第九章工业建筑概论

工业建筑概论

9.1概论工业建筑是指从事各类工业生产及直接为生产服务的房屋，一般称为厂房。

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。工业建筑概论工业建筑概论工业建筑概论工业建筑与民用建筑比较：

共同点：设计原则、建筑技术及建筑材料等方面。

不同点：由于生产工艺不同、技术要求高对建筑平面空间布局、建筑构造、建筑结构及施工等，有很大影响。工业建筑的特点和分类

9.2工业建筑的特点和分类

9.2.1工业建筑的特点

工业建筑生产工艺复杂多样，在设计配合、使用要求、室内采光、屋面排水及建筑构造等方面，具有如下特点：工业建筑的特点和分类

(1)厂房的建筑设计是在工艺设计人员提出的工艺设计图的基础上进行的，建筑设计应首先适应生产工艺要求；

(2)厂房中的生产设备多，体量大，各部分生产联系密切，并有多种起重运输设备通行，厂房内部应有较大的通敞空间；

(3)厂房宽度一般较大，或对多跨厂房，为满足室内、通风的需要，屋顶上往往设有天窗；工业建筑的特点和分类

(4)厂房屋面防水、排水构造复杂，尤其是多跨厂房；

(5)单层厂房中，由于跨度大，屋顶及吊车荷载较重，多采用钢筋砼排架结构承重；在多层厂房中，由于荷载较大，广泛采用钢筋砼骨架结构承重；特别高大的厂房或地震烈度高的地区厂房宜采用钢骨架承重；

(6)厂房多采用预制构件装配而成，各种设备和管线安装施工复杂。工业建筑的特点和分类

9.2.2工业建筑的分类

①按用途：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；其它。

②按层数：单层厂房；多层厂房；混合层次厂房。

③按生产状况：冷加工车间；热加工车间；恒温恒湿车间；洁净车间；其它。

工业建筑的特点和分类

工业建筑的特点和分类工业建筑的特点和分类工业建筑设计的任务及要求

9.3工业建筑设计的任务及要求

9.3.1工业建筑的任务

根据生产工艺，设计厂房的平面形状、柱网尺寸、剖面形式、建筑体型；合理选择结构方案和围护结构的类型，进行细部构造设计；协调建筑、结构、水、暖、电、气、通风等各工种；正确贯彻“坚固适用、经济合理、技术先进”的原则。工业建筑设计的任务及要求9.3.2工业建筑设计应满足的要求

(1)生产工艺

(2)建筑技术：

①坚固性、耐久性应符合建筑的使用年限。

②应具有通用性和改建、扩建的可能性。

③应遵守《厂房建筑模数协调标准》及《建筑模数协调统一标准》。工业建筑设计的任务及要求(3)建筑经济

①在可能的条件下，多采用联合厂房。

②合理确定建筑的层数（单层或多层厂房）。

③合理减少结构面积，提高使用面积。

④合理降低建筑材料的消耗。

⑤优先采用先进的、配套的结构体系及工业化施工方法。工业建筑设计的任务及要求(4)卫生、安全

①应有充足的采光条件及通风措施。

②有效排除生产余热、废气及有害气体。

③采取相应的净化、隔离、消声、隔声等措施。

④美化室内外环境。

单层厂房设计

第1节单层厂房组成

单层厂房的房屋的组成1.1单层厂房的房屋的组成单层厂房结构广泛采用由横向排架和纵向连系构件以及支撑所组成的空间骨架体系。骨架结构由柱基础、柱子、梁、屋架、支撑体系等组成，墙只起围护作用，不起承重作用。但当厂房的跨度、高度、吊车荷载较小及地震烈度较低时也可采用承重墙结构。

单层厂房的房屋的组成厂房横向骨架包括屋面大梁(或屋架)、柱子、柱基础，承受屋顶、天窗、外墙及吊车荷载。纵向连系构件包括大型屋面板、连系梁、吊车梁等。用以保证横向骨架的稳定性，并将作用在山墙上的风力和吊车纵向制动力传给柱子。为增强横向骨架的稳定性，一般在屋架之间和柱间设置支撑系统。单层厂房的房屋的组成屋架支撑柱间支撑单层厂房的房屋的组成

