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1、第13章 单层厂房构造,工业建筑设计,工业建筑是为工业生产需要而建造的各种不同用途的建筑物和构筑物的总称。 工业建筑设计的主要任务是按生产工艺的要求，合理确定厂房的平、立、剖面形式；选择承重结构和围护结构方案、材料及构造形式；解决采光、通风、生产环境、卫生条件等问题；创造出坚固适用、技术先进、明朗、简洁、大方的工业建筑。,工业建筑设计概述,（1）厂房的平面、剖面空间尺度是由生产工艺要求决定的。 （2）厂房内一般有起重运输设备、机械设备等。 （3）厂房结构会承受较大静荷载、动荷载及撞击荷载等。 （4）厂房在使用中会产生大量的热、烟尘、有害气体、有侵蚀性的液体、噪声等。 （5）厂房内有各种工程技术
2、管网。,工业建筑的特点,（1）按用途分 按用途分为主要生产厂房、辅助生产厂房、动力用厂房、仓储建筑、运输用建筑等。 （2）按层数分 按层数分为单层厂房、多层厂房、层次混合的厂房。 （3）按生产状况分 按生产状况分为冷加工车间、热加工车间、恒温恒湿车间、洁净车间、其他特殊状况的车间等,工业建筑的分类,（1）满足生产工艺流程的要求 厂房设计必须符合生产工艺的要求，满足生产设备和运输设备的布置要求，以及生产工艺对厂房技术的要求。 （2）满足卫生方面要求 厂房内应具有良好的采光、通风，有可靠的排除余热、湿气和烟尘的措施，具有隔离、净化、消声处理，满足工人卫生和生活上的需要。,工业建筑设计的要求,（3）
3、满足统一化与工业化要求。 （4）满足生产发展及灵活性要求。 （5）具有良好的建筑外形及内部空间。,单层工业厂房平面设计的主要任务包括工段布置、平面形式确定、内部交通运输组织、柱网选择，以及生活辅助设施的布置等。 （1）工段布置 工业生产种类繁多，每一种生产都有它一定的生产程序，这种程序称为生产工艺流程。生产工艺流程一般是通过水平生产运输来实现的，因此工段的布置反映出工艺流程的顺序。厂房平面组合应按生产工艺流程要求布置。,2 单层工业厂房设计,单层工业厂房平面设计,以机械厂金工装配车间为例加以说明。 金工装配车间按工艺要求分为机械加工和装配两个主要生产工段。机械加工工段主要是对金属毛坯进行车、铣
4、、刨、镗、钻、磨等加工成机械产品中的零件；装配工段主要是对加工好的零件进行总装配使之成为机械产品。 它们的平面布置一般有三种形式：,直线布置 即装配工段布置在机械加工工段的延伸部位。毛坯由厂房一端进入，成品则由另一端运出，生产线为直线形。 平行布置 即机械加工与装配两工段互相平行布置。从零件加工到装配的生产线是马蹄形。 垂直布置 即装配工段布置在与机械加工工段相垂直的横向跨间。 ,（2）单层厂房平面轮廓形式 单层厂房的平面轮廓形式常见的有矩形、方形、L形、T形和山形等。厂房平面形式的确定应满足生产工艺流程、工段组合、采光通风等要求。 （3）柱网尺寸的确定 单层厂房柱网尺寸主要包括跨度、柱距。柱
5、网尺寸的确定应根据生产设备大小、设备布置方式、加工部件运输、生产操作所需的空间等要求。,（4）厂房生活间设计 为满足工人在生产过程中的生产卫生及生活需要，厂房还需设有生活福利用房，一般称为生活间。厂房生活间主要由生产卫生用房和生活用房组成。生产卫生用房包括存衣室、浴室、盥洗室、洗衣房等；生活用房包括厕所、休息室、进餐室等。 厂房生活间的设备与设计方法，与民用建筑中同类房间有很多相似之处，只是具体人数和使用上有差别。,生活间的布置方式，根据地区气候条件、工厂规模、性质、总体布置和车间的生产卫生特征，以及使用方便、经济合理等因素来确定。常用的有内部式、独立式和毗连式。毗连式布置是指生活间贴建在厂房
