工业建筑概论学习目标.ppt

1、10 工业建筑概论学习目标,1.了解工业建筑类型、组成。 2.掌握单层工业厂房的平面布置、剖面布置。 3.了解运输起重设备,熟悉桥式吊车相应参数。 4.掌握厂房的定位轴线的布置。,10 工业建筑概论学习重点,1.单层工业厂房的类型、组成。 2.单层工业厂房的平面布置、剖面布置。 3.单层工业厂房的定位轴线的布置。,10 工业建筑概论,10.1 概论 10.2 单层厂房设计 10.3 单层厂房定位轴线的划分,10.1 概论,10.1.1 工业建筑的特点 10.1.2 工业建筑的分类 10.1.3 单层厂房的结构组成,10.1.1 工业建筑的特点,1、满足生产工艺的要求 2、厂房内部有较大的面积和

2、空间 3、多采用大型的承重骨架结构 4、结构、构造复杂，技术要求高，满足采光 通风、生产性质、管线布置、交通运输等要求。,10.1.2 工业建筑的分类,（一）按厂房用途分 主要生产厂房、辅助生产厂房、动力用厂房、 储藏用库房、运输工具用库房 （二）按厂房生产状况分 冷加工厂房、热加工厂房、恒温恒湿厂房、 有侵蚀性介质作用的车间、洁净厂房 （三）按厂房层数分 单层厂房、多层厂房、混合层的厂房,10.1.3 单层厂房的结构组成,10.1.3.1 承重结构 10.1.3.2 围护结构：单层厂房的外围护结构包括外墙、屋顶、地面、门窗、天窗、地沟、散水、坡道、消防梯、吊车梯等。 10.1.3.3 厂房内

3、部的起重运输设备,10.1.3.1 承重结构,1、横向排架 由基础、柱、屋架组成，主要是承受厂房的各种荷载。 2、纵向连系构件 由吊车梁、圈梁、连系梁、基础梁等组成，与横向排架构成骨架，保证厂房的整体性和稳定性；纵向构件主要承受作用在山墙上的风荷载及吊车纵向制动力，并将这些力传递给柱子。 3、支撑系统构件 支撑构件设置在屋架之间的称为屋架支撑；设置在纵向柱列之间的称为柱间支撑系统，支撑构件主要传递水平风荷载及吊车产生的水平荷载，起保证厂房空间刚度和稳定性的作用。,10.1.3.3 厂房内部的起重运输设备,1、单轨悬挂式吊车：按操纵方法有手动及电动两种。吊车由运行部分和起升部分组成。单轨悬挂式吊

4、车适用于小型起重量的车间，一般起重量为12t。 2、梁式吊车：亦分手动及电动的两种，手动的多用于工作不甚繁忙的场合或检修设备之用。梁式吊车由起重行车和支承行车的横梁组成。吊车轨道可悬挂在屋架下弦上或支承在吊车梁上，后者通过牛腿等支承在柱子上。确定厂房高度时，应考虑该吊车净空高度的影响，结构设计时应考虑吊车荷载的影响。,10.1.3.3 厂房内部的起重运输设备,3、桥式吊车(图10-1) 由桥架和起重小车两大部分组成。桥架由两榀钢桁架或钢梁制作，支承在吊车梁的轨道上，沿厂房纵向运行；起重小车支承在桥架上，沿厂房横向运行。 桥式吊车跨度用LK表示(即桥架车轮间距离)，厂房跨度用L表示，LKL-2e

5、，e表示吊车轨道中心线与纵向定位轴线之间的距离，常采用750mm。 吊车有单钩、双(或主、副)钩之分，Q5t，表示单钩吊车；Q20t5t，表示主钩起重量为20t，副钩起重量为5t。还有软钩、硬钩之分，软钩为钢丝绳栓挂钩；硬钩为铁臂支承的钳、槽等。,图10-1 桥式吊车,(a) 桥式吊车立面图 (b)桥式吊车平面图,10.2 单层厂房设计,10.2.1 单层厂房平面设计 10.2.2 单层厂房剖面设计,10.2.1 单层厂房平面设计,10.2.1.1 生产工艺与单层厂房平面设计的关系 10.2.1.2 厂房的平面形式及特点 10.2.1.3 柱网选择 10.2.1.4 车间平面设计与总图的关系

