《房屋建筑学(第四版)》课件第7章工业建筑设计原理

17.1工业建筑概述7.2单层厂房平面设计7.3单层厂房剖面设计7.4单层厂房定位轴线7.5单层厂房立面设计小结复习思考题第7章工业建筑设计原理2第7章工业建筑设计原理本章要点及学习目标本章着重介绍单层厂房设计的基本原理和方法。要求掌握工业建筑设计要求和构件的组成；平面设计与生产工艺的关系及柱网选择；定位轴线的标注；立面处理方法。3第7章工业建筑设计原理工业建筑是为各类工业生产需要而建造的不同用途的建筑物和构筑物的总称，通常把为生产和辅助生产使用的房屋称为建筑物，即“厂房”或“车间”。其他为满足生产而设置的烟囱、水塔、水池、各种管道支架等，则称为构筑物。7.1工业建筑概论4第7章工业建筑设计原理7.1.1工业厂房建筑的特点7.1工业建筑概论工业建筑在设计原则、建筑材料和建筑技术等方面与民用建筑相比有许多共同之处，但在使用要求方面存在着较大的差异，因此与民用建筑又有较大差别。工业厂房建筑主要有以下特点：①厂房平面设计首先要满足生产工艺的要求，工艺流程要求决定着厂房的平面布置和形式。②工业厂房需较大的室内空间布置各种机器设备和运输设备等。通常有桥式吊车的厂房，一般净空要求在8m以上，最高可超过20m；同时，厂房内机器设备具有较大的静、动荷载以及振动或撞击力等，对厂房结构提出较高要求。③有的厂房在生产过程中会散发大量的余热、烟尘、有害气体、侵蚀性液体及生产噪声等，这就要求厂房有良好的采光、通风和隔声能力。有些厂房内部，需要保持一定的温度、湿度，或要求防尘、防振、防爆、防腐蚀等要求，厂房设计时必须采取相应的特殊构造措施。④大多数厂房需要敷设各种技术管网，如上下水、热力、电力、煤气、氧气和压缩空气管道等，厂房设计时应考虑各种管道的敷设要求和它们的荷载。⑤由于单层厂房构件重量大，因此施工时往往需要大型起重机械吊装。机械设备和管道工程安装要求精度高，这就要求设备、管道预留孔洞和预埋件位置准确。5第7章工业建筑设计原理7.1.2工业厂房建筑的分类7.1工业建筑概论(1)按厂房层数分1)单层厂房单层厂房指层数为一层的厂房。适用于有大型机器设备或有重型起重运输设备的厂房(图7.1)。图7.1单层厂房剖面图67第7章工业建筑设计原理7.1.2工业厂房建筑的分类7.1工业建筑概论(1)按厂房层数分2)多层厂房层数为二层以上，通常为2~6层。适用于生产设备及产品较轻且可沿垂直方向组织生产的厂房，如轻工业、电子工业、精密仪表工业等行业(图7.2)。图7.2多层厂房剖面图89第7章工业建筑设计原理7.1.2工业厂房建筑的分类7.1工业建筑概论(1)按厂房层数分3)混合层数厂房同一厂房内由单层跨和多层跨的结构组成称为混合层数厂房。图7.3所示为一化工车间，高大的生产设备位于中间的单层跨内，两边跨则为多层。图7.3层次混合厂房1—汽机间；2——除氧间；3—锅炉间；4—煤斗间1011第7章工业建筑设计原理7.1.2工业厂房建筑的分类7.1工业建筑概论(2)按工业建筑的用途分1)主要生产厂房这类厂房中进行生产工艺的主要活动，如产品的备料、加工、装配等工艺流程的厂房。2)辅助生产厂房这类厂房为主要生产服务，如机械制造厂房的机械修理车间、工具车间等。3)动力用厂房这类厂房为生产提供动力能源，如锅炉房、煤气发生站、压缩空气站、变电所等。4)仓库这类厂房为工业生产提供场地储存原材料、半成品与成品，如机械厂包括金属料库、炉料库、砂料库、辅助材料库、半成品库及成品库等。5)运输用房它是管理、存放及检修运输工具的房屋，包括机车、汽车、电瓶车库等。12第7章工业建筑设计原理7.1.2工业厂房建筑的分类7.1工业建筑概论(3)按车间生产状况分1)热加工车间这类车间在生产过程中往往要散发大量余热、烟尘和有害气体，车间室温高于正常室外常温，如炼钢、轧钢、铸造、锻工车间等。2)冷加工车间这类车间的生产是在正常温、湿度条件下进行的，如机械加工、机械装配车间等。3)恒温恒湿车间在恒温(20℃左右)、恒湿(相对湿度在50%~60%)的条件下生产的车间，如精密仪表、纺织车间等。4)洁净车间生产过程中要求厂房保持高度洁净，如集成电路车间、医药工业中的针剂车间等。5)其他特种状况的车间生产过程中有酸、碱、盐腐蚀性介质作用的车间、有放射性物质的车间、有防爆要求的车间等。车间内部生产状况是确定厂房平、剖、立面以及围护结构形式的主要因素之一，设计时应予以充分考虑。13第7章工业建筑设计原理7.1.3单层厂房结构组成7.1工业建筑概论在单层厂房建筑中，支承各种荷载作用的构件所组成的骨架称为结构。厂房承重结构多数采用排架结构，其特点是厂房承重结构由横向排架、纵向联系构件及支撑系统组成。横向排架由屋架(或屋面梁，也称屋面大梁)、柱子和基础三大构件组成(图7.4)。纵向联系构件包括大型屋面板(或檩条)、吊车梁、连系梁等，这些构件与横向排架连接，形成了厂房的整体骨架结构系统，并将吊车纵向制动力和山墙上的风力传给柱子。支撑系统包括屋盖支撑和柱间支撑两部分，它起着传递水平风荷载及吊车产生的制动力，加强厂房结构的空间整体刚度和稳定性的作用。单层厂房围护结构中外墙多采用填充墙，它通常砌置在基础梁上，由基础梁传递至独立式基础上。