十三章工业建筑概论、十四章 设计

第十三章工业建筑概论,1. 认识工业建筑的主要特点、分类及设计要求。2. 区别工业建筑与民用建筑的不同。,13.1 工业建筑特点、分类及 设计要求,一、工业建筑的特点,厂房建筑设计以工艺设计为基础。厂房空间尺度较大（柱网尺寸大）。厂房的建筑构造比较复杂（多跨）。广泛采用钢筋混凝土骨架承重（大跨度）。,二、工业建筑的分类,1、按厂房用途分类：主要生产厂房 辅助生产厂房动力用厂房 储存用房屋运输用房屋 其他：如泵房、污水处理站等。,2、按生产状况分类：热加工车间冷加工车间有侵蚀性介质作用的车间恒温恒湿车间 洁净车间,3、按建筑层数分类：单层厂房：多层厂房 ：层数混合的厂房：,厂房按层数分类,三、工业建筑设计的要求 1. 满足生产工艺的要求。 2. 满足建筑技术的要求。 3. 满足建筑经济的要求。 4. 满足卫生及安全的要求。 5. 具有良好的建筑外型及内部空间。,13.2 厂房的结构类型与构件组成,一、单层工业厂房的结构类型砖混结构：砖墙、屋面梁或屋架组成排架结构：钢筋砼柱、钢筋砼屋架构成刚架结构：钢筋砼门式刚架结构 轻钢门式刚架结构,排架结构：由屋面梁或屋架、柱和基础组成。排架的柱与屋架铰接而与基础刚接。根据材料不同可分为：钢-钢筋混凝土排架、钢筋混凝土-砖排架、钢筋混凝土排架。,刚架结构：柱与屋架（梁）刚接而与基础常为铰接。有折线形门式刚架、拱形门式刚架；三铰式、两铰式。简单轻巧，但刚度较差，适用于无吊车或吊车吨位不大于100kN、跨度不超过18m的轻型厂房。,2.2 结构组成及荷载传递,1. 屋面板 2. 天沟板 3. 天窗架 4. 屋架 5. 托架 6. 吊车梁 7.排架柱 8. 抗风柱 9. 基 础 10. 连系梁 11. 基础梁 12. 天窗架垂直支撑 13. 屋架下弦横向水平支撑14.屋架端部垂直支撑 15. 柱间支撑,（四）储藏类建筑,储存各种原料、半成品或成品的仓库,钢坯仓库,冷加工厂房,在正常温湿度状况下进行生产的车间,二、排架结构单层厂房的结构组成 1、屋盖结构：有屋面板、天窗架、屋架 2、柱：有排架柱、抗风柱 3、吊车梁：搁置牛腿上 4、基础：独立式基础 5、支撑系统：柱间支撑和屋盖支撑系统 6、围护结构：有外墙、门窗、连系梁 （装配式厂房结构组成见下面）,单层厂房结构件组成,横向排架：屋架、柱子、柱基础： 作用是承受屋顶、天窗架、外墙及吊车荷载。,横向平面排架组成及荷载图,结构组成,纵向排架 结 构,由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支撑和基础等构件组成的纵向平面骨架。作用是保证厂房结构的纵向稳定性和刚度。,围护结构,位于厂房的四周，包括纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。主要承受墙体和构件的自重以及作用在墙面上的风荷载,结构组成,13.3 厂房内的起重运输设备,单轨悬挂式吊车：工字形钢单轨和电动葫芦 （起升部分）组成梁式吊车：由起重行车的横梁组成； 分悬挂式和支撑梁式两种。桥式吊车：由起重行车和桥架组成。起重运输设备，如电动平板车、电瓶车、载重汽车和火车等。,单轨悬挂式吊车远景,1.1工业建筑的特点、分类与设计要求,桥式吊车,运输工具用房,停放、检修各种运输工具的库房,小结,1、工业建筑特点（4个）、分类（按用途、环境、层数分类）、设计要求（满足生产、技术、经济、卫生安全）。 