第14章工业建筑设计

房屋建筑学第14章第14章

单层工业厂房构造

第1节厂房的结构类型与构件组成

第2节平面设计及柱网尺寸的选择第3节厂房的剖面形式

第4节

单层厂房的定位轴线标志

第1节厂房的结构类型与构件组成

第1节厂房的结构类型与构件组成

一、单层工业建筑的结构类型（一）砖混结构（二）排架结构（三）刚架结构（四）其他结构（一）砖混结构只能适合于跨度较小、高度较小、无吊车或吊车吨位较小、地震烈度较低的单层厂房。第1节厂房的结构类型与构件组成

（二）排架结构

有钢筋混凝土排架及钢排架两种。横向排架组成——基础、柱、屋架（或屋面大梁）纵向连系构件组成——基础梁、连系梁、圈梁、吊车梁。排架结构主要适用于跨度、高度、吊车荷载较大的及地震烈度较高的厂房建筑。第1节厂房的结构类型与构件组成

（三）刚架结构门式刚架构架类型少，制作简单，比较经济，室内空间宽敞、整洁。适用于高度不超过10m、跨度不超过18m的纺织、印染等厂房。第1节厂房的结构类型与构件组成

（四）其他结构现在越来越多采用钢结构或轻钢屋盖结构的厂房。受力合理，能充分发挥材料的力学性能；空间刚度大；抗震性好。第1节厂房的结构类型与构件组成

二、单层工业建筑构件组成单层工业建筑的结构支承方式分为承重墙支承及骨架支承两种。

1、承重墙支承建筑跨度、高度、吊车吨位较小时采用

2、骨架支承建筑跨度、高度、吊车吨位较大时采用第1节厂房的结构类型与构件组成

二、单层工业建筑构件组成（一）屋盖结构（二）柱（三）吊车梁（四）基础（五）外墙围护系统（六）支撑系统第1节厂房的结构类型与构件组成

（一）屋盖结构

1、作用起围护及承重的作用。

2、组成（1）围护构件屋面板、檩条、瓦（2）承重构件屋架、屋面大梁、天窗架、托架第1节厂房的结构类型与构件组成

屋面板

——直接承受板上的各种荷载，并将荷载传给屋架天窗架——承受天窗屋面上的所有荷载并将荷载传给屋架或屋面大梁。屋架（或屋面大梁）

——是屋盖结构中主要的承重构件。第1节厂房的结构类型与构件组成

屋盖结构的主要组成构件第1节厂房的结构类型与构件组成

屋架类型第1节厂房的结构类型与构件组成

（二）柱

1、排架柱是厂房中的主要竖向承重结构

2、抗风柱设在自承重山墙内侧。（1）作用承受风荷载的作用

；增强山墙的刚度及稳定性（2）布置原则A柱的选型与排架柱同型B沿山墙每隔6m左右设置（3）抗风柱的高度达到屋架上弦第1节厂房的结构类型与构件组成

排架柱及抗风柱排架柱抗风柱第1节厂房的结构类型与构件组成

（三）吊车梁沿厂房纵向布置。一般搁置在排架柱的牛腿之上。（四）基础多采用独立式基础。如为钢筋混凝土排架结构，柱下基础常采用预制或现浇杯口基础。第1节厂房的结构类型与构件组成

（五）外墙围护系统

1、外墙外墙一般是自承重构件2、门与窗3、联系梁（墙梁）厂房纵向柱列的水平联系构件4、基础梁承受上部荷载并传给基础5、圈梁在高度较大或振动较大的单层厂房中应布置圈梁。加强柱与墙之间的联系第1节厂房的结构类型与构件组成

（六）支撑系统作用是加强厂房结构的空间刚度。支撑构件应采用交叉形式

1、柱间支撑系统

2、屋盖支撑系统柱间支撑第1节厂房的结构类型与构件组成

第2节平面设计及柱网尺寸的选择

第2节平面设计及柱网尺寸的选择

一、概念（一）柱网（二）柱距（三）跨度（四）定位轴线（五）横向定位轴线（六）纵向定位轴线（一）柱网承重结构柱（排架柱）在平面上排列时所形成的网格。第2节平面设计及柱网尺寸的选择

（二）定位轴线

确定建筑主要承重构件位置及其标志尺寸的基准线。定位轴线同时也是施工放线的依据，也便于安装设备等第2节平面设计及柱网尺寸的选择

（三）横向定位轴线——垂直于厂房长度方向的定位轴线。（平行于屋架）横向定位轴线的间距称为柱距。（四）纵向定位轴线——平行于厂房长度方向的定位轴线。（垂直于屋架）纵向定位轴线间距称为跨度。第2节平面设计及柱网尺寸的选择