当墙体较高时，还需要在墙体中部设置一道以上的连系梁，连系梁一般搁置在柱的牛腿上，连系梁上的墙体荷载直接传给柱子。山墙抗风柱主要承受山墙传来的风荷载，通过抗风柱上端和下端分别并传给屋架和基础。图7.4单层厂房装配式钢筋混凝土骨架及主要构件1—边列柱；2—中列柱；3—屋面大梁；4—天窗架；5—吊车梁；6—连系梁；7—基础梁；8—基础；9—外墙；10—圈梁；11—屋面板；12—地面；13—天窗扇；14—散水；15—风力1415第7章工业建筑设计原理7.1.4单层厂房结构的类型和选择7.1工业建筑概论(1)单层厂房结构按材料分1)混合结构主要承重结构由两种及两种以上的材料组成。如墙采用承重墙或带壁柱墙，屋架可用钢筋混凝土、钢木或轻钢结构共同组成。混合结构的构造简单，但承载能力和抗震性能差。适用于无吊车或吊车吨位不超过10t，跨度在15m以内，高度在5m以内的小型厂房。2)钢筋混凝土结构屋架、柱、基础三大承重构件均为钢筋混凝土构成。这种结构坚固耐久，可预制装配，承载能力大。适用于跨度在30m以内，吊车吨位在10t以上的大、中型厂房，是目前常用结构。3)钢结构主要承重构件中的屋架和柱子全部用钢材做成。这种结构抗震性能好，施工进度快。它适用于吊车吨位大(150t以上)，厂房跨度大，有高温或强烈振动的大型厂房。16第7章工业建筑设计原理7.1.4单层厂房结构的类型和选择7.1工业建筑概论(2)单层厂房按其结构形式分1)装配式钢筋混凝土排架结构它的特点是施工安装较方便，适用于跨度和高度均大，吊车吨位较大，或有较大振动荷载的大、中型厂房。2)装配式钢筋混凝土门式刚架结构它的特点是柱和屋架合并为一个构件，柱和屋架连接处视为刚性连接，柱和基础连接视为铰接。门式刚架结构的缺点是刚度较差，构件施工安装中的翻身、起吊和就位有一定困难，这些缺点直接影响了门式刚架的推广使用。因此，它只适用于厂房跨度和高度均不大，且吊车吨位较小的中、小型厂房。17第7章工业建筑设计原理7.1.5单层厂房中常用运输设备7.1工业建筑概论厂房在生产过程中，为运送原材料、成品或半成品以及进行设备检修等，常设置如吊车、汽车、火车、电瓶车、胶带输送机等必要的起重运输设备。其中各种形式的吊车与土建设计有着密切的关系。因此，必须熟悉吊车的性能及规格尺寸。常见吊车有单轨悬挂式吊车、梁式吊车、桥式吊车等。(1)单轨悬挂吊车单轨悬挂吊车由电动葫芦和工字钢两部分组成。工字钢悬挂在屋架(或屋面梁)下弦，电动葫芦沿工字钢水平移动。操纵方法有手动和电动两种，起重量为0.5~5t(图7.5)。图7.5单轨悬挂式吊车1—钢轨；2—电动葫芦；3—吊钩；4—操纵开关；5—屋架或屋面大梁下表面1819第7章工业建筑设计原理7.1.5单层厂房中常用运输设备7.1工业建筑概论厂房在生产过程中，为运送原材料、成品或半成品以及进行设备检修等，常设置如吊车、汽车、火车、电瓶车、胶带输送机等必要的起重运输设备。其中各种形式的吊车与土建设计有着密切的关系。因此，必须熟悉吊车的性能及规格尺寸。常见吊车有单轨悬挂式吊车、梁式吊车、桥式吊车等。(2)单梁电动起重吊车单梁电动起重吊车由梁架和电动葫芦两部分组成。梁架可悬挂在屋架下弦(图7.6(a))，或支承在吊车梁上面的轨道上(图7.6(b))。运送物品时，梁架沿厂房纵向移动，电动葫芦沿厂房横向移动。操纵方法有手动和电动两种，吊车吨位为1~5t。图7.6梁式吊车1—钢梁；2—运行装置；3—轨道；4—提升装置；5—吊钩；6—操纵开关；7—吊车梁2021第7章工业建筑设计原理7.1.5单层厂房中常用运输设备7.1工业建筑概论厂房在生产过程中，为运送原材料、成品或半成品以及进行设备检修等，常设置如吊车、汽车、火车、电瓶车、胶带输送机等必要的起重运输设备。其中各种形式的吊车与土建设计有着密切的关系。因此，必须熟悉吊车的性能及规格尺寸。常见吊车有单轨悬挂式吊车、梁式吊车、桥式吊车等。(3)桥式吊车桥式吊车由桥架和起重小车组成。桥架支承在吊车梁上面的轨道上，桥架上铺有供起重小车运行的轨道。桥架沿厂房纵向运行，起重小车沿厂房横向运行。桥式吊车的吊钩有单钩，也有主副钩两种。吊钩还有软钩、硬钩。吊车的操纵室多设在吊车的端部。吊车起重量为5~350t(图7.7)。图7.7桥式吊车1—吊车司机室；2—吊车轮；3—桥架；4—起重小车；5—吊车梁；6—电线；7—吊钩2223第7章工业建筑设计原理7.1.5单层厂房中常用运输设备7.1工业建筑概论(4)吊车工作制根据吊车开动时间占全部生产时间的比率，桥式吊车按工作的重要性及繁忙来分类：轻级工作制JC=15%；中级工作制JC=25%；重级工作制JC=40%。吊车开启的频繁程度对支承它的构件有很大的影响，设计吊车梁、柱子等构件前必须先了解吊车属哪一级工作制。除此以外，有些厂房内还设有火车、汽车、电瓶车、各式地面起重车、悬链、各种输送带、输送轨道、升降机、提升机等运输设备。24第7章工业建筑设计原理7.2.1工业厂房设计的任务7.2单层厂房平面设计厂房建筑平面设计和民用建筑有所不同，它是由工艺专业先进行工艺平面设计，建筑专业在生产工艺平面图的基础上进行厂房的建筑平面设计。