6、10.2.1.5 生活间设计,10.2.1.1生产工艺与单层厂房平面设计的关系,一、平面设计的内容： 1、根据厂房的生产工艺和工艺平面图以及厂房和总平面图的关系，选择合理的平面形式、方位和大小，使之符合生产的要求。 2、选择适用、经济、合理的柱网、结构型式与构造做法，满足模数要求，工业化水平。 3、合理布置厂房通道、门窗、有害工段、辅助工段及生活间，使交通运输方便，生活设施完善。 工艺平面图的基础上进行厂房的建筑平面设计。二、民用建筑的平面设计主要是由建筑设计人员完成，而厂房的平面设计是先由工艺设计人员进行工艺平面设计，建筑设计人员在生产,10.2.1.2厂房的平面形式及特点,影响厂房平面形式

7、的主要因素有： 1、厂房生产工艺流程、生产特征、生产规模； 2、厂房内部交通及运输； 3、厂房在总平面图上的位置以及和其它厂房的关系； 4、厂房所在的地形特点、地区气象条件； 5、厂房结构类型与经济技术条件 常用生产工艺流线形式：直线式、往复式、垂直式。 单层厂房的平面形式：矩形平面、方形平面、L形形和山形平面（适用于中型以上的热加工厂房,10.2.1.3 柱网选择,一、基本概念： 柱网：厂房承重柱在平面中排列所形成的网格。（图10-2） 定位轴线：确定建筑物主要构件位置及标志尺寸的基准线。 纵向定位轴线：平行于厂房长度方向的定位轴线。 横向定位轴线：垂直于厂房长度方向的定位轴线。 跨度：纵向

8、定位轴线间距。 柱距：横向定位轴线间距。 二、确定柱网的原则,图10-2 单层厂房平面柱网布置示意,二、确定柱网的原则,确定柱网尺寸即确定柱距和跨度。 （一）满足生产工艺 （二）平面和结构经济合理 （三）符合厂房建筑模数协调标准 厂房跨度在18m和18m以下时，采用30M数列； 厂房跨度在18m以上时，采用60M数列； 柱距采用60M数列，抗风柱采用15M数列 （四）提高厂房的通用性和合理性,10.2.1.4 车间平面设计与总图的关系,一、人、物流组织的影响 相关厂房的运输干道应联系方便，出入口的数量和大小要满足材料和成品的运输要求；人流路线应考虑与主干道的联系，方便上下班，避免与货流干扰。

9、二、地形的影响 厂房应尽量适应地形，以减少土方工程量，加快施工进度，节约造价。 坡度地形对一些自上而下布置的生产工艺流程有利。 三、气候的影响 炎热地区主要解决防暑降温问题，厂房长轴应与夏季主导风向垂直或大于45；寒冷地区，厂房主要考虑保温节能，厂房长轴平行于冬季主导风向。,10.2.1.5 生活间设计,一、生活间的组成：生产卫生用房、生活卫生及福利用房、行政办公用房、生产辅助用房。生产和生活卫生用房要遵照工业企业设计卫生标准的要求设置。 二、生活间的位置：主要应考虑有利生产，方便使用。 一般尽量布置在车间主要入口处，与各生产工段、生产辅助用房之间联系方便，采取一定的隔离措施。 三、生活间的布

