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1、第十四章 单层厂房剖面设计,目的要求：1、使学生了解厂房剖面设计的具体任务；2、了解剖面设计的影响因素及其与平面设计的关系；3、掌握厂房通风和采光的设计。教学内容：,一、生产工艺对剖面设计的 影响和建筑设计的任务,平面设计:主要从平面形式、柱网选择、平面组合等方面解决生产对厂房提出的各种要求； 剖面设计：主要从厂房的建筑空间处理上满足生产对厂房提出的各种要求。,剖面设计的任务：,1、确定厂房高度；2、处理车间的采光、通风和屋面排水问题；3、合理选择围护的形式及其构造。,二、厂房高度的确定,厂房高度的概念： （一）柱顶标高的确定,1、无吊车厂房,柱顶标高： 根据最大生产设备的高度和其安装、检修时
2、所需的净空高度确定； 从心理角度考虑应避免单层厂房跨度大、高度低而产生压抑感； 3 考虑到采光、通风柱顶标高不应低于4M； 从卫生角度考虑，确定厂房高度时，不应遵守卫生标准的要求，应保证每人占有空气量不小于13M3、面积不小于4M2。 柱顶标高还应符合扩大模数3M数列,砖混结构厂房的西半球顶标高可符合1M数列。,2、有吊车厂房,其柱顶标高应按下式计算求得，即：H=H1+h+Ch 式中 H柱顶标高，应符合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；,2、有吊车厂房,Ch 屋架下弦底面至吊车小车顶面的安全空隙。 H1=H2+H3 H2柱牛腿标高，应符合扩大模数3M
3、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。,3、多跨厂房高差处理,经济角度：设高差增加造价（C元/M）；低部增加造价（Y元/M），抬高低部屋面、地面造价不增；低部抬高的临界宽度W=C/Y （在这个宽度范围内二者造价相等）当低部的实际宽度小于W时，可不设高差，把低部与高部拉平；当低部的实际宽度大于W时，应设高差。,构造角度：,厂房建筑模数协调标准规定：在采暖和不采暖的多跨厂房中，高差值等于或小于1.2M时不设高差；在不采暖的多跨厂房中,高跨一侧仅有一个低跨,且高差值等于或小于1.8M时,也不设高差； 有地震设防要求时,高差不大于2.4M时宜做
4、成等高。,（二）室内地坪标高的确定,室内外地面必须设高差，一般取150MM。 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要不同的台阶上，以节省土石方及基础工程量。 2、当跨度垂直等高线布置，地形坡度又较大时，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，也可将局部做成两层，吊车轨顶仍保持同一标高。 （图14-2）,三、天然采光,天然采光的设计要求： 1、满足采光系数最低值的要求 2、满足采光均匀度要求 3、避免在工作区产生眩光,（一）天然采光系数,光通量：照度：表示单位面积上所接受的光通量的多少，其单位用勒克斯(Lx)表示。
5、采光系数：C=（En/Ew）100% 由于室外天然光线随时都在变化，室内的照度值也随之而变化。因此，室内某点的采光情况不可能用这个变化不定的照度值来表示，而是以室内工作面上某一点的照度与同时间露天场地上照度的百分比表示，这个比值称为室内某点的采光系数c,（二）采光面积的确定,窗地比,（二）采光方式和采光窗的 选择,1、采光方式: 侧面采光顶部采光混合采光,(1)侧面采光(侧窗),单侧采光(房间很窄)；双侧采光 高侧窗、低侧窗,侧窗:,它是在房间的一侧墙上或两侧墙上开采光口,是常见的一种采光方式。,侧窗:,特点：构造简单，布置方便，造价低，光线具有明确的方向性；有利于形成阴影，对观看立体物体特别