单层厂房平面设计的主要内容包括主要生产车间和辅助生产车间的布置，车间交通运输(人流、货流)的组织和布置车间内部通道，平面形式确定，柱网选择和变形区段，安排门窗位置及生活辅助设施等；此外，还包括全面考虑总平面图及环境的要求，使厂房与周围地段、地形、建筑物及道路交通、绿化美化等有机结合。25第7章工业建筑设计原理7.2.1工业厂房设计的任务7.2单层厂房平面设计工业厂房建筑设计的主要任务就是根据国家现行建筑方针和政策，在满足建设任务和生产工艺要求的前提下，按照“坚固适用、技术先进、经济合理”的设计原则，合理地确定厂房的平、剖面形式；合理选择承重结构和围护结构方案及建筑材料；妥善解决天然采光、自然通风及其他形式；合理选择承重结构和围护结构方案及建筑材料；妥善解决天然采光、自然通风及其他技术问题，保证厂房内部有良好的生产环境和足够的生产空间；外部与周围环境相协调。26第7章工业建筑设计原理7.2.2工业厂房设计的要求7.2单层厂房平面设计(1)满足生产工艺的要求厂房设计应以满足生产工艺的要求为前提，生产工艺流程提出的要求即是建筑设计必须满足的功能要求。具体体现在建筑面积、柱距、跨度、高度、平剖面形式、恒湿、洁净等技术要求方面。27第7章工业建筑设计原理7.2.2工业厂房设计的要求7.2单层厂房平面设计(2)满足建筑技术要求在工业厂房设计时，首先，应保证厂房具有必要的结构安全性(即结构的坚固耐久性能)，使之在外力、温湿度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全；对于有火灾或爆炸危险的厂房，应有可靠的防火防爆设施以及安全疏散措施。其次，厂房建筑应具有一定的通用性、灵活性，并应具备扩建条件，以满足生产发展、设备更新和工艺改革的需要。同时，应严格遵守国家颁布的《建筑模数协调统一标准》与《厂房建筑模数协调标准》等有关技术规范与规程。合理选择柱距、跨度、高度等建筑参数，以便选用标准的通用构、配件，便于预制生产和机械化施工，从而提高施工效率。28第7章工业建筑设计原理7.2.2工业厂房设计的要求7.2单层厂房平面设计(3)满足卫生及安全要求厂房设计应消除生产中的有害因素，保障良好的声、光、热环境质量，具有完善的厂房内外部设计以及必需的生活福利设施。良好的生产环境，对于保证工人的健康，提高劳动生产率，有着积极的促进作用。(4)满足建筑经济的要求厂房在满足上述要求的前提下，应适当控制面积和体积，合理利用空间，尽量降低建筑造价，节约材料和日常维修费用。29第7章工业建筑设计原理7.2.3平面设计与总图及环境的关系7.2单层厂房平面设计(1)平面设计与厂区总图人流、货流组织的关系各生产厂房之间无论在生产工艺还是交通运输方面都有着密切的联系，厂房平面设计必须符合厂区总平面图对于货流(原材料、成品、半成品运输路线)及人流进出路线的组织布置，厂房的主要出入口应与主干道密切联系，便于组织交通运输和工人上下班(图7.8)单体厂房是工厂总平面的重要组成部分，单层厂房的平面、剖面和立面设计是一个统一的整体。在平面设计时，必须同时考虑剖面、立面设计的问题；同时，当厂房在总图中的位置确定后，也应考虑总图对平面的影响，以便确定合理的设计方案。图7.8某机械厂总平面布置图1—辅助车间；2—装配车间；3—机械加工车间；4—冲压车间；5—铸工车间；6—锻工车间；7—总仓库；8—木工车间；9—锅炉房；10—煤气发生站；11—氧气站；12—压缩空气站；13—食堂；14—厂部办公室；15—车库；16—汽车货运出入口；17—火车货运出入口；18—厂区大门人流出入口；19—车间生活间；20—露天堆场；21—烟囱3031第7章工业建筑设计原理7.2.3平面设计与总图及环境的关系7.2单层厂房平面设计(2)平面设计与地形的关系地形坡度的大小直接影响平面布局。尤其是山区建厂，为减少土石方工程量和投资，不应过于强调厂房的简单、规整，而应因地制宜，图7.9(a)所示为原工艺平面方案。这种平面形式虽简单、规整，但存在大量的土石方工程，既增加了施工费用，又拖长了工期。例如，结合地形将平面改为不规整的双跨形式，可减少土石方工程量投资，缩短工期，将获得良好的经济效益(图7.9(b))。单体厂房是工厂总平面的重要组成部分，单层厂房的平面、剖面和立面设计是一个统一的整体。在平面设计时，必须同时考虑剖面、立面设计的问题；同时，当厂房在总图中的位置确定后，也应考虑总图对平面的影响，以便确定合理的设计方案。图7.9地形对平面形式的影响3233第7章工业建筑设计原理7.2.3平面设计与总图及环境的关系7.2单层厂房平面设计（3)平面设计与气候的关系在炎热地区，为使厂房取得良好的自然通风效果，厂房的宽度不宜过大，最好采用长条形，并使厂房长轴与夏季主导风向垂直或大于45°，采用Π形或山字形平面的凹口应朝向迎风面，并在侧墙上开设窗和门，以形成良好穿堂通风效果(图7.10)。(3)平面设计与气候的关系。在寒冷地区，为避免寒风对室内气温的影响，厂房的长轴线应平行于冬季主导风向，迎风面的墙上尽量减少门窗面积。单体厂房是工厂总平面的重要组成部分，单层厂房的平面、剖面和立面设计是一个统一的整体。