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1、第二章 单层厂房平面设计第二章 单层厂房平面设计厂房的平面、剖面和立面设计是不可分割的整体，设计时必须统一考虑，在设计平面的同时应考虑剖面和立面的设计问题，但为叙述方便并考虑设计的先后顺序，现分项叙述。2.1 总平面设计对平面设计的影响一般厂区的建筑设计应从总平面设计开始，根据生产工艺的流程、原料及成品运输、防火、气象、地形、地质、环保卫生等条件来进行设计。总平面图中要确定建筑物的平面尺寸，建筑物与建筑物、构筑物之间的平面及空间关系：合理组织人流、贷流、设置厂内道路，要保证日常生产时交通运输，也要满足消防要求，要进行厂区竖向设计，如室内外地面标高、道路标高、排水坡度、填挖土方工程等：还要考虑气
2、候环境的影响和厂区室内外的环境设计。因此，厂房平面设计是在总平面设计的规定和影响下进行的，主要表现在人物流组织、地形和气候等方面2.1.1 厂区人流、货流组织对平面设计的影响单层厂房设计应考虑工厂生产工艺流程的组织和货运的组织。生产厂房与生产厂房之间、生产厂房与仓库之间，彼此有着人流和货流的联系，这种联系影响厂房平面设计中门的位置、数量和尺寸，要求厂房的出入口位置应方便原材料的运进和成品的运出，门的尺寸应满足运输工具安全通行的要求。同时，人流出入口或厂房生活间应靠近厂区人流主干道，方便工人上下班。设计时应减少人流和货流交叉和迂回，运行路线要通畅、短捷。从图2.1 中可看出，生活间的位置紧靠主干
3、道，人、货流路线分明。图2.1 某机械厂总平面图2.1.2 地形对平面设计的影响地形坡度的大小对厂房的平面形状有着直接的影响，这在山区建厂中尤为明显。图 2.2中的地形是一个两边高中间低的山谷地，如按 (a)图将厂房布置成一字形平面，虽然能使厂房结构简单，平面规整，但是，这样布置其东北角 (图的右上方 )坡度较陡，使土石方工程量较大，工期相对延长，造价也会提高。如果平面形状按 (b)图所示，在建筑面积相等的条件下改为 L形平面，则土石方量较小，相应工期缩短，造价也会降低。所以，在地形变化较大的地区建厂应充分考虑地形对平面形状的影响。当工艺流程自上而下布置时，平面设计应利用地形、将厂房建在坡地上
4、，在生产工艺允许的条件下，可将厂房室内地坪设置在不同的标高上，见图2.3。图2.2 地形对厂房平面形状的影响图2.3 厂房地面设置在不同标高2.1.3 气候的影响在炎热地区，为使厂房有良好的自然通风，厂房宽度不宜过大，最好采用长条形，并使厂房长轴与夏季主导风向垂直或大于45。n 形平面的开口应朝向迎风面，见图 2.4，并在侧墙上开设窗与门，有利于组织车间的穿堂风。在寒冷地区，为避免风对室内气温的影响，厂房的长边应平行冬季主导风向。对向主导风向的墙上尽量减少门窗面积。有时，冬季、夏季主导风向是矛盾的，考虑了夏季的要求又照顾不了冬季的需要，设计时要结合具体情况研究确定。图2.4 厂房方位2.2 平
5、面设计与生产工艺的关系民用建筑的平面及空间组合设计，主要是由建筑设计人员，根据建筑使用功能要求进行；而单层厂房平面及空间组合设计，是在工艺设计和工艺布置的基础上进行的生产工艺平面图，是工业建筑设计的首要依据。它的内容包括：根据产品生产的规模、性质、产品规格等组成生产工艺流程，生产和起重设备的选择和布置，划分车间内生产工段的范围、面积；车间通道的宽度及布置，厂房的跨度、长度，跨书及面积的确定：生产工艺对厂房建筑设计的要求，如采光、通风、防振、防尘防辐射、防爆等。在满足生产工艺的基础上，厂房建筑设计应使厂房平面形式规整、合理、简洁，以便尽量减少占地面积，节能，简化构造处理。厂房的建筑参数应符合厂房