2、厂房结构类型（砖混、排架、刚架） 3、排架结构组成（横向、纵向排架、支 撑系统） 4、起重运输设备包括单轨悬挂式、梁式、桥式等。,第十四章 单层工业厂房建筑设计,钢结构厂房示例,钢结构,钢结构厂房示例,钢檩条,钢柱,钢结构厂房示例,支撑,14.1 厂房的平面设计及柱网选择,一、厂房平面形式： 生产工艺流程的形式有直线式、直线往复式和垂直式。 直线式：是工业建筑内部各工段间联系紧密，但运输路线和工程管线较长。这种平面简单规整，适合对保温要求不高或生产工艺流程无法改变的工业建筑。（a）,往复式：即原料从工业建筑一端进入，产品由同一端运出。其特点是工段联系紧密，运输路线和工程管线短捷，形状规整，占地面积小。结构构造简单，造价低。适合于多种生产性质的工业建筑。(b、c、d) 垂直式：原材料从工业建筑一端进入，加工后从横跨的装配一端运出。特点是工艺流程紧凑，运输和工程管线较短。(f),单层厂房的平面形式,二、柱网的选择：,柱网：柱子在工业建筑平面上排列所形成的网格。柱网尺寸的确定： 1）跨度：柱子纵向定位轴线间的距离 2）柱距：横向定位轴线之间的距离,柱,常用形式有矩形、I形、管柱、双肢柱等,厂房的柱网,跨度：18M，采用30M数列；18M，采用60M数列。柱距：采用60M数列，即6M、12M,柱距,跨度,柱网实例,柱距,柱网实例,扩大柱网,为了使厂房具有相应的灵活性和通用性，宜采用扩大柱网。 常用扩大柱网(跨度柱距)为1212、1512、1812、2412、1818、2424（m）等。 在扩大柱网中还有正方形或趋近正方形柱网，常用尺寸为1212、1818、2424（m）等。,扩大柱网,扩大柱网的优点是： （1）提高厂房面积的利用率 （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 （5）有利于提高吊车的服务范围,14.2 厂房的剖面设计,剖面设计是从厂房的建筑空间处理上满足生产对厂房提出的各种要求。 厂房高度的确定 厂房的天然采光 厂房的自然通风,一、厂房高度的确定,概念：单层工业建筑的高度是指由室内地坪到屋顶承重结构最低点的距离，通常以柱顶标高来代表。（1）柱顶标高的确定 无吊车厂房：按最大生产设备及其使用、安装、检修时所需净空高度确定；同时兼顾采光和通风，一般不低于3.9 m。根据厂房建筑模数协调标准的规定，应符合300 mm的倍数。有吊车厂房,有吊车厂房高度的确定,在有吊车的厂房中，不同的吊车对厂房高度的影响各不相同。对于采用梁式或桥式吊车的厂房来说：（1）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根据厂房建筑模数协调标准的规定，柱顶标高H 应为300 mm的倍数。 牛腿顶部标高按3M数列考虑，当牛腿顶面高度7.2M时，按6M数列考虑。,有吊车厂房的高度,式中： h1：需跨越最大设备，室内分隔墙或检修所需的高度； h2：起吊物与跨越物间的安全距离，一般为 400mm500mm； h3：被吊物体的最大高度； h4：吊索最小高度，根据加工件大小而定，一般大于1000mm h5：吊钩至轨顶面的最小距离，由吊车规格表中查得； h6：吊车梁轨顶至小车顶面的净空尺寸，由吊车规格表中查得； h7：屋架下弦至小车顶面之间的安全间隙。此值应保证屋架产生最大挠度以及厂房地基可能产生的不均匀沉陷时，吊车能正常运行。根据吊车起重量大小将h7分别定为300mm、400mm、500mm。,（2）室内地坪标高的确定确定室内地坪标高就是确定室内地坪相对于室外地面的高差。