,13 工业建筑设计原理,本章提要 本章着重讲述单层厂房设计的基本原理和设计方法。重点要求掌握设计要求和构件的组成；平面设计与生产工艺的关系及柱网选择；剖面设计中如何组织自然通风和天然采光；定位轴线的标注；立面处理方法。,工业建筑的范畴,从事工业生产的房屋主要包括生产厂房、辅助生产用房以及为生产提供动力的房屋，这些房屋往往称为“厂房”或“车间”。 直接为生产服务的房屋是指为工业生产存储原料、半成品和成品的仓库，存储与修理车辆的用房，均属工业建筑的范畴。,13.1 工业建筑的类型,13.1.1 工业建筑的类型,13.1.1.1 按建筑层数划分,a 单层厂房：主要用于重型机械制造等重工业。这类厂房的特点是设备梯基大、重量重，厂房以水平运输为主。,b 多层厂房：多用于电子、化纤等轻工业。厂房的特点是设备较轻，体积较小运输以电梯为主。水平运输以电瓶为主。一般以4层的厂房造价最为经济。,c 层数混合的厂房：多用于热电厂、化工厂等。高大的生产设备位于中间的单跨内，边跨为多层。,13.1.1.2 按用途划分,1 主要生产厂房 2 辅助生产厂房 3 动力用厂房 4 储存用厂房 5 运输用厂房 6 其它,结合教材讲解,13.1.1.3 按生产状况分类,a 冷加工车间 b 热加工车间 c 恒温恒湿车间 d 洁净车间 e 其他,结合教材讲解,13.1.2 工业建筑的特点,从世界各国的工业建筑现状来看，单层厂房的应用比较广泛，在建筑结构等方面与民用建筑相比较，具有以下特点： 1 厂房平面要根据生产工艺的特点设计：厂房的建筑设计在生产工艺设计的基础上进行，并能适应由于生产设备更新或改变生产工艺流程而带来的变化。 2 厂房内部空间较大：由于厂房内生产设备多而且尺寸较大，并有多种其中运输,设备，有的产品比较大，因而厂房内部要求有较大的开畅空间。如有桥式吊车的厂房，净高8m。有的高度可达40m。西昌卫星发射中心的火箭吊装车间会更高。 3 厂房的构造比较复杂，请看教材。 4 厂房骨架的承载力比较大。,13.1.3 工业建筑设计的任务和要求,工业建筑设计的原则： “坚固适用，经济合理，技术先进” 工业建筑设计应满足的要求： 1 满足生产工艺的要求；详见教材。 2 满足建筑技术的要求；详见教材。 3 满足建筑经济的要求；详见教材。 4 满足卫生及安全要求。详见教材。,13.1.4 单层厂房组成,13.1.4.1 房屋的组成,房屋的组成系指单层厂房内部生产车间的组成。生产车间是工厂生产的一个管理单位，它一般由四个部分组成： 生产工段 辅助工段 库房部分 行政办公用房 当然，每一幢厂房不一定都包括一个四个部分，其组成应根据生产的性质、规模等因素来确定。,13.1.4.2 构件的组成,1 承重结构 单层厂房承重结构有墙承重、骨架承重。 墙承重：当厂房的跨度、高度及吊车的吨位（Q5t较小时采用； 骨架承重：厂房的跨度、高度及吊车的吨位（Q5t）较大时采用。,横向排架的构件组成,1 横向排架：基础、柱、。屋架或屋面梁；,2 纵向联系构件：基础梁、联系梁、圈梁和吊车梁等；,3 屋架支撑和柱间支撑等。,13.1.4.2 构件的组成,2 维护结构 单层厂房的外维护结构包括外墙、屋顶、地面、天窗等 3 其它 如散水、地沟、坡道、吊车梯、外消防梯、内部隔墙等。,播放flash1,播放flash2,13.2 单层厂房平面设计,在一般情况下，工厂的所在位置是根据城市规划部门来确定的，而要完成工厂的基本建设任务，首先要作总平面设计。工厂的总平面设计是根据全厂的生产工艺流程，交通运输，防火，地形等条件来完成的。 总平面设计要求：,1 确定建筑物的规模、建筑物与建筑物、建筑物与构筑物之间的平面关系和空间关系； 2 合理组织人流和货流； 3 设计主干道、次干道，既要满足人流和货流的需要，又要满足消防的需要； 4 布置各种空间、地面及地下管网； 5 厂区竖向设计以及绿化厂区室内外空间。