工业建筑构造综述

1、工业建筑构造综述第四章第四章 工业建筑设计工业建筑设计提要提要：本章介绍工业建筑的特点、单层厂房结本章介绍工业建筑的特点、单层厂房结构体系和起重运输设备；讲述单层厂房的平面、构体系和起重运输设备；讲述单层厂房的平面、剖面特征及定位轴线的标定方法。剖面特征及定位轴线的标定方法。 工业建筑：是各类工业厂房和构筑物的总称。工业建筑：是各类工业厂房和构筑物的总称。工业厂房：是指哪些用来进行生产的建筑物。工业厂房：是指哪些用来进行生产的建筑物。构筑物：是指哪些与生产相配套的辅助设施。如：烟囱，水构筑物：是指哪些与生产相配套的辅助设施。如：烟囱，水塔，冷却塔，水池等。塔，冷却塔，水池等。 现代工业建筑体系

2、的发展已有二百多年的历史，显示现代工业建筑体系的发展已有二百多年的历史，显示出自己独有的特征和建筑风格。出自己独有的特征和建筑风格。 第一节第一节 工业建筑的特点与分类工业建筑的特点与分类 第一节第一节 工业建筑的特点与分类工业建筑的特点与分类 一、工业建筑的特点一、工业建筑的特点1.建筑设计以生产工艺设计为基础；建筑设计以生产工艺设计为基础；2.工业建筑内部空间大；工业建筑内部空间大；3.厂房建筑构造复杂；厂房建筑构造复杂；4.广泛采用钢筋混凝土骨架承重。广泛采用钢筋混凝土骨架承重。二、工业建筑的分类二、工业建筑的分类（一）按厂房用途分类（一）按厂房用途分类1.主要生产厂房主要生产厂房2.辅

3、助生产厂房辅助生产厂房3.动力用厂房动力用厂房4.储藏用库房储藏用库房5.运输工具用房运输工具用房其他其他：泵房、无水处理站等：泵房、无水处理站等（二）按厂房内部生产状况分类（二）按厂房内部生产状况分类1.热加工厂房热加工厂房在生产过程中散发大量热量、烟尘的厂房。如炼钢、轧钢、铸造等车间。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、装配等车间。3.恒温、恒湿车间恒温、恒湿车间产品的生产对室内温度、湿度的稳定性要求很高的车间。如精密仪器、纺织等车间。4.洁净车间洁净车间产品的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。（三）按厂房层数分类（三）按厂房

4、层数分类1.单层厂房：单层厂房： 大型设备、震动设备、大型设备、震动设备、 地沟或重型起重设备地沟或重型起重设备2.多层厂房：多层厂房：垂直方向组织生产或产品较轻企业垂直方向组织生产或产品较轻企业3.混合层次厂房混合层次厂房（四）按承重构件的材料：混合、钢筋（四）按承重构件的材料：混合、钢筋混凝土、钢混凝土、钢（五）按厂房结构类型：（五）按厂房结构类型： 空间结构体系、平面结构体系空间结构体系、平面结构体系k混合结构：混合结构：无吊车或吊车吨位不超过无吊车或吊车吨位不超过5t，跨度在，跨度在15m以内，柱顶标高不超过以内，柱顶标高不超过8m且无特殊工艺要求的且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用由

5、砖柱、钢筋混凝土屋架或轻钢小型厂房，可采用由砖柱、钢筋混凝土屋架或轻钢屋架组成的屋架组成的混合结构；混合结构；钢结构：钢结构：厂房内有重型吊车（如吊车起重量大于厂房内有重型吊车（如吊车起重量大于150t ）、跨度大于）、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房，或有特殊工艺要求的大型厂房，可采用可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构。结构。除上述情况以外的单层工业厂房，一般采用除上述情况以外的单层工业厂房，一般采用混凝土混凝土结构结构。而且除特殊情况外，一般均采用装配式钢筋。而且除特殊情况外，一般均采用装配式钢筋混凝土结构。混凝土结构。三三 厂房

6、的起重运输设备厂房的起重运输设备 1、单轨悬挂式吊车、单轨悬挂式吊车一般由悬挂在屋架下弦的型钢轨道和吊车组成，型钢轨道可以布置为直线或曲线。这种吊车的起重量不大于5T 。 2、梁式吊车、梁式吊车梁式吊车有支承式和悬挂式两种形式。梁式吊车有支承式和悬挂式两种形式。悬挂式梁式吊车是在屋架下弦悬挂平行双轨，吊车装于轨道悬挂式梁式吊车是在屋架下弦悬挂平行双轨，吊车装于轨道下部；支承式梁式吊车是在两列柱牛腿上设吊车梁，吊车装下部；支承式梁式吊车是在两列柱牛腿上设吊车梁，吊车装在轨道上部。在轨道上部。悬挂式悬挂式5T， 10T5T3、桥式吊车、桥式吊车 桥式吊车由起重行车和桥式吊车由起重行车和桥架组成。桥

