《建筑概论》（第二版）课件第四章工业建筑设计—单层厂房设计

1、 第二节单层厂房设计单层厂房的平面设计 单层厂房的剖面设计 单层厂房的立面设计 下一张主 页退 出上一张一、单层厂房平面设计目的要求：1、使学生了解生产工艺与建筑平面设 计的关系；2、掌握厂房平面形式及特点；3、能够经济合理确定厂房的柱网尺寸。教学内容： 上一张下一张主 页退 出单层厂房的组成1、房屋的组成生产工段辅助库房部分行政办公生活用房单层厂房的组成2、构件的组成横向排架：基础、柱、屋架（屋面梁）纵向连系构件：基础梁、连系梁、圈梁、吊车梁；支撑系统：屋架支撑、柱间支撑；3、围护结构外墙、屋顶、地面、门窗、天窗（一）平面设计和生产工艺的关系1、生产工艺平面图的内容生产工艺流程的组织；生产和

2、起重运输设备的选择和布置；工段的划分；厂房面积的大小以及生产工艺对厂 房建筑设计的要求。 下一张主 页退 出上一张2、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；下一张主 页退 出上一张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。下一张主 页退 出上一张（二）平面设计与总图及环境的关系人物流组织的影响 地形的影响 气候的影响

3、 下一张主 页退 出上一张（三）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 A、直线布置 B、平行布置 C、垂直布置（2）生产状况的影响；（3）生产设备布置的影响；下一张主 页退 出上一张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； 下一张主 页退 出上一张1、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 下一张主 页退 出上一张 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。 特点：跨度相垂直布置：适用于垂直式的生产工艺流程特

4、点： 工艺流程紧凑，零部件至总装配车间的运输路线短捷； 在跨度垂交处结构、构造复杂，施工麻烦。 下一张主 页退 出上一张不同平面形式的厂房造价比：从建筑经济角度看：近于方形或方形的平面较优越。下一张主 页退 出上一张2、L形、形、形平面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。 下一张主 页退 出上一张（四）柱网的选择 柱网的概念：在平面上排列所形成的网络。下一张主 页退 出上一张柱网的设计要求：1、满足生产工艺提出的要求2

5、、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，提高厂房的通用性下一张主 页退 出上一张扩大柱网能提高厂房的通用性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扩大柱网能提高吊车的服务范围 1、柱网尺寸的确定（1）跨度尺寸的确定 A、生产设备的大小及布置 B、车间内部通道 C、厂房建筑模数协调标准的要求 下一张主 页退 出上一张工艺设计中应考虑如下因素： 设备大小 设备布置方式 交通运输所需空间生产操作及检修所需空间 下一张主 页退 出上一张 根据厂房建筑模数协调标准规定：凡跨度等于或小于18m时应采用3m倍数(30M数列)；即: 9m, 12m, 15m, 18m大于1

6、8m时应采用6m倍数(60M数列)；即: 18m, 24m, 30m, 36m除工艺布置上有特殊要求外,一般不采用21m, 27m和33m等跨度尺寸 下一张主 页退 出上一张（2）柱距尺寸的确定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；即: 6m, 12m； 抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列。 下一张主 页退 出上一张（3）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：618m，624m，1218m，1224m，在有桥式吊车的厂房中，起重量大于50T时为：618m，624m，630m，636m，1218m，1224m，1230m，1236m下

7、一张主 页退 出上一张经过经济比较，也可选用69m，612m，615m，621m,627m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 下一张主 页退 出上一张（4）方形柱网灵活车间常用尺寸:1212m,1818m,2424m 下一张主 页退 出上一张（五）厂房通道及有害工段的布置 1、通道的位置、宽度和数量 有害工段的布置 下一张主 页退 出上一张二、单层厂房剖面设计 目的要求： 1、使学生了解厂房剖面设计的具体任务；2、了解剖面设计的影响因素及其与平面设计的关系；3、掌握厂房通风和采光的设计。 教学内容： 上一张下一张主 页退 出（一

