《房屋建筑构造》-第九章　工业建筑概述

第一节工业建筑的特点、分类一、工业建筑的特点工业建筑在设计时，所考虑的问题基本与民用建筑相同，但由于工业建筑生产流程复杂、物理环境要求严格，因此，设计时的构造、物理环境、功能要求等方面考虑的侧重点与民用建筑有所不同。（１）厂房应满足生产工艺的要求。厂房建筑设计要以生产工艺设计为基础，来满足工业生产的要求，为生产创造良好的工作环境，并为劳动者创造良好的劳动卫生条件，以提高产品质量和劳动生产效率。下一页返回第一节工业建筑的特点、分类（２）厂房内部有较大的面积和开敞的空间。厂房内部各部分生产关系密切，同时，需要设置大量或者大型的生产设备，有时为适应起重运输产品的需要设置厂房内的起重设备，并且要保障其运行流畅，因此，厂房内必须具有较大的面积和宽敞的空间。（３）厂房结构负荷大，大型构件多。由于厂房结构的荷载、跨度和高度大，构件所受的内力大，其构件截面尺寸大、用料多，而且厂房有时还会受到动力荷载作用，所以设计中常采用大型承重构件组成的钢筋混凝土结构或者钢结构。（４）厂房建筑构造复杂。不同的生产工艺对厂房提出的功能要求不同。上一页下一页返回第一节工业建筑的特点、分类二、工业建筑的分类工业建筑的种类繁多，为方便学习厂房建筑的特征和标准，常将工业建筑按用途、生产特征、层数等进行分类。（一）按厂房的用途分类１.主要生产厂房主要生产厂房用于完成由原料到成品的主要生产工序。如机械制造厂中的机械加工车间、装配车间、铸造车间等。此类厂房面积较大，生产工人较多，一般在全厂生产中占有重要地位，是工程中的主要厂房。２.辅助生产厂房辅助生产厂房为主要生产厂房服务的各类厂房，如机械制造厂中的机修车间、工具车间等。上一页下一页返回第一节工业建筑的特点、分类３.动力用厂房动力用厂房为全厂生产提供能源和动力供应的厂房，如变电站、发电站、锅炉房、压缩空气站、煤气发生站等。这类厂房必须具有坚韧的耐久性、妥善的安全设施和良好的使用效果，因为动力设备的正常运行对全厂的生产起着至关重要的保障作用。４.储藏用厂房储藏用厂房通常指用来储存生产原料、半成品或成品的仓库，如油料库、金属材料库、成品库等。由于储藏的物质不同，在防火、防潮、防爆等多方面有不同的要求，建筑设计时要根据有关规范，采取相应的构造措施。上一页下一页返回第一节工业建筑的特点、分类５.运输工具用房工业生产要用到各种运输工具，运输工具用房是指用于停放、检修各种运输工具的车间房，如汽车库、电瓶车库等。（二）按车间内的生产状况分类１.热加工车间热加工车间在生产过程中散发大量热量、烟尘，如炼钢、轧钢、铸造等车间。这类车间在设计时注意做好散热、除尘，保障工人在舒适健康的劳动环境中进行生产。２.冷加工车间冷加工车间在正常温度、湿度条件下进行生产的车间，如机械加工、装配等车间。上一页下一页返回第一节工业建筑的特点、分类３.恒温、恒湿车间恒温、恒湿车间是指在温度、湿度波动很小的范围内进行生产的车间，如精密仪器、纺织等车间。这类车间除需安装必要的空调设备外，厂房也要采取相应的构造措施减小室外空气对室内的影响。４.洁净车间洁净车间是指产品生产对空气的洁净度要求很高的车间，如医药、集成电路等生产车间。这类车间除依靠专业设备对室内空气进行净化处理，将空气中的含尘量控制在允许的范围之内，对厂房围护结构的严密性要求也很高，以降低大气灰尘的侵入。上一页下一页返回第一节工业建筑的特点、分类５.其他车间其他车间是指生产过程中有爆炸可能性、有大量腐蚀物、有放射性散发物、防微振、防电磁波干扰等情况。（三）按生产厂房的层数分类１.单层厂房单层厂房（图９-１）是指层数为一层的厂房，这类厂房对于大型生产设备、振动设备或重型起重运输设备的生产有很好的适应性。单层厂房占工业建筑总量的比重较大，广泛应用于重型机械制造、冶金、纺织等工业企业。单层厂房便于沿水平方向组织生产工艺流程，设备荷载直接传给地基，便于进行生产改造。上一页下一页返回第一节工业建筑的特点、分类２.多层厂房多层厂房（图９-２）适用于垂直方向组织生产和工艺流程的生产企业以及设备与产品较轻的企业，如面粉加工厂、电子、食品和精密仪器等车间。