单层厂房剖面设计

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1、第十五章 单层厂房剖面设计 一、生产工艺对剖面设计的影响和建筑设计的 任务 单层厂房的剖面设计是在平面设计的基础上进行的。 生产设备体形、工艺流程、生产特点、加工件的大小 和重量以及垂直起重运输工具的种类和起重量等都直 接影响厂房的剖面形式。 在厂房剖面的建筑设计中要做到：在满足生产工艺要 求的前提下，经济合理地确定厂房高度及有效利的和 节约空间；妥善地解决厂房的天然采光、自然通风和 屋面排水；合理地选择围护结构形式及其构造，使厂 房具有随气候条件变化良好的围护功能(保温、隔热、 防水)。 二、厂房高度的确定 厂房高度是由地坪面到屋顶承重结构下 表面的垂直距离。 (一)柱顶标高的确定 1.无吊

2、车厂房 使用功能：柱顶标高是根据最大生产设 备的高度和其安装、检修时所需的净空 高度确定。 美观：高宽比 卫生：还应遵守卫生标准的要求。 协调模数：应符合扩大模数3M数列 2有吊车厂房H柱顶标高，符合3M数列；H1吊车轨顶标高。由工艺设计人员提出。h轨顶至吊车上小车顶部的高度。根据吊车起重量 由吊车规格表中查出；Ch 屋架下弦底面至吊车小车顶面的安全空隙。H2柱牛腿标高。 为减少柱的尺寸规格 类型，应符合扩大模 数3M数列。如牛腿标 高大于7.2m时，应符 合扩大模数6M数列；H3吊车梁高、吊 车轨高及垫层厚度之 和。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

3、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300 mm 的倍数。 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 mm500 mm 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 m 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

4、尺寸为220 mm，湿陷黄土地区一般 不小于300 mm。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。 厂房高度对造价有直接影响 在资金允许的情况下， 为适应设备更新和重新组织生 产工艺流程，提高厂房的通用性，有时把厂房高度有 意提高一些，以资储备。 对个别的高大设备或个别的要求高空间的操作环节采 取个别处理，不使其影响整个厂房的高度。 从建筑经济角度，设高差要增加造价，有时把 低部拾高与高部拉平还较设高差经济，但这只 有在抬高低部所增造价低于或等于设高差的造 价时才是合适的。 从构造角度，高差处有时设双柱(和纵向伸缩组 重合)，有时设单柱。单柱时柱子和基础类型增 多，构造处理复

5、杂，施工麻烦：如柱子要做高 低牛脚，设墙梁、做泛水等。 (二)室内地坪标高的确定 单层厂房室内地坪与室外地面须设置高 差，以防雨水侵入室内。但为了便于运 输工具进出厂房和不加长门口坡道的长 度，这个高差又不宜太大。 在地形起伏不同形成了高低交错的地貌的地形建 厂时，应依山就势，因地制宜，选择厂房地坪标 高，具体做法有两种情况： (1)当厂房跨度平行等高线布置，地形坡度又较大 时，若工艺条件许可，可将厂房不同跨度的地坪 标高分别布置在不同的台阶上，以节省上石方及 基础工程量。 (2)当跨度垂直等高线布置，地形坡度又较陡时，若工 艺条件许可，可将同一跨度地坪分段布置在不同标高 的台阶上，也可将局部

6、做成两层。 三、天然采光 (一)天然采光系数 白昼间，室内通过窗口取得光线称之为天然采光 。窗口大小、形式及其布置方式都直接影响室内 光线。采光设计就是根据室内生产对采光的要求 确定窗子大小、形式及其布置，保证室内采光的 强度、均匀度及避免眩光。 窗面积过小，使室内光线很暗，给工人生产操作 、行走、运输造成困难，从而降低劳动生产率， 影响产品质量，还容易造成工伤事故，也增加电 能消耗。但也不能把窗而积开得过大，过大不仅 提高厂房造价，而且冬夏季室外气象易影响厂房 内部气温状况，增加能源消耗。应按采光系数的 标准值进行设计。 照度是衡量照射在室内工作面上光线强弱的主要单位， 即单位面积上所接受光

