建筑设计原理课件-9工业建筑设计.ppt

1、工业建筑概论工业建筑概论现代工业建筑体系的发展已有二百多年的历史，显示出自己独有的特征和建筑风格。法国.巴黎.机械馆（19世纪初）工业建筑与民用建筑比较：共同点：设计原则、建筑技术及建筑材料等方面。不同点：由于生产工艺不同、技术要求高对建筑平面空间布局、建筑构造、建筑结构及施工等，有很大影响。工业建筑的特点工业建筑的特点必须紧密结合生产。生产工艺不同的厂房具有不同的特征。采光、通风、屋面排水及构造处理较复杂。工业建筑的分类工业建筑的分类按用途：主要生产厂房,辅助生产厂房,动力用厂房,储存用房屋,运输用房屋,其它。按层数：单层厂房,多层厂房,混合层次厂房按生产状况：冷加工车间,热加工车间,恒温恒

2、湿车间,洁净车间,其它。按结构类型分结构支承方式：承重墙结构（砌体结构）骨架承重结构（排架或框架结构）工业建筑的特点和分类工业建筑的特点和分类（1 1）砖石混合结构）砖石混合结构 组合方式：砖柱+钢筋砼屋架或屋面梁 砖柱+木屋架 砖柱+轻钢或组合屋架 特点：构造简单，承载能力及抗地震和振动性能 较差 适用于：吊车起重量不超过5T，跨度不大于15M 的小型厂房（2）装配式钢筋砼结构 组合方式：预制钢筋砼柱+钢筋砼屋架或屋面梁 特点：结构坚固耐久，可预制装配，与钢 结构相比可节约钢材，造价较低；但其 自重大，抗震性能不如钢结构。适用于：跨度小于30M的单层厂房（3）钢结构 组合方式：主要承重构件全

3、部用钢材做成 特点：抗地震和振动性能好，构件较轻，施工速度快；但钢结构易锈蚀，耐火性能差。适用于：Q50T,L24M,大荷载大跨度及 有高温振动（4）钢钢筋砼结构 组合方式：钢筋砼柱+钢屋架 特点：具有装配式钢筋砼结构和钢结构的双重优点 适用于：L=2426M，大荷载及有振动 工业建筑设计的任务及要求工业建筑设计的任务及要求工业建筑的任务根据生产工艺，设计厂房的平面形状、柱网尺寸、剖面形式、建筑体型；合理选择结构方案和围护结构的类型，进行细部构造设计；协调建筑、结构、水、暖、电、气、通风等各工种；正确贯彻坚固适用、经济合理、技术先进的原则。工业建筑设计应满足的要求(1)生产工艺(2)建筑技术坚

4、固性、耐久性应符合建筑的使用年限。应具有通用性和改建、扩建的可能性。应遵守厂房建筑模数协调标准及建筑模数协调统一标准。工业建筑设计的任务及要求工业建筑设计的任务及要求(3)建筑经济在可能的条件下，多采用联合厂房。合理确定建筑的层数（单层或多层厂房）。合理减少结构面积，提高使用面积。合理降低建筑材料的消耗。优先采用先进的、配套的结构体系及工业化施工方法。(4)卫生、安全应有充足的采光条件及通风措施。有效排除生产余热、废气及有害气体。采取相应的净化、隔离、消声、隔声等措施。美化室内外环境。单层厂房设计单层厂房设计单层厂房组成单层厂房组成单层厂房的房屋组成单层厂房的构件组成单层厂房组成单层厂房组成单

5、层厂房的房屋的组成单层厂房的房屋的组成生产工段(也称生产工部)辅助工段库房部分行政办公生活用房每一幢厂房的组成应根据生产的性质、规模、总平面布置等因素来确定。单层厂房组成单层厂房组成 单层厂房的构件的组成单层厂房的构件的组成 承重结构a.横向排架：基础、柱、屋架（或屋面梁）b.纵向联系构件：基础梁、连系梁、圈梁、吊车梁等。c.支撑系统：屋架支撑、柱间支撑等。围护结构：外墙、屋顶、地面、门窗、天窗等。其他：隔断、作业梯、检修梯等。单层厂房平面设计单层厂房平面设计总平面对平面设计的影响 平面设计与生产工艺的关系 平面设计与运输设备的关系 单层厂房常用平面形式 单层厂房柱网选择 厂房生活间设计单层厂

