第五章工業建筑設計概論單層廠房設計多層廠房簡介

.5.1概論

5.1.1工業建筑的特點

工業建筑與民用建筑的比較相同點：設計原則、建筑技術及建筑材料不同點：由于生產工藝不同、技術要求高、對建筑平面空間布局、建筑構造、建筑結構及施工等，有很大影響特點1.廠房設計符合生產工藝廠房建筑設計在符合生產工藝特點的基礎上進行，廠房設計必須滿足工業生產的要求，為工人創造良好的勞動環境。單層廠房具有一定的靈活性，能適應由于生產設備更新或改變生產工藝流程而帶來的變化。2.廠房內部空間較大由于廠房內生產設備多而且尺寸較大，并有多種起重運輸設備，有的要加工巨型產品，有各類交通運輸工具進出車間，因而廠房內部大多具有較大的開敞空間。3.廠房的建筑構造比較復雜大多數單層廠房采用多跨的平面組合形式，內部有不同類型的起吊運輸設備，由于采光通風等緣故，采用組合式側窗、天窗，使屋面排水、防水、保溫、隔熱等建筑構造的處理復雜化，技術要求比較高4.廠房骨架的承載力比較大單層廠房常采用體系化的排架承重結構，多層廠房常采用鋼筋混凝土或鋼框架結構5.1.2工業建筑分類

◆按廠房用途分1.主要生產廠房在這類廠房中進行生產工藝流程的全部生產活動，一般包括從備料、加工到裝配的全部過程。

所謂生產工藝流程是指產品從原材料到半成品到成品的全過程。2.輔助生產廠房輔助生產廠房是指為主要生產廠房服務的廠房，例如機械修理、工具等車間3、動力用廠房動力用廠房是為主要生產廠房提供能源的場所，例如發電站、鍋爐房、煤氣站等4、儲存用房屋儲存用房屋是為生產提供存儲原料、半成品、成品的倉庫5.運輸用房屋運輸用房屋是為生產或管理用車輛提供存放與檢修的房屋，例如汽車庫、消防車庫、電瓶車庫等6.其他包括解決廠房給水、排水問題的水泵房、污水處理站等◆按生產狀況分類1.冷加工車間用于在常溫狀態下進行生產，例如機械加工車間、金工車間等2.熱加工車間用于在高溫和熔化狀態下進行生產，可能散發大量余熱、煙霧、灰塵、有害氣體3.恒溫恒濕車間用于在恒溫(20℃左右)、恒濕(相對濕度為50%～60%)條件下進行生產的車間，例如精密機械車間、紡織車間等4.潔凈車間潔凈車間要求在保持高度潔凈的條件下進行生產，防止大氣中灰塵及細菌對產品的污染，例如集成電路車間、精密儀器加工及裝配車間等5.其他特種狀況的車間其他特種狀況指生產過程中有爆炸可能性、有大量腐蝕物、有放射性散發物、防微振、防電磁波干擾等情況

◆按建筑層數分類

1.單層廠房單層廠房是指層數為一層的廠房。

用途：重型機械制造工業、冶金工業等重工業

特點：生產設備體積大、重量重、廠房內以水平運輸為主2、多層廠房

常見的層數為2～6

層

兩層廠房應用：化纖工業、機械制造工業等

多層廠房應用：電子工業、食品工業、化學工業、精密儀器工業等輕工業

特點：生產設備與產品較輕、體積較小、工廠的大型機床一般放在底層，小型設備放在樓層上，廠房內部的垂直運輸以電梯為主，水平運輸以電瓶車為主。3.層數混合的廠房層數混合的廠房，廠房由單層跨和多層跨組合而成，適用于豎向布置工藝流程的生產項目，多用于熱電廠、化工廠等。高大的生產設備位于中間的單跨內，邊跨為多層