6、一侧或一端。,图2.23 金工装配车间平面组合形式示例,(a)直线布置；(b)平行布置；(c)垂直布置,单层厂房剖面设计的具体内容是合理选择剖面形式和确定厂房的高度，解决厂房的采光和自然通风等问题。 （1）厂房的剖面形式 厂房的剖面形式与生产工艺车间的采光通风要求、屋面排水方式及厂房的结构形式有关。图2.24为常见单层厂房的剖面形式。,厂房剖面设计图,（2）厂房高度的确定 单层厂房的高度是指厂房室内地面至屋架或屋面梁下表面的垂直距离。厂房高度的确定应满足生产和运输设备的布置、安装、操作和检修所需的净高，以及满足采光和通风所需的高度。此外，还应符合我国现行标准厂房建筑模数协调标准（GBJ686）
7、的规定，即柱顶标高、牛腿标高按3M数列确定，当牛腿顶面标高大于7.2m时按6M数列考虑。,在无吊车设备的厂房中，厂房的高度主要取决于厂房内最高的生产设备及其安装检修所需的净高，一般不低于4m。 在有吊车的厂房中，厂房高度包括轨顶高度、轨顶到小车顶面的距离和小车顶面到屋架下弦的距离三部分之和，图2.25为厂房高度的确定。,（3）厂房室内外地面标高的确定 为了使厂房内外运输方便，应使厂房室内外高差较小，但为防止雨水侵入，室内外高差常为100150mm，并在室外入口处设坡道。,（4）厂房的天然采光 厂房的采光有天然采光和人工照明两种。采光方式有侧面采光、顶部采光和混合采光三种方式。 侧面采光 侧面采
8、光通过外墙上的窗口实现。 顶部采光 顶部采光通过屋顶上的采光口（天窗）来实现。 混合采光 混合采光是边跨靠侧窗采光来解决，而中间跨则靠顶部天窗来满足。,图2.24 单层厂房的剖面形式,图2.25 厂房高度的确定,（1）多层工业厂房的特点 占地面积小，节约用地。 屋盖构造简单。 生产在不同楼层进行，能适应不同生产工艺的要求。 柱网尺寸小，工艺布置灵活性受到一定限制。 增加了垂直运输设备，人流、货流组织都比单层厂房复杂。,多层工业厂房设计,多层工业厂房的特点和适用范围,（2）多层厂房的适用范围 生产上需要垂直运输的工厂 生产上要求在不同楼层操作的工厂 工艺对生产环境有特殊要求的工厂 生产设备及产品
9、轻、运输量不大的厂房。 仓储型厂房及设施。,多层厂房的平面设计应满足生产工艺流程的要求，综合考虑与生产有关的荷载、采光、通风、恒温、恒湿、防震等，合理确定厂房的平面形式、柱网布置以及各种生产、生活及交通枢纽用房的位置。,多层厂房平面设计,（1）平面布置形式 统间式 统间式布置是厂房内只设承重柱，不设隔墙。适用于各生产工段面积大、联系紧密的车间。图2.26为统间式的平面布置。 内廊式 内廊式布置是厂房每层的中间为走廊，在走廊两侧布置并用隔墙分隔各种大小不同的房间。适用于各种生产工段面积不大、联系不多、避免干扰的车间。,大宽度式 对生产工段面积大，大空间的车间常采用大宽度式布置。适用于恒湿、防尘等
10、技术要求高的车间。图2.27为大宽度式的平面布置图。,（2）柱网布置 多层厂房柱网的确定应考虑生产工艺要求、厂房的平面形状、结构类型、建筑材料及施工的可行性。柱网的确定应符合我国现行标准厂房建筑模数协调标准（GBJ686）的规定。其跨度采用扩大模数15M，常用的有6.0m、9.0m、10.5m和12m。柱距采用6M，常用的有6.0m、6.6m和7.2m等。走廊的跨度应采用扩大模数3M，常用的有2.4m、2.7m和3.0m。,图2.26 统间式的平面布置,图2.27 大宽度式的平面布置,多层厂房的剖面设计主要是确定厂房的层数、层高和剖面形式等。 （1）层数的确定 多层厂房层数的确定应综合考虑生产
11、工艺、建设场地及其他技术条件。 （2）层高的确定 多层厂房层高应按层高与生产工艺、运输设备、采光通风、管道的布置等要求确定。多层厂房常用的层高为3.6m、3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、6.6m和7.2m等。,多层厂房剖面设计,单层厂房构造组成,1基础 承担作用在柱子上的全部荷载及基础梁上部分墙体荷载，再由基础传给地基。基础通常采用柱下独立基础。 2柱子 它是厂房结构的主要承重构件。 3吊车梁 搁置在柱子的牛腿上支承吊车荷载。 4连系梁 （也称墙梁）它是柱与柱之间纵向的水平联系构件 5屋盖结构 包括屋面板、屋架（或屋面大梁）及天窗架。 6支撑系统构件 支撑构件的主要