6、房平面设计单层厂房平面设计总平面对平面设计的影响总平面对平面设计的影响 一般工厂主要是由建筑物和构筑物所组成。工厂总平面设计常是根据全厂的生产工艺流程、交通运输、卫生、防火、气象、地形、地质以及建筑群体艺术等条件，确定这些建筑物与构筑物之间的位置关系；合理的组织人流、货流，避免交叉和迂回；布置各种工程管线;进行厂区竖向设计及绿化、美化布置等。厂区人流、货流组织对平面设计的影响地形的影响地形对厂房平面形式有直接影响。只要工艺条件允许，为了节约投资，厂房平面形式，应根据地形条件作适当的调整，使之与地形相适应。气象条件的影响主要影响因素有两个：一是日照，二是风向。理想的朝向应该是：夏季室内不受阳光照

7、射，又要易于进风，有良好的自然通风条件。单层厂房平面设计单层厂房平面设计 平面设计与生产工艺平面设计与生产工艺生产工艺是工业建筑设计的重要依据之一。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，并制成半成品或成品的全部过程。单层厂房里，工艺流程基本上是通过水平生产运输来实现的。平面设计必须满足工艺流程及布置要求，使生产线路短捷、不交叉、少迂回，并具有变更布置的灵活性。生产状况的影响：不同性质的厂房，在生产操作时会出现不同的生产状况。生产设备布置的影响：生产设备的大小和布置方式直接影响到厂房的平面布局、跨度大小和跨间

8、数，同时也影响到大门尺寸和柱距尺寸等。12.2 12.2 单层厂房平面设计单层厂房平面设计平面设计与运输设备的关系平面设计与运输设备的关系 起重运输设备的类型轻型吊车（Q5t）单轨悬挂吊车单轨悬挂吊车是在屋顶承重结构下部悬挂梁式钢轨，轨梁布置为直线或可转弯的曲线，在轨梁上设有可移动的滑轮组(或称神仙葫芦)，沿轨梁水平移动，利用滑轮组升降起重。起重量一般在3 t以下，最多不超过5 t。有手动和电动两种类型。12.2 12.2 单层厂房平面设计单层厂房平面设计平面设计与运输设备的关系平面设计与运输设备的关系 起重运输设备的类型梁式吊车（Q5t）梁式吊车包括悬挂式悬挂式与支承式支承式两种类型。悬挂式

9、悬挂式是在屋顶承重结构下悬挂钢轨，钢轨布置为两行直线，在两行轨梁上设有可滑行的单梁。支承式支承式是在排架拄上设牛腿，牛腿上设吊车梁，吊车梁上安装钢轨，钢轨上设有可滑行的单梁，在滑行的单梁上装有可滑行的滑轮组，在单梁与滑轮组行走范围内均可起吊重物。梁式吊车起重量一般不超过5 t，有电动和手动两种。单层厂房平面设计单层厂房平面设计平面设计与运输设备的关系平面设计与运输设备的关系 起重运输设备的类型桥式吊车（5100t）起重运输设备的类型桥式吊车桥式吊车通常是在厂房排架柱上设牛腿，牛腿上搁吊车梁，吊车梁上安装钢轨，钢轨上放置能滑行的双榀钢桥架(或板梁)，桥架上支承小车；小车能沿桥架滑移，并有供起重的

10、滑轮组。在桥架与小车行走范围内均可起吊重物。起重量从5 t至数百吨不等。起重时为电动。吊车上设有驾驶室，常设在桥架一端或根据要求确定其位置。单层厂房平面设计单层厂房平面设计平面设计与运输设备的关系平面设计与运输设备的关系 起重运输设备的类型其它运输设备 单层厂房平面设计单层厂房平面设计平面设计与运输设备的关系平面设计与运输设备的关系 起重运输设备的类型根据需要，厂房内外还会采用火车、汽车、电瓶车、手推车、各式地面起重车、悬链、普通输送带、气垫式输送带、磁力式输送带、输送辊道、管道、输送器、进料机、升降机、提升机等等运输设备 地面轨道交通单层厂房平面设计单层厂房平面设计平面设计与运输设备的关系平

11、面设计与运输设备的关系 起重运输设备与厂房平面设计的关系 （1）起重运输设备影响厂房的平面布置和平面尺寸。（2）如厂房内要求进入火车车皮，则应在平面图上布置铁轨。火车车皮进入处的门，其尺寸必须适合车皮运行及安全要求。单层厂房平面设计单层厂房平面设计单层厂房常用平面形式单层厂房常用平面形式确定单层厂房平面形式的因素主要有：生产规模大小、生产性质、生产特征、工艺流程布置、交通运输方式以及土建技术条件等。（1）矩形平面单跨平面-是构成其它平面形式的基本单位。平行多跨组合平面-适用于直线式的生产工艺流程。垂直跨组合平面-适用于垂直式的生产工艺流程。正方形平面-此种平面形式经济方面较优越。（2）L、形平