6、建筑模数协调标准，使构件的生产预制满足工业化生产的要求，选择技术先进和经济合理的柱网使厂房具有较大 的通用性。要使厂房平面达到适用、经济、合理，需要工艺和建筑设计人员密切合作，才能做到。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，即有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。不同类型的厂房，由于其产品规格、型号等不同，生产工艺流程也不相同，见图2.5 、2.6。厂房的平面设计应首先满足生产工艺要求，与工艺人员密切配合，为了搞好配合，建筑设计人员必须深入实际，调查研究，对工艺有相当的了解，与工艺人员共同研究，提高设计
7、水平。图2.5 金工装配车间工艺流程图2.6 冲压车间工艺流程2.2.2 生产状况对平面设计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，如机加工车间是在常温条件下生产的，室内无大量余热及有害气体，但是该车间对采光有一定的要求，平面设计应予重视。如铸工车间，生产时车间内部产生大量余热、灰尘等，因此平面设计要求有利于加强室内通风，排除室内热空气及灰尘。2.2.3 生产设备布置对平面设计的影响生产设备的大小和布置方式影响到厂房的跨度和跨间数，同时也影响大门的尺寸和柱距的尺寸。2.2.4 起重运输设备对平面设计的影响为了运送原材料、成品或半成品，厂房内部应设置起重运输设备，起重运输设备影响
8、厂房的平面布置和平面尺寸。常见的起重运输设备有很多种，其中以各种形式的吊车与土建设计关系密切。厂房跨度与桥式吊车的跨度应满足以下关系: L=Lk+2e=Lk+2 (h-ac+Cb+B)。 这是为了保证桥式吊车在跨度方向运行的安全，以及必要的检修净空所需的必要条件。2.3 单层厂房平面形式2.3.1 影响厂房平面形式的因素1)厂房在总平面图中的位置，拟建厂房地段的形状、大小，地形、地貌。2)生产工艺流程。3)厂房的生产规模及生产特征。4)运输工具的类型。5)厂房结构类型。6)地区气象条件。2.3.2 厂房的平面形式及特点单层厂房的平面形式，如无特殊原因，常采用为正方形、矩形及L 形。当面积相等时
9、，则正方形周长最短，如表2.1所示，平面形式越接近正方形，则墙体周长与面积的比值越小，这意味着节能与节地减少墙体。所以单层厂房设计中，当占地生产工艺允许时，建筑物的形状宜采用正方形或接近正方形，如图2.7(a,b,c,d,e,f) 所示。除表2.1中所列三种平面形式外，根据生产工艺的要求，特别是热加工车间或需进行某种隔离的车间，可以采用U 字形平面、三字形平面，如图2.7(8,h) 所示。这种厂房的特点是各部宽度不大，厂房周长较长，室内采光、通风条件良好，缺点构造复杂，防震不利，为避免破坏，需设防震缝。由于外强较长，造价及维修费都高，室内的各种工程管线也较长，因此这种平面形式只在有特殊工艺需要
10、时才采用。厂房的平面形式及适用范围见表2.2。表2.1 平面形式与墙体周长图2.7 厂房平面形式2.4 柱网选择无论是单层厂房还是多层厂房，承重结构柱子在平面上排列时所形成的网格称为柱网。柱网的尺寸是由柱距和跨度组成的，见图 2.8。柱子纵向定位轴线间的距离称为跨度，横向定位轴线间的距离称为柱距或柱步。厂房柱网的确定也就是确定跨度和柱距。2.4.1 柱网尺寸的确定柱网尺寸是根据生产工艺的特征、建筑材料、结构形式、施工技术水平、地基承载能力及有利于建筑工业化等因素来确定的。图2.8 单层厂房柱网尺寸示意b.柱距 L.跨度1.跨度尺寸的确定跨度尺寸主要是根据下列因素确定：1)生产工艺中生产设备的大
11、小及布置方式。设备大，占地面积大。设备布置成纵向或横向，成单排、双排、多排或交错布置都影响跨度尺寸，见图2.9。图29 设备的布置方式1.操作置位 小生产设备宽度或长度 2.生产设备 b.通道宽度 3.柱子c.撮作宽度 L.跨度 J生产设备边缘与柱轴线距离 且柱距e.生产设备边缘至通道边缘的安全距离2)车间内部的宽度。不同类型的运输设备所需通道宽度是不同的，同样影响跨度尺寸。3)跨度尺寸应满足厂房建筑模数协调标准 (GBJ686)的要求。根据上述二项条件所得尺寸，最终调整符合模数标准的要求：当屋架跨度小于等于18m 时，采用扩大模数30M 的数列，即跨度尺寸是18m 、 15m、 12m、 9