单层厂房的房屋的组成(1)排架结构装配式钢筋砼排架结构，坚固耐久，可预制装配。是单厂中应用最广泛的一种结构形式。根据材料不同可分为：砖混结构、钢筋砼排架、钢屋架与钢筋砼柱组成的排架(屋面荷载降低、跨度增大)、全钢结构。单层厂房的房屋的组成(2)刚架结构屋架和柱合并为同一构件，其连接处为一整体刚接。柱与基础一般为铰接。单层厂房的构件的组成1.2单层厂房的构件的组成1.2.1承重结构

a.横向排架：基础、柱、屋架（或屋面梁）

b.纵向联系构件：基础梁、连系梁、圈梁、吊车梁等。

c.支撑系统：屋架支撑、柱间支撑等。

单层厂房的构件的组成1.2.2围护结构:外墙、屋顶、地面、门窗、天窗等。1.2.3其他:隔断、作业梯、检修梯等。单层厂房设计

第2节单层厂房平面设计

总平面对平面设计的影响

2.1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。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，避免交叉和迂回；布置各种工程管线;进行厂区竖向设计及绿化、美化布置等。总平面对平面设计的影响2.1.1厂区人流、货流组织对平面设计的影响

总平面对平面设计的影响2.1.2地形的影响地形对厂房平面形式有直接影响。只要工艺条件允许，为了节约投资，厂房平面形式，应根据地形条件作适当的调整，使之与地形相适应。总平面对平面设计的影响2.1.3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。

平面设计与生产工艺2.2平面设计与生产工艺

生产工艺是工业建筑设计的重要依据之一。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，即由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。

单层厂房里，工艺流程基本上是通过水平生产运输来实现的。平面设计必须满足工艺流程及布置要求，使生产线路短捷、不交叉、少迂回，并具有变更布置的灵活性。

平面设计与生产工艺2.2.2生产状况的影响：不同性质的厂房，在生产操作时会出现不同的生产状况。2.2.3生产设备布置的影响：生产设备的大小和布置方式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。平面设计与运输设备的关系2.3平面设计与运输设备的关系2.3.1起重运输设备的类型单轨悬挂式吊车平面设计与运输设备的关系平面设计与运输设备的关系轻型吊车（Q≤5t）平面设计与运输设备的关系平面设计与运输设备的关系梁式吊车（Q≤5t）平面设计与运输设备的关系平面设计与运输设备的关系桥式吊车（5～100t）平面设计与运输设备的关系地面轨道交通平面设计与运输设备的关系平面设计与运输设备的关系2.3.2起重运输设备与厂房平面设计的关系

（1）起重运输设备影响厂房的平面布置和平面尺寸。（2）如厂房内要求进入火车车皮，则应在平面图上布置铁轨。火车车皮进入处的门，其尺寸必须适合车皮运行及安全要求。单层厂房常用平面形式2.4单层厂房常用平面形式

确定单层厂房平面形式的因素主要有：生产规模大小、生产性质、生产特征、工艺流程布置、交通运输方式以及土建技术条件等。常用的有矩形、方形、L形和III形。单层厂房常用平面形式平面形式的比较不同平面形状的厂房造价比方形或近方形厂房的性价比较好。单层厂房常用平面形式2.4.1矩形平面单跨平面--是构成其它平面形式的基本单位。平行多跨组合平面--适用于直线式的生产工艺流程。垂直跨组合平面--适用于垂直式的生产工艺流程。正方形平面--此种平面形式经济方面较优越。2.4.2L、П、Ⅲ形平面

特点：外墙较长，厂房各跨宽度不大，外墙上可多设门窗，使厂房内有较好的自然通风和采光条件；在垂直相交处结构、构造处理均较复杂；厂房内各种管线较长，故造价较高。柱网选择2.5柱网选择2.5.1柱网尺寸的确定柱网的尺寸是由柱距和跨度组成。必须符合国家规范《厂房建筑模数协调标准》的有关规定。