这类厂房的特点是生产设备较轻、体积较小、工厂的大型机床一般放在底层，小型设备放在楼层上，厂房内部的垂直运输以电梯为主，水平运输以电瓶车为主。建筑在城市中的多层厂房，能满足城市规划布局的要求，可丰富城市景观，节约用地面积。３.混合层数厂房混合层数厂房（图９-３）内既有单层，又有多层，适用于竖向布置工艺流程的生产项目，多用于热电厂、化工厂等。高大的生产设备位于中间的单跨内，边跨为多层。上一页下一页返回第一节工业建筑的特点、分类三、单层工业厂房的结构类型单层厂房结构按其结构的材料可分为混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构等类型。其中，混合结构常见的有砖－混结构、砖－钢结构、钢－混结构等几种形式。单层厂房按其结构形式可分为装配式钢筋混凝土排架结构和刚架结构两种常见的类型。装配式钢筋混凝土排架结构是单层厂房中比较普遍的结构形式，其施工安装比较方便，强度高、耐久性好、施工速度快，适用于跨度、高度、吊车荷载较大及或有较大振动荷载的大型单层厂房建筑。上一页下一页返回第一节工业建筑的特点、分类装配式钢筋混凝土门式刚架结构的厂房用于屋盖较轻的无桥式吊车或吊车吨位不大、跨度和高度要求不高的中小型厂房和仓库，此类厂房构件种类少、制作简单、建筑空间比较开敞。近年来，钢结构厂房发展较迅速，使用量逐年增加，施工速度快、构件轻、强度大、抗震性能好，但是易锈蚀、耐火性能较差、日常维护费用较高。钢结构厂房一般分为普通钢结构厂房和轻钢结构厂房，适用于有重型吊车，厂房跨度较大或有特殊工艺要求的大型厂房。现阶段在实际工程中，还有门架、网架、折板、双曲板和壳体等其他结构类型厂房。上一页返回第二节排架结构单层厂房的结构组成我国广泛采用的钢筋混凝土排架结构多采用预制装配的施工方法。其结构主要由承重结构体系和围护结构体系两部分组成。一、承重结构体系承重结构体系构成主要是横向排架、纵向连系构件以及支撑构件三部分构成，如图９-４所示。（１）横向排架：为厂房的主要承重构件，其包括屋架（或屋面梁）、柱、基础，主要承受厂房的各种荷载。（２）纵向连系构件：由吊车梁、连系梁、基础梁等组成，与横向排架构成骨架，保障厂房的稳定性和整体性。下一页返回第二节排架结构单层厂房的结构组成（３）支撑构件：包括柱间支撑（图９-５）、屋盖支撑（图９-６）两大部分。支撑构件主要传递水平风荷载和吊车运行产生的水平荷载，起到保证厂房刚度和侧向稳定性的作用。二、围护结构体系单层排架结构厂房的外围护结构包括屋顶、天窗、外墙、侧窗和门等部分。兼有围护和承重的作用，主要是承受自重及作用在屋面、墙面上的水平荷载。上一页返回第三节厂房内部起重运输设备一、单轨悬挂式吊车单轨悬挂式吊车由电动（或手动）滑轮组（俗称神仙葫芦）和型钢轨道组成，如图９-７所示。型钢轨道一般采用工字钢制作，一般悬挂在屋架下弦，可以布置成直线或曲线，滑轮组可以在轨道上水平移动，利用其升降来起重吊装。由于吊车荷载直接作用在屋架下弦上，因此对屋盖结构的刚度要求较高，故起重量一般在要求３ｔ以下，一般不超过５ｔ。二、梁式吊车梁式吊车有悬挂式和支承式两种形式，其由梁架和电动葫芦组成，如图９-８所示。下一页返回第三节厂房内部起重运输设备（１）悬挂式梁式吊车是在屋架（或屋面梁）下弦悬挂梁架，通常，工字型钢梁架布置成单梁形式，吊车沿厂房横向移动，如图９-８（ａ）所示。有时也布置成双梁式，在两行梁架上设有可滑行的单梁，在单梁上设有可横向移动的滑轮组（即电葫芦），吊车可以在两榀屋架间纵向吊装。（２）支承式梁式吊车是两列排架柱上设牛腿，牛腿上支承吊车梁，梁式吊车梁架两端在轨道上部沿厂房纵向移动，提升的滑轮组沿厂房横向运行，其运行状况由于单轨悬挂式吊车，梁式吊车的起重量一般不超过５ｔ，如图９-８（ｂ）所示。上一页下一页返回第三节厂房内部起重运输设备三、桥式吊车桥式吊车（图９-９）由桥架和起重小车两大部分组成，起重量大，一般为５ｔ至上百吨。