8、）生产工艺对剖面设计的影响和建筑设计的任务 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。 下一张主 页退 出上一张 剖面设计的任务：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。 下一张主 页退 出上一张（二）厂房高度的确定厂房高度的概念：1、柱顶标高的确定无吊车厂房柱顶标高：根据最大生产设备的高度和其安装、检修时所需的净空高度确定；从心理角度考虑应避免单层厂房跨度大、高度低而产生压抑感； 下一张主 页退 出上一张 柱顶标高：考虑到采光、通风柱顶标高不应低于4

9、M；从卫生角度考虑，确定厂房高度时，不应遵守卫生标准的要求，应保证每人占有空气量不小于13M3、面积不小于4M2。柱顶标高还应符合扩大模数3M数列,砖混结构厂房的西半球顶标高可符合1M数列。 下一张主 页退 出上一张有吊车厂房其柱顶标高应按下式计算求得，即： H=H1+h+Ch式中 H柱顶标高，应符合3M数列； H1吊车轨顶标高，由工艺设计人员提出； h轨顶至吊车上小车顶部的高度；下一张主 页退 出上一张Ch 屋架下弦底面至吊车小车顶面的安全 空隙。H1=H2+H3柱牛腿标高，应符合扩大模数3M数列，如牛腿标高大于7.2M时，应符合扩大模数6M数列； H3吊车梁高、吊车轨高及垫层厚度之和。 下

10、一张主 页退 出上一张多跨厂房高差处理经济角度：设高差增加造价（C元/M）；低部增加造价（Y元/M），抬高低部屋面、地面造价不增；低部抬高的临界宽度W=C/Y （在这个宽度范围内二者造价相等）当低部的实际宽度小于W时，可不设高差，把低部与高部拉平；当低部的实际宽度大于W时，应设高差。 下一张主 页退 出上一张 构造角度：厂房建筑模数协调标准规定： 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。 下一张主 页退 出上一张（二）室内地坪标高的

11、确定室内外地面必须设高差，一般取150MM。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要不同的台阶上，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。下一张主 页退 出上一张（三）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下一张主 页退 出上一张1、天然采光系数 光通量： 照度： 采光系数：C=（En/Ew）100%下一张主 页退 出上一张2、采光面积的确

12、定 窗地比 下一张主 页退 出上一张3、采光方式和采光窗的选择（1）采光方式: 侧面采光 顶部采光 混合采光 A、侧面采光(侧窗) 单侧采光(房间很窄)；双侧采光高侧窗；低侧窗下一张主 页退 出上一张侧窗:它是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。下一张主 页退 出上一张侧窗: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 下一张主 页退 出上一张B、顶部采光（天窗）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。 下一张主 页退 出上

13、一张C、混合采光侧面采光+顶部采光 下一张主 页退 出上一张（2）采光天窗的形式 常见的有：矩形、梯形、M形、锯齿形、横向天窗、平天窗等下一张主 页退 出上一张A、矩形天窗 是沿跨间纵向两侧开窗采光，具有中等照度，采光系数最高值在跨中，最低值在柱子处； 由安装在屋架上的天窗架和天窗架上的天窗扇组成； 下一张主 页退 出上一张A、矩形天窗优点：室内光线均匀，直射光少；窗面垂直，积灰少，且易于防水；窗扇可开启，能兼起通风作用；窗的位置高一般处于视野范围外，不易形成眩光。 下一张主 页退 出上一张A、矩形天窗缺点：增加了厂房的体积和屋顶承重结构的集中荷载；屋顶结构复杂；造价高；抗震性能不好。 下一张