12、面特点：外墙较长，厂房各跨宽度不大，外墙上可多设门窗，使厂房内有较好的自然通风和采光条件；在垂直相交处结构、构造处理均较复杂；厂房内各种管线较长，故造价较高。单层厂房平面设计单层厂房平面设计柱网选择柱网选择（1）柱网尺寸的确定柱网的尺寸是由柱距和跨度组成。必须符合国家规范BJ6-86厂房建筑模数协调标准的有关规定。跨度尺寸的确定：a.生产工艺中生产设备的大小及布置方式。b.车间内部通道的宽度。c.满足厂房建筑模数协调标准的要求：当屋架跨度18m时，采用扩大模数30M的数列(M-基本模数，100mm)当屋架跨度18m时，采用扩大模数60M的数列当工艺布置有明显优越性时，跨度尺寸亦可采用21m,2

13、7m,33m。单层厂房平面设计单层厂房平面设计柱网选择柱网选择柱距尺寸的确定：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。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。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。扩大柱网为了使厂房具有相应的灵活性和通用性，宜采用扩大柱网。常用扩大柱网(跨度柱距)为1212、1512、1812、2412、1818、2424（m）等。12m柱距在工程中的应用通常有带托架和不带托架两种方案。带托架带托架(托梁托梁)方案方案多跨厂房中列柱采用12m柱距，边

14、列柱采用6m柱距，中列柱间设12m托架（托梁），屋架间距仍保持6m，屋面板、墙板都是6m。这种方案除托架（托梁）、托架处柱与基础外，其余构件与6m柱距系统一致。不带托架方案不带托架方案厂房的中、边列柱均采用12m柱距，屋面板与墙板长度也采用12m。这种方案厂房的结构形式简单，构件数量、类型减少，有利建筑工业化。12 m柱距柱距扩大柱网的优点是：（1）提高厂房面积的利用率（2）有利于大型设备的布置和产品的运输。（3）适应生产工艺变更及生产设备更新的要求。（4）减少构件数量，但增加了构件重量。（5）减少柱基础土石方工程量。单层厂房平面设计单层厂房平面设计生活间生活间为了满足工人在生产过程中的生产卫

15、生及生活上的需要，保证产品质量、提高劳动生产率，给工人创造良好的劳动卫生条件，应设生活间。（1）生活间的组成生产卫生用室：浴室、存衣室。生活卫生用室：休息室、吸烟室、厕所、女工卫生室、小吃部、保健站等。行政办公室：办公室、会议室、学习室、值班室、计划调度室等。生产辅助用室：工具室、材料库、计量室等。单层厂房平面设计单层厂房平面设计生活间生活间（2）生活间的布置生活间的位置应便于职工上下班；避免生产中产生的有害物质及高温的影响；尽量减少对厂房天然采光和自然通风的影响；有利于地面、地下及高空各种管线的布置，不妨碍厂房的扩建；生活间的造型及色彩应与厂房统一协调。生活间的布置方式有三种：毗连式生活间独

16、立式生活间厂房内部式生活间单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计剖面设计是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。厂房高度的确定 厂房的天然采光 厂房的自然通风单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计厂房高度的确定厂房高度的确定厂房高度指室内地面（相对标高定为0.000）至柱顶(或倾斜屋盖最低点、或下沉式屋架下弦底面)的距离。确定厂房的高度必须根据生产使用要求以及建筑统一化的要求，同时，还应考虑到空间的合理利用。（1）柱顶标高的确定无吊车厂房：按最大生产设备及其使用、安装、检修时所需净空高度确定；同时兼顾采光和通风，一般不低于4m。根据厂房建筑模数协调标准的规定，应符合300mm的倍数。单层厂房

17、剖面设计单层厂房剖面设计厂房高度的确定厂房高度的确定有吊车厂房在多跨厂房中，由于厂房高低不齐，使结构和构造复杂化，增加造价，见图高低跨处的构造处理。因此，根据厂房建筑模数协调标准的规定：在采暖和不采暖的多跨厂房，当高差值等于或小于1.2m时不宜设高度差；在不采暖的厂房中，当高跨一侧仅有一个低跨，且高差值等于或小于1.8m时，也不宜设高度差。见图某金工车间剖面方案。（2）剖面空间的利用确定厂房高度时，应在不影响生产使用的前提下，充分发掘建筑空间的潜力，降低建筑造价。见图剖面空间的利用。单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计厂房高度的确定厂房高度的确定（3）室内地坪标高的确定厂房室内地坪的绝对标高是在总