在平面设计时，必须同时考虑剖面、立面设计的问题；同时，当厂房在总图中的位置确定后，也应考虑总图对平面的影响，以便确定合理的设计方案。图7.10厂房方位与风向3435第7章工业建筑设计原理7.2.3平面设计与总图及环境的关系7.2单层厂房平面设计(4)平面设计与相邻厂房的关系新建、改扩建厂房的平面形式受相邻已建厂房的影响，其平面形式应与相邻周围建筑综合考虑来确定。单体厂房是工厂总平面的重要组成部分，单层厂房的平面、剖面和立面设计是一个统一的整体。在平面设计时，必须同时考虑剖面、立面设计的问题；同时，当厂房在总图中的位置确定后，也应考虑总图对平面的影响，以便确定合理的设计方案。36第7章工业建筑设计原理7.2.4平面设计与生产工艺流程的关系7.2单层厂房平面设计厂房设计与民用建筑不同，它首先由工艺设计人员进行生产工艺设计，其中包括：生产工艺流程的组织；生产和起重运输设备的选择和布置；工段的划分；运输通道的宽度及布置；厂房面积、跨度、跨间数量及生产工艺流程对建筑设计的要求等。建筑设计人员依据生产工艺设计要求，与工艺设计人员配合协商，使平面设计尽量规整、合理、简单，使厂房具有较大的通用性，满足工业化的要求。37第7章工业建筑设计原理7.2.4平面设计与生产工艺流程的关系7.2单层厂房平面设计单层厂房平面布置形式与工艺布置形式有直接关系。厂房平面形式有矩形、方形、L形和Π形、山字形等，它配套如下几种工艺布置形式(图7.11)。图7.11厂房平面形式3839第7章工业建筑设计原理7.2.4平面设计与生产工艺流程的关系7.2单层厂房平面设计(1)直线布置原材料由厂房一端进入，产品从另一端运出，生产线为直线形。具有建筑结构简单和扩建方便的优点，但当跨数较少时，会形成窄条状平面，使厂房围护墙面积增大，土建投资不经济。这种方式适用于规模不大，吊车负荷较轻的车间(图7.11(a))。(2)平行布置原材料由厂房一端进入，产品从同一端运出，加工到装配的生产线路呈Π形。它同样具有建筑结构简单和便于扩建的优点，但运输距离较长，须采用传送装置、平板车或悬挂吊车等越跨运输设备，适用于中、小型车间(图7.11(b)、(c)、(d))，当生产工艺允许时，建筑平面宜采用正方形或接近正方形(图7.11(e))。(3)垂直布置原材料由厂房一端进入，产品从侧面运出。这种生产方式是将加工与装配工段布置在相互垂直的跨间，两跨之间设沉降缝。产品从加工到装配的运输路线短捷，但需设置越跨运输设备。这种布置方式，虽然结构较复杂，但由于工艺布置和生产运输有优越性，所以广泛用于大、中型车间(图7.11(f))。(4)综合布置当生产工艺要求平面布置为Π形或山字形时，可用纵横跨相交的方式布置(图7.11(g)、(h))。40第7章工业建筑设计原理7.2.6柱网选择7.2单层厂房平面设计柱子在平面图上排列所形成的定位轴线网格称为柱网。垂直于厂房长度方向的定位轴线称为横向定位轴线；由左向右依次按1、2、3…进行编号。平行于厂房长度方向的定位轴线称为纵向定位轴线，由下向上依次按A、B、C…等进行编号，其中I、O、Z不参与编号，以免和阿拉伯数字1、0、2混淆。柱子纵向定位轴线间的距离称为跨度，横向定位轴线间的距离称为柱距(图7.12)。柱网选择就是选择厂房的跨度和柱距，同时遵守《厂房建筑模数协调标准》的规定。柱网尺寸确定后，厂房的屋架、屋面板、吊车梁等构件的规格也相应确定。图7.12柱网布置示意1—柱子；2—机床；3—柱基础轮廓4142第7章工业建筑设计原理7.2.6柱网选择7.2单层厂房平面设计(1)跨度尺寸的确定①首先是根据生产工艺要求来确定，具体应考虑生产设备尺寸，设备布置方式，加工零部件运输时所需空间，以及生产操作所需的空间等。②跨度尺寸应符合《厂房建筑模数协调标准》(GB/T50006—2010)规定的模数要求。当跨度小于或等于18m时，采用扩大模数30M的数列，即跨度尺寸为18m、15m、12m、9m和6m；当跨度尺寸为大于18m时，采用扩大模数60M的数列，即跨度尺寸为18m、24m、30m、36m、42m等。当工艺布置有明显优越性时，跨度尺寸也可采用21m、27m、33m。43第7章工业建筑设计原理7.2.6柱网选择7.2单层厂房平面设计(2)柱距尺寸的确定柱距尺寸也与设备布置方式、轮廓尺寸、加工零部件大小和内部运输工具形式等有关，同时还应符合《厂房建筑模数协调标准》规定的模数要求。我国装配式钢筋混凝土单层厂房的基本柱距为6m，这种柱距与配套使用的屋面板、吊车梁和墙板等构配件已经具有成熟的设计和施工经验，是目前采用较普遍的一种柱距尺寸。但当厂房内需布置大型生产设备时，就需要采用6m整数倍的扩大柱距，即12m或18m的柱距(图7.13)。此时，上部需用托架梁承托6m间距的屋架，屋面板仍是6m，也可不设托架，但采用12m的屋面板等构件。下承式托架，托架设在12m柱距间，托住一榀6m间距的屋架，屋架支撑在托架的上弦上，屋面板仍为6m跨度，此托架也可设计成18m的跨度，柱距进一步扩大，更有利于大型设备的布置(图7.14)。