二、确定柱网尺寸的原则（一）满足生产工艺的要求（二）平面和结构合理（三）符合《厂房建筑模数协调标准》（四）扩大柱网第2节平面设计及柱网尺寸的选择

（一）满足生产工艺的要求第2节平面设计及柱网尺寸的选择

（二）平面和结构合理跨度和柱距的选择应使平面的利用和结构方案经济合理。有时由于工艺的要求要扩大部分柱距，可以采用托架梁承托屋架。第2节平面设计及柱网尺寸的选择

（三）符合《厂房建筑模数协调标准》满足《厂房建筑模数协调标准》的要求1、当屋架跨度≤18米时，采用扩大模数30M的数列。即跨度尺寸为18米、15米、9米、6米2、当屋架跨度＞18米时，采用扩大模数60M数列。即跨度尺寸为18米24米、30米、36米、42米等第2节平面设计及柱网尺寸的选择

（四）扩大柱网1、扩大拄网的尺寸及其优越性（1）可以提高厂房的利用率（2）有利于大型设备的布置和产品的运输（3）能适应生产工艺的变更及生产设备更新的要求（4）能减少构件的数量（5）减少基础的土石方量2、常用的扩大拄网有12×12米、15×12米、18×12米、24×12米、18×18米、24×24米等。第2节平面设计及柱网尺寸的选择

第3节厂房的剖面形式

第3节厂房的剖面形式

一、厂房高度的确定厂房的高度指地面至屋架（或屋面大梁）下弦的高度。一般情况下，单层厂房屋架下弦底面至地面的高度与柱顶距地面的高度基本相同，所以常以柱顶标高来衡量厂房的高度。（一）厂房内部高度的确定（二）室内外地坪标高的确定（三）厂房内部高度的利用（一）厂房内部高度的确定在剖面设计中，通常将室内地面的相对标高定为±0.00。1、无吊车厂房柱顶标高一般是按最大生产设备在使用、安装和检修时所需的净空高度来确定。柱顶标高应满足扩大模数3M数列的要求。一般无吊车厂房的柱顶标高不宜低于4m。第3节厂房的剖面形式

（一）厂房内部高度的确定2、有吊车厂房

H=H1＋H2

＝h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7第3节厂房的剖面形式

（一）厂房内部高度的确定2、有吊车厂房（1）轨顶标高H1=h1+h2+h3+h4+h5其中h2一般为400～500mm。

h4一般≥1000毫米轨顶标高应按3M数列确定（2）柱顶标高：H2=H1+h6+h7其中h7为300、400、500毫米柱顶标高应符合3M数列，如果计算不符何，则应将其调整为3M数列。（3）牛腿顶部标高的确定柱牛腿标高均应符合3M数列。当牛腿标高大于7200mm时，按6M数列考虑。第3节厂房的剖面形式

（二）室内外地坪标高的确定考虑防止雨水侵入室内、有利运输，室外标高应高于室内。一般室内外高差为150mm。坡道坡度为10％。第3节厂房的剖面形式

（三）厂房内部高度的利用1、利用屋架与屋架之间的空间2、利用地下空间第3节厂房的剖面形式

二、天然采光设计天然采光——白天，室内利用天然光进行照明的采光方式。（一）天然采光的基本要求（二）采光方式（三）采光天窗的形式（四）采光天窗的布置方式（五）采光面积计算第3节厂房的剖面形式

（一）天然采光的基本要求1、满足采光系数最低值的要求采光系数=EN/EW×100%

生产车间工作面上的采光系数最底值2、满足采光均匀度的要求3、避免在工作区产生眩光第3节厂房的剖面形式

第3节厂房的剖面形式

（二）采光方式1、侧窗采光

（1）单侧窗采光（2）双侧窗采光（3）高侧窗采光

设吊车的厂房，侧窗分成上下两层，形成高、低侧窗。2、顶部采光在厂房底部开设天窗（平天窗、矩形天窗、三角形天窗等）3、混合采光第3节厂房的剖面形式

采光方式第3节厂房的剖面形式

厂房侧窗往往开设上下侧窗第3节厂房的剖面形式

第3节厂房的剖面形式

（三）采光天窗的形式1、矩形天窗2、M型天窗3、锯齿形天窗窗口一般朝北（无直射光，照度均应）4、横向下沉式天窗5、平天窗易产生眩光；采暖地区玻璃易结露滴水；玻璃表面易积灰；玻璃破碎不安全。第3节厂房的剖面形式