14、主 页退 出上一张矩形天窗的设计：天窗宽度：厂房跨度的1/2-1/3；天窗位置高度：指天窗下沿至工作面的高度；厂房跨度的0.35-0.7；天窗间距:指天窗轴线间的距离；小于天窗位置高度的4倍以内；相邻天窗玻璃间距：一般取相邻天窗高度和的1.5倍；即: L1.5(h1+h2)天窗高度：屋面至天窗上沿的垂直距离。下一张主 页退 出上一张B、梯形天窗将矩形天窗的玻璃作成向外倾斜的就形成梯形天窗。 下一张主 页退 出上一张B、梯形天窗特点：遮挡少，水平投影面积大，可大大提高室内照度（玻璃与水平投影面成600角时，可提高室内照度60%）。玻璃倾斜，容易积灰，污染严重，构造复杂，直射光多。现已较少用 下一

15、张主 页退 出下一张主 页退 出上一张C、M形天窗将矩形天窗的屋盖由两侧向内倾斜而形成。 上一张下一张主 页退 出C、M形天窗特点：屋盖倾斜，其内表面可增强光线的反射作用，同时还可引导气流；较矩形天窗采光、通风都有利，但构造较矩形天窗复杂，天窗屋面需用内排水或形成纵向长天沟外排水。下一张主 页退 出上一张D、锯齿形天窗是将厂房屋盖做成锯齿形，窗设于垂直面上。（单面顶部采光） 下一张主 页退 出上一张D、锯齿形天窗特点： 能利用天棚倾斜面反射光线，采光效率较矩形天窗高； 窗扇可开启，能兼起通风作用； 直射光少，室内光线稳定且均匀，还具有较强的方向性； 能保证7%的平均采光系数，能满足精密工作车间

16、的采光要求。下一张主 页退 出上一张D、锯齿形天窗适用于：要求光线稳定，要调节温湿度的厂房；如纺织厂、印染厂等。下一张主 页退 出上一张E、横向天窗是将相邻柱距的整跨屋面板上下交替布置在屋架的上下弦上，利用屋面板位置的高差（即屋架上下弦的高差）作采光口而形成的。下一张主 页退 出上一张E、横向天窗优点： 天窗布置灵活，可根据使用要求每隔一个柱距或几个柱距布置；造价较矩形天窗低（为矩形天窗的62%），采光效果与纵向矩形天窗差不多。排气路线短捷，可开设较大面积的采光口，通风量大 下一张主 页退 出上一张 E、横向天窗缺点： 窗扇形式受屋架形式的限制，布置不灵活，窗扇不标准，构造复杂； 厂房纵向刚度

17、差； 屋架高度要求较大，不宜用于跨度较小的车间。适用于：朝向为东西向的冷加工车间及对采光、通风有要求的热加工车间 下一张主 页退 出上一张F、平天窗是在屋面上直接设置采光口而形成的。可成点，成块，成带布置。 下一张主 页退 出上一张F、平天窗特点：采光效率高，为矩形天窗的2-3倍，布置灵活，构造简单，施工方便，不需天窗架，造价低； 阳光直射车间，易产生眩光，采暖地区玻璃易结露，造成水滴下落；玻璃表面易积灰或积雪、玻璃易破碎下落伤人，平天窗不能通风；适用于：冷加工车间下一张主 页退 出上一张G、三角形天窗将屋面玻璃抬高（一般与水平面成30-450）宽为3-6M。需设天窗架，其特点类似平天窗。下一

18、张主 页退 出上一张（3）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） 横向布置（天窗带垂直于屋脊） 点式或块状布置 下一张主 页退 出上一张A、纵向布置主要适用于朝向为南北向的厂房；多采用矩形、M形、梯形、锯齿形天窗，也可采用平天窗，作成采光带沿厂房屋脊纵向布置。 下一张主 页退 出上一张B、横向布置主要适用于朝向为东西向的厂房；多采用横向下沉式天窗，也可采用平天窗 成带横向布置。 下一张主 页退 出上一张C、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。 下一张