设高差的目的是防止雨水侵入室内，一般室内外高差取150200mm。（3）剖面空间的利用确定厂房高度时，应在不影响生产使用的前提下，充分发掘建筑空间的潜力，降低建筑造价。见图剖面空间的利用。,剖面空间的利用,二、单层厂房的采光,1、天然采光 白天室内利用天然光线进行照明的，称为天然采光。 单层厂房主要采用天然采光，当天然采光不能满足时，才辅以人工照明。,确定采光系数示意,采光系数：C=(EN/EW)x100%,室内工作面上应有一定的光线，光线的强弱是通常用照度来衡量的，照度表示单位面积上所接受的光通量的多少。但由于室外天然光线随时都在变化，室内的照度值也随之而变化。因此，室内某点的采光情况不可能用这个变化不定的照度值来表示，而是以采光系数C 来表示。,天然采光的基本要求,采光系数最低值：GB/T 50033-2001建筑采光设计标准中将我国工业生产的视觉工作分为V级，并提出了各级视觉工作要求的室内天然光照度最低值及各级采光系数最低值。见272页表作业场所工作面上的采光系数标准值。 避免直射阳光，产生眩晕等 满足采光均匀度要求，指工作面上采光系数最低值与平均值之比。由采光等级和采光口位置确定。,2、采光方式,采光方式：图单层厂房天然采光方式侧面采光：利用开设在侧墙上的窗子进行采光顶部采光：利用开设在屋顶上的窗子进行采光。顶部采光室内光线均匀，采光效率较侧窗高；但构造较复杂，造价也较高。混合采光：两种方式结合,厂房采光的方式,侧面采光 侧面采光分单侧采光和双侧采光。采光侧窗分高侧窗和低侧窗。侧面采光经济适用、构造简单、施工方便，设计中应尽可能采用这种方式。单向低侧窗光线方向性强、均匀度差、衰减幅度大。见下图。提高侧窗位置，能使远窗点的采光系数提高、照度增加，使厂房采光的均匀度得到提高。一般中等照度要求的厂房，侧窗采光对水平工作面的有效进深为工作面至窗上缘高度的2倍。应尽可能采用双侧采光。当侧面采光不能满足要求时，可采用混合采光方式或辅以人工照明。 由于侧面采光的方向性强，故布置侧窗时要避免可能产生的遮挡：高侧窗窗台宜高于吊车梁面600 mm，低侧窗窗台高度一般为工作面的高度，同时为便于开关，通常取800 mm左右。,高侧窗与低侧窗示意,3、采光天窗的形式和布置,见图采光天窗的形式和布置。常见的采光形式有矩形天窗、梯形天窗、三角形天窗、M形天窗、锯齿形天窗、横向下沉式天窗、平天窗等。 采光天窗的布置须结合天窗形式、屋盖结构和构造、厂房朝向、生产要求等因素综合考虑。,采光天窗的形式,矩形天窗 矩形天窗是沿跨间纵向升起局部屋面、在高低屋面的垂直面上开设采光窗而形成的，具有中等照度。 是我国广泛采用的一种采光天窗。 当厂房为南北向时，室内光线均匀。由于窗面垂直，积灰少，且易于防水。窗扇可开启，能兼起通风作用。 缺点是组成构件类型多、结构复杂，自重大，造价高，增加了厂房高度、抗震性能不好。,矩形避风天窗,由矩形天窗及其两侧的挡风板组成。挡风板的形式及构造：立柱式：图悬挑式：图挡雨设施：图,矩形天窗组成,天窗架天窗扇天窗屋面板侧板端壁,矩形避风天窗挡雨设施,M形天窗 是将矩形天窗的屋盖由两侧向内倾斜而形成。由于屋盖的倾斜，其内表面可增强光线的反射作用，同时，倾斜的屋盖可以引导气流。 形天窗较矩形天窗的采光、通风都更有利。但构造较矩形天窗复杂，天窗屋面需设置内排水，或形成纵向长天沟外排水。,横向下沉式天窗 是将相邻柱距的整跨屋面板上下交替布置在屋架的上下弦上，利用屋面板位置的高差(即屋架上下弦的高差)作采光口而形成的。 