柱网选择①跨度尺寸的确定：a.生产工艺中生产设备的大小及布置方式。b.车间内部通道的宽度。c.满足《厂房建筑模数协调标准》的要求：当屋架跨度≤18米时，采用扩大模数30M的数列当屋架跨度＞18米时，采用扩大模数60M的数列

当工艺布置有明显优越性时，跨度尺寸亦可采用21米、27米、33米。

柱网选择柱网选择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6米。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。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4米，可为3.9米、3.6米、3.3米。

柱网选择③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12×12、15×12、18×12、24×12、18×18、24×24（米）等。12米柱距在工程中的应用通常有带托架和不带托架两种方案。此外，在扩大柱网中还有正方形或趋近正方形柱网，常用尺寸为12×12、18×18、24×24（米）等。

柱网选择扩大柱网的优点是：

（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，但增加了构件重量。

（5）减少柱基础土石方工程量。

柱网选择生活间2.6生活间为了满足工人在生产过程中的生产卫生及生活上的需要，保证产品质量、提高劳动生产率，给工人创造良好的劳动卫生条件，应设生活间。2.6.1生活间的组成①生产卫生用室：浴室、存衣室②生活卫生用室：休息室、吸烟室、厕所、女工卫生室、小吃部、保健站等。③行政办公室：办公室、会议室、学习室、值班室、计划调度室等。④生产辅助用室：工具室、材料库、计量室等。生活间2.6.2生活间的布置

生活间的位置应便于职工上下班；避免生产中产生的有害物质及高温的影响；尽量减少对厂房天然采光和自然通风的影响；有利于地面、地下及高空各种管线的布置，不妨碍厂房的扩建；生活间的造型及色彩应与厂房统一协调。生活间的布置方式有三种：①毗连式生活间②独立式生活间③厂房内部式生活间单层厂房设计第3节剖面设计单层厂房设计3.1厂房高度的确定厂房高度指室内地面（相对标高定为±0.000）至柱顶(或倾斜屋盖最低点、或下沉式屋架下弦底面)的距离。确定厂房的高度必须根据生产使用要求以及建筑统一化的要求，同时，还应考虑到空间的合理利用。3.1.1柱顶标高的确定

①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4米。根据《厂房建筑模数协调标准》的规定，应符合300mm的倍数。单层厂房设计②有吊车厂房

在多跨厂房中，由于厂房高低不齐，使结构和构造复杂化，增加造价。因此，根据《厂房建筑模数协调标准》的规定：在采暖和不采暖的多跨厂房，当高差值等于或小于1.2M时不宜设高度差；在不采暖的厂房中，当高跨一侧仅有一个低跨，且高差值等于或小于1.8M时，也不宜设高度差。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：

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300mm的倍数。单层厂房设计

h1--需跨越的最大设备高度

h2--起吊物与跨越物间的安全距离，一般为400～500mm

h3--起吊的最大物件高度

h4--吊索最小高度，由起吊物件的大小和起吊方式决定，一般＞1米

h5--吊钩至轨顶面的距离，由吊车规格表中查得

h6--轨顶至吊车小车顶面的距离，由吊车规格表中查得

h7--小车顶面至屋架下弦底面之间的安全距离，应考虑到屋架的挠度、厂房可能不均匀沉陷等因素，最小尺寸为220mm，湿陷黄土地区一般不小于300mm。如果屋架下弦悬挂有管线等其它设施时，还需另加必要的尺寸。

单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计3.1.2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。3.1.3室内地坪标高的确定

厂房室内地坪的绝对标高是在总平面设计时确定的。室内外高差取150～200mm，常用坡道连接。在山地建厂时，应结合地形，因地制宜。单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计3.2天然采光