,图13-5 某机械厂总平面布置图,播放flash,13.2.1 总平面设计对平面设计的影响,13.2.1.1 厂区人流、货流组织对平面设计的影响,播放flash,13.2.1.2 地形对平面设计的影响,结合教材,13.2.1.3 日照和风向的影响,结合教材,13.2.2 平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，主要是根据建筑物使用功能的要求进行的，而单层厂房的平面及空间组合设计主要是依据生产工艺流程来进行的。 一个完整的工艺平面图主要包括以下五个方面的内容：,1 根据生产的规模、性质产品规格等确定生产工艺流程； 2 选择和布置生产设备和其中运输设备； 3 划分车间内部各生产工段及其所占面积； 4 初步拟定厂房的跨间数、跨度和长度； 5 提出生产对建筑设计的要求，如采光、通风、防尘、防辐射等。,13.2.2.1 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，即由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，并制成成品和半成品的过程。如图13-7 流程图，13-8 平面图,13.2.2.2 生产状况对平面设计的影响,见教材。,13.2.2.3 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直接影响到厂房的跨度和跨间数，同时也影响到大门尺寸和柱距尺寸等。,13.2.2.4起重运输设备布置对平面设计的影响,详见教材。,13.2.3 单层厂房平面形式,13.2.3.1 影响平面形式的因素,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、地貌等； 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。,13.2.3.2 生产流线的类型,根据厂房原材料进入的位置和半成品、成品运出的位置，生产流线分为三种方式：,直线式、往复式、垂直式。请点击看详细介绍,请点击,这两种生产流线的特点是厂房内部各工段之间联系紧密，运输路线和工程管线较短，平面形状规整，占地面积少。如果厂房各跨柱顶标高相同，则结构及构造均较简单，造价低，施工速度快，在厂房宽度不大时，其天然采光和自然通风也满足厂房生产的要求。,平面形状与周长的关系,当单层厂房的平面形式为正方形、矩形及L形，且面积相等时，则正方形周长最短，如表13-1所示 平面越接近正方形，则墙体周长与面积的百分比越低，所以在单层厂房设计中，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13-11e所示,其它厂房平面形式,U字形和山字形平面，详见教材。,13.2.4 柱网选择,无论是单层厂房或者是多层厂房，承重结构柱子在平面上排列形成的网格称为柱网。如图13-12,B为两柱之间的距离称为柱距，L为跨度，系指屋架或屋面梁的跨度。柱距和跨度必须符合国家规范厂房建筑模数协调标准（GBT6-86）的有关规定,13.2.4.1 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、地基承载力及有利于建筑工业化等因素来确定的。,1 跨度尺寸的确定,详见教材。,2 柱距尺寸的确定,详见教材。,13.2.4.2 扩大柱网的尺寸及其优越性,详见教材。,13.2.5 生活间的布置方式,13.2.5.1 毗连式生活间,紧靠厂房外墙（山墙或纵墙）布置的生活间称为毗连式生活间。 优点：12345见教材。 缺点：12见教材。 结合教材看下面的图13-15、图13-16。,图13-15 毗连式生活间,图13-16 毗连式生活间沉降缝处理,13.2.5.2 独立式生活间,距厂房一定距离、分开布置的生活间称为独立式生活间。 优点是：生活间和车间的采光、通风互不影响；生活间布置灵活；生活间和车间的结构方案互不影响，结构、构造容易处理。 缺点是：占地较多，生活间至车间的距离较远，联系不够方便。