6、适宜。侧窗通常做成长方形：横长方形、坚长方形、方形,（2）顶部采光（天窗）,利用开设在屋顶上的窗子进行采光 特点：室内光线较均匀，采光效率较侧窗高，但构造较复杂，造价较高。,（3）混合采光,侧面采光+顶部采光,2、采光天窗的形式,常见的有：矩形、梯形、M形、锯齿形、横向天窗、平天窗等,A、矩形天窗,是沿跨间纵向两侧开窗采光，具有中等照度，采光系数最高值在跨中，最低值在柱子处；由安装在屋架上的天窗架和天窗架上的天窗扇组成；,A、矩形天窗,优点：室内光线均匀，直射光少；窗面垂直，积灰少，且易于防水；窗扇可开启，能兼起通风作用；窗的位置高一般处于视野范围外，不易形成眩光。,A、矩形天窗,缺点：增加了
7、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。,矩形天窗的设计：,天窗宽度：厂房跨度的1/2-1/3； 天窗位置高度：指天窗下沿至工作面的高度；厂房跨度的0.35-0.7； 天窗间距:指天窗轴线间的距离；小于天窗位置高度的4倍以内； 相邻天窗玻璃间距：一般取相邻天窗高度和的1.5倍； 即: L1.5(h1+h2) 天窗高度：屋面至天窗上沿的垂直距离。,B、梯形天窗,将矩形天窗的玻璃作成向外倾斜的就形成梯形天窗。,B、梯形天窗,特点： 遮挡少，水平投影面积大，可大大提高室内照度（玻璃与水平投影面成600角时，可提高室内照度60%）。 玻璃倾斜，容易积灰，污染严重，构造复
8、杂，直射光多。现已较少用,C、M形天窗,将矩形天窗的屋盖由两侧向内倾斜而形成。,C、M形天窗,特点：屋盖倾斜，其内表面可增强光线的反射作用，同时还可引导气流；较矩形天窗采光、通风都有利，但构造较矩形天窗复杂，天窗屋面需用内排水或形成纵向长天沟外排水。 （图14-8a）,D、锯齿形天窗,是将厂房屋盖做成锯齿形，窗设于垂直面上。（单面顶部采光）,D、锯齿形天窗,特点：能利用天棚倾斜面反射光线，采光效率较矩形天窗高；窗扇可开启，能兼起通风作用；直射光少，室内光线稳定且均匀，还具有较强的方向性；能保证7%的平均采光系数，能满足精密工作车间的采光要求。,D、锯齿形天窗,适用于：要求光线稳定，要调节温湿度
9、的厂房；如纺织厂、印染厂等。,E、横向天窗,是将相邻柱距的整跨屋面板上下交替布置在屋架的上下弦上，利用屋面板位置的高差（即屋架上下弦的高差）作采光口而形成的。,E、横向天窗,优点：天窗布置灵活，可根据使用要求每隔一个柱距或几个柱距布置；造价较矩形天窗低（为矩形天窗的62%），采光效果与纵向矩形天窗差不多。排气路线短捷，可开设较大面积的采光口，通风量大,E、横向天窗,缺点：窗扇形式受屋架形式的限制，布置不灵活，窗扇不标准，构造复杂；厂房纵向刚度差；屋架高度要求较大，不宜用于跨度较小的车间。 适用于：朝向为东西向的冷加工车间及对采光、通风有要求的热加工车间,F、平天窗,是在屋面上直接设置采光口而形
10、成的。可成点，成块，成带布置。,F、平天窗,特点：采光效率高，为矩形天窗的2-3倍，布置灵活，构造简单，施工方便，不需天窗架，造价低；阳光直射车间，易产生眩光，采暖地区玻璃易结露，造成水滴下落；玻璃表面易积灰或积雪、玻璃易破碎下落伤人，平天窗不能通风； 适用于：冷加工车间,G、三角形天窗,将屋面玻璃抬高（一般与水平面成30-450）宽为3-6M。需设天窗架，其特点类似平天窗。,3、采光天窗的布置,采光天窗的布置须结合天窗形式、屋盖结构和构造、厂房朝向、生产要求等因素综合考虑。采光天窗的布置有：纵向布置（天窗带平行于屋脊）横向布置（天窗带垂直于屋脊）点式或块状布置,A、纵向布置,主要适用于朝向为
11、南北向的厂房；多采用矩形、M形、梯形、锯齿形天窗，也可采用平天窗，作成采光带沿厂房屋脊纵向布置。,B、横向布置,主要适用于朝向为东西向的厂房；多采用横向下沉式天窗，也可采用平天窗 成带横向布置。,C、点式或块状布置,采用平天窗，根据使用要求，在屋面上灵活布置采光口，采光均匀性好。,选择采光天窗的形式及布置方式, 采用屋架(或屋面梁)上铺屋面板的屋盖可采用矩形、梯形、M形、平天窗；采用折板、马鞍形壳板屋盖可利用板上下布置形成的高差设置横向天窗；采用壳体结构的厂房可利用壳体边缘凸起的弧形部分设置天窗。,四、自然通风,厂房通风分为：机械通风和自然通风机械通风：依靠通风机的力量作为空气流动的动力来实现