18、平面设计时确定的。室内外高差取150mm200mm，常用坡道连接。在山地建厂时，应结合地形，因地制宜。单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计 天然采光天然采光单层厂房主要采用天然采光，当天然采光不能满足时，才辅以人工照明。（1）天然采光的基本要求采光系数最低值：GB/T50033-2001建筑采光设计标准中将我国工业生产的视觉工作分为V级，并提出了各级视觉工作要求的室内天然光照度最低值及各级采光系数最低值。见表作业场所工作面上的采光系数标准值。工作面上采光系数是否符合要求，应选择建筑物典型剖面工作面上的采光曲线进行检验。见采光曲线示意图。单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计 天然采光天然采光采光均匀度：

19、是指工作面上采光系数最低值与平均值之比。顶部采光，I级采光等级的采光均匀度不宜小于0.7；侧窗采光不做规定。应避免在工作区产生眩光。（2）采光方式见图单层厂房天然采光方式。侧面采光侧面采光顶部采光顶部采光：顶部采光室内光线均匀，采光效率较侧窗高；但构造较复杂，造价也较高。混合采光混合采光单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计 天然采光天然采光（3）采光天窗的形式和布置见图采光天窗的形式和布置。常见的有矩形天窗、梯形天窗、三角形天窗、M形天窗、锯齿形天窗、横向下沉式天窗、平天窗等。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。纵向布置：纵向布置：适用于南北向厂房，多采

20、用矩形、形、梯形、锯齿形等天窗，平天窗也可作成采光带沿纵向布置。为方便屋面检修于消防，常在靠山墙及横向变形缝两侧柱间不设天窗。横向布置：横向布置：适用于东西向厂房，多采用横向下沉式天窗，平天窗也可成带横向布置。点式布置：点式布置：一般采用平天窗，根据使用要求，在屋面上灵活地布置采光口，采光均匀性好。单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计 天然采光天然采光（4）采光计算厂房立面上的窗口一般是根据厂房的采光、通风以及立面处理等因素综合考虑开设的，应进行采光计算。图表计算法是我国目前常用的方法：在初步设计阶段采用窗地面积比来估算或验算采光面积。单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计自然通风自然通风单层厂房自然通

21、风是利用空气的热压和风压作用进行的。见图热压作用、风压作用。（1）冷加工车间的自然通风冷加工车间室内无大的热源，主要满足采光要求。设置适当数量的开启扇和交通运输门就能满足车间内通风换气的要求。为避免气流分散，不宜设置通风天窗，但可设置通风屋脊排除积聚在屋盖下部的热空气。单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计自然通风自然通风（2）热加工车间的自然通风热加工车间在生产时产生大量余热和有害气体，尤其要组织好自然通风。进、排风口的布置：通风天窗的类型：以通风为主的天窗称为通风天窗。主要有矩形通风天窗和下沉式通风天窗两种。开敞式厂房：所谓开敞式是指外墙不设窗扇而用挡雨板代替。单层厂房定位轴线单层厂房定位轴线纵

22、跨横跨A单层厂房平面柱网布置及定位轴线划分重庆大学建筑城规学院建筑技术研究所绘制单层厂房定位轴线是确定厂房主要承重构件位置及其标志尺寸的基准线，同时也是厂房施工放线和设备定位的依据。其设计应执行GBJ 6-86厂房建筑模数协调标准的有关规定。定位轴线的划分是在柱网布置的基础上进行的。横向定位轴线横向定位轴线纵向定位轴线纵向定位轴线纵横跨连接处柱与定位轴线的纵横跨连接处柱与定位轴线的联系联系是垂直于厂房长度方向(即平行于屋架)的定位轴线。厂房横向定位轴线之间的距离是柱距。横向定位轴线标注了厂房纵向构件如屋面板、吊车梁长度的标志尺寸、及其与屋架（或屋面梁）之间的相互关系。中间柱与横向定位轴线的联系

23、屋架（或屋面梁）支承在柱子的中心线上，中间柱的横向定位轴线与柱的中心线相重合。横向定位轴线横向定位轴线 横向伸缩缝、防震缝与定位轴线的联系横向温度伸缩缝和防震缝处采用双柱双屋架，设两条横向定位轴线，两柱的中心线应从定位轴线向缝的两侧各移600mm。两条定位轴线间的插入距离A值，等于伸缩缝或防震缝的缝宽C。该处两条横向定位轴线与相邻横向定位轴线之间的距离与其他柱距保持一致。横向定位轴线横向定位轴线 山墙与横向定位轴线的联系单层厂房的山墙，按受力情况分为非承重墙和承重墙，其横向定位轴线的划分也不相同。横向定位轴线横向定位轴线 纵向定位轴线纵向定位轴线 平行于厂房长度方向(即垂直于屋架)的定位轴线。

