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第二章 单层厂房平面设计
第二章 单层厂房平面设计
厂房的平面、剖面和立面设计是不可分割的整体，设计时必须统一考虑，在设计 平面的同时应考虑剖面和立面的设计问题，但为叙述方便并考虑设计的先后顺序，现 分项叙述。
2.1 总平面设计对平面设计的影响
一般厂区的建筑设计应从总平面设计开始，根据生产工艺的流程、原料及成品运 输、防火、气象、地形、地质、环保卫生等条件来进行设计。总平面图中要确定建筑 物的平面尺寸，建筑物与建筑物、构筑物之间的平面及空间关系：合理组织人流、贷 流、设置厂内道路，要保证日常生产时交通运输，也要满足消防要求，要进行厂区竖 向设计，如室内外地面标高、道路标高、排水坡度、填挖土方工程等：还要考虑气候 环境的影响和厂区室内外的环境设计。因此，厂房平面设计是在总平面设计的规定和 影响下进行的，主要表现在人物流组织、地形和气候等方面.
2.1.1 厂区人流、货流组织对平面设计的影响
单层厂房设计应考虑工厂生产工艺流程的组织和货运的组织。生产厂房与生产厂 房之间、生产厂房与仓库之间，彼此有着人流和货流的联系，这种联系影响厂房平面 设计中门的位置、数量和尺寸，要求厂房的出入口位置应方便原材料的运进和成品的 运出，门的尺寸应满足运输工具安全通行的要求。同时，人流出入口或厂房生活间应 靠近厂区人流主干道，方便工人上下班。
设计时应减少人流和货流交叉和迂回，运行路线要通畅、短捷。从图2.1中可看 出，生活间的位置紧靠主干道，人、货流路线分明。
图2.1 某机械厂总平面图
2.1.2 地形对平面设计的影响
地形坡度的大小对厂房的平面形状有着直接的影响，这在山区建厂中尤为明显。 图2.2中的地形是一个两边高中间低的山谷地，如按(a)图将厂房布置成一字形平面， 虽然能使厂房结构简单，平面规整，但是，这样布置其东北角(图的右上方)坡度较 陡，使土石方工程量较大，工期相对延长，造价也会提高。如果平面形状按(b)图所 示，在建筑面积相等的条件下改为L形平面，则土石方量较小，相应工期缩短，造价 也会降低。所以，在地形变化较大的地区建厂应充分考虑地形对平面形状的影响。当 工艺流程自上而下布置时，平面设计应利用地形、将厂房建在坡地上，在生产工艺允 许的条件下，可将厂房室内地坪设置在不同的标高上，见图2.3。
图2.2 地形对厂房平面形状的影响
图2.3 厂房地面设置在不同标高
2.1.3 气候的影响
在炎热地区，为使厂房有良好的自然通风，厂房宽度不宜过大，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°。 n形平面的开口 应朝向迎风面，见图2.4，并在侧墙上开设窗与门，有利于组织车间的穿堂 风。在寒冷地区，为避免风对室内气温的影响，厂房的长边应平行冬季主导 风向。对向主导风向的墙上尽量减少门窗面积。
有时，冬季、夏季主导风向是矛盾的，考虑了夏季的要求又照顾不了冬 季的需要，设计时要结合具体情况研究确定。
图2.4 厂房方位
2.2 平面设计与生产工艺的关系
民用建筑的平面及空间组合设计，主要是由建筑设计人员，根据建筑
使用功能要求进行；而单层厂房平面及空间组合设计，是在工艺设计和工艺 布置的基础上进行的生产工艺平面图，是工业建筑设计的首要依据。它的内 容包括：根据产品生产的规模、性质、产品规格等组成生产工艺流程，生产 和起重设备的选择和布置，划分车间内生产工段的范围、面积；车间通道的 宽度及布置，厂房的跨度、长度，跨书及面积的确定：生产工艺对厂房建筑 设计的要求，如采光、通风、防振、防尘防辐射、防爆等。
在满足生产工艺的基础上，厂房建筑设计应使厂房平面形式规整、合
理、简洁，以便尽量减少占地面积，节能，简化构造处理。厂房的建筑参数 应符
合《厂房建筑模数协调标准》，使构件的生产预制满足工业化生产的要求，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。要使厂房平面达到适用、经 济、合理，需要工艺和建筑设计人员密切合作，才能做到。