图7.13越跨布置设备示意44图7.1412m和18m柱距6m屋面板的托架方案4546第7章工业建筑设计原理7.2.7厂房生活间设计7.2单层厂房平面设计为保证产品质量，提高劳动生产率，在工厂中应设置生活间。生活间是由生产卫生用室和生活卫生用室两类房间组成。厂房内设计生活间目的是为了给工人创造良好的劳动卫生条件，以解决某些生产卫生和生活需要。(1)生活间的组成根据《工业企业卫生标准》中车间的生产卫生特征和要求、车间规模及所在地区条件等因素，生活间由生产卫生用室、生活卫生用室组成。1)生产卫生用室根据《工业企业卫生标准》车间卫生级别分别含有更衣室、浴室、盥洗室等。根据某些生产的特殊要求还可包括洗衣房、衣服干燥室等。2)生活卫生用室根据《工业企业卫生标准》包括存衣室、盥洗室、休息室、厕所等。特殊需要还可以设置取暖室、冷饮制作间、开水间等。女工较多(最大班女工人数在100人以上)的车间应设置女工卫生室。若距全厂服务设施较远时，还应设置车间卫生站、婴儿哺乳室、托幼室等。47第7章工业建筑设计原理7.2.7厂房生活间设计7.2单层厂房平面设计为保证产品质量，提高劳动生产率，在工厂中应设置生活间。生活间是由生产卫生用室和生活卫生用室两类房间组成。厂房内设计生活间目的是为了给工人创造良好的劳动卫生条件，以解决某些生产卫生和生活需要。(2)生活间布置方式设计生活间基本要求是：满足生产要求，尽量集中布置，避免服务设施的路线与生产路线交叉。常用布置方式有：厂房内部生活间、毗连式生活间、独立式生活间等。可参照《工业企业卫生标准》和各地已有经验来合理确定。1)车间内部生活间在生产卫生状况允许时，可在以下位置布置生活间：可利用车间的柱上、柱间、墙边、门边、平台下部等工艺设备不能利用的空闲位置，灵活布置生活间；在车间上部工艺设备不能利用的局部空间设立夹层；或将厂房一部分布置为生活间使用。它具有使用方便、经济合理、节省建筑面积和体积的优点。48第7章工业建筑设计原理7.3.1厂房的剖面形式7.3单层厂房剖面设计厂房的剖面形式与生产工艺、车间的采光通风要求、屋面排水方式及厂房的结构形式有关，其中生产工艺的要求是影响厂房剖面形式的主要因素。单层厂房剖面设计是在平面设计的基础上进行的。其设计内容包括：选择经济合理的剖面形式；适应生产需要的足够空间；良好的采光和通风条件；选择满足生产要求的围护结构，以及屋面防、排水方式；为提高建筑工业化创造条件。49第7章工业建筑设计原理7.3.2厂房高度的确定7.3单层厂房剖面设计单层厂房高度是厂房室内地面至柱顶(或屋架下弦底面)的高度。在一般情况下，它与柱顶距地面的高度基本相等，常以柱顶标高来衡量厂房的高度，屋顶承重结构是倾斜的，其计算点应算到屋顶承重结构的最低点。厂房高度的确定必须满足：生产使用、运输设备布置、操作和维修的净高；采光和通风；空间的合理利用。另外，厂房高度还应符合《厂房建筑模数协调标准》规定的模数要求。单层厂房剖面设计是在平面设计的基础上进行的。其设计内容包括：选择经济合理的剖面形式；适应生产需要的足够空间；良好的采光和通风条件；选择满足生产要求的围护结构，以及屋面防、排水方式；为提高建筑工业化创造条件。50第7章工业建筑设计原理7.3.2厂房高度的确定7.3单层厂房剖面设计(1)无吊车厂房高度确定无吊车厂房的柱顶标高(即厂房高度)是根据厂房内最高生产设备的高度和其安装检修时所需要的净空高度来确定的。同时，要考虑厂房的采光和通风的要求，并符合《厂房建筑模数协调标准》的扩大模数3M数列，一般不低于3.9m。若为砖石结构承重，柱顶标高应为100mm的倍数。单层厂房剖面设计是在平面设计的基础上进行的。其设计内容包括：选择经济合理的剖面形式；适应生产需要的足够空间；良好的采光和通风条件；选择满足生产要求的围护结构，以及屋面防、排水方式；为提高建筑工业化创造条件。51第7章工业建筑设计原理7.3.2厂房高度的确定7.3单层厂房剖面设计(2)有吊车厂房高度的确定有吊车厂房柱顶标高和轨顶标高(图7.15)公式表示为：柱顶标高H=H1+h6+Ch轨顶标高H1=h1+h2+h3+h4+h5式中：h1——生产设备、室内分隔墙或检修所需的最大高度；h2——吊车与越过设备(或分隔墙)之间的安全距离，一般为400~500mm；h3——吊件的最大高度；h4——吊索的最小高度，一般不小于1m；h5——吊钩至轨顶面的最小距离，由吊车规格表中查出；h6——轨顶到小车顶面的距离，由吊车规格表中查出；Ch——小车顶面到屋架下弦的安全高度，按国家标准《通风桥式吊车的限界尺寸》中根据吊车起重量大小分别为：300mm、400mm、500mm。保证屋架在大挠度或地基不均匀沉降时，吊车仍能正常工作。图7.15厂房高度的确定5253第7章工业建筑设计原理7.3.3室内外地坪标高的确定7.3单层厂房剖面设计厂房室内地坪的绝对标高是根据总图确定的，其相对标高一般定为±0.000。单层厂房室内地坪与室外地面一般需设置高差，以防雨水侵入室内。同时，为了运输车辆出入方便和避免门口坡道过长，此高差不宜过大，一般取100~150mm。54第7章工业建筑设计原理7.4单层厂房定位轴线定位轴线是确定厂房主要承重构件的位置及其标志尺寸的基线，同时也是设备定位和施工放线的依据。