10、置,三、生活间的布置,（一）毗连式生活间 优点：占地面积小，与厂房联系方便，可节约围护结构 材料，省面积，利于保温。 毗连山墙时，运输及通行障碍较少，不影响通风采光； 毗连纵墙时，对厂房采光通风有一定影响。 （二）独立式生活间 特点：平面布置灵活，对车间通风采光无影响，不受车 间干扰常用于南方地区或散发大量余热的厂房，缺点是 占地多，与车间联系不够方便。 （三）内部生活间：使用方便，经济合理，占地面积少。,10.2.2 单层厂房剖面设计,10.2.2.1 生产工艺对剖面设计的影响 10.2.2.2 厂房高度的确定 10.2.2.3 室内外地坪标高 10.2.2.4 采光方式 10.2.2.5

11、采光天窗的选择 10.2.2.6 自然通风与通风天窗 10.2.2.7 屋面排水对剖面的影响,10.2.2.1生产工艺对剖面设计的影响,生产工艺不仅影响厂房平面形式，也影响着厂房的剖面形式。生产设备体形、工艺流程、生产特点、加工件的大小和重量以及垂直起重运输工具的种类和起重量等都直接影响厂房的剖面形式。图10-3是20t转炉厂房的剖面图。由于生产工艺流程和各跨的生产设备不同，各跨的高低错落较大。,图10-3 某20t氧气顶吹转炉厂房剖面,1-炉子跨；2-原料跨；3-铸锭跨；4-精整跨,10.2.2.2 厂房高度的确定,单层厂房的高度是指厂房室内地坪到屋顶承重结构下表面之间的距离。 1、无吊车厂

12、房的柱顶标高：通常指最大生产设备及其使用、安装、检修时所需的净空高度。一般不低于3.10m，以保证室内最小空间，以及满足采光、通风的要求，柱顶高度应符合300mm的整倍数，若为砖石结构承重，柱顶高度应为100mm的倍数。 2、有吊车厂房的柱顶标高由以下七项组成(见图10-4)： 柱顶标高 ：H=H1+H2 轨顶标高 ：H1=h1+h2+h3+h4+h5 轨顶至柱顶高度：H2=h6+h7,图10-4 厂房高度的组成,10.2.2.3室内外地坪标高,单层厂房室内地坪的标高，由厂区总平面设计确定，其相对标高定为0.000。一般单层厂房室内外需设置一定的高差，以防止雨水浸入室内，同时为便于汽车等运输工

13、具通行，室内外高差宜小，一般取100150mm。应在大门处设置坡道，其坡度不宜过大。 当厂房内地坪有两个以上不同的地坪面时，主要地坪面的标高为0.000。,10.2.2.4 采光方式,1、侧面采光 2、顶部采光：在屋顶处设置天窗。顶部采光容易使室内获得较均匀的照度，采光率比侧窗高，但其构造复杂、造价较高。 3、混合采光：当厂房很宽，侧窗采光不能满足整个厂房的采光要求时，则须在屋顶上开设天窗，采用混合采光方式。其特点是可以充分发挥侧窗采光和天窗采光的优点，采光效率高。,1、侧面采光,侧面采光分单侧采光和双侧采光两种。当房间很窄可利用单侧采光。单侧采光的有效进深(当生产为中等精细程度)约为侧窗口上

14、沿至工作面高度H的2.0倍，即B=2.0H。如房间进深更大，超越单侧采光所能解决的范围时，就要辅以人工照明或用双侧采光。 在有桥式吊车的厂房中，常将侧窗分上下两段布置，下段高度大一些，上段高度小一些，上段称之为高侧窗，下段称之为低侧窗。高侧窗投光远，光线均匀，能提高远窗点的采光效果；低侧窗投光近，对近窗点采光有利。高低侧窗结合布置，不仅是结构构件位置所分隔，而且也是充分利用了各自特点，解决较高较宽厂房采光问题。在设计中，只要工艺条件合适，应尽量利用高低侧窗结合布置方式解决多跨厂房的采光问题。,1、侧面采光,为方便工作(如检修吊车轨等)和不使吊车粱遮挡光线，高侧窗下沿距吊车梁顶面不应太高和过低，