12、作用是加强厂房结构的空间整体刚度和稳定性,单层厂房结构件组成,2.1.2 单层排架结构组成,1）屋面板,2）天沟板,3）天窗架,4）屋架,5）托架,6）吊车梁,7）排架柱,8）抗风柱,9）基础,10）连系梁,11）基础梁,12）天窗架垂直支撑,13）屋架下弦横向支撑,14）屋架垂直支撑,15）柱间支撑,单厂屋面构造,1 屋面基层类型 基层分有檩体系和无檩体系 有檩体系：有檩条，檩条上铺小型材料 无檩体系：直接在承重结构上铺大型屋面板 2 承重结构类型,屋面基层结构类型,单层厂房承重结构,（1）屋面大梁 屋面梁可用于单坡或双坡屋面，用于单坡屋面的跨度有6m、9m和12m三种，用于双坡屋面的跨度有
13、9m、12m、15m和18m四种。屋面坡度较平缓，一般为1/10，适用于卷材防水屋面和非卷材防水屋面。屋面大梁可悬挂50kN以下的吊车。,单层厂房承重结构,（2）屋架 1） 桁架式屋架。 桁架式屋架外形通常有三角形、梯形、拱形、折线形等几种形式。 2） 两铰拱及三铰拱屋架。 两铰拱屋架支座节点为铰接，顶节点为刚接；三铰拱屋架的支座节点和顶部节点均为铰接。,单厂覆盖构件,（1）大型屋面板 1）预应力混凝土槽形板 屋面板的外形尺寸常用1.56.0m和3.012.0m规格的屋面板。 （2）“F”形屋面板 是一种构件自防水覆盖构件，这种屋面板一般用于无保温要求的厂房和辅助建筑，北方地区较少采用。 （3
14、）各种瓦材和压型钢板,屋面排水方式和坡度,一、屋面排水方式 （1）无组织排水 在少雨地区或较低的厂房中，宜采用无组织排水。 对可能有大量积灰的屋面以及有腐蚀性介质的厂房，更应优先采用无组织排水。,屋面排水方式和坡度,一、屋面排水方式 （1）无组织排水 在少雨地区或较低的厂房中，宜采用无组织排水。 对可能有大量积灰的屋面以及有腐蚀性介质的厂房，更应优先采用无组织排水。 无组织排水的挑檐宽度一般500mm以上。,屋面排水方式和坡度,（2）有组织排水 1）内落水 2）内落外排水 3）檐沟外排水 4）长天沟外排水,屋面排水方式,屋面排水方式-有组织排水,屋面排水方案比较,屋面排水方式和坡度,1屋面排水
15、坡度 卷材防水屋面坡度要求较平缓，一般以1/31/5为宜； 非卷材防水屋面，则要求排水快，坡度一般不宜过小。 各种不同防水材料的屋面坡度可参考表13.1。,屋面防水,1. 卷材防水屋面 构造： 1）接缝：纵缝与横缝 纵缝一般嵌好缝即可。 横缝需加强处理：措施有： （1）增强屋面基层的刚度和整体性，以减小屋面变形。如选择刚度大的板型；保证屋面板与屋架的焊接质量；填缝要密实；合理设置支撑系统等。,屋面防水,（2）选用性能优良的卷材。 选用卷材时，应首先考虑其耐久性和延展性，要优先选用改性沥青防水卷材等新型防水材料。 （3）改进油毡的接缝构造。 在无保温层的大型屋面板上铺贴油毡防水层时，先将找平层沿
16、横缝处做出分格缝，缝中用油膏填充，缝上先干铺宽为300mm左右的油毡条作为缓冲层，然后再铺防水层。,屋面防水,2细部构造 （1）挑檐 当采用有组织外排水时，檐口设檐沟板，其支撑方式同檐口板。为保证檐沟排水通畅，沟底应做15的坡度，坡向水斗。为防止檐沟渗漏，沟内油毡应较屋面多铺一层，油毡端头需封固于檐沟外壁上。需经常清扫积灰时，檐沟外壁上应设置金属栏杆。,屋面防水,2细部构造 （2）天沟 天沟有边天沟和内天沟两种。 边天沟：即在女儿墙内侧放置天沟板女儿墙根部设出水口，其构造处理同民用建筑。也可直接在大型屋面板上做成内天沟。 内天沟：天沟板是搁置在相邻两榀屋架的端头上，多采用两块天沟板组成，两个天沟板接缝处的防水构造要处理好。,屋面防水,2细部构造 （3）屋面泛水 1）女儿墙泛水。 女儿墙泛水有纵墙和山墙两种情况。 女儿墙防水，构造做法与民用建筑相同，泛水处的卷材比普通屋