厂房平面定位轴线分纵向定位轴线和横向定位轴线。横向定位轴线的距离称为柱距。纵向定位轴线的距离称为跨度。柱子纵、横向定位轴线在平面上形成有规律的网络称为柱网。柱网尺寸的确定，实际上就是确定厂房的跨度和柱距。确定跨度和柱距时，首先要满足生产工艺要求，尤其是工艺设备布置的要求；并注意使不同结构形式的厂房所采用的构件能最大限度地互换和通用，同时还应满足模数制的要求，以满足建筑工业化的要求。55第7章工业建筑设计原理7.4单层厂房定位轴线《厂房建筑模数协调标准》(GB/T50006—2010)中规定：①跨度：单层厂房跨度在18m以下时，应采用扩大模数30M数列，即9m、12m、15m、18m；在18m以上时，应采用扩大模数60M数列，即24m、30m、36m等；②柱距：单层厂房柱距应采用扩大模数60M数列，我国目前常采用6m柱距。在某些情况下，需要考虑设备布置、地质条件、经济效果等因素，也可采用12m柱距。单层厂房山墙处抗风柱，柱距宜采用扩大模数15M数列，即4.5m、6m、7.5m。为了使厂房建筑主要构配件的几何尺寸达到标准化和系列化，以利于工业化生产，国家制定颁布了《厂房建筑模数协调标准》(GB/T50006—2010)，作为装配式或部分装配的钢筋混凝土结构和混合结构厂房的设计依据。该标准对单层厂房定位轴线划分作了具体规定。56第7章工业建筑设计原理7.4.1横向定位轴线7.4单层厂房定位轴线横向定位轴线代表有关的承重构件主要有大型屋面板、基础梁、吊车梁、连系梁及大型墙板等纵向构件的标志尺寸。其设置如下：(1)山墙处端柱与横向定位轴线的定位山墙为非承重墙时，墙内缘和抗风柱外缘应与横向定位轴线相重合，且端柱及端部屋架的中心线自横向定位轴线向内移600mm(图7.16)，目的是保证山墙内侧的抗风柱顶与屋架上下弦之间有可靠的连接，以传递风荷载。因此，屋架与山墙间应留有一定空隙。横向定位轴线与山墙内缘相重合，可与屋面板的标志尺寸相一致，屋面板与山墙之间不留空隙，形成“封闭结合”，避免采用补充构件；同时，也与变形缝处横向定位轴线处理一致，以便于构件定型和通用。图7.16非承重山墙与横向定位轴线的联系1—山墙抗风柱；2—厂房排架柱(端柱)5758第7章工业建筑设计原理7.4.1横向定位轴线7.4单层厂房定位轴线横向定位轴线代表有关的承重构件主要有大型屋面板、基础梁、吊车梁、连系梁及大型墙板等纵向构件的标志尺寸。其设置如下：(1)山墙处端柱与横向定位轴线的定位山墙为砌体承重时，墙内缘与横向定位轴线的距离应按砌体的块材类别分别为半块或半块的倍数或墙厚的一半(图7.17)。这种规定有利于当前有些厂房仍有用各种块材砌筑厂房外墙的现实情况，同时保证构件在墙体上应有的支承长度。图7.17承重山墙与横向定位轴线的联系

λ—墙体块材的半块(长)、半块(长)的倍数或墙厚的一半5960第7章工业建筑设计原理7.4.1横向定位轴线7.4单层厂房定位轴线横向定位轴线代表有关的承重构件主要有大型屋面板、基础梁、吊车梁、连系梁及大型墙板等纵向构件的标志尺寸。其设置如下：(2)中间柱与横向定位轴线的定位除变形缝处和靠山墙端部柱以外，厂房中柱的中心线应与横向定位轴线相重合，与连系梁、吊车梁、基础梁、屋面板及外墙板等构件的标志尺寸相重合(图7.18)。图7.18中间柱与横向定位轴线的联系6162第7章工业建筑设计原理7.4.1横向定位轴线7.4单层厂房定位轴线横向定位轴线代表有关的承重构件主要有大型屋面板、基础梁、吊车梁、连系梁及大型墙板等纵向构件的标志尺寸。其设置如下：(3)变形缝处柱与横向定位轴线的定位在单层厂房中，横向伸缩缝、防震缝处一般设双柱屋架。因此，变形缝处应采用两条横向定位轴线。柱的中心线均应自定位轴线向两侧各移600mm(图7.19)，两条横向定位轴线分别通过两侧屋面板、吊车梁等纵向构件的标志尺寸端部，两轴线间的距离a应满足变形缝宽度的规定。图7.19横向伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的联系ai—插入距；ae—变形缝宽6364第7章工业建筑设计原理7.4.2纵向定位轴线7.4单层厂房定位轴线纵向定位轴线在柱身通过处是屋架或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。在有桥式吊车的厂房，还应保证吊车安全运行所需的净空，根据需要设置检修吊车用的走道板等。在有梁式或桥式吊车的厂房中，纵向定位轴线的标定与吊车桥架端头上柱内缘的安全缝隙宽度以及上柱宽度有关。为了使厂房结构与吊车规格相协调，吊车跨度与厂房跨度之间应满足以下关系(图7.20)：Lk=L-2e式中：Lk——吊车跨度，即吊车轨道中心线间的距离；L——厂房跨度；e——吊车轨道中心线至厂房纵向定位轴线间的距离，一般取750mm，当构造需要或吊车起重量大于50t时，e值宜取1000mm；当采用梁式吊车时，允许取500mm。从图7.21可知：e=B+Cb+h式中：B——轨道中心至吊车桥架外缘的距离可从吊车规格表中查到；Cb——吊车端头至上柱内缘的安全距离；当吊车起重量小于或等于50t时，Cb≮80mm；当吊车起重量大于50t时，Cb≮100mm。