7、架组成。 桥架车支承在吊车梁的桥架车支承在吊车梁的钢轨上，沿吊车梁纵向运行；钢轨上，沿吊车梁纵向运行；起重行车装在桥架上面的轨起重行车装在桥架上面的轨道上部，沿桥架长度方向运道上部，沿桥架长度方向运行。行。 桥式吊车一般在桥架的桥式吊车一般在桥架的一端设司机室。一端设司机室。 这种吊车的最大起重量可这种吊车的最大起重量可达达350 T。 第二节 单层厂房设计 包括：平面设计、剖面、立面包括：平面设计、剖面、立面单层工业厂房平面设计的内容有：单层工业厂房平面设计的内容有：n合理确定厂房平面形式；合理确定厂房平面形式；n选择适宜的柱网；选择适宜的柱网；n保证车间内部交通方便；保证车间内部交通方便；

8、n合理布置生产及生活辅助用房。合理布置生产及生活辅助用房。 一、一、 平面设计平面设计不同产品的车间，有不同的生产工艺流不同产品的车间，有不同的生产工艺流程程( (图图) )。（直线、平行、垂直）。（直线、平行、垂直）工艺师根据此图对建筑设计师提交生产工艺师根据此图对建筑设计师提交生产工艺平面图，建筑设计师再根据此图的要求工艺平面图，建筑设计师再根据此图的要求进行建筑设计。进行建筑设计。所以，生产工艺决定着厂房的建筑平面。所以，生产工艺决定着厂房的建筑平面。（一）平面设计与生产工艺的关系（一）平面设计与生产工艺的关系机械加工总装配试验毛坯库中间库直线布置重庆大学建筑城规学院建筑技术研究所绘制机

9、械加工总装配试验毛坯库中间库重庆大学建筑城规学院建筑技术研究所绘制平行布置加 工毛坯库中间库机 械(大件)总装配重庆大学建筑城规学院建筑技术研究所绘制垂直布置（二）总平面对平面设计的影响（二）总平面对平面设计的影响一般工厂主要是由建筑物和构筑物所组成。一般工厂主要是由建筑物和构筑物所组成。 工厂总平面设计常是根据全厂的生产工艺流程、交工厂总平面设计常是根据全厂的生产工艺流程、交通运输、卫生、防火、气象、地形、地质以及建筑群通运输、卫生、防火、气象、地形、地质以及建筑群体艺术等条件，确定这些建筑物与构筑物之间的位置体艺术等条件，确定这些建筑物与构筑物之间的位置关系；合理的组织人流、货流，避免交叉

10、和迂回；布关系；合理的组织人流、货流，避免交叉和迂回；布置各种工程管线置各种工程管线;进行厂区竖向设计及绿化、美化布置进行厂区竖向设计及绿化、美化布置等。等。 1、厂区人流、货流组织对平面设计的影响、厂区人流、货流组织对平面设计的影响 5某机械厂总平面布置图17-火车货运出入口；18-厂区大门人流出入口；19-车间生活间；20-露天堆场；21-烟囱9-锅炉房；10-煤气发生站；11-氧气站；12-压缩空气站；13-食堂；14-长部办公室；15-车库；16-汽车货运出入口； 1-辅助车间；2-装配车间；3-机械加工车间；4-冲压车间；5-铸工车间；6-锻工车间；7-总仓库；8-木工车间；8792

11、0211051612111915641932191911413181716北重庆大学建筑城规学院建筑技术研究所绘制（二）总平面对平面设计的影响（二）总平面对平面设计的影响 厂区人流、货流组织具厂区人流、货流组织具体表现为原材料，成品和半体表现为原材料，成品和半成品的运输及人流进出厂路成品的运输及人流进出厂路线的组织。线的组织。 合理的设计布局不仅方合理的设计布局不仅方便使用，而且可以大大提高便使用，而且可以大大提高劳动生产率，减少工人的劳劳动生产率，减少工人的劳动强度，降低工伤事故的发动强度，降低工伤事故的发生率。生率。 厂区人流、货流组织会厂区人流、货流组织会直接影响厂房平面设计中门直接影响

12、厂房平面设计中门的位置、数量、尺寸等。的位置、数量、尺寸等。天窗熔化炉挡风板造型部熔化部炉料滑槽挡土墙铸铁车间横剖面图重庆大学建筑城规学院建筑技术研究所绘制2、地形的影响、地形的影响 （二）总平面对平面设计的影响（二）总平面对平面设计的影响地形对厂房平面形式地形对厂房平面形式有直接影响。只要工有直接影响。只要工艺条件允许，为了节艺条件允许，为了节约投资，厂房平面形约投资，厂房平面形式，应根据地形条件式，应根据地形条件作适当的调整，使之作适当的调整，使之与地形相适应。与地形相适应。3、气象条件的影响、气象条件的影响 主要影响因素有两个：一是日照，二是风向。理主要影响因素有两个：一是日照，二是风向