24、厂房纵向定位轴线之间的距离是跨度。纵向定位轴线主要用来标注厂房横向构件如屋架（或屋面梁）长度的标志尺寸和确定屋架（或屋面梁）、排架柱等构件间的相互关系。纵向定位轴线的布置应使厂房结构和吊车的规格协调，保证吊车与柱之间留有足够的安全距离。在支承式梁式吊车或桥式吊车的厂房设计中，由于屋架(或屋面梁)和吊车的设计生产制作都是标准化的，建筑设计应满足LLk+2e。LLk+2eL-屋架跨度，即纵向定位轴线之间的距离；Lk-吊车跨度，即同一跨内两条吊车轨道中心线的距离（也就是吊车的轮距）可查吊车规格资料。e-纵向定位轴线至吊车轨道中心线的距离，其值一般为750mm，当吊车为重级工作制而需要设安全走道板，或

25、者吊车起重量大于50t时，可采用1000mm。纵向定位轴线设计的关系式纵向定位轴线设计的关系式纵向定位轴线纵向定位轴线 外墙，边柱与纵向定位轴线的联系由于吊车起重量、柱距、跨度、有否安全走道板等因素的影响，边柱与纵向定位轴线的联系有两种情况：a.封闭式结合的纵向定位轴线b.非封闭式结合的纵向定位轴线中柱与纵向定位轴线的联系在多跨厂房中，中柱有平行等高跨平行不等高跨纵横跨连接处柱与定位轴线的联系纵横跨连接处柱与定位轴线的联系有纵横跨的厂房，由于纵跨和横跨的长度、高度、吊车起重量都可能不相同，为了简化结构和构造，设计时，常将纵跨和横跨的结构分开，并在两者之间设置伸缩缝、防震缝、沉降缝。纵横跨连接处

26、设双柱、双定位轴线。两定位轴线之间设插入距A。单层厂房立面及内部空间设计单层厂房立面及内部空间设计单层厂房立面设计 单层厂房内部空间设计 单层厂房立面及内部空间设计单层厂房立面及内部空间设计单层厂房的立面应根据功能要求、技术条件、经济等因素，运用前面所讲过的建筑构图原理进行设计，使建筑具有简洁、朴素、大方、新颖的外观形象。影响单层厂房立面设计的因素。a.使用功能b.结构、材料c.环境、气候墙面划分墙面处理，关键在于墙面的划分及窗墙比例,并利用柱子、勒脚、窗间墙、窗台线、窗眉线、挑檐线、遮阳板等，按照建筑构图原理进行有机的组合，使厂房立面简洁、大方、新颖、美观。立面设计立面设计墙面虚实关系a.以

27、虚为主b.以实为主c.虚实平衡 单层厂房立面及内部空间设计单层厂房立面及内部空间设计内部空间设计内部空间设计影响内部空间处理的因素有以下几方面：使用功能：厂房内部空间应满足生产要求，同时也应考虑空间的艺术处理。空间利用：利用柱间、墙边、门边、平台下等工艺不便利用的空间来布置生活设施，可利用空间，降低造价。设备管道：有条不紊地组织排列设备管道，不但方便使用，而且便于管理和维修，其布置和色彩处理得当，会增加室内艺术效果。室内绿化：室内采用水平或垂直绿化，可改善工作环境、减少工人的疲劳，提高劳动生产效益。色彩应用色彩应用建筑色彩受世界流行色的影响，虽然目前世界上趋向清淡或中和色，但鲜明夺目的色彩仍广

28、泛使用。建筑中墙面、地面、天棚的色彩应根据车间性质、用途、气候条件等因素确定。目前，工业建筑上对色彩的运用，主要有以下几个方面：红色红色用以表示电器、火灾的危险标志；禁止通行的通道和门；防火消防设备、高压电的室内电裸线、电器开关起动机件、防火墙上的分隔门。橙色橙色用以表示危险标志。用于高速转动的设备、机械、车辆、电器开关柜门；也用于有毒物品及放射性物品的标志。黄色黄色 用以表示警告的标志。用于车间吊车、吊钩、户外大型起重运输设备、翻斗车、推土机、挖掘机、电瓶车。使用中常涂刷黄色与白色、黄色与黑色相间的条纹，提示人们避免碰撞。绿色绿色是安全标志。常用于洁净车间的安全出入口的指示灯。蓝色蓝色多用于上下水道，冷藏库的门，也可用于压缩空气的管道。白色白色是界线的标志，用于地面分界线。