 恒温恒湿车间 5 洁净车间 6 其它特种状况的车间 热加工厂房 锻工车间 厂房的结构组成 1 装配式钢筋混凝土结构组合方式 预制钢筋混凝土柱 钢筋混凝土屋架或屋面梁特点 结构坚固耐久 可预制装配 与钢结构相比可节约钢材 造价较低 但其自重大 抗震性能不如钢结构 适用于 跨度小于30M的单层厂房 2 钢结构组合方式 主要承重构件全部用钢材做成特点 抗地震和振动性能好 构件较轻 施工速度快 但钢结构易锈蚀 耐火性能差 适用于 L 24M 大荷载大跨度及有高温振动 3 钢 钢筋混凝土结构组合方式 钢筋混凝土柱 钢屋架特点 具有装配式钢筋混凝土结构和钢结构的双重优点适用于 L 24 26M 大荷载及有振动 工业建筑设计的任务与要求 一 工业建筑设计的任务根据生产工艺 设计厂房的平面形状 柱网尺寸 剖面形式 建筑体型 合理选择结构方案和围护结构的类型 进行细部构造设计 协调建筑 结构 水 暖 电 气 通风等各工种 正确贯彻 坚固适用 经济合理 技术先进 的原则 二 工业建筑设计的要求1 满足生产工艺的要求2 满足建筑技术要求1 坚固性 耐久性应符合建筑的使用年限 2 应具有通用性和改建 扩建的可能性 3 应遵守 厂房建筑模数协调标准 及 建筑模数协调统一标准 3 满足建筑经济要求1 在可能的条件下 多采用联合厂房 2 合理确定建筑的层数 单层或多层厂房 3 合理减少结构面积 提高使用面积 4 合理降低建筑材料的消耗 5 优先采用先进的 配套的结构体系及工业化施工方法 4 满足卫生及安全要求1 应有充足的采光条件及通风措施 2 有效排除生产余热 废气及有害气体 3 采取相应的净化 隔离 消声 隔声等措施 4 美化室内外环境 第二节单层厂房设计 1 房屋的组成生产工段辅助工段库房部分行政办公生活用房 2 构件组成承重结构1 横向排架 基础 柱 屋架 或屋面梁 2 纵向联系构件 基础梁 连系梁 圈梁 吊车梁等 3 支撑系统 屋架支撑 柱间支撑等 围护结构外墙 屋顶 地面 门窗 天窗等 其它隔断 作业梯 检修梯等 平面形式及其特点 影响厂房平面轮廓形式的因素 1 生产工艺流程的影响直线布置平行布置垂直布置 2 生产状况的影响门窗位置 大小布置等 3 生产设备布置的影响设备大小 布置方式 4 总平面的影响1 人物流组织的影响2 地形的影响3 气候的影响日照 风向朝向 夏季室内不受阳光照射且通风良好 厂房内部的起重运输设备与平面设计的关系 一 单轨式悬挂吊车是在屋顶承重结构下部悬挂梁式钢轨 轨梁布置为直线或可转弯的曲线 在轨梁上设有可移动的滑轮组 或称神仙葫芦 沿轨梁水平移动 利用滑轮组升降起重 起重量一般在3吨以下 最多不超过5吨 有手动和电动两种类型 二 梁式吊车分手动和电动两种1 悬挂梁式吊车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 2 梁承梁式吊车在排架拄上设牛腿 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 适用于小型起重量的车间 一般起重量不超过5T 三 桥式吊车通常是在厂房排架柱上设牛腿 牛腿上搁吊车梁 吊车梁上安装钢轨 钢轨上放置能滑行的双榀钢桥架 或板梁 桥架上支承小车 小车能沿桥架滑移 并有供起重的滑轮组 在桥架与小车行走范围内均可起吊重物 起重量从5吨至数百吨不等 起重时为电动 吊车上设有驾驶室 常设在桥架一端或根据要求确定其位置 四 其它运输设备交通车传送带提升机等起重运输设备与平面设计关系平面布置 平面尺寸与设备适应平面相关设施配套 厂房平面轮廓形式 一般形式 矩形 方形等 特殊形式 L形 形 形等 一 矩形平面跨度平行布置 适用于直线式的生产工艺流程和往复式的生产工艺流程 各段之间靠得较紧 运输路线短捷 工艺联系紧密 工程管线较短 形式规整 占地面积少 结构构造简单 造价低 施工快 室内采光通风容易解决 二 L形 形 形平面 根据生产特征选择L形 形 形平面的特点 厂房各部宽度不大 厂房周长较长 可在较长的外墙上设置门窗 室内采光通风条件好 纵横跨垂交 要垂交处构件类型增多 构造复杂 需设防震缝 外墙长度较长 造价及维修费用较高 室内各种工程管线较长 