2.2.1 生产工艺流程的影响
生产工艺流程是指某一产品的加工制作过程，即有原材料按生产要求的程序， 逐步通过生产设备及技术手段进行加工生产，并制成半成品或成品的全部过程。不 同类型的厂房，由于其产品规格、型号等不同，生产工艺流程也不相同，见图2.5 、 2.6。厂房的平面设计应首先满足生产工艺要求，与工艺人员密切配合，为了搞好配 合，建筑设计人员必须深入实际，调查研究，对工艺有相当的了解，与工艺人员共 同研究，提高设计水平。
图2.5 金工装配车间工艺流程
图2.6 冲压车间工艺流程
2.2.2 生产状况对平面设计的影响
不同性质的厂房，在生产操作时会出现不同的生产状况，如机加工车间是在常温 条件下生产的，室内无大量余热及有害气体，但是该车间对采光有一定的要求，平 面设计应予重视。如铸工车间，生产时车间内部产生大量余热、灰尘等，因此平面 设计要求有利于加强室内通风，排除室内热空气及灰尘。
2.2.3 生产设备布置对平面设计的影响
生产设备的大小和布置方式影响到厂房的跨度和跨间数，同时也影响大门的尺寸 和柱距的尺寸。
2.2.4 起重运输设备对平面设计的影响
为了运送原材料、成品或半成品，厂房内部应设置起重运输设备，起重运输设备影 响厂房的平面布置和平面尺寸。常见的起重运输设备有很多种，其中以各种形式的 吊车与土建设计关系密切。
厂房跨度与桥式吊车的跨度应满足以下关系:L=Lk+2e=Lk+2×(h-ac+Cb+B) 。这是 为了保证桥式吊车在跨度方向运行的安全，以及必要的检修净空所需的必要条件。
2.3 单层厂房平面形式
2.3.1 影响厂房平面形式的因素
1)厂房在总平面图中的位置，拟建厂房地段的形状、大小，地形、地貌。 2)生产工艺流程。
3)厂房的生产规模及生产特征。
4)运输工具的类型。
5)厂房结构类型。
6)地区气象条件。
2.3.2 厂房的平面形式及特点
单层厂房的平面形式，如无特殊原因，常采用为正方形、矩形及L形。当面积相等 时，则正方形周长最短，如表2.1所示，平面形式越接近正方形，则墙体周长与面积的 比值越小，这意味着节能与节地减少墙体。所以单层厂房设计中，当占地生产工艺允 许时，建筑物的形状宜采用正方形或接近正方形，如图2.7(a,b,c,d,e,f)所示。
除表2.1中所列三种平面形式外，根据生产工艺的要求，特别是热加工车间或需进行 某种隔离的车间，可以采用U字形平面、三字形平面，如图2.7(8,h)所示。这种厂房的 特点是各部宽度不大，厂房周长较长，室内采光、通风条件良好，缺点构造复杂，防 震不利，为避免破坏，需设防震缝。由于外强较长，造价及维修费都高，室内的各种 工程管线也较长，因此这种平面形式只在有特殊工艺需要时才采用。厂房的平面形式 及适用范围见表2.2。
表2.1 平面形式与墙体周长
图2.7 厂房平面形式
2.4 柱网选择
无论是单层厂房还是多层厂房，承重结构柱子在平面上排列时所形成的网格称 为柱网。柱网的尺寸是由柱距和跨度组成的，见图2.8。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或柱步。厂房柱网的确定也就是确定跨 度和柱距。
2.4.1 柱网尺寸的确定
柱网尺寸是根据生产工艺的特征、建
筑材料、结构形式、施工技术水平、地基
承载能力及有利于建筑工业化等因素来确
定的。
图2.8 单层厂房柱网尺寸示意
b.柱距L.跨度
1.跨度尺寸的确定
跨度尺寸主要是根据下列因素确定：
1)生产工艺中生产设备的大小及布置方式。设备大，占地面积大。设备布置成纵
向或横向，成单排、双排、多排或交错布置都影响跨度尺寸，见图2.9。
图29 设备的布置方式
1.操作置位 小生产设备宽度或长度 2.生产设备 b.通道宽度 3.柱子 c.撮作宽度L.跨度J．生产设备边缘与柱轴线距离且柱距
e.生产设备边缘至通道边缘的安全距离
