资源简介

(共25张PPT)
第三部分工业建筑构造与设计部分
模块15单层工业厂房设计
YCF
01
单层工业厂房的平面设计
03
单层工业厂房的定位轴线
02
单层工业厂房的剖面设计
目录
CATALOG
04
单层工业厂房的体型和立面设计
05
单层工业厂房天窗构造
01
单层工业厂房的平面设计
15.1.1工厂总平面与厂房平面设计的关系
15.1.2总平面对平面设计的影响
15.1.3平面设计与厂房生产工艺的关系
15.1.4单层工业厂房常用的平面形式
15.1.5柱网的选择
15.1.6生活间的设计
15.1.1工厂总平面与厂房平面设计的关系
工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层数分类，可分为单层工业厂房、多层工业厂房和混合层数工业厂房。其中，单层工业厂房又有不同的分类方法。按生产规模可分为大型、中型和小型；按主要承重材料可分为砖混结构、钢结构和钢筋混凝土结构；按承重结构体系可分为排架结构（如图所示）和钢架结构（如图所示）。
15.1.1工厂总平面与厂房平面设计的关系
装配式钢筋混凝土排架结构是单层工业厂房常用的结构形式，由承重构件和围护构件两部分组成，如图所示。
单层工业厂房的平面设计应从以下几个方面进行考虑：首先是单体厂房与工厂总平面的关系，总平面图中运输道路的布置、人流货流的分布以及工厂所处环境、气象条件等对厂房平面设计的影响等，其次是生产工艺流程对厂房平面设计所提出的要求；还应考虑车间生产特征平面设计的作用和影响、标准化柱网的选择等问题。
15.1.1工厂总平面与厂房平面设计的关系
工厂总平面按功能主要可分为以下五个区域，如图所示。
1—食堂； 2—厂部办公室； 3—辅助车间； 4—装配车间； 5—机械加工车间； 6—冲压车间； 7—铸工车间； 8—锻工车间；
9—氧气站； 10—空气压缩站； 11—总仓库； 12—水工车间； 13—锅炉房； 14—煤气发生站
15.1.1工厂总平面与厂房平面设计的关系
(1)生产区。该区布置主要生产车间。以机械制造为例，主要生产车间包括冷加工车间和热加工车间。冷加工车间如金工车间和装配车间，而铸工车间、锻工车间则属于热加工车间(车间生产过程中有余热散发)。
(2)辅助生产区。辅助生产区由各种类型的辅助车间组成，如维修车间等。
(3)动力区。动力区内布置各种动力设施，如变电所等。
(4)仓库区。区内布置各种仓库和堆场。
(5)厂前区。厂前区包括厂部办公室、食堂及工人生活福利设施、文化娱乐和技术
15.1.1工厂总平面与厂房平面设计的关系
学习培训等民用类型建筑。
生产区是工厂的主要组成部分，设计时应注意与其他区域保持密切的联系。在总平面设计中，一般是厂前区与城市干道相衔接，职工通过厂前区的主要入口进厂。为兼顾职工上下班方便，厂房的平面设计应把生活间设在靠近厂前区的位置，使人流、货流分开。同时，辅助生产区是为生产区服务的，所以与生产区也应有方便而直接的联系。生产车间的原料入口和成品出口应该与厂区铁路、公路运输线路以及各种相应的仓库堆场相结合，使厂区运输方便而快捷。
15.1.2总平面对平面设计的影响
1.地形的影响
厂区地形对厂房平面形式有着直接的影响，特别是在山区建厂，为了减少土石方工程量，节约投资，加快施工进度，只要工艺条件允许，厂房平面形式可根据地形条件作适当调整，可跨等高线布置在阶梯形地面上，如图所示。
2.厂区人流、货流组织对平面设计的影响
厂区人流、货流组织具体表现为原材料，成品和半成品的运输及人流进出厂路线的组织。合理的设计布局不仅方便使用，而且可以大大提高劳动生产率，减少工人的劳动强度，降低工伤事故的发生率。厂区人流、货流组织会直接影响厂房平面设计中门的位置、数量、尺寸等。
15.1.2总平面对平面设计的影响
3.气象条件的影响
厂区所在地区的气象条件对厂房的平面形式和朝向有很大的影响。在炎热地区，为使厂房有良好的自然通风，并且避免室内受阳光照射，厂房宽度不宜过大，最好采用长条形平面，朝向接近南北向，厂房长轴应与夏季主导风向垂直或大于45°。П形、山形平面的开口应朝向迎风面，并在侧墙上开设窗户和大门，大门在组织穿堂风中起着良好的作用。若朝向与主导风向有矛盾时，则应根据主要要求进行选择。
在寒冷地区，为避免风对室内气温产生影响，厂房的长边应平行冬季主导风向，并在迎风面的墙面上尽量少开门窗。
15.1.3平面设计与厂房生产工艺的关系
厂房与民用建筑在平面设计中的重要区别在于厂房的平面是由工艺设计人员进行工艺平面设计，建筑设计人员在生产工艺平面图的基础上与工艺设计人员配合协商进行厂房的建筑平面设计。