7、通量。 室内工作面上一点的照度与同时刻室外露天地平面上照 度的百分比表示，这个比值称之为采光系数。为使采光系数只有代表性，c值是假定天空全阴，即10级云量看 不见太阳位置的天空。这种情况室外照度如何变化，室内某点的 采光系数是不变的。在采光设计中，以此不变的采光系数值作为 厂房采光设计的标准。 在厂房横剖面的工作面上取光照最不利点进行验算。 如需验算整个厂房的光照情况，可多验几点，把各点 连接起来形成厂房的采光曲线，显示整个厂房的光照 情况。工作面上照度差别大，视力反复适应则产生视觉疲劳， 影响工人操作，降低劳动生产率。为防止视觉疲劳，工作 面上的光线要均匀。采光标准中规定了生产车间的采光均

8、匀比。采光均匀比是指工作面上的采光系数最低值和平均 值之比。 (二)采光面积的确定 采光面积的确定，在实际工作中，经常 是根据厂房的采光、通风，立面处理等 综合要求，先大致确定窗面积，然后根 据厂房对采光的要求进行校核，验证其 是否符合采光标准值。 (三)采光方式和采光窗的选择 1. 侧面采光 侧面采光分单侧采光和双侧采光两种。 当房间很窄，可利用单侧采光。单侧采光光线 不均匀，衰减幅度大，工作面上近窗点光线强 ，远窗点光线弱。如房间进深更大，超越单侧 采光所能解决的范围时，就要辅以人工照明或 用双侧采光。 在一定高度处有吊车梁通 过，在吊车梁处开窗是没 有必要的。将测窗分上下 两段布置，上段

9、叫高侧窗 ，下段叫低侧窗。 为方便工作(如检修吊车轨 等)和不使吊车梁遮挡光线 ，高侧窗下沿距吊车梁顶 面不应太高和过低。 2混合采光 当厂房很宽，侧窗采光不能满足整个厂房的采光 要求时，则须在屋顶上开设天窗，采用混合采光 方式。采用矩形天窗的厂房剖面形式。这种天窗 ，当窗扇朝向南北时，室内光线均匀，直射光较 少。由于玻璃面是垂直的，受污染程度小，易于 防水。窗可开启，有一定的通风作用。 矩形天窗 的缺点是增加厂房的体积和屋顶承重结构的集中 荷载，屋顶结构复杂，造价高，抗震性能不好。 矩形天窗宽度对室内光线的均匀性窗影响。加大天窗 宽度能提高照度及光线均匀性，但也不能过宽，过宽 会遮挡相邻天窗

10、的采光，并增加造价。但宽度过小易 使跨中照度升高，两侧照度显著下降，造成光线不均 。 有空调设备的厂房要求室内光线稳定、均匀，无直射 光进入室内，避免产生眩光及不增加空调设备负荷。 因而这种厂房常采用窗门向北或接近北向的锯齿形天 窗。 横向天窗有采光面大，效 率高，光线均匀等优点。 横向天窗有两种：一种是 突出于屋面；一种是下沉 于屋面。后者是将一个柱 距或几个柱距内的屋面板 下沉，支承在屋架下弦上 ，相邻屋面板仍支于屋架 上弦上，利用两部分屋面 板位置的高差(即后架上 下弦高差)作采光口，这 种天窗称之为横向下沉式 天窗。 平天窗在屋而板直接设置水平或接近水平的采光口。 优点可以为设天窗主要

11、是为采光一些冷加工车间，简化 屋顶构造，减轻屋顶荷重，降低造价。 缺点不能通风，在直射阳光作用下工作面上眩光较重。 当屋顶结构 不同时，其 采光天窗的 选型和布置 也有所变化 。 为便于排水，减少积尘，设置三角形天 窗。 四、自然通风 厂房通风分机械通风和自然通风两种。 机械通风是依靠通风机的力量作为空气流 动的动力来实现通风换气的。 对空气环境进行有效控制的通风方法，叫 做“空气调节”，它是机械通风的一个分支 ，也是机械通风的一个发展。 自然通风是利用自然力作为空气流动的动 力来实现厂房通风换气的 (一)自然通风的基本原理 自然通风是利用室内外温差造成的热压和风吹向建筑物面 在不同表面上造成