19、主 页退 出上一张选择采光天窗的形式及布置方式 采用屋架(或屋面梁)上铺屋面板的屋盖可采用矩形、梯形、M形、平天窗；采用折板、马鞍形壳板屋盖可利用板上下布置形成的高差设置横向天窗；采用壳体结构的厂房可利用壳体边缘凸起的弧形部分设置天窗。 下一张主 页退 出上一张（四）自然通风厂房通风分为：机械通风和自然通风 机械通风：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。 自然通风：是利用自然力作为空气流动的动力来实现厂房通风换气的。 下一张主 页退 出上一张1、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。 （1）热压作用 热压：由于热源作用，造成室内外温度差，从而产生空气压

20、力差就叫热压。 下一张主 页退 出上一张热压大小的计算式： p=gH(w-n) p热压（Pa） g重力加速度（m/s2） H进排气口中心线的垂直距离(m) w室外空气密度(kg/m3) n室内空气密度(kg/m3) 下一张主 页退 出上一张热压大小取决于两个因素：上下进排气口的距离室内外温度差 下一张主 页退 出上一张（2）风压作用 风压：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： 下一张主 页退 出上一张2、冷加工车间的自然通风按照采光要求设计的窗，能够满足车间内通风换气的要求。在剖面设计中着重在天然采光的设计上，在而对于自然通风的处理上应使厂房纵向垂直于夏季主导

21、风向或不小于450倾角，并限制厂房宽度。下一张主 页退 出上一张3、热加工车间的自然通风（1）进排气口的设置 进气口的设置：进气口的位置尽量低 南方地区：窗台高0.4-0.6M，或不设窗扇而采用开敞式，开敞口下沿应 高出室内地面0.6-0.8M，并在 开敞部位设挡雨板。下一张主 页退 出上一张寒冷地区：下部进气窗宜分设上下两排开启， 夏季开启下排进气窗；冬季关闭下排 用上排进气窗。（上排进气窗离地面 大于4M）排气口的设置：排气口的位置尽量高，无天窗，排气口宜设在靠檐口一带；设有 天窗用天窗作排气口，天窗多设 在靠屋脊一带下一张主 页退 出上一张（2）通风天窗的选择有矩形通风天窗和下沉式通风天

22、窗两种。1）矩形通风天窗带挡风板的矩形天窗称矩形通风天窗。下一张主 页退 出上一张矩形通风天窗设计： A、 挡风板距天窗的距离 L/h=0.6-2.5的范围内； 常用的L/h的比值是： 当天窗挑檐较短时，可用L/h=1.1-1.5；当天窗挑檐较长时，可用L/h=0.9- 1.25；喉口宽度b与窗高h下一张主 页退 出上一张矩形通风天窗设计：B、喉口宽度b与窗高h当b6m时，h=(0.4-0.5)b；当b6m时，h=(0.3-0.4)b； 下一张主 页退 出上一张C、 不设挡风板条件单跨或多跨厂房的边跨，满足表15-4的条件时，天窗迎风面处于负压区，可不设挡风板。 例如：h=1.7, H=9.3

23、, x=4.8则 h/H=1.7/9.3=0.182,x/H=4.8/9.3=0.52。查表15-4，无论风与水平面夹角是00或100，天窗迎风面处于负压区，不会灌风。 下一张主 页退 出上一张C、 不设挡风板条件两相邻天窗间距L5h时,两天窗互起挡风板的作用,可不设挡风板。符合表15-5的情况，此时低跨的天窗靠近高跨一侧的排气口不会产生倒灌现象。例如：z=6，a=6, H=9.3, L=18则 z/a=6/6=1,(L-z)/H=(18-6)/9.3=1.291.5符合表15-5的要求，靠近高跨一侧的低跨天窗口不会产生倒灌可不设挡风板。下一张主 页退 出下一张主 页退 出上一张2）下沉式通风