工艺平面图主要包括下面五个内容：①根据生产的规模、性质、产品规格等确定的生产工艺流程；②选择和布置生产设备和起重运输设备；③划分车间内部各生产工段及其所占面积；④初步拟订厂房的跨间数、跨度和长度；⑤提出生产对建筑设计的要求，如采光、通风、防振、防尘、防辐射，如图所示。
15.1.3平面设计与厂房生产工艺的关系
1.生产工艺流程对平面设计的影响
工艺要求决定了厂房的平面形式，一般有以下三种组合。
1）直线布置
这种布置方式是指毛坯由厂房一端进入，产品从另一端运出，生产线为直线形，如图（a）所示。零件可直接用吊车运送到加工和装配工段，生产路线短捷，连续性好，这种方式适用于规模不大、吊车负荷较轻的车间。采用这种布置的厂房平面可全部为平行跨，具有建筑结构简单、扩建方便的优点。但当跨数较少时，会形成窄条状平面，厂房外墙面较大，土建投资不够经济。
2）平行布置运输距离较长，需采用传送装置、平板车或悬挂吊车等越跨运输设备，如图（b）所示。这种形式具有建筑结构简单、便于扩建等优点，适用于中、小型车间。
平行布置是将加工与装配两个工部布置在互相平行的跨间，零件从加工到装配的线路。
15.1.3平面设计与厂房生产工艺的关系
3）垂直布置
加工与装配工部布置在相互垂直的跨间，两跨之前设沉降缝，如图（c）所示。零件从加工到装配的运输路线短捷，但须有越跨的运输设备。装配跨中可设吊车运输与组装，跨内各工种联系方便。这种垂直的布置形式虽然结构较复杂，但由于在工艺布置和生产运输方面有优越性，所以广泛用于大、中型车间。
15.1.3平面设计与厂房生产工艺的关系
3.生产设备布置的影响
生产设备的大小和布置方式及设备的进出和安装要求直接影响到厂房的平面布局、跨度大小和跨间数，同时也影响到大门尺寸和柱距尺寸等。
2.生产特征的影响
不同性质的厂房，在生产操作时会呈现不同的生产特征，而生产特征也会影响厂房的平面设计。有些车间（如机械工业的铸钢、铸铁、锻工等车间）在生产过程中会散发出大量的热量、烟、粉尘等，此时平面设计应使厂房具有良好的自然通风；有些车间（如机械加工装配车间）的生产是在正常的温湿度条件下进行的，室内无大量余热及有害气体散发，但是该车间对采光有一定的要求，因此在平面布置时应综合考虑它所在地区的气候条件、地形特征等，以满足采光和通风的要求；还有些车间（如纺织车间）的生产环境对温湿度、清洁度有严格的要求，厂房常采用空气调节装置，所以厂房平面宜采用联跨整片式，以减少空调负荷。
15.1.4单层工业厂房常用的平面形式
厂房平面形式与工艺流程、生产特征、生产规模等有直接的关系。单层厂房可采用单跨平面或多跨组合平面，其中多跨组合平面分为平行多跨和垂直多跨。厂房常用的平面形式有矩形、方形、L形、П形、山形等，如图所示。下面介绍最常用的平面形式。
1.矩形平面
矩形平面中最简单的是单跨，它是构成其他平面形式的基本单位。当生产规模较大、要求厂房面积较小时，常用多跨组合的平面，其组合方式多随工艺流程而异。有的将跨度平行布置，有的将跨度垂直布置。平行跨布置适用于直线式的生产工艺流程，如图(a)所示。同时，它也适用于往复式的生产工艺流程，如图(b)所示。
15.1.4单层工业厂房常用的平面形式
这种平面形式较其他平面形式各工段之间靠得较紧，运输路线短捷，工艺联系紧密，工程管线较短；形式规整，占地面积小；整个厂房柱顶及吊车轨顶标高相同，结构、构造简单，造价省，施工快；在宽度不大的情况下室内的采光和通风问题都较容易解决，跨度垂直布置适用于垂直式的生产工艺流程，如图(c)、(d)所示。
15.1.5柱网的选择
在厂房中，承重结构柱子在平面上排列时所形成的网格称为柱网。柱网尺寸是由跨度和柱距组成的。如图所示为单层厂房柱网示意。从图中可以看出，柱距(横向定位轴线间的距离)决定着屋面板、吊车梁的跨度尺寸，跨度(纵向定位轴线间的距离)决定了屋架的尺寸。
15.1.5柱网的选择
1.柱网尺寸的确定
柱网尺寸主要包括跨度尺寸和柱距尺寸两个部分，如图所示。
L—跨度； B—柱距
1）跨度尺寸的确定
跨度尺寸是根据生产工艺要求确定的，设计中应考虑如下因素。
(1)生产工艺中生产设备的大小及布置方式。设备面积越大，所占面积也越大，设备不论布置成横向或纵向、单排或多排，都将直接影响跨度的尺寸。
15.1.5柱网的选择
(2)生产流程中运输通道、生产操作及检修所需的空间，如图所示。