厂房平面设计的要求 A 首先满足生产工艺的要求 同时在设计中应使厂房平面形式规整 合理 简单以便减少占地面积 节能和简化构造处理 B 厂房的建筑参数应符合 厂房建筑模数协调标准 使构件的生产满足工业化生产的要求 C 选择技术先进和经济合理的柱网使厂房具有较大的通用性 D 正确地解决厂房的采光和通风 E 合理地布置有害工段及生活用室 F 妥善处理安全疏散及防火措施 柱网 柱距与跨度 柱网的设计要求 1 满足生产工艺提出的要求2 遵守 厂房建筑模数协调标准 3 调整和统一柱网4 尽量扩大柱网 提高通用性和经济合理性 扩大柱网能适应工艺变更和设备更新 扩大柱网能扩大生产面积 节约用地 扩大柱网能加快建设速度 利于大型设备的布置及物品运输 扩大柱网能提高吊车的服务范围 柱网尺寸 跨度 柱网尺寸 柱距 根据 厂房建筑模数协调标准 规定 柱距采用扩大模数60M数列 基本柱距6m 砖柱时 4m 抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列 扩大柱网 12 15 18 12等跨度 柱距 方形柱网 灵活车间 12 12m 18 18m 24 24m 在我国建筑实践中常用的柱网尺寸 在有起重量不大于5T的悬挂式吊车和无吊车的厂房为 6 18m 6 24m 12 18m 12 24m 在有桥式吊车的厂房中 起重量大于50T时为 6 18m 6 24m 6 30m 6 36m 12 18m 12 24m 12 30m 12 36m 经过经济比较 也可选用6 9m 6 12m 6 15m 6 21m 6 27m 砖木结构常用3m 3 6m 4m柱距一般来说 不管有无吊车 18m和24m两个跨度适应性较强 生活间 生活间的组成 生产卫生用室 浴室 存衣室 生活卫生用室 休息室 吸烟室 厕所 女工卫生室等 行政办公室 学习室 值班室 计划调度室等 生产辅助用室 工具室 材料库 计量室等 生活间的布置毗连式生活间独立式生活间厂房内部生活间 单层厂房剖面设计 平面设计主要从平面形式 柱网选择 平面组合等方面解决生产对厂房提出的各种要求 剖面设计主要从厂房的建筑空间处理上满足生产对厂房提出的各种要求 剖面设计的内容确定厂房高度 处理车间的采光 通风和屋面排水问题 合理选择围护的形式及其构造 厂房高度的确定 厂房高度 室内地面至柱顶的距离自室内地面至柱顶的高度应为300的倍数自室内地面至牛腿的高度应为300的倍数 自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600的倍数 柱顶标高的确定 1 无吊车厂房的柱顶标高 生产设备高度 安装检修等所需空间 心理角度考虑 满足通风和采光的要求 卫生角度 占有空气量 13M3 人 面积 4M2 人 符合 厂房建筑模数协调标准 扩大模数3M数列 有吊车厂房高度确定 柱顶标高应按下式计算H H1 H2H 柱顶标高 3M数列 H1 吊车轨顶标高h1 需跨越做大设备高度h2 安全距离 400 500h3 起吊的最大物件高度h4 吊索的最小高度h5 吊钩至轨顶面的距离h6 轨顶至吊车上小车顶部的高度 h7 小车顶面至屋架下弦底的安全距离 220 湿陷性黄土区 300 多跨厂房高差处理 是否设高低跨的经济性构造角度 厂房建筑模数协调标准 在采暖和不采暖的多跨厂房中 高差值等于或小于1 2M时不设高差 在不采暖的多跨厂房中 高跨一侧仅有一个低跨 且高差值等于或小于1 8M时 也不设高差 有地震设防要求时 高差不大于2 4M时宜做成等高 剖面空间的利用 室内地坪标高的确定 室内外地面必须设高差 一般取150 200 1 当厂房跨度平行等高线布置 地形坡度又较大时 若工艺条件许可 可将厂房不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 地形坡度又较大时 若工艺条件许可 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 吊车轨顶仍保持同一标高 天然采光 天然采光的设计要求 1 满足采光系数最低值的要求2 满足采光均匀度要求3 避免在工作区产生眩光天然采光系数采光系数 