15、一般取600mm左右为宜。低侧窗下沿(窗台) 般应略高于工作面的高度，工作面高一般取1.0m左右。,10.2.2.5 采光天窗的选择,1、矩形天窗 2、锯齿形天窗 3、横向下沉式天窗 4、平天窗 5、折板屋顶和壳体屋顶采光天窗的布置,1、矩形天窗,是沿厂房纵向升起局部屋面，在高、低屋面的垂直面上开设采光窗而形成。这种天窗，当窗扇朝向南北时，室内光线均匀，直射光较少。由于玻璃面是垂直的，受污染程度小，易于防水。窗可开启，有一定的通风作用。目前在实际工作中采用的较多。矩形天窗的缺点是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。 合适的天窗宽度为1/21/3厂房跨度

16、。两天窗的边缘距离z应大于相邻天窗高度和的1.5倍，即l1.5h1+h2，如图10-5所示。,图10-5 矩形天窗宽度与跨度的关系,2、锯齿形天窗,将厂房屋盖做成锯齿形，在两齿之间的垂直面上设采光窗而形成。这种天窗可利用倾斜的天棚反射光线以增加室内的照度，因此，采光效率比矩形天窗高。窗开启时，能兼起通风的作用。天窗窗口常采用北向或接近北向，阳光不会直射入室内，室内光线均匀稳定。锯齿形天窗多适用于要求光线稳定和需要调节温湿度的厂房，如纺织厂、印染厂、精密仪器制造车间等。,3、横向下沉式天窗,将相邻柱距的屋面板上下交错布置在屋架的上下弦上，通过屋面板位置的高差作采光口形成。这种天窗的特点是可根据使

17、用要求每隔一个或几个柱距灵活布置，采光效率与纵向矩形天窗相近，但造价较矩形天窗低；当厂房为东西向时，横向下沉式天窗为南北向，朝向好，有利于采光和通风，多适用于朝向为东西向的冷加工车间；还有它的排气路线短捷，可开设较大面积的通风口，因此，也适用于要求通风量大的热加工车间。但是窗扇形式受屋架限制，构造复杂，厂房纵向刚度差。,4、平天窗,在屋面板上直接设置采光口而形成。这种天窗的特点是由于它的玻璃接近水平而采光效率最高，而且构造简单，布置灵活（可以成点、成块或成带、片布置），施工方便，造价低（约为矩形天窗的1/31/4）。但直射光多易产生眩光，窗户一般不开启，起不到通风作用；在寒冷地区玻璃由于热阻小

18、而易结露，形成水滴下落，影响使用；玻璃表面易积尘、积雪，且玻璃破碎易伤人，所以平天窗在工业建筑中未得到广泛采用。为便于排水，减少积尘，在实践中还出现了三角形天窗,即将玻璃面抬高(一般与水平面夹角3045)，宽为36m，需要设天窗架，其优缺点接近平天窗。,5、折板屋顶和壳体屋顶采光天窗的布置,当屋顶结构不同时，其采光天窗的选型和布置也有所变化。图10-6是折板屋顶的采光天窗布置。图10-7是壳体结构。这种结构用于单跨或宽度不大的厂房中其采光可利用侧窗解决。当厂房较宽时，其采光方式，除采用平天窗外，还可采用如图所示的办法解决,即每组连续壳体之间设一定宽度的水平条带作采光和排水之用。,图10-6 折

19、板屋顶采光天窗布置,图10-7 壳体屋顶采光及排水处理示意,10.2.2.6 自然通风与通风天窗,厂房通风分机械通风和自然通风两种。机械通风是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。它要耗费大量电能，设备投资及维修费也很高，但其通风稳定、可靠、有效。自然通风是利用室内外温差造成的热压和风吹向建筑物而在不同表面上造成的压差来实现通风换气的。 1、矩形通风天窗 2、下沉式通风天窗,1、矩形通风天窗,在剖面设计中，距迎风面L5h处的风口设置挡风板，则可使排风口处在负压区而稳定排气。设有挡风板的矩形天窗称为矩形通风天窗或避风天窗(见图10-8)。挡风板至矩形天窗的距离等于排风口高度的1.1