横向下沉式天窗布置灵活，可根据使用要求每隔一个柱距或几个柱距布置，其造价较矩形天窗低。 横向下沉式天窗多用于朝向为东西向的冷加工车间。排气路线短捷，大面积的通风口，通风量大。 它还适用于对采光、通风都有要求的热加工车间。缺点是窗扇形式受屋架限制、不标准且构造复杂，厂房纵向刚度较差。,锯齿形天窗 是将厂房屋盖做成锯齿形，窗设于垂直面上(有时也做成稍倾斜面)。 这种天窗能利用天棚倾斜面反射光线。因此，采光效率较矩形天窗高。窗扇可开启，能兼起通风作用，窗口一般朝北或接近北向，无直射阳光进入室内、或射进的阳光很少，室内光线稳定。 对于要求光线稳定，要调节温湿度的厂房，如纺织厂多采用这种天窗形式。,平天窗 是在屋盖上直接设置采光口而形成的。 它可以成点、成块、或成带布置。平天窗的采光效率高，约为矩形天窗的22.5倍，并具有布置灵活、构造简单、施工方便、造价低等优点。 对于太阳光直射车间易产生眩光、采暖地区玻璃易结露，造成水滴下落、玻璃表面易积尘或积雪、玻璃破碎落下伤人、以及平天窗一般不起通风作用等问题，故在冷加工车间的设计中应用较广泛。,平天窗,采光效率高，且布置灵活，构造简单、适应性强。但应注意避免眩光，做好安全放回，及时清理积尘。平天窗的类型有采光罩、采光板、采光带。防水：做150-250mm高井壁。防太阳辐射和眩光：安全防护措施：通风：,平天窗,采光天窗的布置,纵向布置：天窗带平行于屋脊横向布置：天窗带垂直于屋脊点状布置块状布置,4、采光面积的确定：在初步设计阶段可用窗地比的方法验算,表12-2 窗地面积比,三、自然通风,单层厂房自然通风是利用空气的热压和风压作用进行的。,热压通风 由于厂房内部人体散发的热量、机械加工生产的热量提高了室内空气温度，使空气体积膨胀，密度变小而自然上升；室外空气温度相对较低，密度较大，便由外围护结构下部的门窗洞口进入室内，加速了室内热空气的流动，新鲜空气不断进入室内，污浊空气不断排出，达到通风的目的。这种利用室内外冷热空气产生的压力差进行通风的方式，称为热压通风。,1、自然通风的基本原理：热压和风压,热压通风,风压作用,当风吹向房屋时，迎风面墙壁空气流动受阻，风速降低，使风的部分动能变为静压，作用在建筑物的迎风面上，因而使迎风面上受到的压力大于大气压，形成正压区。风受到迎风面的阻挡后，从建筑物的屋顶及两侧快速绕流过去。绕流作用增加的风速使建筑物屋顶、两侧及背风面受到的压力小于大气压，形成负压区。,风压作用,2、冷加工车间的自然通风,冷加工车间室内无大的热源，主要满足采光要求。设置适当数量的开启扇和交通运输门就能满足车间内通风换气的要求。为避免气流分散，不宜设置通风天窗，但可设置通风屋脊排除积聚在屋盖下部的热空气。 适应于：厂房不宜过宽，否则应辅设机械通风。厂房纵向垂直夏季主导风向。可设通风屋脊排气。,冷加工车间的自然通风,3、热车间的通风,进风口、排风口的设置：通风天窗的选择：矩形通风天窗：下沉式通风天窗：,热车间的通风,矩形通风天窗,矩形通风（避风）天窗,下沉式通风天窗,横向下沉天窗,4、开敞式厂房：,指外墙不设窗扇而用挡雨板代替的厂房。特点：进出气口的气流阻力系数小，通风量大，空气交换迅速，构造简单造价低；但防寒、防雨、防风沙能力差，通风不稳定。开敞式厂房有以下四种布置形式：,开敞式厂房,14.3 单层厂房的定位轴线,横向定位轴线定柱距、屋面板跨、吊车梁跨。即吊车梁、连系梁、基础梁、屋面板及外墙板等一系列纵向构件的标志长度（实际尺寸+构造尺寸）。纵向定位轴线定跨度，即屋架的标志长度。,横向定位轴线与柱的关系,在