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10 工業(yè)建筑概論 10.1 概論 10.1.1 工業(yè)建筑的特點(diǎn)和分類 10.1.1.1 工業(yè)建筑的特點(diǎn) 1、廠房的建筑設(shè)計(jì)在適應(yīng)生產(chǎn)工藝要求的前提下，應(yīng)為工人創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境并使廠房滿足適用、安全、經(jīng)濟(jì)和美觀的要求。 2、廠房內(nèi)部具有較大的敞通空間。 3、當(dāng)廠房寬度較大時(shí)，屋頂上往往設(shè)有天窗；屋頂構(gòu)造復(fù)雜，屋頂承重結(jié)構(gòu)袒露于室內(nèi)。 4、單層廠房多采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)承重；多層廠房廣泛采用鋼筋混凝土骨架承重；特別高大的廠房，或有重型吊車的廠房，或高溫廠房，或地震烈度較高地區(qū)的廠房，宜采用鋼骨架承重。 10.1.1.2 工業(yè)建筑的分類 1、按廠房的用途分：主要生產(chǎn)廠房、輔助生產(chǎn)廠房、動力類廠房、貯藏類建筑、運(yùn)輸類建筑。 2、按車間內(nèi)部生產(chǎn)狀況分：熱加工車間、冷加工車間、有侵蝕性介質(zhì)作用的車間、恒溫恒濕車間、潔凈車間。 3、按廠房層數(shù)分：單層廠房、多層廠房、混合層次廠房。 10.1.2 單層廠房的結(jié)構(gòu)組成 采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組成見圖10-3。 10.1.2.1 承重結(jié)構(gòu) 1、橫向排架 由基礎(chǔ)、柱、屋架組成，主要是承受廠房的各種荷載。 2、縱向連系構(gòu)件 由吊車梁、圈梁、連系梁、基礎(chǔ)梁等組成，與橫向排架構(gòu)成骨架，保證廠房的整體性和穩(wěn)定性；縱向構(gòu)件主要承受作用在山墻上的風(fēng)荷載及吊車縱向制動力，并將這些力傳遞給柱子。 3、支撐系統(tǒng)構(gòu)件 屋架支撐和柱間支撐系統(tǒng)，支撐構(gòu)件主要傳遞水平風(fēng)荷載及吊車產(chǎn)生的水平荷載，起保證廠房空間剛度和穩(wěn)定性的作用。 圖10-3 單層廠房構(gòu)件部位示意 10.1.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 包括外墻、屋頂、地面、門窗、天窗、地溝、散水、坡道、消防梯、吊車梯等。 10.1.2.3 廠房內(nèi)部的起重運(yùn)輸設(shè)備 1、單軌懸掛式吊車 吊車由運(yùn)行部分和起升部分組成。單軌懸掛式吊車適用于小型起重量的車間，一般起重量為1～2t。 2、梁式吊車 梁式吊車由起重行車和支承行車的橫梁組成。吊車軌道可懸掛在屋架下弦上或支承在吊車梁上。確定廠房高度時(shí)，應(yīng)考慮該吊車凈空高度的影響，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮吊車荷載的影響。 3、橋式吊車(圖10-6) 由橋架和起重小車兩大部分組成。橋架由兩榀鋼桁架或鋼梁制作，支承在吊車梁的軌道上，沿廠房縱向運(yùn)行；起重小車支承在橋架上，沿廠房橫向運(yùn)行。 橋式吊車跨度用LK表示(即橋架車輪間距離)，廠房跨度用L表示，LK＝L-2e，e表示吊車軌道中心線與縱向定位軸線之間的距離，常采用750mm。 吊車有單鉤、雙(或主、副)鉤之分，Q＝5t，表示單鉤吊車；Q＝20t／5t，表示主鉤起重量為20t，副鉤起重量為5t。 其它運(yùn)輸設(shè)備：例如電動平板車、電瓶車、載重汽車、火車等。 1-鋼梁;2-運(yùn)行裝置;3-軌道;4-提升裝置;5-吊鉤;6-操縱開關(guān); 7-吊車梁 圖10-5 梁式吊車 (a) 橋式吊車立面圖 (b)橋式吊車平面圖 圖10-6 橋式吊車 10.2 單層廠房設(shè)計(jì) 10.2.1 單層廠房平面設(shè)計(jì) 10.2.1.1 廠房平面形式和生產(chǎn)工藝的關(guān)系 廠房平面形式與工藝流程、生產(chǎn)特征、生產(chǎn)規(guī)模等有直接的關(guān)系。