C En Ew 100 采光面积窗地比 采光方式 侧窗 在房间的一侧墙上或两侧墙上开采光口 是常见的一种采光方式 分类单侧采光 双侧采光高侧窗 低侧窗特点 构造简单 布置方便 造价低 光线具有明确的方向性 有利于形成阴影 对观看立体物体特别适宜 侧窗通常做成长方形 横长方形 坚长方形 方形 顶部采光 天窗 混合采光 利用开设在屋顶上的窗子进行采光特点 室内光线较均匀 采光效率较侧窗高但构造较复杂 造价较高 侧面采光 顶部采光采光天窗的形式矩形 梯形 M形 锯齿形横向下沉式天窗平天窗 采光天窗的布置 采光天窗的布置须结合天窗形式 屋盖结构和构造 厂房朝向 生产要求等因素综合考虑 采光天窗的布置有 纵向布置 天窗带平行于屋脊 适用于朝向为南北向的厂房横向布置 天窗带垂直于屋脊 适用于朝向为东西向的厂房点式或块状布置采用平天窗 根据使用要求 在屋面上灵活布置采光口 采光均匀性好 自然通风 厂房通风 机械通风 自然通风 依靠通风机的力量作为空气流动的动力来实现通风换气的 利用自然力作为空气流动的动力来实现厂房通风换气的 热压通风 风压通风 自然通风的基本原理 厂房的自然通风是利用热压作用和风压作用形成的 热压作用由于热源作用 造成室内外温度差 从而产生空气压力差就叫热压 热压值与上下进排气口的距离 室内外温度差成正比风压作用由于风的作用而产生的空气压力差叫风压正压及正压区 负压及负压区 单层厂房定位轴线 横向定位轴线 横向定位轴线通过处是吊车梁 屋面板 连系梁 基础梁及墙板标志尺寸端部的位置 总则定位轴线与纵向构件标志尺寸 基础梁 吊车梁 连系梁 屋面板 横向墙板 端部重合 屋架搁在柱上 屋架中心线与柱中心线重合 屋架 或屋面梁 支承在柱子的中心线上 中间柱的横向定位轴线与柱的中心线相重合 且横向定位轴线通过柱基础 屋架中心线及各纵向连系构件的接缝中心 山墙处横向定位轴线的定位 山墙为非承重墙时 墙内缘与横向定位轴线相重合 且端部柱的中心线应自定位轴线向内移600mm 山墙为砌体承重时 墙内缘与横向定位轴线间的距离应按砌体块材类别分别为半块或半块的倍数或墙厚的一半 以保证伸入山墙内的屋面板与砌体之间有足够的搭接长度 横向伸缩缝 防震缝处的柱应采用双柱及两条横向定位轴线 柱中心线均应自定位轴线向两侧各移600MM 两条横向定位轴线所需缝宽度A应符合国家现行有关标准的规定 此定位方法 既保证了双柱间有一定的距离且有各自的基础杯口 以便于柱的安装 同时又保证了厂房结构不致因设有伸缩缝或防震缝而改变屋面板 吊车梁等纵向构件的规格 施工简单 横向变形缝处柱与横向定位轴线的定位 纵向定位轴线 墙 边柱与纵向定位轴线的联系纵向定位轴线的标定与吊车桥架端头长度 桥架端头与上柱内缘的安全缝隙宽度以及上柱宽度有关 在有吊车的厂房中 为使吊车规格与厂房结构相协调 确定二者的关系如下L Lk 2e式中L 厂房跨度 即纵向定位轴线间的距离 Lk 吊车跨度 即吊车轨道中心线间的距离 e 吊车轨道中心线至定位轴线间的距离 e B h0 Cb Lk 封闭式结合的纵向定位轴线 轴线与外墙内缘及柱外缘重合 即 ac 0 h h0这种标定法适用于无吊车或只设悬挂式吊车的厂房以及柱距为6M 吊车起重量 20t 5t的厂房 吊车起重量 20 5t时 其参数为 h h0 400mm B 260mm Cb 80mm 非封闭式结合的纵向定位轴线 纵向定位轴线与柱外缘之间增设联系尺寸ac 即 h0 h acac值应为300mm或其倍数 当墙体为砌体时 可采用50mm或其整数倍 这种标定法适用于柱距为6M 吊车起重 30t 5t的厂房 吊车起重量 30t 5t时 其参数为 h 400mm B 300mm Cb 100mm 等高厂房的中柱宜设单柱和一条纵向定位轴线 柱的中心线宜与纵向定位轴线相重合 中柱与纵向定位轴线的定位 1 等高跨中柱与纵向定位轴线的定位无变形缝时的等高跨中柱 等高厂房的中柱 由于相邻跨内的桥式吊车起重量在30t以上 厂房柱距较大或有其他构造要求时需设置插入距 中柱可采用单柱 并设两条纵向定位轴线 当等高跨厂房设有纵向伸缩缝时 可采用单柱并设两条纵向定位轴线 高跨厂房需设置纵向防震缝时 应采用双柱及两条纵向定位轴线 中柱与纵向定位