2)车间内部的宽度。不同类型的运输设备所需通道宽度是不同的，同样影响跨度尺 寸。
3)跨度尺寸应满足《厂房建筑模数协调标准》(GBJ6—86)的要求。根据上述二项条 件所得尺寸，最终调整符合模数标准的要求：当屋架跨度小于等于18m时，采用扩 大模数30M的数列，即跨度尺寸是18m 、15m 、12m 、9m和6m；当屋架跨度大于18m 时，采用扩大模数60M的数列，即跨度尺寸是24m 、30m 、36m 、42m等。当生产工 艺布置有明显优越性时,跨度尺寸也可采用21m 、27m 、33m。
2.柱距尺寸的确定
我国单层工业厂房设计主要采用装配式钢筋混凝土结构体系，其基本柱距是 6m，而相应的结构构件如基础梁、吊车梁、连系梁、屋面板、横向墙板等均已配套 成型，并有供设计者选用的工业建筑全国通用构件标准图集，设计、制作、运输、 安装都积累了丰富的经验。这种体系至今仍广泛采用。
柱距尺寸还受到材料的影响，当采用砖混结构的砖柱时，其柱距宜小于4m，可 为3.9m 、3.6m 、3.3m等。
2.4.2 扩大柱网的尺寸及其优越性
随着科学技术的发展，厂房内部的生产工艺、生产设备、运输设备等也在不断地变 化、更新。为了使厂房能适应这种变化，厂房应有相应的灵活性和通用性。扩大柱网可 以较好的满足这种要求，也就是扩大厂房的跨度和柱距。常采用扩大柱网(跨度×柱距)为 12m × l2m 、15m × l2m 、18m-12m ，24m × l2m 、18m-18m 、24m × 24m等。
扩大柱网的优点是：
1)可以提高厂房面积的利用率。为使设备基础与柱子基础不致相撞，宜在柱周围留
出700mm的距离，见图2 ．10。在6m柱距的厂房中，每一柱距内只能布置一台机床，
若将柱距扩大到12m，则每一柱距内可布置三台机床，提高于面积的利用率，减少了
图2.10 柱基础与设备最小距离 1.柱于 2.柱基础轮廓 3.机器
柱子占用的结构面积，见图2.11。
图2.11 扩大柱距增加设备 布置
1.扩大柱距后省去的柱子 2.增加的设备
2)有利于大型设备的布置和产品的运输。现代工业企业中，如重型机械厂、飞机 制造厂、火箭制造厂等，其产品具有高、大、重的特点，柱网越大，越能满足生产设 备的布置及产品的装配和运输。
3)能适应生产工艺变更及生产设备更新的要求。柱网扩大后，使生产工艺流程的 布置有较大的灵活性。
4)能减少构件数量，但增加了构件重量，如表2,2所示。
5)扩大柱网减少了构件数量，施工进度也将明显加快。
6)减少柱基础土石方工程量。从表2,2可以看出，6m柱距与12m柱距比较，后者少 24个基础，约减少50％；6m柱距与24m柱距比较，后者少36个基础，减少72％。
在厂房内部布置大型设备时，可将中列柱柱距扩大，边列柱仍保持6m柱距，见图
2,12。
单层厂房采用扩大柱网后，屋顶承重方案有两种 ：无托架 的方案 ，见 图 2,13(a)；有托架方案，见图2,13(b)。选择方案时，主要取决于施工技术水平和结构 设计要求。在实现建筑工业化时，以采用无托架方案为宜。
图2,14是柱距为12m及18m的托架支承方案。屋架间距为6m，即可采用6m长的屋面 板。
图2.12 中列柱为扩大柱距设备布置平面图
图2.13 扩大柱网屋顶承重方案 1.托架梁 2.屋架 L.跨度
图2.14 12m和18m柱距6m屋面板的托架方案
2.5 厂房内通道及有害工段的布置
为运送原材料、成品、半成品和工人在厂房内走动及上下班通行，厂房内要设通 道。
其位置、宽度和数量，工艺设计人员在作工艺设计时都会有所考虑，建筑设计人 员应从防火、卫生和人流疏散等方面考虑工艺布置图上所设计的通道是否合适。发 生火灾紧急疏散时，人们都是在高温和烟气条件下行走的，为保证人们迅速、安全 疏散，厂房内应布置必要数量的纵横贯通的通道，并与疏散门(通行门)连通，通道应 有一定的宽度，根据车间生产性质、人流量和行车宽度确定。厂房内由最远点至疏 散门的允许距离按防火规范确定。疏散时间和人流密度(单位面积的人数或人们的水 平投影面积)和疏散路线长度有关(图2.15)。如人流密度D=0.5(5人／mz)，到疏散口的