12、通风换气的。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,厂房的自然通风是利用热压作用和风压作用形成的。,1、热压作用,热压：由于热源作用，造成室内外温度差，从而产生空气压力差就叫热压。,热压大小的计算式：, p=gH(w-n) p热压（Pa）g重力加速度（m/s2）H进排气口中心线的垂直距离(m)w室外空气密度(kg/m3)n室内空气密度(kg/m3),热压大小取决于两个因素：,上下进排气口的距离室内外温度差,2、风压作用,风压：由于风的作用而产生的空气压力差叫风压。正压及正压区：负压及负压区：,（二）冷加工车间的自然通风,按照采光要求设计的窗，能
13、够满足车间内通风换气的要求。在剖面设计中着重在天然采光的设计上，在而对于自然通风的处理上应使厂房纵向垂直于夏季主导风向或不小于450倾角，并限制厂房宽度。,（三）热加工车间的自然通风,1、进排气口的设置进气口的设置：进气口的位置尽量低南方地区：窗台高0.4-0.6M，或不设窗扇而采用开敞式，开敞口下沿应 高出室内地面0.6-0.8M，并在 开敞部位设挡雨板。,1、进排气口的设置,寒冷地区：下部进气窗宜分设上下两排开启，夏季开启下排进气窗；冬季关闭下排用上排进气窗。（上排进气窗离地面大于4M） 排气口的设置：排气口的位置尽量高，无天窗排气口宜设在靠檐口一带；设有天窗用天窗作排气口，天窗多设在靠屋
14、脊一带。,2、通风天窗的选择,有矩形通风天窗和下沉式通风天窗两种。 （1）矩形通风天窗 带挡风板的矩形天窗称矩形通风天窗。,矩形通风天窗设计：,A、 挡风板距天窗的距离L/h=0.6-2.5的范围内；常用的L/h的比值是：当天窗挑檐较短时，可用L/h=1.1-1.5；当天窗挑檐较长时，可用L/h=0.9-1.25；喉口宽度b与窗高h,矩形通风天窗设计：,B、喉口宽度b与窗高h当b6m时，h=(0.4-0.5)b；当b6m时，h=(0.3-0.4)b；,C、 不设挡风板条件, 单跨或多跨厂房的边跨，满足表15-4的条件时，天窗迎风面处于负压区，可不设挡风板。例如：h=1.7, H=9.3, x=
15、4.8则 h/H=1.7/9.3=0.182,x/H=4.8/9.3=0.52查表15-4，无论风与水平面夹角是00或100，天窗迎风面处于负压区，不会灌风。,C、 不设挡风板条件, 两相邻天窗间距L5h时,两天窗互起挡风板的作用,可不设挡风板。符合表15-5的情况，此时低跨的天窗靠近高跨一侧的排气口不会产生倒灌现象。 例如：z=6，a=6, H=9.3, L=18 则 z/a=6/6=1,(L-z)/H=(18-6)/9.3=1.291.5 符合表15-5的要求，靠近高跨一侧的低跨天窗口不会产生倒灌可不设挡风板。,（2）下沉式通风天窗,优点： 降低了厂房高度4-5M； 减少了风荷载； 不设天
16、窗架和挡风板，屋架上的集中荷载比矩形天窗少5%左右，相应地柱和基础断面将减少； 可节省钢材和砼，降低造价约为12%；,（2）下沉式通风天窗,重心下降，抗震性能好；通风稳定，效果良好；布置灵活，热量排除路线短；采光均匀。,（2）下沉式通风天窗,缺点：屋架下弦受扭；屋面排水处理复杂；窗扇受屋架形式的限制，构造复杂；屋面板下沉，室内会产生压抑感。,下沉式通风天窗分类：,井式天窗、纵向下沉式天窗、横向下沉式天窗三类 A、井式天窗（图14-17）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。中井式天窗边井式天窗,B、纵向下沉式天窗（图14-18）,是沿整个纵向（两端宜各留一个柱距）将一定宽度范围内的屋面板下沉。中纵向下沉式天窗边纵向下沉式天窗双列纵向下沉式天窗,