(3)根据(1)、(2)项所得的尺寸，调整为符合《厂房建筑模数协调标准》（GB/T 50006—2010）的要求。当屋架跨度不大于18m时，采用扩大模数30 M的数列，即跨度尺寸是18m、15m、12m、9m及 m；当屋架跨度大于18 m时，采用扩大模数60M的数列，即跨度尺寸是18m、24 m、30m、36 m、42m等。当工艺布置有明显优越性时，跨度尺寸亦可采用21m、27m、33m。
1—操作位置； 2—生产设备； 3—柱子； a—设备宽度； b—行车通行宽度；
c—操作宽度； d—设备与轴线间距； e—安全距离； L—跨度； B—柱距
15.1.5柱网的选择
2）柱距尺寸的确定
柱距的尺寸主要取决于结构形式与材料，以及构件标准化的要求。我国单层厂房主要采用装配式钢筋混凝土结构体系，其基本柱距是6m。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。这样的厂房造价经济，但如果厂房内有大型设备布置的需要，则会对柱距提出特殊要求，在相应位置采用6m整倍数的扩大柱距，即12m或18m的柱距。当采用砖混结构的砖柱时，其柱距宜小于4m，可采用3.9m、3.6m、3.3m等。
2.扩大柱网
扩大柱网就是扩大厂房的跨度和间距。为了使厂房具有相应的灵活性和通用性，宜采用扩大柱网。常用的扩大柱网（跨度×柱距）为12m×12m、15m×12m、18m×12m、24 m×12 m、18m×18m、24m×24m等。
15.1.5柱网的选择
扩大柱网的优点是：①提高厂房面积的利用率，如图所示；②有利于大型设备的布置和产品的运输；
③适应生产工艺变更及生产设备更新的要求；④减少构件数量，但增加了构件重量，见表；⑤减少柱基础土石方工程量，有利于加快厂房施工速度。
15.1.6生活间的设计
1.生活间的组成及设备布置
1）生产卫生用房。生产卫生用房包括浴室、厕所、存衣室、盥洗室等。我国卫生部主编的《工业企业设计卫生标准》将一般工业企业按卫生特征分为四级，每一级都有它最基本的生产卫生用房。
2）生活福利用房。生活福利用房包括休息室、女工卫生室、吸烟室、厕所、饮水间、小吃部、保健室等。厕所内的大小便器按规范和有关规定计算。浴室、盥洗室、厕所的设计计算人数按最大班工人总数的93%计算。
3）行政办公用房。
行政办公用房包括党、政、工、团办公室及会议室、值班室、计划调度室等。
4）生产辅助用房。
生产辅助用房包括工具室、材料库、计量室等。
15.1.6生活间的设计
2.生活间的设计原则
(1)生活间应尽量布置在车间主要人流出入口处，且与生产操作地点质检联系方便，并避免工人上、下班时的人流与厂区内主要运输线（火车、汽车等）交叉，对人数较多且集中设置的生活间以布置在厂区主要干道两侧且靠近车间为宜。
(2)生活间应有适宜的朝向，使之获得较好的采光、通风和日照。同时，生活间的位置也应尽量减少对厂房天然采光和自然通风的影响。
(3)生活间不宜布置在有散发粉尘、毒气及其他有害气体车间的下风侧或顶部，并尽量避免噪声和振动的影响，以免被污染和干扰。
(4)在生产条件许可及使用方便的情况下，应尽量利用车间内部的空闲位置设置生活间，或将几个车间的生活间合并建造，以节省用地和投资。
15.1.6生活间的设计
(5)生活间的平面布置应面积紧凑，人流通畅，男女分设，管道尽量集中。
(6)生活间的建筑形式与风格应与车间和厂区环境相协调。
3.生活间的布置形式
生活间的布置形式有以下三种。
(1)毗连式生活间，是紧靠厂房外墙(山墙或纵墙)布置的生活间。其主要优点是生活间至车间距离短，联系方便；二者之间共用一道墙，节省材料，同时可将车间层高较低的房间布置在生活间内，以减小建筑体积；易与总平面图中的人流路线协调一致；可避开厂区运输繁忙的不安全地带等。毗连式生活间的缺点是影响车间的采光和通风，车间内部如有较大振动、灰尘、余热、噪声和有害气体时，会对生活间造成干扰，危害较大。
15.1.6生活间的设计
(2)独立式生活间，是距厂房一定距离、分开布置的生活间。其主要优点是生活间和车间的采光、通风互不影响，生活间布置灵活；缺点是占地较多，生活间至车间的距离较远，联系不够方便。独立式生活间适用于
有散发大量生产余热、有害气体及易燃易爆炸的车间的情况。
(3)厂房内部式生活间，是将生活间布置在车间内部，可以充分利用室内空间。只要生产工艺和卫生条件允许，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一定限制。

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