图2.15 从最远工作点到疏散口(40-120m)水平 移动疏散时疏散需时与人流密度(D)的关系
水平距离为70m时，则疏散需时为3min20s。
不同生产性质车间相连时，通道还应是不同生产车间的分割带。
在做厂房平面设计时，应将有生产余热、有害气体和有爆炸和火灾危险的工段布置在靠外墙
处，以便利用外墙的窗洞进行通风(如利用穿堂风时宜布置在靠下风侧的外墙)和爆炸时便于泄
压。要求有空调的工段不宜靠外墙布置，而应布置在厂房的中部，避免外界气象的影响．将有噪 声的工段或房间尽可能地布置在厂房的一角，并用封墙将此工段和其他工段隔开。湿房间不宜靠 外墙布置，避免外墙内表面出现凝结水和构造复杂。
2.6 单层厂房生活间设计
为了保障工人的身心健康，提高产品质量和劳动生产率，建筑设计应为工人创造良 好的劳动环境，所以应该在车间附近或内部设置生活间。
2.6.1 生活间的组成
根据车间的生产特征、职工人数、男女职工比例、地区气候等因素，确定生活间的 内容。 一般来说，生活间包括下面四个内容：
1 ．生产卫生用室
生产卫生用室包括浴室、存衣室、盥洗室。其面积大小和卫生用具的数量根据车间 的卫生特征级别来确定的。我国卫生部主编的《工业企业设计卫生标准)(TJ36—79)，
将车间卫生特征分为四级，见表2,3 。1级和2级的车间应设置车间浴室， 3级宜在车间 附近或在厂区设置集中浴室： 4级可在厂区或居住区内设置集中浴室。因生产事故可能 发生化学性灼伤及经皮肤吸收会引起急性中毒的工作地点或车间，应设事故淋浴，其 供水系统不允许中断。车间卫生特征为1级的存衣室，应将便服和工作服分室存放．存 放工作服的存衣室应
有良好的自然通风，车间卫 生特征为2级的存衣室，便服 和工作服可在同一存衣室，
但需分开存放，以免工作服 污染便服。车间卫生特征为3 级的存衣室，便服和工作服 可同室存放，且存衣室可与 休息室合并设置．车间卫生
特征为4级的存衣室，存衣室
与休息室可合并设置或在车 间内适当的地点存放工作
服。如果工作环境温度大且 在低温下作业时，如冷藏
库、地下作业等，还应设立 工作服干燥室。生产操作中 工作服沾染病原体或沾染易 经皮肤吸收的剧毒物质，或 工作服污染严重的车间生活 间，还应设置洗衣房。
表2.3 生产卫生用室按好生特征分级
存衣室内存衣方式有两种：
1)闭锁式存衣柜，使用安全，无需专人管理。闭锁式存衣柜的数目按在册工人总
数计算。
2)开放式存衣柜或挂衣钩，使用周转快，占用面积少，但需专人管理，使用不
便，给人以不安全感。开放式存衣柜的数目按在册工人最大班人数加25％计算。
2．生活卫生用室
生活卫生用室包括休息室、孕妇休息室、吸烟室、厕所、女工卫生室、饮水室、
小吃部、保健站、婴儿哺乳室、托儿所等。
厕所内的大小便器的数量按规范有关规定计算。最大班的女工人数超过100人的
车间，应设女工卫生室，且不得与其他用室合并放置。女工卫生室由等侯间及处理间 组成。
等侯间应设洗手设备及洗涤池，处理间应设温水箱及冲水器。最大班女工人数为
100—200名时，应设一具冲水器，超过200人应每增加200人增设一具冲水器，若女工 在40一100人之间，则设简易温水箱和冲水器。浴室、盥洗室、厕所的设计计算人数 按最大班工人人数的93％计算，卫生设备的数量计算方法见表2.4、2.5 。
表2.4 淋浴器及先面池龙头使用人数
表2.5 大便蹲位、小便器使用人数
4.生产辅助用室生产辅助用室包括工具室、材料库、磨刀室、计量室以及其他某 些生产辅助用室等。
2.6.2 生活间的布置
由于生活间主要是为车间生产及生活服务，设计时应注意以下几点：
1)生活间的布置要保证一定的卫生要求，避免粉尘、毒气等有害物质及高温、噪 声、振动的影响。
2)生活间的位置应便于职工上下班，要有利于生产、方便生活，所以生活间的位 置不要妨碍车间的采光、通风、运输和发展.