20、1.5倍为宜。,2、下沉式通风天窗,在屋顶结构中，部分屋面板铺在屋架上、下弦上，利用屋架上下弦之间的高差空间构成在任何风向下均处于负压区的排风口，这样的天窗称为下沉式通风天窗。根据其下沉部位的不同有井式通风天窗、纵向下沉式通风天窗、横向下沉式天窗几种形式。其共同特点是：布置灵活，通风效果好。,10.2.2.7屋面排水对剖面的影响,屋面排水对屋顶形式的影响在多跨厂房中，为及时 排除雨水，常把屋顶做成天沟多脊双坡形式(见图10-9a)， 其坡度在1/51/12之间。但由于水斗及水落管易堵塞， 天沟积水，导致屋面渗漏。这对有特殊生产工艺要求的 厂房带来不便，如炼钢车间、铸工车间和面粉加工厂等。 因此

21、将多脊双坡屋顶改做成少沟无沟的长坡屋面(图10- 9b)，它避免了有组织的天沟排水，减少了排水设施， 更重要的是能保证生产的正常运行。 长坡屋面采用新型的屋面防水材料(长尺压型钢板) 和油毡屋面可使其坡度小于5。此时屋面平缓，水流 速慢，绿豆砂保护层稳定，施工质量易保证。,图10-9 屋面排水方案比较,10.3 单层厂房定位轴线的划分,单层厂房的定位轴线是确定厂房主要承重构件标志尺寸及相互位置的基准线，同时也是厂房设备安装及施工放线的依据。正确划分定位轴线应执行厂房建筑模数协调标准(GBJ686)的有关规定。 10.3.1 横向定位轴线的设置：单层厂房的横向定位轴线主要用来标注厂房纵向构件如屋

22、面板、吊车梁的长度(标志尺寸)。 10.3.2 纵向定位轴线：单层厂房的纵向定位轴线主要用来标注厂房横向构件，如屋架的长度(标志尺寸)。 10.3.3 纵横跨相交处柱与定位轴线的联系,10.3.1 横向定位轴线的设置,10.3.1.1 中间柱与横向定位轴线的联系 10.3.1.2 横向变形缝与定位轴线的联系 10.3.1.3 山墙与横向定位轴线的联系,10.3.1.1 中间柱与横向定位轴线的联系,除山墙端部排架柱以及横向变形缝两侧柱以外，横向定位轴线一般与柱截面宽度的中心线重合，每根柱轴线都通过柱基础、屋架中心线及上部两块屋面板横向搭接缝隙中心。,10.3.1.2 横向变形缝与定位轴线的联系,

23、横向温度伸缩缝和防震缝处的柱子采用双柱双屋架，可以使结构与建筑构造简化。根据伸缩缝与防震缝宽度的要求，此处应设两条横向定位轴线，两柱的中心线应从定位轴线向缝的两侧各移600mm。两条定位轴线间设插入距ai值，即伸缩缝或防震缝的缝宽ae。该处两横向定位轴线与相邻横向定位轴线之间的距离与其他轴线间的柱距相等。,10.3.1.3 山墙与横向定位轴线的联系,1、山墙为非承重墙：横向定位轴线与山墙内缘重合，并且与屋面板的端部形成“封闭”式联系，端部柱的中心线应从横向定位轴线内移600mm。 2、山墙为承重墙：山墙与横向定位轴线的距离为,根据砌体的块材类别决定，为半砖或半砖的倍数，或墙体厚度的一半。屋面板