24、天窗优点：降低了厂房高度4-5M；减少了风荷载；不设天窗架和挡风板，屋架上的集中荷载比矩形天窗少5%左右，相应地柱和基础断面将减少；可节省钢材和砼，降低造价约为12%； 下一张主 页退 出上一张2）下沉式通风天窗重心下降，抗震性能好；通风稳定，效果良好；布置灵活，热量排除路线短；采光均匀。 下一张主 页退 出上一张2）下沉式通风天窗缺点：屋架下弦受扭；屋面排水处理复杂；窗扇受屋架形式的限制，构造复杂；屋面板下沉，室内会产生压抑感。 下一张主 页退 出上一张下沉式通风天窗分类：井式天窗、纵向下沉式天窗、横向下沉式天窗三类A、井式天窗（图14-17） 井式天窗是每隔一个柱距或几个柱距将一定范围内的

25、屋面板下沉，形成一个天井。中井式天窗边井式天窗下一张主 页退 出下一张主 页退 出上一张B、纵向下沉式天窗 是沿整个纵向（两端宜各留一个柱距）将一定宽度范围内的屋面板下沉。中纵向下沉式天窗边纵向下沉式天窗双列纵向下沉式天窗下一张主 页退 出上一张C、横向下沉式天窗是每隔一个柱距或几个柱距，将整个跨宽的屋面板下沉。下一张主 页退 出上一张3）开敞式厂房 A、全开敞B、下开敞C、上开敞D、部分开敞下一张主 页退 出上一张第三节 单层厂房定位轴线的标志 目的要求： 1、使学生了解定位轴线的定义； 2、掌握厂房定位轴线的标志。 教学内容：上一张下一张主 页退 出单层厂房定位轴线定位轴线的定义和作用 确

26、定厂房主要承重构件标志尺寸及其相互位置的基准线，同时也是设备定位、安装及厂房施工放线的依据。（一）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。 下一张主 页退 出上一张1、中间柱与横向定位轴线的联系 除横向变形缝及端部排架柱外，中间柱的中心线应与横向定位轴线相重合。下一张主 页退 出上一张2、横向伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的联系横向伸缩缝、防震缝处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ae应符合国家现行有关标准的规定。下一张主 页退 出上一张3、山墙与横向定位轴线的联系1）山墙为非

27、承重墙 山墙为非承重墙时，墙内缘和抗风柱外缘应与横向定位轴线相重合。端部排架柱中心线均应自横向定位轴线向内移600MM，端部实际柱距减少600MM 下一张主 页退 出上一张 2）山墙为承重墙 山墙为砌体承重墙时，墙内缘与横向定位轴线的距离应按砌体的块料类别为 半块或半块的倍数或墙厚的一半。下一张主 页退 出上一张（二）纵向定位轴线 纵向定位轴线在柱身通过处是屋面大梁标志尺寸端部的位置，也是大型屋面板边缘的位置。 下一张主 页退 出上一张1、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。 下一张主 页退 出上一张 吊车跨度

28、与厂房跨度的关系： L-LK=2e 式中：L厂房跨度（m） LK吊车跨度（吊车轮距）（m） e轴线至吊车轨中心线的距离，一般取750mm，当吊车起重量50t 时或有构造要求时，可取1000，砖混结构当采用梁式吊车时可取500mm。 下一张主 页退 出上一张要求：安全缝隙要等于或大于允许的缝宽。即： e-（B+h0）Cb下一张主 页退 出上一张 （1）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20/5t的厂房。吊车起重量20/5t时，其参数为：h=h0=400mm；B=260mm； Cb80mm；根据公式 e-（B+h0）80mm即：750-（260+400）=90mm80mm 安全缝隙宽度大于允许的缝宽下一张主 页退 出上一张（2）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连系尺寸ac 即：h0=h-ac ac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30/5t的厂房。吊车起重量30/5t时，其参数为： h=400mm； B=300mm； Cb80mm；下一张主 页退 出下一张主 页