3)生活间应有良好的朝向，争取理想的日照、采光和通风。
4)在可能的情况下，应尽量利用车间内部的空闲位置设置卫生间，或将几个车间 的生活间合并建造，以便节约用地和资金。
5)生活间平面布置应力求面积紧凑、人流通畅、男女分设、管道集中且与所服务 的车间联系方便。其标准可参考当地普通民用建筑，建筑形式与风格应与车间和厂区 相协调.
目前我国单层厂房生活间的布置方式有三种选择：
1.毗连式生活间
毗连式生活间与厂房的纵墙或山墙毗连而建，见图2.16(a)，生活间与厂房的纵 墙毗连，见图2.16(b)，是与厂房山墙毗连。
毗连式生活间的主要优点是：生活间与车间联 系方便，生活间与厂房可共用一道墙，节省材料， 寒冷地区对车间保温有利。
毗连式生活间的主要缺点是；不同程度地影响 车间的采光和通风：车间内部如有较大振动、灰 尘、噪声、有害气体时，对生活间有干扰。
毗连式生活间和车间的结构方案不同，荷载相 差也很大，所以在两者毗连处应设置沉降缝，设置 沉降缝的处理方案有两种：
1)当生活间的高度高于车间时，毗连墙应设在 生活间一侧，沉降缝则位于毗连墙与车间之间，见 图2.17)。毗连墙下的基础按以下两种情况处理：
带形基础：若带形基础与车间柱式基础相遇， 应将带形基础断开，增设钢筋混凝土承墙梁跨越厂 房柱基础以承托毗连墙。
柱式基础：毗连墙下的柱式基础应与车间的柱 式基础交错布置，然后在生活间的柱式基础上设置 钢筋混凝土承墙梁，承受毗连墙的荷载。
图2. 16 毗连式生活间
2)当车间高度高于生活间时，毗 连墙设在车间一侧，沉降缝则设于毗 连墙与生活间之间，见图2.17(b)。
毗连墙支承在车间柱式基础的基础粱 上。此时，生活间的楼板采用悬臂结 构，生活间的地面、楼面、屋面均与 毗连墙断开，并设置变形缝，以解决 生活间与车间产生不均匀沉陷的问
题。
图2.17 毗连式生活间沉降缝处理
2.独立式生活间
独立式生活间距车间有一定的距离，见图2．18。独立式生活间的主要优点，生 活间和车间的采光、通风互不影响，生活间布置灵活，生活间和车间的结构方案互不 影响，结构、构造容易处理。独立式生活间的主要缺点是：占地较多，生活间和车间 的距离较远时，联系不够方便。
独立式生活间与车间的连接方式有三种，见图2.18。
(1)走廊连接。
这种连接方式简单、适用。根据气候条件，在南方地区宜采用开敝式走廊，北方 地区宜采用封闭式走廊。
(2)天桥连接。
当车间和生活间之间有铁路或运输量很大的公路时，在铁路或公路上空设置连接 车间与生活间的天桥，这样可避免人货流交叉，保证车辆和行人的安全。
(3)地道连接。
此种连接方式与天桥连接方式优点相同。
3.车间内部式生活间
车间内部式生活间是将生活间布置在车间内部，可以充分利用的空间内，只要在 生产工艺和卫生条件允许的情况下，均可采用这种布置方式。它具有使用方便、经济 合理、节省建筑面积和体积的优点。它的缺点是只能将生活间的部分房间布置在车间 内，如存衣室、休息室等，车间的通用性也受到限制。
车间内部式生活间有以下几种布置方 式：
1)在车间边角、空余地段布置生 活间，如在柱子上空、柱与柱之间的 空间。
2)在车间上部设夹层， 生活间布 置在夹层内，夹层可支承在柱子上， 也可以悬挂在屋架下。
3)利用车间端部布置生活间。
4)在地下室或半地下室布置生活 间，但是需要设置机械通风、人工照 明，且构造复杂、费用较高，故一般 采用较少。
图2.18 独立式生活间与车间连接的三种方式
1.单层厂房平面设计应以生产工艺要求为依据，结合厂区总平面设计的要
求，而采用合理的结构形式、柱网布置。
2.单层厂房的生活间是工业建筑的重要组成部分，根据实际情况可采用车间
内部式、毗连式或独立式生活间。
小 结

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