◆按承重構件的材料分1、混合結構

組合方式：磚柱+鋼筋砼屋架或屋面梁磚柱+木屋架磚柱+輕鋼或組合屋架

特點：構造簡單，承載能力及抗地震和震動性較差適用于：吊車起重量不超過5T、跨度不大于15M的小型廠房2、鋼筋砼結構組合方式：

鋼筋砼柱+鋼筋砼屋架或屋面梁特點：

結構堅固耐久，與鋼結構相比可節約鋼材，造價較低；但其自重大，抗震性不如鋼結構。適用于：跨度小于30M的單層廠房3、鋼結構組合方式：

主要承重構件全部用鋼材做成特點：

抗地震和振動性能好，構件較輕，施工速度快，但鋼結構易銹蝕，耐火性能差適用于：

起重量≥50T，跨度≥24M，大荷載大跨度及有高溫振動的廠房5.1.3廠房內部的起重設施1、懸掛式單軌吊車◆

由運行（工字鋼軌道）和提升（電動葫蘆）兩部分組成◆

安裝在工字型鋼軌上，鋼軌懸掛在屋架（或屋面大梁）下弦上，軌道為單軌式。◆廠房屋頂應有較大的剛度，適應吊車荷載的作用。懸掛式吊車的起重量較小，一般為1-2T。2、梁式吊車

◆

由梁架和電動葫蘆組成

◆吊車梁架可懸掛在屋架下弦，也有把吊車梁架兩端支承在吊車梁上。吊車梁架沿跨間縱向移動，而電動葫蘆則在吊車梁架下橫移動。3、橋式吊車

橋式吊車通常是在廠房排架柱上設牛腿，牛腿上擱吊車梁，吊車梁上安裝鋼軌，鋼軌上放置能滑行的雙榀（pin,一個房架稱為一榀）鋼橋架（或板梁），橋架上支承小車；小車能沿橋架滑移，并有供起重的滑輪組。在橋架與小車行走范圍內均可起吊重物。吊車設有駕駛室。起重量從5噸至數百噸不等。在工業建筑中應用很廣。由于所需凈空高度大，自重巨大，加之高空運行，故對廠房結構受力很不利。5.1.4廠房建筑設計要求1、滿足生產工藝的要求2、應滿足衛生的要求3、應滿足統一化與工業化要求4、應滿足生產發展與靈活性要求5、應具有良好的外部造型及內部空間5.2單層廠房設計5.2.1平面設計1、平面設計與生產工藝的關系民用建筑的平面設計主要是建筑設計人員完成，而廠房的平面設計是先由工藝設計人員進行工藝平面設計，建筑設計人員在生產工藝平面圖的基礎上進行廠房的建筑平面設計

生產工藝流程是指某一產品的加工制作過程，即由原材料按生產要求的程序，逐步通過生產設備及技術手段進行加工生產，并成為半成品或成品的全部過程完整工藝平面圖包括（1）根據生產的規摸、性質、產品規格等確定的生產工藝流程（2）選擇和布置生產設備和起重運輸設備（3）劃分車間內部各生產工段及其所占面積（4）初步擬訂廠房的跨間數、跨度和長度（5）提出生產對建筑設計的要求，如采光、通風、防振、防塵、防輻射

產生余熱、有害氣體以及有爆炸和火災危險的工段布置在靠外墻處。

2、平面設計與總圖及環境的關系

受總圖布局影響和約束（1）與人貨流組織的關系

人流出入口及生活間：面向廠區主要干道

貨流出入口：面向廠區道路并和相鄰廠房的出入口位置相對應。人、貨分流（2）與地形的關系地形對廠房平面形式有直接影響。只要工藝條件允許，為了節約投資，廠房平面形式，應根據地形條件作適當的調整，使之與地形相適應。人行流線貨物流線貨物流線（3）與氣候的關系炎熱地區：良好的通風，寬度不大，長條形，長軸與夏季主導風垂直或夾角大于45°

寒冷地區：長邊平行冬季主導風向，面對主導風向墻上盡量減少門窗面積3、平面形式的選擇一般有矩形、方形、L形、U形和山形等。

矩形：可以是單跨，可以是多跨平行布置，亦可以縱橫跨布置。適用于冷加工或小型熱加工廠房

方形平面：當廠房面積相同時比其他形式平面節約維護結構的周長約25%，具有較好的保溫、隔熱性，通用性強，抗震性能好，應用廣泛L形、U形和山形平面：具有良好的通風、采光、排氣、散熱和除塵能力，適用于中型以上的熱加工廠房4、柱網的選擇

柱子在建筑平面上排列所形成的網格稱為柱網縱向定位軸線之間的距離稱為跨度橫向定位軸線之間的距離稱為柱距柱網選擇的原則（1）符合生產和使用原則（2）建筑平面和結構方案經濟合理（3）在施工方法上具有先進性和合理性（4）符合《廠房建筑建筑模數協調標準》的規定（5）適應生產發展和技術革新要求（1）跨度尺寸的確定①生產工藝中設備的大小及布置方式②車間內部通道的寬度③滿足《廠房建筑建筑模數協調標準》的要求：