12、m和6m ；当屋架跨度大于18m时，采用扩大模数 60M的数列，即跨度尺寸是24m 、 30m、 36m、 42m等。当生产工艺布置有明显优越性时,跨度尺寸也可采用21m 、27m 、33m 。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6m，而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，并有供设计者选用的工业建筑全国 通用构件标准图集，设计、制作、运输、安装都积累了丰富的经验。这种体系至今仍广泛采用。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 4m，可为3.9m 、3.6m 、3.3m 等。2.4.2 扩
13、大柱网的尺寸及其优越性随着科学技术的发展，厂房内部的生产 工艺、生产设备、运输设备等也在不断地变化、更新。为了使厂房能适应这种变化，厂 房应有相应的灵活性和通用性。扩大柱网可以较好的满足这种要求，也就是扩大厂房 的跨度和柱距。常采用扩大柱网 (跨度柱距 )为12m l2m、15m l2m、18m-12m ，24m l2m、18m-18m 、24m 24m等。扩大柱网的优点是：1)可以提高厂房面积的利用率。为使设备基础与柱子基础不致相撞，宜在柱周围留出 700mm的距离，见图 2 10。在6m 柱距的厂房中，每一柱距内只能布置一台机床，若将柱距扩大到 12m，则每一柱距内可布置三台机床，提高于
14、面积的利用率，减少了柱子占用的结构面积，见图2.11。图2.10 柱基础与设备最小距离1.柱于 2.柱基础轮廓 3.机器图2.11 扩大柱距增加设备布置1.扩大柱距后省去的柱子2.增加的设备2)有利于大型设备的布置和产品的运输。现代工业企业中，如重型机械厂、飞机制造厂、火箭制造厂等，其产品具有高、大、重的特点，柱网越大，越能满足生产设备的布置及产品的装配和运输。3)能适应 生产工艺变更及生产设备更新的要求。柱网扩大后，使生产工艺流程的布置有较大的灵活性。4)能减少构件数量，但增加了构件重量，如表2,2所示。5)扩大柱网减少了构件数量，施工进度也将明显加快。6)减少柱基础土石方工程量。从表2,2
15、可以看出，6m柱距与12m柱距比较，后者少24个基础，约减少50；6m柱距与24m柱距比较，后者少36个基础，减少72。在厂房内 部布置大型设备时，可将中列柱柱距扩大，边列柱仍保持6m柱距，见图2,12。单层厂房采用扩大柱网后，屋顶承重方案有两种：无托架的方案，见图2,13(a)；有托架方案 ，见图2,13(b)。选择方案时，主要取决于施工技术水平和结构设计要求。在实现建筑工业化时，以采用无托架方案为宜。图2,14是柱距为12m及 18m的托架支承方案。屋架间距为6m，即可采用6m长的屋面板。图2.12 中列柱为扩大柱距设备布置平面图图2.13 扩大柱网屋顶承重方案1.托架梁 2.屋架 L.跨
16、度图2.14 12m 和18m 柱距6m 屋面板的托架方案2.5 厂房内通道及有害工段的布置为运送原材料、成品、半成品和工人在厂房内走动及上下班通行，厂房内要设通道。其位置、宽度和数量，工艺设计人员在作工艺设计时都会有所考虑，建筑设计人员应从防火、卫生和人流疏散等方面考虑工艺布置图上所设计的通道是否合适。发生火灾紧急疏散时，人们都是在高温和烟气条件下行走的，为保证人们迅速、安全疏散，厂房内应布置必要数量的纵横贯通的通道，并与疏散门(通行门)连通，通道应有一定的宽度，根据车间生产性质、人流 量和行车宽度确定。厂房内由最远点至疏散门的允许距离按防火规范确定。疏散时间和人流密度( 单位面积的人数或人们的水平投影面积 )和疏散路线长度有关(图2.15)。如人流密度D=0.5(5人mz) ，到疏散口的水平