12、的压差来实现通风换气的。 1.热压作用下的通风 厂房热源本身就起了巨大的通风机作用。这种由于厂房内 外温差所造成的空气压力差，叫作热压。热压愈大，通风 效果愈好。 2风压作用下的通风 可以设想风是在一个极大的渠道中流动，房后处于这 个渠道中。当风吹向房屋迎风面墙壁时，气流改变原 来流动方向沿墙面和屋面绕房而过。 在正压区设进风口，在负压区设排风口 ，风从进风口进入室内，把室内的热空 气或有害气体从排气口排至室外，达到 通风换气的目的。(二)冷加工车间的自然通风 室内外温差较小，在剖面设计中，主要是合理布置进 出风口的位置，选择通风有效的进排风口形式及构造 ，合理组织气流路径，组织好穿堂风，使其

13、较远地吹 至操作区，增加工人舒适感。 当厂房较宽时，中间部位受穿堂风效益甚微，加之自 然通风受外界气象条件影响较大，通风不够稳定。因 此，为造成厂房内部稳定的气流，增加工人的舒适感 ，在夏季各厂都辅设风扇，迫使室内空气流动。 厂房末设天窗时，为排除一定数量的积 聚在屋盖下部的热空气，比较简单的措 施是在屋脊上设置通风屋脊。(三)热车间的通风 热车间是指在生产中散热强度大于83.8kJh m3的车间。 1.进排气口设置 南方厂房，墙下部为开敞式，屋顶设通风天窗。 为防雨水溅入室内、墙开敞口下沿应高出室内地 面60一80cm。因冬季不冷，不需调节进排口面积 控制风量，故进排气口可不设窗扇，但为防雨

14、水 飘入室内，必须设挡雨板。 建在北方，由于冬夏季温差较大，进排气口均 须设置窗扇。夏季可将进排气口窗扇开启组织 通风。冬季，根据室内外气温条件，调节进排 气口面积进行通风。为提高通风效果，宜选择 阻力系数小，流量大，射流方向好，开启方便 的窗子。为减少投资和维修费及改善车间的天然采光状况，散热量及灰 尘散发量大的车间，建于南方地区，厂房墙体形式可采用上下 开敞式。在北方地区这类热车间的剖面设计，在保证采光基本要求的前 提下，应尽量缩小侧窗面积，特别是高侧窗面积，也可采用上 开敞式。 还有全开敞式，它适用于只要求防雨而不要求保温的 一些热车间和仓库。 2通风天窗的选择 为组织好厂房的自然通风，

15、天窗形式的选择占有重要 地位。天窗形式不同，厂房剖面形式也随之而异。 （1）矩形通风天窗 矩形天窗能起一定的通风作用，但很不稳定。省室外 风压大于迎风面排气口内压时，迎风面天窗排气口不 能排气，反而室外气流还会进入室内或穿堂而过，倒 灌现象，阻碍天窗排气。因此可以设置挡风板。 (2)下沉式通风天窗 按其下沉的形式和部位不同形成了不同 名称的下沉式天窗。概括起来有井式天 窗、纵向下沉式天窗、横向下沉式天窗 三类。 井式天窗是每隔一个柱距或几个柱距将一定范围内的 屋面板下沉形成一个天井，可在跨中下沉也可在跨 边下沉，形成中井式和边井式天窗。 纵向下沉式天窗是沿整个纵向(两端宜各留一个柱距)将一 定

16、宽度范围内的屋面板下沉。根据需要可在跨中或跨边下 沉。如厂房很宽，室散热量又大，可采用双列纵向下沉式 天窗。 横向下沉式大窗是每隔一个柱距或几个柱距，将整个 跨宽的屋面板下沉。设计时，根据室内热源分布情况 和各类下沉式天窗的特点选用。 在实际工作中还设计出多种形式的通风屋顶。 3合理布置热源和其他措施 在利用穿堂风通风时，热源应布置在夏季主导 风向的下风侧，进出风口应布置在一条线上。 最好将热源布置在下风侧的披屋中，并用下开 敞隔墙分隔。以热压为主的自然通风，热源宜 布置在天窗喉口下面，使气流排出路线短捷， 减少涡流。设下沉式天窗时，热源应与下沉底 板错开布置。 当有些设备(如转炉，电炉等)在生产时散发出大量的热 量和烟尘时，为防小其扩散污染整个厂房，可在这些