◆當屋架跨度≤18米時，采用擴大模數30M的數列

◆

當屋架跨度≥18米時，采用擴大模數60M的數列

◆當工藝布置有明顯優越性時，跨度尺寸亦可采用21米、27米、33米。M=？思考（2）柱距尺寸

我國單層工業廠房設計主要采用裝配式鋼筋混凝土結構體系，其基本柱距是6米。當采用磚混結構的磚柱時，其柱距宜小于4米，可為3.9米、3.6米、3.3米（3）擴大柱網為了使廠房具有相應的靈活性和通用性，宜采用擴大柱網常用擴大柱網（跨度×柱距）為12×12、15×12、18×12、24×12、18×18、24×24（米）等5、生活間的設計（1）生活間的組成生活間的組成包括：①生產衛生用房：如浴室、存衣室等。②生活衛生用房：包括休息室、孕婦休息室、衛生間、飲水室、小吃部、保健站等。③行政辦公室，包括黨、政、工、團等辦公室以及會議室、學習室、值班室、調度室等。④生產輔助用房，如工具庫、材料庫、計量室等（2）生活間的布置方式生活間的布置有毗鄰式、獨立式和廠房內部式。①毗鄰式生活間毗鄰式生活間緊靠廠房外墻，大多數緊靠廠房的山墻布置。毗鄰式生活間平面組合的基本要求是：職工上下班的路線應與服務設施的路線一致，避免迂回，其位置應結合廠房的總平面設計；廁所、休息室、吸煙室、女工衛生室等生活衛生房間應相對集中，位置恰當。

◆

優點：①距離短、聯系方便②共用外墻，節約材料③充分利用空間，占地較省④對車間保溫有利⑤易與總平面圖人流路線協調一致⑥可避開廠區運輸繁忙的不安全地帶◆

缺點：①影響車間的采光和通風②車間內部的震動、灰塵、余熱、噪聲、有害氣體等，對生活間干擾大（3）獨立式生活間距廠房有一定距離、分開布置的生活間稱為獨立式生活間。優點：生活間和車間的采光、通風互不影響；生活間的布置靈活。缺點：占地較多，生活間離車間的距離較遠，聯系不夠方便。適用于：散發大量生產余熱、有害氣體及易燃易爆炸的車間。獨立式生活間和車間之間主要通過走廊、地道或天橋連接（4）廠房內部式生活間廠房內部式生活間是將生活間布置在車間內部可以充分利用的空間內，只要在生產工藝和衛生條件允許的情況下均可采用。優點：它具有使用方便、經濟合理的缺點：只能將生活間的部分房間布置在車間內，如更衣室、休息室等。

內部式生活間有下列幾種布置方式：(1)在邊角、空余地方布置生活間，如在柱與柱之間的空間(2)在車間上部設夾層，生活間布置在夾層內，夾層可支承在柱子上，也可以懸掛在屋架下(3)利用車間一角布置生活間5.2.2廠房的剖面設計◆單層廠房剖面設計是廠房設計的一個重要組成部分，剖面設計是在平面設計的基礎上進行的

◆廠房剖面設計的具體任務：根據生產工藝對廠房建筑空間的要求，確定廠房的高度；選擇廠房承重結構及圍護方案；處理車間的采光通風及屋面排水等問題。1、廠房高度的確定

廠房高度是指由室內地坪到柱頂或下撐式屋架下弦底面的高度。(1)在無吊車的工業建筑中：柱頂標高是按最大生產設備高度及安裝檢修所需的凈空高度來確定的。同時柱頂標高還必須符合擴大模數3M模數的規定。無吊車廠房柱頂標高一般不得低于4m。(2)有吊車工業建筑軌頂高度（地面至軌頂的高度）軌頂至小車頂面的高度小車頂面至屋架下弦的高度工藝人員根據吊車運行確定根據《通用橋式起重機界限尺寸》產品樣本確定工業建筑的高度對造價有直接的影響

某廠房變壓器修理工段，修理大型變壓器芯子時，需將芯子從變壓器中抽出，設計人員將其放在室內地坪下3m深的地坑內進行抽芯操作，使軌頂標高由11.4m降到8.4m某廠房變壓器修理工段也可以利用兩榀屋架間