h——上柱截面高度，由结构设计确定。图7.20吊车跨度与厂房跨度的关系6566第7章工业建筑设计原理7.4.2纵向定位轴线7.4单层厂房定位轴线纵向定位轴线在柱身通过处是屋架或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。在有桥式吊车的厂房，还应保证吊车安全运行所需的净空，根据需要设置检修吊车用的走道板等。在有梁式或桥式吊车的厂房中，纵向定位轴线的标定与吊车桥架端头上柱内缘的安全缝隙宽度以及上柱宽度有关。为了使厂房结构与吊车规格相协调，吊车跨度与厂房跨度之间应满足以下关系(图7.20)：Lk=L-2e式中：Lk——吊车跨度，即吊车轨道中心线间的距离；L——厂房跨度；e——吊车轨道中心线至厂房纵向定位轴线间的距离，一般取750mm，当构造需要或吊车起重量大于50t时，e值宜取1000mm；当采用梁式吊车时，允许取500mm。从图7.21可知：e=B+Cb+h式中：B——轨道中心至吊车桥架外缘的距离可从吊车规格表中查到；Cb——吊车端头至上柱内缘的安全距离；当吊车起重量小于或等于50t时，Cb≮80mm；当吊车起重量大于50t时，Cb≮100mm。h——上柱截面高度，由结构设计确定。67第7章工业建筑设计原理7.4.2纵向定位轴线7.4单层厂房定位轴线在实际工程中，由于吊车形式、起重量、厂房跨度、高度和柱距等不同，以及是否设置安全走道板等的差别，外墙、边柱与纵向定位轴线的定位有下述两种：(1)封闭结合当B+Cb+h≤e时，边柱外缘和墙内缘应与纵向定位轴线相重合，此时屋盖与外纵墙无空隙，不需设补充构件(图7.21(a))，这种结合方式称为封闭结合。它适用于柱距为6m、吊车起重量小于或等于20t的厂房。图7.21边柱与纵向定位轴线的定位h—上柱截面高度；B—吊车侧方尺寸6869第7章工业建筑设计原理7.4.2纵向定位轴线7.4单层厂房定位轴线(2)非封闭结合当B+Cb+h≥e时，为保证吊车安全运行的必要空隙Cb,纵向定位轴线与柱子外缘有一定的距离,屋盖上必须增设补充构件，这种连接方式称为非封闭结合。它适用于柱距大于或等于6m，吊车起重量为30~50t的情况。此时，其参数B=300mm，Cb≥80mm，上柱截面高度h≥400mm。若按封闭结合的情况考虑，Cb=e-(h+B)=750m-(400+300)m=50mm，不满足安全空隙Cb≥80mm的要求。这时，则需要将边柱自定位轴线外移一定距离ac，称为联系尺寸。使(e+ac)≥B+Cb+h，从而保证吊车安全运行(图7.21(b))。为了与外墙模数协调，ac应为300mm或其整数倍数，但围护结构为砌体时，ac可采用50mm(1/2M)或其整数倍数。由于加设了联系尺寸ac，而标准屋面板只能铺至定位轴线，离开外墙内缘尚有一段空隙ac，此空隙处通常设混凝土板填盖或挑砖封平。当采用非封闭结合时，尚需注意保证屋架在柱上应有的支承长度不得小于300mm，如不足时则上柱头应伸出牛腿，以保证支承长度(图7.22)。图7.22非封闭结合屋面板与墙空隙的处理7071第7章工业建筑设计原理7.4.3中柱与纵向定位轴线的定位7.4单层厂房定位轴线(1)等高跨中柱1)设单柱时的纵向定位轴线等高跨厂房的中柱无纵向变形缝时，宜设单柱和一条纵向定位轴线，定位轴线通过相邻两跨屋架的标志尺寸端部，并与上柱中心线相重合(图7.23(a))。上柱截面高度一般取600mm，以保证两侧屋架应有的支撑长度。当相邻两跨的桥式吊车起重量较大，或厂房柱距及构造要求需设插入距时，中柱可采用单柱及两条纵向定位轴线，其插入距ai，应符合3M数列，上柱中心线宜与插入距中心线相重合(图7.23(b))。当围护结构为砌体时，联系尺寸可采用50mm及其整数倍数。图7.23等高跨中柱与纵向定位轴线的定位h—上柱截面高度；ai—插入距7273第7章工业建筑设计原理7.4.3中柱与纵向定位轴线的定位7.4单层厂房定位轴线(1)等高跨中柱1)设单柱时的纵向定位轴线当等高跨中柱设有纵向伸缩缝且厂房宽度较大时，沿厂房宽度方向为解决横向变形问题需设置横向变形缝。可采用单柱并设两条纵向定位轴线的做法。伸缩缝一侧的屋架(或屋面梁)应搁置在活动支座上(图7.24)。两条定位轴线间插入距ai在数值上应等于伸缩缝宽度ae。图7.24等高厂房的纵向伸缩缝(设单柱时)ai—插入距；ae—伸缩缝宽度7475第7章工业建筑设计原理7.4.3中柱与纵向定位轴线的定位7.4单层厂房定位轴线(1)等高跨中柱2)设双柱时的纵向定位轴线当伸缩缝、防震缝处采用双柱时,应采用两条纵向定位轴线，其插入距ai等于防震缝宽ae(图7.25(a))；当相邻两跨中，一跨边柱纵向定位轴线采取“封闭结合”，另一跨采取“非封闭结合”时，其插入距ai=ae+ac(图7.25(b))；当相邻两跨边柱纵向定位轴线均采取“非封闭结合”时，其插入距ai=ae+ac1+ac2(图7.25(c))。