常用的平面形式有矩形、方形、L形、II形和山形等。 10.2.1.2 柱網(wǎng)的選擇和尺寸的確定 柱網(wǎng):廠房中，承重結(jié)構(gòu)的柱子在平面上排列時(shí)所形成的網(wǎng)格(見圖10-9)。柱網(wǎng)的選擇，其實(shí)質(zhì)是選擇廠房的跨度與柱距。 跨度:屋架或屋面梁的跨度，即縱向定位軸線的間距。 柱距:相鄰兩柱之間的距離，即橫向定位軸線的間距。 ≤18m 圖10-9 單層廠房平面柱網(wǎng)布置示意 柱距和跨度尺寸必須符合國家規(guī)范《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》(GBT6—86)的有關(guān)規(guī)定。當(dāng)屋架跨度≤18m時(shí)，采用擴(kuò)大模數(shù)30M的數(shù)列；當(dāng)屋架跨度>18m時(shí)，采用擴(kuò)大模數(shù)60M的數(shù)列。當(dāng)工藝布置有明顯優(yōu)越性時(shí)，跨度尺寸可采用21m、27m、33m。單層廠房的柱距應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)60M的數(shù)列，采用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，常采用6m柱距，有時(shí)也可采用12m柱距。單層廠房山墻處的抗風(fēng)柱柱距宜采用擴(kuò)大模數(shù)15M的數(shù)列。 10.2.2 單層廠房剖面設(shè)計(jì) 10.2.2.1 生產(chǎn)工藝對剖面設(shè)計(jì)的影響 生產(chǎn)設(shè)備體形、工藝流程、生產(chǎn)特點(diǎn)、加工件的大小和重量以及垂直起重運(yùn)輸工具的種類和起重量等都直接影響廠房的剖面形式。 10.2.2.2 廠房高度的確定 廠房的高度：指廠房室內(nèi)地坪到屋頂承重結(jié)構(gòu)下表面之間的距離。在一般情況下，常以柱頂標(biāo)高來衡量廠房的高度，屋頂承重結(jié)構(gòu)是傾斜的，其計(jì)算點(diǎn)應(yīng)算到屋頂承重結(jié)構(gòu)的最低點(diǎn)。 1、無吊車廠房的柱頂標(biāo)高 通常指最大生產(chǎn)設(shè)備及其使用、安裝、檢修時(shí)所需的凈空高度。一般不低于3.10m，柱頂高度應(yīng)符合300mm的整倍數(shù)或100mm的倍數(shù)（磚石結(jié)構(gòu)承重）。 2、有吊車廠房的柱頂標(biāo)高 柱頂標(biāo)高 軌頂標(biāo)高 軌頂至柱頂高度 ——需跨越最大設(shè)備，室內(nèi)分隔墻或檢修所需的高度； ——起吊物與跨越物間的安全距離，一般為400mm～500mm； ——被吊物體的最大高度； ——吊索最小高度，根據(jù)加工件大小而定，一般大于1000mm； ——吊鉤至軌頂面的最小距離，由吊車規(guī)格表中查得； ——吊車梁軌頂至小車頂面的凈空尺寸，由吊車規(guī)格表中查得； ——屋架下弦至小車頂面之間的安全間隙。根據(jù)吊車起重量大小分別定為300mm、400mm、500mm。如屋架下弦懸掛有管線等其他設(shè)施時(shí)，還需另加必要尺寸。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的柱頂標(biāo)高應(yīng)符合300mm數(shù)列，軌頂標(biāo)高按600mm數(shù)列確定，牛腿標(biāo)高按300mm數(shù)列確定。柱子埋入地下部分也需滿足模數(shù)化要求。 在工藝有高低要求的多跨廠房中，當(dāng)高差值不大于1.2m時(shí)，不宜設(shè)置高度差；在不采暖的多跨廠房中高跨一側(cè)僅有 圖10-11 廠房高度的組成 一個(gè)低跨，且高差不大于1.8m時(shí)，也不宜設(shè)置高度差。