3.2.1天然采光的基本要求①采光系数最低值：《工业企业采光设计标准》GB50033--91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。工作面上采光系数是否符合要求，应选择建筑物典型剖面工作面上的采光曲线进行检验。②采光均匀度：是指工作面上采光系数最低值与平均值之比。顶部采光，I～Ⅳ级采光等级的采光均匀度不宜小于0.7；侧窗采光不做规定。③应避免在工作区产生眩光。单层厂房设计单层厂房设计3.2.2采光方式采光方式：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。单层厂房设计单层厂房设计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600mm，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1000mm左右。见上图。

厂房纵向光线均匀性与窗间墙的宽度有关。窗间墙不宜设得太宽，通常等于或小于窗宽，必要时可作成不设窗间墙的通长带形窗。顶部采光：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

单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计3.2.3采光天窗的形式和布置常见的有矩形天窗、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。

纵向布置：适用于南北向厂房，多采用矩形、Ｍ形、梯形、锯齿形等天窗，平天窗也可作成采光带沿纵向布置。为方便屋面检修于消防，常在靠山墙及横向变形缝两侧柱间不设天窗。

横向布置：适用于东西向厂房，多采用横向下沉式天窗，平天窗也可成带横向布置。

点式布置：一般采用平天窗，根据使用要求，在屋面上灵活地布置采光口，采光均匀性好。

单层厂房设计3.2.4采光计算

厂房立面上的窗口一般是根据厂房的采光、通风以及立面处理等因素综合考虑开设的，应进行采光计算。图表计算法是我国目前常用的方法：在初步设计阶段采用窗地面积比来估算或验算采光面积。单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计②通风天窗的类型：以通风为主的天窗称为通风天窗。主要有矩形通风天窗和下沉式通风天窗两种。③开敞式厂房：所谓开敞式是指外墙不设窗扇而用挡雨板代替。单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计单层厂房设计

第4节单层厂房定位轴线

单层厂房设计单层厂房定位轴线是确定厂房主要承重构件位置及其标志尺寸的基准线，同时也是厂房施工放线和设备定位的依据。其设计应执行《厂房建筑模数协调标准》有关规定。定位轴线的划分是在柱网布置的基础上进行的。单层厂房设计4.1横向定位轴线是垂直于厂房长度方向(即平行于屋架)的定位轴线。厂房横向定位轴线之间的距离是柱距。

横向定位轴线标注了厂房纵向构件如屋面板、吊车梁长度的标志尺寸、及其与屋架（或屋面梁）之间的相互关系。单层厂房设计4.1.1中间柱与横向定位轴线的联系

屋架（或屋面梁）支承在柱子的中心线上，中间柱的横向定位轴线与柱的中心线相重合。

单层厂房设计4.1.2横向伸缩缝、防震缝与定位轴线

横向温度伸缩缝和防震缝处采用双柱双屋架，设两条横向定位轴线，两柱的中心线应从定位轴线向缝的两侧各移600mm。两条定位轴线间的插入距离A值，等于伸缩缝或防震缝的缝宽C。该处两条横向定位轴线与相邻横向定位轴线之间的距离与其他柱距保持一致。单层厂房设计4.1.3山墙与横向定位轴线

单层厂房的山墙，按受力情况分为非承重墙和承重墙，其横向定位轴线的划分也不相同。单层厂房设计单层厂房设计4.2纵向定位轴线是平行于厂房长度方向(即垂直于屋架)的定位轴线。厂房纵向定位轴线之间的距离是跨度。纵向定位轴线主要用来标注厂房横向构件如屋架（或屋面梁）长度的标志尺寸和确定屋架（或屋面梁）、排架柱等构件间的相互关系。纵向定位轴线的布置应使厂房结构和吊车的规格协调，保证吊车与柱之间留有足够的安全距离。在支承式梁式吊车或桥式吊车的厂房设计中，由于屋架(或屋面梁)和吊车的设计生产制作都是标准化的，建筑设计应满足L＝Lk+2e单层厂房设计4.2.1外墙，边柱与纵向定位轴线

由于吊