图7.25等高距纵向防震缝(设双柱时)ai—插入距；ae—防震缝宽度；ac—联系尺寸7677第7章工业建筑设计原理7.4.3中柱与纵向定位轴线的定位7.4单层厂房定位轴线(2)高低跨厂房纵向定位轴线高低跨厂房中柱设单柱时，如高跨吊车起重重量Q为5~20t，高跨上柱外缘与封墙内缘宜与纵向定位轴线相重合(图7.26(a))；当高跨吊车起重量较大，其上柱外缘与纵向定位轴线间宜设连系尺寸ac(即采取“非封闭结合”)，此时应采用两条纵向定位轴线，其插入距(ai)与联系尺寸(ac)相同(图7.26(b))；当封墙面底面低于低跨屋面时，应采用两条定位轴线，其插入距ai等于封墙厚度t(图7.26(c))；当高跨采用“非封闭结合”，且封墙底面低于低跨面时，应采用两条定位轴线，其插入距ai等于封墙厚度t与联系尺寸ac之和(图7.26(d))。图7.26不等高跨中柱单柱与纵向定位轴线的定位(无纵向伸缩缝)ai—插入距；t—封墙厚度；ac—联系尺寸7879第7章工业建筑设计原理7.4.4高低跨中柱变形缝处的纵向定位轴线的定位7.4单层厂房定位轴线(1)变形缝处设单柱时的纵向定位轴线高低跨处采用单柱设纵向伸缩缝时，低跨屋架(或屋面梁)搁置在活动支座上，采用两条纵向定位轴线，其插入距有以下四种情况：①当高低跨纵向定位轴线均采取“封闭结合”，且封墙底面低于低跨屋面时，其插入距ai=ae+t(图7.27(a))；②当高跨纵向定位轴线采取“非封闭结合”，低跨为“封闭结合”，且封墙壁底面低于低跨屋面时，其插入距ai=ae+t+ac(图7.27(b))。③当高低两跨纵向定位轴线均采取“封闭结合”封墙底面高于低跨屋面时，其插入距ai=ae(图7.27(c))。④当高跨纵向定位轴线采取“非封闭结合”，低跨仍为“封闭结合”，且封墙底面高于低跨屋面时，其插入距ai=ae+ac(图7.27(d))。图7.27不等高跨中柱单柱与纵向定位轴线的定位(有纵向伸缩缝)ae—伸缩缝宽度8081第7章工业建筑设计原理7.4.4高低跨中柱变形缝处的纵向定位轴线的定位7.4单层厂房定位轴线(2)变形缝处设双柱时的纵向定位轴线变形缝处设双柱时，应设两条纵向定位轴线。两柱与纵向定位轴线的定位与边柱相同，其插入距视封墙位置高低和高跨是否“封闭结合”，分别定为ai=ae+t;ai=ae+t+ac;ai=ae;ai=ae+ac(图7.28)。图7.28不等高跨处双柱与纵向定位轴线的定位ai—插入距；ae—防震缝宽度；t—封墙厚度；ac—联系尺寸8283第7章工业建筑设计原理7.4.5纵横跨相交处柱的定位7.4单层厂房定位轴线有纵横跨相交的厂房，通常在相交处设置变形缝，使纵横有各自的柱列和定位轴线。对于纵跨，其定位轴线的处理按山墙定位；对于横跨，其定位轴线的处理按边柱与外墙定位。其插入距应视封墙单墙或双墙、封墙类型、横跨是否“封闭结合”及变形缝宽度而定：当山墙比侧墙低时，宜采用单墙。此时，外墙若为砌体时，插入距ai=t+ae或ai=ae+t+ac;外墙为墙板时，ai=t+aop或ai=aop+t+ac(图7.29(a)、(b))。当山墙比侧墙高时，应采用双墙。此时，外墙为砌体时，ai=ae+t+t或ai=ae+ac+t+t，外墙为墙板时，ai=aop+t+t或ai=aop+ac+t+t(图7.29(c)、(d))。有纵横跨相交的厂房，其定位轴线编号常以跨度较多部分为准统一编排。本节所述定位轴线的划分主要适用于装配式钢筋混凝土结构或混合结构的单层厂房，钢结构的厂房可参照《厂房建筑模数协调标准》执行。图7.29纵横跨相交处柱与定位轴线的定位aop—吊装墙板需要的净空尺寸，aop小于ae时，仍用ae8485第7章工业建筑设计原理7.5单层厂房立面设计单层厂房立面设计是以生产工艺性质和厂房体型组合为前提。根据工艺性质、技术水平、经济条件，运用建筑艺术构图规律和处理手法，设计出内容与形式统一的立面形象。(1)影响立面设计的因素1)使用功能的影响厂房设计首先必须满足生产要求，厂房立面处理必须满足适用、安全、经济的要求，建筑形象能反映出建筑内容的效果。例如，某铸造厂铸工车间，由于各跨的高宽均有不同，又有高出屋面的化铁炉、露天跨的吊车栈桥、烘炉及烟囱等，体型组合较为复杂，立面形象反映出铸工车间的特征(图7.30)。图7.30某铸造厂铸工车间8687第7章工业建筑设计原理7.5单层厂房立面设计单层厂房立面设计是以生产工艺性质和厂房体型组合为前提。根据工艺性质、技术水平、经济条件，运用建筑艺术构图规律和处理手法，设计出内容与形式统一的立面形象。(1)影响立面设计的因素2)结构和材料的影响结构、材料对厂房的体型影响较大，屋顶形式在很大程度上决定着厂房的体型。例如，某造纸厂车间，它采用两组A形钢筋混凝土塔架，支承钢缆绳，悬吊屋顶。车间外墙不与屋顶相连，车间内部没有柱子，工艺布置灵活，整个造型新颖活泼(图7.31)。图7.31某造纸厂8889第7章工业建筑设计原理7.5单层厂房立面设计单层厂房立面设计是以生产工艺性质和厂房体型组合为前提。根据工艺性质、技术水平、经济条件，运用建筑艺术构图规律和处理手法，设计出内容与形式统一的立面形象。(1)影响立面设计的因素3)气候和环境的影响太阳辐射强度、室外空气的温度与湿度等对立面均有影响。如炎热地区为满足通风散热要求，常采用开敞式外墙，使厂房显得空透、灵巧。寒