24、直接伸入墙内，并与墙上的钢筋混凝土粱垫连接。,10.3.2 纵向定位轴线,10.3.2.1 外墙、边柱与纵向定位轴线的联系 10.3.2.2 中柱与纵向定位轴线的联系 10.3.2.3 纵向伸缩缝处柱与纵向定位轴线的联系,10.3.2.1 外墙、边柱与纵向定位轴线的联系,1、在无吊车的厂房中，常采用带有承重壁柱的外墙，这时墙内缘与纵向定位轴线相重合，或与纵向定位轴线的距离为(图10-10) 。,10.3.2.1 外墙、边柱与纵向定位轴线的联系,2、在有吊车的厂房设计中： L=Lk+2e 式中：L一一厂房跨度(即屋架跨度)； Lk一一吊车跨度，按吊车的轮距，可查吊车规格 资料； e一一吊车轨道中

25、心至纵向定位轴线间的距离，其值一般为750mm。当吊车为重级工作制而需要设安全走道板，或者吊车起重量大于50t时，可采用1000mm。e=h+K+B。,（1）封闭式结合的纵向定位轴线,当边柱外缘、墙内缘与定位轴线三者相重合时，称封闭式结合的纵向定位轴线(见图10-11(a)。这时屋架上的屋面板与外墙内缘紧紧相靠，可全部采用标准板，不需设非标准的补充构件。 此时Q20t，查吊车规格，知B260mm，K80mm；柱距小、吊车轻,h400mm 如不设安全走道板e=750mm，则：e-(A+B)100mm，满足K80mm的要求。 从上式得出，当Q20t，e=750mm时，采用封闭结合，可满足吊车安全运

26、行的净空要求，简化屋面构造，施工方便。,（2）非封闭式结合的纵向定位轴线,当边柱外缘与纵向定位轴线之间有一定的距离，屋架上的屋面板与墙内缘之间有一段空隙时称为非封闭结合(见图10-11 (b)。 吊车起重量Q30t B300mm， K80mm柱距大、吊车重,h400mm 如不设安全走道板e=750mm，则：e-(A+B)50mm，不能满足K80mm的要求。 为保证吊车安全运行所需净空，同时又不增加构件的规格，设计时需将边柱外缘从定位轴线向外扩移一定距离，即加设联系尺寸上)，其值为150mm、250mm、500mm三种。 此时墙内缘与标准屋面板之间的空隙，需作构造处理如墙挑砖封平或增设屋面板补充

27、构件。因此非封闭结合构造复杂，施工不便，吊车荷载对柱的偏心距也较大，同时增加了厂房占地面积，成本相应提高。,图10-11有吊车厂房外墙、边柱与纵向定位轴线的联系,(a)封团结合 (b)非封闭组合,10.3.2.2中柱与纵向定位轴线的联系,1、平行等高跨中柱：其上柱中心线与纵向定位轴线重合，通常设单柱单轴线处理(见图10-12)。其截面宽度h一般为600mm，以满足两侧屋架的支承长度为300mm的要求。 2、不等高跨中柱：当两邻跨都采用封闭结合时，高跨上柱外缘、封墙内缘和低跨屋架标志尺寸端部应与纵向定位轴线相重合(见图10-13(a)；当高跨为非封闭结合时，上柱外缘与纵向定位轴线不重合，应采用两

28、条定位轴线，其间的插入距A值等于联系尺寸D(见图10-13(b)；如封墙处采用墙板结构时，可按图10-13 (c)、(d)处理。,图10-12 平行等高跨中柱与纵向定位轴线的联系,图10-13 无变形缝平行高低跨处单柱与纵向定位轴线的联系,(a)单轴线封闭结合 (b)单轴线非封闭结合 (c)双轴线封闭结合 (d)单轴线非封闭结合,10.3.2.3 纵向伸缩缝处柱与纵向定位轴线的联系,1、等高跨中柱纵向伸缩缝处一般采用单柱单轴线处理，缝一侧的屋架放在柱头上，另一侧屋架搁置在活动支座上，上柱中心线仍与纵向定位轴线重合(见图10-14(a)。 若伸缩缝兼作防震缝时，原伸缩缝按防震缝加宽。若仍按单柱处理，应设两条纵向定位轴线，其间的插入距为A(A=C)(见图10-14(b)。,图10-14