的空間布置

2、室內地坪標高的確定確定室內地坪標高就是確定室內地面相對于室外地面的高差。設計此高差的目的是防止雨水進入室內，同時考慮到單層廠房運輸工具進出頻繁，如果室內外高差過大則出入不便，故室內外高差一般取150mm。3、廠房的剖面形式4、廠房采光方面的選擇天然采光方式主要有側面采光、混合采光(側窗＋天窗)、頂部采光(天窗)工業建筑大多采用側面采光或混合采光，很少單獨采用頂部采光方式◆側面采光側面采光分單側采光和雙側采光單側采光房間的進深一般不超過窗高的1.5～2.0倍為宜在有吊車的廠房中，常將側窗分上下兩層布置，上層稱之為高側窗，下層稱為低側窗

◆

頂部采光

頂部采光形式包括矩形天窗、鋸齒形天窗、平天窗等。平天窗廠房剖面示意圖5.3單層廠房定位軸線的標定

單層廠房定位軸線是確定廠房主要承重構件的平面位置及其標志尺寸的基準線，同時也是工業建筑施工放線和設備安裝的定位依據。5.3.1橫向定位軸線橫向定位軸線標定了縱向構件的標志端部，如吊車梁、聯系梁、基礎梁、屋面板、墻板、縱向支撐等。（橫向定位軸線與廠房橫向骨架平行）1、中間柱與橫向定位軸線的聯系除橫向變形縫兩側及廠房端部排架柱的所有柱稱為中間柱。中間柱的截面中心線與橫向定位軸線重合，廠房縱向的結構構件如屋面板、吊車梁、連系梁的標志長度皆以橫向定位軸線為界。2.山墻與橫向定位軸線(1)當山墻為非承重墻時，山墻內緣與橫向定位軸線重合，端部柱截面中心線應自橫向定位軸線內移600mm，這是因為山墻內側設有抗風柱。(a)平面(b)剖面非承重山墻橫向定位軸線1—抗風柱；2—端柱(2)當山墻為承重山墻時，承重山墻內緣與橫向定位軸線的距離應按砌體塊材的半塊或者取墻體厚度一半，以保證構件在墻體上有足夠的支承長度3、橫向伸縮縫處與橫向定位軸線的聯系在橫向伸縮縫處一般采用雙柱處理，為保證縫寬的要求，應設兩條定位軸線，縫兩側柱截面中心均應自定位軸線向兩側內移600mm。5.3.2縱向定位軸線單層廠房的縱向定位軸線主要用來標注廠房橫向構件，如屋架或屋面梁長度的標志尺寸。（縱向定位軸線與廠房橫向骨架垂直）縱向定位軸線應使廠房結構和吊車的規格協調，保證吊車與柱之間留有足夠的安全距離。

1、中柱與定位軸線的關系多跨廠房的中柱有等高跨和不等高跨兩種情況(1)等高跨廠房等高跨廠房中柱通常為單柱，其截面中心與縱向定位軸線重合。上柱截面一般取600mm，以滿足屋架和屋面大梁的支承長度。（2）高低跨處中柱

高低跨中柱與定位軸線的關系也有兩種情況

①設一條定位軸線。當高低跨處采用單柱時，如果高跨吊車起重量Q≤20t，則高跨上柱外緣和封墻內緣與定位軸線相重合高跨上柱外緣封墻內緣

②設兩條定位軸線當高跨吊車起重量較大，如Q大于等于30t時，應采用兩條定位軸線。高跨軸線與上柱外緣之間設聯系尺寸D，為簡化屋面構造，低跨定位軸線應自上柱外緣、封墻內緣通過。D值一般取300mm或300mm的倍數（3）縱向伸縮縫處柱