,独立式生活间与厂房的连接方式有三种,请点击,13.2.5.3 厂房内部式生活间,内部式生活间是将生活间布置在车间内部可以充分利用的空间内，只要在生产工艺和卫生条件允许的情况下，均可采用这种布置方式。 优点是：具有适用方便、经济合理、节省建筑面积和体积的优点。 缺点是：只能将生活间的部分如更衣室、休息室布置在车间内，车间的通用性也受到限制,13.3 单层厂房剖面,剖面设计是厂房建筑设计的一部分，是在工艺设计的基础上，主要解决建筑空间如何满足生产工艺的各项要求。 剖面设计应满足以下要求； 1 适应生产需要的足够空间； 2 良好的采光和通风条件； 3 屋面排水和满足室内保温隔热的围护结构； 4 经济合理的结构方案。,13.3.1 厂房高度的确定,单层厂房的高度是指厂房室内地坪到屋顶承重结构下表面之间的距离。在一般情况下，他与柱顶距地面的高度基本相等。所以常以柱顶高度的标高来衡量厂房的高度，屋顶承重结构是斜的，其计算点应算到屋顶承重结构的最低点。柱顶高度仍应满足模数协调的要求。,1 无吊车厂房的柱顶标高，通常指最大生产设备及其适用、安装、检修时所需的净空高度，一般不低于3.9m，以保证室内最小空间，以及满足采光、通风的要求，柱顶高度应符合300mm的倍数，若为砖石结构承重，柱顶高度应为100mm的倍数。2 有吊车厂房的柱顶标高由以下七中组成：详见教材。,13.3.2 剖面空间的利用,厂房高度对造价有直接的影响，在确定厂房高度时，应在不影响生产使用的前提下，有效地节约并利用空间，使柱顶标高降低，从而降低建筑造价。,1 利用屋架之间的空间,图13-20是铸铁车间砂处理工段纵剖面图，混砂设备高度为10.8m，在不影响吊车运行的前提下，把高大的设备布置在两榀屋架之间，利用屋顶空间起到缩短柱子长度的作用。 请点击看图。,2 利用地下空间,图13-21表示变压器修理车间工段剖面图，如把需要修理的变压器放在低于室内地坪的地坑内，也可起到缩短柱子的作用。 点击看图。,13.3.3 室内外地坪标高,单层厂房室内地坪的标高，由厂区总平面设计确定。其相对标高定为0.000。 一般厂房室内外需设置一定的高度，以防止雨水进入室内，同时为便于汽车等运输工具通行，室内外高差宜小，一般取100150mm。应在大门处设置坡道，其坡度不易过大。 当厂房内地坪有两个以上不同的地坪面时，主要地坪的标高定为0.000。如图13-22,13.3.4 天然采光,白天，室内通过窗口取得天然光进行照明的方式称之为天然采光。采光设计就是根据室内生产对采光的要求来确定窗口大小、形式及其布置，保证室内采光强度、均匀度及避免眩光。采光面积的多少是根据采光的要求，按采光系数的标准值进行计算的。,13.3.4.1 天然采光的基本要求,1 满足采光系数最低值的要求,室内工作面上应有一定的光线，光线的强弱是用“照度”（即单位面积上所接受的光通量）来衡量的。 工业厂房的采光设计，是以此不变（照度）的采光系数作为厂房采光设计的标准。详见教材。,2 满足采光均匀度的要求,采光均匀度是指假定工作面上采光系数的最低值与平均值之比。为了保证视觉舒适，要求室内照度均匀，可以根据车间的采光等级及采光口的位置来确定。,3 避免在工作区产生眩光,在人的视野范围内出现比周围环境特别明亮而又刺眼的光叫眩光。 它使人的眼睛感到不舒适，影响视力和操作。设计时应避免在工作区出现眩光。,13.3.4.2 采光面积的确定,采光面积一般根据采光、通风、立面设计等综合因素来确定，首先大致确定窗面积，然后根据厂房对采光的要求进行校核，验证是否符合采光标准值。采光的计算方法很多，由于一般厂房对采光要求不很准确，可根据表13-4按窗地比估算窗面积。,表13-4 窗地面积比,13.3.4.3 采光方式及布置,为了取得天然光，在建筑物外维护结构（外墙或屋顶）上开设各种形式的洞口，并安装玻璃等透光材料，形成采光口。,1 采光方式（三种）,请点击并结合教材讲解,单侧天窗的补充,1 单侧采光的有效进深约为侧窗口上沿至工作面高度的两倍，如图13-24。 若进深较大，超过 了单侧光的有效范 围，则需要双侧采 光或人工照明等方 式。,单侧天窗的补充,2 由于侧面采光的方向性较强