通常是在排架柱的牛腿上搁置吊车梁，吊车梁上安装钢轨，钢轨上放置能沿厂房纵向运行的双榀钢桥架，桥架上设起重小车，小车可沿桥架横向运行，车下有供起重的滑轮组。桥式吊车在桥架和小车运行范围内均可起重，其开行一般由专门驾驶员操作，驾驶室设在桥架的一端。上一页下一页返回第三节厂房内部起重运输设备四、悬臂吊车悬臂吊车工作强度为轻型，广泛应用于跨度较大、建筑高度较大的仓库、码头以及生产装配场所。尤其适用于短距离，使用频繁，密集性吊运作业，具有高效、节能、省事、占地面积小，易于操作与维修等特点。悬臂吊车种类较多，常见的有以下几种。（１）立柱式悬臂吊车，使用范围比较广，形式较多，可在以悬臂长度为半径的范围内进行吊装作业，如图９-１０（ａ）所示。上一页下一页返回第三节厂房内部起重运输设备（２）墙壁式悬臂吊车由旋臂装置及环链电动葫芦等组成。悬臂固定在墙壁或水泥柱上，可根据用户需求进行回转。回转部分分为手动回转和电动回转。环链电动葫芦安装在悬臂轨道上，用于起吊重物，如图９-１０（ｂ）所示。（３）壁行式悬臂吊车，其行走道轨安装在厂房的水泥柱上，沿着道轨可做纵向运动，同时电动葫芦又可完成沿悬臂的横向运动以及垂直方向的起吊。该吊车极大地扩展了作业范围，更为有效地利用了厂房空间，使用效果更加理想，如图９-１０（ｃ）所示。上一页返回第四节单层工业厂房的柱网及定位轴线一、柱网尺寸厂房柱子的定位轴线在建筑平面上排列所形成的网格称为柱网。工业厂房柱网布置示意图如图９-１１所示，柱子纵向定位轴线之间的距离称为跨度，横向定位轴线之间的距离称为柱距。柱网的选择实际上就是选择厂房的跨度和柱距。在工业厂房设计中，适当扩大柱网可以有效提高工业建筑面积的利用率；有利于大型设备的布置及产品的运输；能提高工业建筑的通用性，适应生产工艺的变更及设备的更新；有利于提高吊车的服务范围；减少建筑结构构件的数量，加快建设的进度，提高效率。下一页返回第四节单层工业厂房的柱网及定位轴线二、定位轴线划分单层厂房定位轴线的标定位置通常由厂房主要结构构件的布置情况决定，如图９-１２所示。（一）横向定位轴线横向定位轴线标定了纵向构件的标志尺寸，如吊车梁、联系梁、基础梁、屋面板、纵向支撑等。横向定位轴线与柱的关系主要有中柱、横向端部柱和变形缝处柱三种情况。（１）中柱与横向定位轴线的关系。除变形缝处的柱和端柱外，一般中间柱的中心线应与横向定位轴线重合（图９-１３）。上一页下一页返回第四节单层工业厂房的柱网及定位轴线（２）横向端部柱、山墙与横向定位轴线的关系。横向定位轴线在山墙内缘线和抗风柱外缘线位置。柱网布置时，将横向端部柱中心线向内移６００ｍｍ，使其实际柱距为５４００ｍｍ，但定位轴线间的尺寸与其他柱距一样仍为６０００ｍｍ（图９-１４）。（３）横向变形缝处柱与横向定位轴线间的关系。在排架结构单层厂房中，横向变形缝处应采用双柱及两条横向定位轴线，柱的中心线均应自定位轴线向两侧各移６００ｍｍ，两条横向定位轴线间所需缝的宽度宜结合个体设计确定（图９-１５）。（二）纵向定位轴线纵向定位轴线主要用来标定厂房横向构件的标志尺寸，纵向定位轴线与柱的关系主要有纵向边柱和中柱两种情况。上一页下一页返回第四节单层工业厂房的柱网及定位轴线１.边柱与纵向定位轴线的关系（１）边柱外缘和墙内缘宜与纵向定位轴线重合，如图９-１６（ａ）所示。（２）在有吊车梁的厂房中，当需要满足吊车起重量、柱距或构造要求时，边柱外缘和纵向定位轴线间可加设联系尺寸a

ｃ，如图９-１６（ｂ）所示，联系尺寸应采用３Ｍ数列，但墙体结构为砌体时，联系尺寸可采用１／２Ｍ数列。２.中柱与纵向定位轴线的关系多跨厂房的中柱有等高跨和不等高跨两种情况。（１）等高跨处中柱与定位轴线的定位。等高厂房的中柱，宜设置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，如图９-１７（ａ）所示。上一页下一页返回第四节单层工业厂房的柱网及定位轴线等高厂房中柱，当相邻跨内需设插入距时，中柱可采用单柱及两条纵向定位轴线，插入距应符合３Ｍ数列，柱中心线宜与插入距中心线相重合，如图９-１７（ｂ）所示。（２）不等高跨处中柱与定位轴线的