采光天窗的形式第3节厂房的剖面形式

矩形天窗第3节厂房的剖面形式

M型天窗锯齿形天窗第3节厂房的剖面形式

平天窗下沉式天窗第3节厂房的剖面形式

结合屋盖结构设置天窗第3节厂房的剖面形式

（四）采光天窗的布置方式1、纵向布置2、横向布置3、点状或块状布置

第3节厂房的剖面形式

（五）采光面积计算

1、先大致确定窗口面积根据厂房的采光、通风、立面处理

2、校验根据厂房的采光要求查厂房的采光等级查得车间采光系数最底值查窗地面积比第3节厂房的剖面形式

三、自然通风设计（一）自然通风的基本原理（二）冷加工车间的自然通风（三）热加工车间的自然通风（五）开敞式厂房第3节厂房的剖面形式

（一）自然通风的基本原理1、空气的热压作用

2、空气的风压作用

第3节厂房的剖面形式

空气的热压作用热压通风——利用室内外冷热空气产生的压力差进行通风的方式。室内温度高，体积膨胀，容积变小，空气自然上升。室外温度低，容积较大，空气由厂房外围结构下部的窗洞进入室内，产生空气的流动。ΔP=H（r外－r内）热压的大小主要取决于上下进排风口中心线的垂直距离。第3节厂房的剖面形式

热压作用第3节厂房的剖面形式

2、空气的风压作用风压通风——由风而产生的空气压力差的流动，称之为风压通风。当风吹到建筑物时，迎风面区域为正压区，背面剂侧面为负压区。这造成空气的流动­­——正压区向负压区流动。空气的风压作用第3节厂房的剖面形式

（二）冷加工车间的自然通风加强穿堂风的措施；

1、合理布置侧向进出口位置形成穿堂风

2、限制厂房的宽度宽度小，有利于气流穿越

3、考虑风向角的影响使厂房的长轴尽量垂直于夏季主导风向

4、在侧窗上开窗

5、室内不设或少设隔墙

第3节厂房的剖面形式

（三）热加工车间的自然通风1、合理布置进、出口的位置（加大H值）使进风口设于低处（尽量低），出风口尽量高。进出风口的高差越大越好。根据热压原理，热压值的大小与进、排风的中心线垂直距离H成正比。所以，热加工车间进风口宜布置的越底越好。

2、合理选择侧窗类型低侧窗宜采用平开窗或立旋窗，尤其是选用立旋窗更好。

3、天窗宜设于排热量大的设备的上方第3节厂房的剖面形式

合理布置进、出口的位置第3节厂房的剖面形式

合理选择侧窗类型第3节厂房的剖面形式

天窗宜设于排热量大的设备的上方第3节厂房的剖面形式

（四）通风天窗的形式与设置1、空气流通的状态2、矩形通风天窗3、下沉式通风天窗第3节厂房的剖面形式

1、空气流通的状态（1）风压小于热压时天窗迎风及背风面均可以排风，但排风量较小（2）风压等于热压时天窗背风面可以排风，但迎风面不能排风（3）风压大于热压时天窗迎风面不但不能排风，反而出现风倒灌的现象为了保证天窗永远处于排风状态，在天窗外侧加设档风板。第3节厂房的剖面形式

2、矩形通风天窗为了保证天窗永远处于排风状态，在天窗外侧加设档风板。平行等高两矩形天窗排风口之水平距离L≤天窗高度h的五倍。第3节厂房的剖面形式

3、下沉式通风天窗（1）井式通风天窗（2）纵向下沉式通风天窗（3）横向下沉式通风天窗第3节厂房的剖面形式

（五）开敞式厂房1、优点2、缺点3、形式4、挡雨板第3节厂房的剖面形式

1、开敞式厂房优点（1）进、排风口的气流阻力系数小，通风量大（2）室内外空气交换迅速、散热快，通风效果好（3）构造简单，造价较低2、开敞式厂房缺点（1）防寒、防雨、防风沙能力差（2）通风不稳定第3节厂房的剖面形式