所以，剖面設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用平行等高跨。 10.2.2.3 室內(nèi)外地坪標(biāo)高 室內(nèi)外高差宜小，一般取100～150mm。應(yīng)在大門處設(shè)置坡道。 當(dāng)廠房內(nèi)地坪有兩個(gè)以上不同的地坪面時(shí)，主要地坪面的標(biāo)高為0.000。 10.2.2.4 采光方式 1、側(cè)面采光 分單側(cè)采光和雙側(cè)采光兩種。單側(cè)采光的有效進(jìn)深(當(dāng)生產(chǎn)為中等精細(xì)程度)約為側(cè)窗口上沿至工作面高度H的2.0倍。 在有橋式吊車的廠房中，常將側(cè)窗分上下兩段布置，分別為高側(cè)窗和低側(cè)窗。高側(cè)窗下沿距吊車梁頂面一般取600mm左右。低側(cè)窗下沿(窗臺)應(yīng)略高于工作面的高度，工作面高一般取1.0m左右。 2、頂部采光 在屋頂處設(shè)置天窗。頂部采光容易使室內(nèi)獲得較均勻的照度，采光率比側(cè)窗高。 3、混合采光 當(dāng)廠房很寬，側(cè)窗采光不能滿足整個(gè)廠房的采光要求時(shí)，采用混合采光方式。 10.2.2.5 采光天窗的選擇 1、矩形天窗 形式：沿廠房縱向升起局部屋面，在高、低屋面的垂直面上開設(shè)采光窗而形成。 特點(diǎn)：當(dāng)窗扇朝向南北時(shí)，室內(nèi)光線均勻，直射光較少。受污染程度小，易于防水。窗可開啟，有一定的通風(fēng)作用。缺點(diǎn)是增加了廠房的體積和屋頂承重結(jié)構(gòu)的集中荷載，屋頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，抗震性能不好。 構(gòu)造尺寸：合適的天窗寬度為1/2～1/3廠房跨度。兩天窗的邊緣距離l應(yīng)大于相鄰天窗高度和的1.5倍，即。 2、鋸齒形天窗 形式：將廠房屋蓋做成鋸齒形，在兩齒之間的垂直面上設(shè)采光窗而形成。 特點(diǎn)：采光效率比矩形天窗高。窗開啟時(shí)，能兼起通風(fēng)的作用。天窗窗口常采用北向或接近北向，陽光不會直射入室內(nèi)，室內(nèi)光線均勻穩(wěn)定。鋸齒形天窗多適用于要求光線穩(wěn)定和需要調(diào)節(jié)溫濕度的廠房，如紡織廠、印染廠、精密儀器制造車間等。 3、橫向下沉式天窗 形式：將相鄰柱距的屋面板上下交錯(cuò)布置在屋架的上下弦上，通過屋面板位置的高差作采光口形成。 特點(diǎn)：可根據(jù)使用要求每隔一個(gè)或幾個(gè)柱距靈活布置，采光效率與縱向矩形天窗相近，但造價(jià)較矩形天窗低；當(dāng)廠房為東西向時(shí)，橫向下沉式天窗為南北向，朝向好，有利于采光和通風(fēng)，多適用于朝向?yàn)闁|西向的冷加工車間；也適用于要求通風(fēng)量大的熱加工車間。但是窗扇形式受屋架限制，構(gòu)造復(fù)雜，廠房縱向剛度差。 4、平天窗 形式：在屋面板上直接設(shè)置采光口而形成。 特點(diǎn)：采光效率最高，而且構(gòu)造簡單，布置靈活（可以成點(diǎn)、成塊或成帶、片布置），施工方便，造價(jià)低（約為矩形天窗的1/3~1/4）。但直射光多易產(chǎn)生眩光，窗戶一般不開啟，起不到通風(fēng)作用；在寒冷地區(qū)玻璃由于熱阻小而易結(jié)露，形成水滴下落，影響使用；玻璃表面易積塵、積雪，且玻璃破碎易傷人。為便于排水，減少積塵，在實(shí)踐中還出現(xiàn)了三角形天窗(圖10-19) 即將玻璃面抬高(一般與水平面夾角30～45)，寬為3～6m，需要設(shè)天窗架，其優(yōu)缺點(diǎn)接近平天窗。 5、折板屋頂和殼體屋頂采光天窗的布置 用于單跨或?qū)挾炔淮蟮膹S房中，其采光可利用側(cè)窗解決。當(dāng)廠房較寬時(shí)，其采光方式，除采用平天窗外，還可采用如圖所示的辦法解決。