13、。理想的朝向应该是：夏季室内不受阳光照射，又要易于想的朝向应该是：夏季室内不受阳光照射，又要易于进风，有良好的自然通风条件。进风，有良好的自然通风条件。 （二）总平面对平面设计的影响（二）总平面对平面设计的影响柱网柱网-厂房柱子在平面上排列所形成的网格。厂房柱子在平面上排列所形成的网格。柱子纵向定位轴线间的距离为跨度，决定了屋架的尺寸；柱子纵向定位轴线间的距离为跨度，决定了屋架的尺寸；横向定位轴线间的距离为柱距，决定了吊车梁、屋面板的横向定位轴线间的距离为柱距，决定了吊车梁、屋面板的跨度尺寸。跨度尺寸。（三）柱网的选择（三）柱网的选择1、选择柱网的原则、选择柱网的原则（1）满足生产工艺提出的要

14、求；）满足生产工艺提出的要求；（2）符合）符合厂房建筑模数协调准则厂房建筑模数协调准则的规定；的规定；（3）全面协调跨度和柱距，尽量使柱网统一，使建筑平面合）全面协调跨度和柱距，尽量使柱网统一，使建筑平面合理；理；（4）扩大柱网，提高厂房的通用性和经济合理性。）扩大柱网，提高厂房的通用性和经济合理性。（1）满足工艺要求）满足工艺要求（2）符合模数协调标准）符合模数协调标准跨度须满足厂房建筑模数协调标准的相关规定。l 当屋架跨度当屋架跨度18米时，采用扩大模数米时，采用扩大模数30M的数列的数列l当屋架跨度当屋架跨度18米时，采用扩大模数米时，采用扩大模数60M的数列的数列l当工艺布置有明显优越

15、性时，跨度尺寸亦可采用当工艺布置有明显优越性时，跨度尺寸亦可采用21米、米、27米、米、33米。米。（3）经济合理）经济合理2、厂房跨度的确定、厂房跨度的确定 厂房的柱距应采用扩大模数厂房的柱距应采用扩大模数60M数列中的数值数列中的数值. 6m柱距是一般采用的基本柱距，在实际工程中应用较柱距是一般采用的基本柱距，在实际工程中应用较广，经济效果较好广，经济效果较好. 当有特殊要求时，如果有大型设备时，柱距尺寸可采用当有特殊要求时，如果有大型设备时，柱距尺寸可采用12m或或18m。3、柱距的确定、柱距的确定（四）生活间（四）生活间生活间：生活间：用以满足工人生产卫生和生活需要而设置的专用以满足工

16、人生产卫生和生活需要而设置的专用房间。用房间。 1、生活间的组成、生活间的组成生产卫生用室、生活卫生用室、行政办公室、生产辅助用室。生产卫生用室、生活卫生用室、行政办公室、生产辅助用室。2、生活间的布置、生活间的布置 生活间的布置方式有三种： 毗连式生活间毗连式生活间 独立式生活间独立式生活间 厂房内部式生活间厂房内部式生活间 ：n 选择厂房的剖面形式和确定厂房高度；n 处理厂房的采光、通风和排水问题。 剖面设计的主要任务是二、二、 厂房的剖面设计厂房的剖面设计（一）厂房的横剖面形式（一）厂房的横剖面形式单层厂房的横剖面形式根据屋面形式的不同可分为三种： 双坡式横剖面、多坡式横剖面、锯齿形横剖

17、面。双坡式横剖面、多坡式横剖面、锯齿形横剖面。n1双坡式横剖面双坡式横剖面 这种剖面形式多见于单跨厂房中，设计时应该考虑室内的采光要求： 当跨度不大时，只设侧窗就可以满足采光的需要； 如果跨度较大时，只设侧窗，则厂房中间地带的光线会不足，所以还应在屋顶上开设天窗，来满足采光要求； 当多跨厂房也采用双坡式横剖面时，可在屋顶上开设天窗来解决中跨的采光通风或者通过提高中跨的高度，利用中跨上部的高侧窗来解决采光通风需要。n2多坡式横剖面多坡式横剖面 这种形式适用于双跨和多跨厂房。设计时，为了满足采光通风的要求，通常： 对于等高厂房，中间各跨的屋顶上均应设置天窗； 对于不等高厂房，则可利用高侧窗来解决采