等高廠房，縱向伸縮縫采用單柱處理活動支架伸縮縫寬度

不等高廠房縱向伸縮縫，一般設在高低跨處，可采用單柱處理起重量Q≤200KN時等于伸縮縫的寬度30~50mm當Q≥300KN時A=C+D伸縮縫與聯系尺寸之和

當不等高跨高差懸殊或吊車起重量差異較大或需設防震縫時，常在不等高跨處采用雙柱處理，并采用兩條定位軸線

5.3.3縱橫跨相交處定位軸線廠房縱橫跨相交，常在相交處設變形縫，使縱橫跨各自獨立。縱橫跨應有各自的柱列和定位軸線。設計時，常將縱跨和橫跨的結構分開，并在兩者之間設變形縫當縱跨的山墻比橫跨的側墻低，長度小于或等于側墻，橫跨又為封閉式結合時，則可采用雙柱單墻處理，插入距A為墻體厚度與變形縫寬之和當橫跨為非封閉結合時，仍采用單墻處理，這時，插入距A為墻體厚度、變形縫寬度與聯系尺寸D之和多層廠房簡介5.4多層廠房簡介5.4.1多層廠房的特點1、占地面積小，節約用地，縮短室外各種管網的長度，降低了建設投資和維修費用2、廠房寬度較小，可不設天窗，而利用側窗采光3、屋面面積小，防水、排水構造處理簡單，利于室內保溫、隔熱4、增加了垂直交通運輸設施，且人、貨流組織較復雜5、若樓層上有振動荷載，使結構計算和構造處理復雜6、柱網尺寸較小，通用性差，不利于工藝改革和設備更新多層廠房的適用范圍1、生產中要求在不同層高上操作的企業，如化工企業的大型蒸餾塔，由于設備高度較大，生產又需在不同層高上進行。2、生產工藝流程適于垂直布置的企業，如面粉廠、啤酒廠、造紙廠、乳品廠和化工的某些車間3、生產工藝對環境有特殊要求的企業，如儀表、電子、醫藥及食品等類企業，往往對生產環境有恒溫恒濕、凈化潔凈、無塵無菌等要求。由于多層廠房層間房間體積較小，能較容易的解決這類問題。4、設備、原料及產品重量較輕的企業5、廠區基地受到限制或需滿足城市規劃要求的廠房5.4.2多層廠房的平面形式1、內廊式布置

內廊式布置的中間為走廊，兩側布置等進深或不等進深的生產房間和辦公、服務房間。

適用于：各工段面積不大、生產聯系緊密但又不能互相干擾的工段。

對有恒溫恒濕、防塵、防振等要求的工段，可分別集中布置，以減少設備投資。2、統間式布置

統間式布置的中間只有承重柱，不設隔墻，又稱為大廳式布置。

適用于：生產工段面積較大，各工序聯系緊密不宜分隔成小間的房間。

這種布置有利于自動化流水線的生產，當生產過程中需布置少數特殊工段時，可集中布置在車間的端部、中部等位置3.大寬度式布置

大寬度式布置是通過加大廠房寬度，形成的大寬度式的平面形式，又稱為廳廊式布置

特點：平面布置相對較靈活，一般將交通運輸樞紐和生活等用房，布置在采光較差的廠房中部4.混合式布置多種平面形式混合布置，稱為混合式的平面布置優點：

滿足不同生產工藝流程的要求，靈活性較大缺點：

平面及剖面復雜，結構類型不易統一，施工較麻煩，對抗震不利一般由內廊式布置和統間式布置混合而成5.4.3柱網布置1、柱網的確定多層廠房的柱網布置要考慮結構類型、生產工藝、建筑材料和經濟合理性的要求，并且柱網尺寸應符合《廠房建筑模數協調標準》的規定跨度：一般采用擴大模數15M數列，常用的有：6.0m、7.5m、9.0m、10.5m和12m柱距：采用擴大模數6M數列，常用的有6.0m、6.6m和7.2m走廊：采用擴大模數3M數列，常用的有2.4m、2.7m和3m2、柱網的布置形式常用的有：內廊式柱網、等跨式柱網、對稱不等跨柱網和大跨度式柱網（1）內廊式柱網適用于內廊式的平面布置，它所組成的平面一般是對稱的，在兩跨中間布置走廊。這種柱網形式主要用于零件加工或裝配車間。常見柱距為6.0米，房間進深6.0m、6.6m、6.9m，走廊寬2.4–3.0m。（2）等跨式柱網一般是兩個以上連續等跨的形式，主要適用于需要大面積布置生產工藝的廠房，用輕質隔墻分隔后，可作內廊式平面布置。其底層一般布置機加工、倉庫或總裝配車間等，還可以在底層布置起重運輸設備。等跨式柱網主要用于機械、輕工、儀表、電子、倉庫等廠房。常用柱距6.0m，跨度a有6.0m、6.9m、7.5m、9.0m、10.5m及12.0m等（3）對稱不等跨柱網

它與等跨式柱網有類似的特點和適用范圍。

常用柱網尺寸：(4.8十6十4.8)×6