3、开敞式厂房形式（1）全开敞（2）下开敞式

排风量大，排风稳定，可避免风倒灌，但冷天，冷空气直接吹至人（3）上开敞式冷天，冷空气不直接吹至人身，但风力大时会出现倒灌（4）部分开敞第3节厂房的剖面形式

开敞式厂房的形式全开敞上开敞下开敞部分开敞第3节厂房的剖面形式

4、挡雨板开敞式厂房要设置档雨板（1）选择挡雨板形式根据厂房的生产特点、设备布置、夏季主导风向等因素确定挡雨板的形式。（2）挡雨板的出挑长度及垂直距离的确定根据设计挡雨角度（既飘雨角）确定。（3）挡雨板高度一般为200mm第3节厂房的剖面形式

挡雨板间距第3节厂房的剖面形式

第4节

单层厂房的定位轴线标志

定位轴线——确定建筑主要承重构件位置及其标志尺寸的基准线。定位轴线同时也是施工放线的依据，也便于安装设备等。横向定位轴线

——垂直于厂房长度方向的定位轴线纵向定位轴线——平行于厂房长度方向的定位轴线

第4节单层厂房的定位轴线标志

第四节单层厂房的定位轴线标志

单层厂房定位轴线第4节单层厂房的定位轴线标志

一、横向定位轴线（一）柱与横向定位轴线的关系（二）山墙与横向定位轴线的关系（三）横向伸缩缝、防震缝部位柱与横向定位轴线的关系第4节单层厂房的定位轴线标志

（一）柱与横向定位轴线的关系除两顶端的边柱以外，中间柱的横向定位轴线与柱的截面中心线重合。（屋架中心线也与横向定位轴线重合）第4节单层厂房的定位轴线标志

（二）山墙与横向定位轴线的关系

1、非承重山墙（1）横向定位轴线与山墙内缘重合，端柱截面中心线距定位轴线600mm。（2）端柱与相邻柱之间的间距为5400mm（3）定位轴线仍为6000mm2、承重山墙定位轴线向端墙内移动，与内墙皮（墙内缘）距120毫米或120毫米的倍数。第4节单层厂房的定位轴线标志

非承重山墙时山墙与横向定位轴线的关系第4节单层厂房的定位轴线标志

承重山墙时山墙与横向定位轴线的关系第4节单层厂房的定位轴线标志

（三）横向伸缩缝、防震缝部位柱与横向定位轴线的关系变形缝处双柱双轴线，两轴线相距ai（缝宽），两侧柱截面中心线各从轴线向外移600mm。ai——缝宽根据缝的性质查有关规定（等于变形缝的宽度）定位轴线间距仍为6000定位轴线两侧跨的两柱之间的柱距为5400。第4节单层厂房的定位轴线标志

横向伸缩缝、防震缝部位柱与横向定位轴线的关系第4节单层厂房的定位轴线标志

二、纵向定位轴线（一）外墙、边柱与纵向定位轴线的关系（二）中柱与纵向定位轴线的联系第4节单层厂房的定位轴线标志

（一）外墙、边柱与纵向定位轴线的关系由于屋架及吊车是定型的，所以应满足以下关系:L＝LK＋2e式中:L屋架跨度即纵向定位轴线之间的距离LK

吊车跨度即同一跨间两条吊车轨道之间的距离（吊车的轮距）e纵向定位轴线至吊车轨道中心线的距离其值一般为750毫米e＝h＋K＋B式中h上柱截面高度K吊车尽端外缘至上柱内缘的安全距离B轨道中心线至吊车端头外缘的距离第4节单层厂房的定位轴线标志

（一）外墙、边柱与纵向定位轴线的关系

1、封闭式结合的纵向定位轴线

封闭式结合——当定位轴线与柱外缘重合时，这时屋架上的屋面板与外墙内缘紧紧相靠，称为封闭是结合一般当吊车吨位≤20吨时、采用封闭式结合封闭式结合的纵向定位轴线与柱的外缘重合第4节单层厂房的定位轴线标志

（一）外墙、边柱与纵向定位轴线的关系2、非封闭式结合的纵向定位轴线封闭式结合——屋面板与墙内缘有一段空隙，此时纵向定位轴线与柱子外缘有一定的距离。当吊车吨位≥30吨采用非封闭式结合。非封闭式结合的纵向定位轴线向柱内移动联系尺寸D（300毫米或300毫米的整倍数）第4节单层厂房的定位轴线标志

（二）中柱与纵向定位轴线的联系

1、等高中柱与纵向定位轴线的关系2、高低跨中柱与纵向定位轴线的关系

3、纵向伸缩缝、防震缝部位柱与纵向定位轴线的关系第4节单层厂房的定位轴线标志