18、光通风的需要。n 3锯齿形横剖面锯齿形横剖面 这种形式用在纺织车间的厂房上，在布置时房屋侧墙上的窗口应朝北，是为了防止阳光直射车间，造成纱线断头，影响产品质量单层厂房的高度：由室内地面到屋顶承重结构下表面的距离。单层厂房的高度：由室内地面到屋顶承重结构下表面的距离。如果屋顶承重结构是倾斜的，则厂房高度是由室内地面到屋如果屋顶承重结构是倾斜的，则厂房高度是由室内地面到屋顶承重结构的最低点。顶承重结构的最低点。（二）（二） 确定厂房高度确定厂房高度厂房地面标高：厂房室内地面应比室外地面高出厂房地面标高：厂房室内地面应比室外地面高出150mm，这，这样可以防止雨水流入车间，这个高差，也不会影响车辆的

19、进样可以防止雨水流入车间，这个高差，也不会影响车辆的进出（坡道）。出（坡道）。1 1、无吊车厂房高度的确定、无吊车厂房高度的确定无吊车厂房的高度主要取决于厂房内最高的生产设备及无吊车厂房的高度主要取决于厂房内最高的生产设备及安装检修所需的净高，同时要考虑采光和通风的要求，并符安装检修所需的净高，同时要考虑采光和通风的要求，并符合合厂房建筑模数协调标准厂房建筑模数协调标准的扩大模数的扩大模数3M3M数列。数列。式中: h1为需跨越最大设备，室内分隔墙或检修所需的高度； h2为起吊物与跨越物间的安全距离，一般为400mm-500mm； h3为被吊物体的最大高度； h4为吊索最小高度，根据起吊物件大

20、小和起吊方式而定，一般大于1000mm； h5为吊钩至轨顶面的最小尺寸，由吊车规格表中查得； h6为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为屋架下弦至小车顶面之间的安全距离，主要应考虑到屋架下弦及支 撑可能产生的下垂挠度，以及厂房地基可能产生不均匀沉降时对吊车正常运行的影响。最小尺寸为220mm，湿陷性黄土地区一般不小于300mm。如屋架下弦悬挂有管线等其他设施时，还需另加必要的尺寸。 厂房建筑模数协调标准规定，钢筋混凝土结构柱顶标高H应为300mm的整倍数，轨顶标高H1为600mm的整倍数，牛腿标高也应为300mm的整倍数。2 2、有吊车厂房高度的确定、有吊车厂房高度的确

21、定n柱顶标高柱顶标高 H=H1+H2 n 轨顶标高轨顶标高 H1=h1+h2+h3+h4+h5 n 轨顶至柱顶高度轨顶至柱顶高度 H2=h6+h7 3、厂房内部空间的利用、厂房内部空间的利用厂房高度对工程造价有直接的影响，充分利用厂房内部空间，降低厂方高度，可以有效地降低造价。（三）单层厂房的采光与通风（三）单层厂房的采光与通风1、天然采光方式及布置、天然采光方式及布置1）侧面采光：即采光口布置在厂房的侧墙上。 侧面采光分单侧采光和双侧采光。2）上部采光：即在屋顶处设置天窗。 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，即采用混合采光的方式。 形式和布

22、置：形式和布置：1）矩形天窗）矩形天窗 2）锯齿形天窗）锯齿形天窗 3）横向下沉式天窗）横向下沉式天窗 4）平天窗）平天窗1）热压通风）热压通风2）风压通风）风压通风2、自然通风、自然通风第三节第三节 定位轴线的标定定位轴线的标定平行于厂房长平行于厂房长度方向的定位度方向的定位轴线，为纵向轴线，为纵向定位轴线定位轴线垂直于厂房垂直于厂房长度方向的长度方向的定位轴线，定位轴线，为横向定位为横向定位轴线轴线一、横向定位轴线一、横向定位轴线横向定位轴线主要用来标定屋面板、吊车梁、外墙板、纵向支承等纵向构件的标尺寸长度。（一）中间柱与横向定位轴线的联系一）中间柱与横向定位轴线的联系厂房中间柱的横向定位

23、轴线一般与中柱的中心线和屋架中心线重合。1.山墙为砌体承重墙山墙为砌体承重墙当山墙为砌体承重墙时，横向定位轴线可设在墙体中心线或距墙体内缘为墙材块体半块长或半块长倍数的位置上。（二）山墙与横向定位轴线的联系（二）山墙与横向定位轴线的联系2.山墙为非承重墙山墙为非承重墙 当山墙为非承重墙时，山墙处的横向定位轴线一般与墙体内缘重合，端部柱的中心线向内移600。保证山墙抗风柱能通至屋架上弦，使抗风柱与屋架正常连接，将山墙的水平风荷载传至屋面和排架柱。3.横向变形缝处柱与横向定位轴线的联横向变形缝处柱与横向定位轴线的联系系变形缝处柱子中心线自定位轴线各向两侧移600。这种定位轴线的标定方法，可以保证屋面板、吊车梁等纵向联系构件的标