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10 工業(yè)建筑概論 10.1 概論 10.1.1 工業(yè)建筑的特點和分類 10.1.1.1 工業(yè)建筑的特點 1、廠房的建筑設計在適應生產(chǎn)工藝要求的前提下，應為工人創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境并使廠房滿足適用、安全、經(jīng)濟和美觀的要求。 2、廠房內(nèi)部具有較大的敞通空間。 3、當廠房寬度較大時，屋頂上往往設有天窗；屋頂構造復雜，屋頂承重結構袒露于室內(nèi)。 4、單層廠房多采用鋼筋混凝土排架結構承重；多層廠房廣泛采用鋼筋混凝土骨架承重；特別高大的廠房，或有重型吊車的廠房，或高溫廠房，或地震烈度較高地區(qū)的廠房，宜采用鋼骨架承重。 10.1.1.2 工業(yè)建筑的分類 1、按廠房的用途分：主要生產(chǎn)廠房、輔助生產(chǎn)廠房、動力類廠房、貯藏類建筑、運輸類建筑。 2、按車間內(nèi)部生產(chǎn)狀況分：熱加工車間、冷加工車間、有侵蝕性介質(zhì)作用的車間、恒溫恒濕車間、潔凈車間。 3、按廠房層數(shù)分：單層廠房、多層廠房、混合層次廠房。 10.1.2 單層廠房的結構組成 采用鋼筋混凝土排架結構，其結構構件的組成見圖10-3。 10.1.2.1 承重結構 1、橫向排架 由基礎、柱、屋架組成，主要是承受廠房的各種荷載。 2、縱向連系構件 由吊車梁、圈梁、連系梁、基礎梁等組成，與橫向排架構成骨架，保證廠房的整體性和穩(wěn)定性；縱向構件主要承受作用在山墻上的風荷載及吊車縱向制動力，并將這些力傳遞給柱子。 3、支撐系統(tǒng)構件 屋架支撐和柱間支撐系統(tǒng)，支撐構件主要傳遞水平風荷載及吊車產(chǎn)生的水平荷載，起保證廠房空間剛度和穩(wěn)定性的作用。 圖10-3 單層廠房構件部位示意 10.1.2.2 圍護結構 包括外墻、屋頂、地面、門窗、天窗、地溝、散水、坡道、消防梯、吊車梯等。 10.1.2.3 廠房內(nèi)部的起重運輸設備 1、單軌懸掛式吊車 吊車由運行部分和起升部分組成。單軌懸掛式吊車適用于小型起重量的車間，一般起重量為1～2t。 2、梁式吊車 梁式吊車由起重行車和支承行車的橫梁組成。吊車軌道可懸掛在屋架下弦上或支承在吊車梁上。確定廠房高度時，應考慮該吊車凈空高度的影響，結構設計時應考慮吊車荷載的影響。 3、橋式吊車(圖10-6) 由橋架和起重小車兩大部分組成。橋架由兩榀鋼桁架或鋼梁制作，支承在吊車梁的軌道上，沿廠房縱向運行；起重小車支承在橋架上，沿廠房橫向運行。 橋式吊車跨度用LK表示(即橋架車輪間距離)，廠房跨度用L表示，LK＝L-2e，e表示吊車軌道中心線與縱向定位軸線之間的距離，常采用750mm。 吊車有單鉤、雙(或主、副)鉤之分，Q＝5t，表示單鉤吊車；Q＝20t／5t，表示主鉤起重量為20t，副鉤起重量為5t。 其它運輸設備：例如電動平板車、電瓶車、載重汽車、火車等。 1-鋼梁;2-運行裝置;3-軌道;4-提升裝置;5-吊鉤;6-操縱開關; 7-吊車梁 圖10-5 梁式吊車 (a) 橋式吊車立面圖 (b)橋式吊車平面圖 圖10-6 橋式吊車 10.2 單層廠房設計 10.2.1 單層廠房平面設計 10.2.1.1 廠房平面形式和生產(chǎn)工藝的關系 廠房平面形式與工藝流程、生產(chǎn)特征、生產(chǎn)規(guī)模等有直接的關系。常用的平面形式有矩形、方形、L形、II形和山形等。 10.2.1.2 柱網(wǎng)的選擇和尺寸的確定 柱網(wǎng):廠房中，承重結構的柱子在平面上排列時所形成的網(wǎng)格(見圖10-9)。柱網(wǎng)的選擇，其實質(zhì)是選擇廠房的跨度與柱距。 跨度:屋架或屋面梁的跨度，即縱向定位軸線的間距。 柱距:相鄰兩柱之間的距離，即橫向定位軸線的間距。 ≤18m 圖10-9 單層廠房平面柱網(wǎng)布置示意 柱距和跨度尺寸必須符合國家規(guī)范《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準》(GBT6—86)的有關規(guī)定。當屋架跨度≤18m時，采用擴大模數(shù)30M的數(shù)列；當屋架跨度>18m時，采用擴大模數(shù)60M的數(shù)列。當工藝布置有明顯優(yōu)越性時，跨度尺寸可采用21m、27m、33m。單層廠房的柱距應采用擴大模數(shù)60M的數(shù)列，采用鋼筋混凝土或鋼結構時，常采用6m柱距，有時也可采用12m柱距。單層廠房山墻處的抗風柱柱距宜采用擴大模數(shù)15M的數(shù)列。 10.2.2 單層廠房剖面設計 10.2.2.1 生產(chǎn)工藝對剖面設計的影響 生產(chǎn)設備體形、工藝流程、生產(chǎn)特點、加工件的大小和重量以及垂直起重運輸工具的種類和起重量等都直接影響廠房的剖面形式。 10.2.2.2 廠房高度的確定 廠房的高度：指廠房室內(nèi)地坪到屋頂承重結構下表面之間的距離。在一般情況下，常以柱頂標高來衡量廠房的高度，屋頂承重結構是傾斜的，其計算點應算到屋頂承重結構的最低點。 1、無吊車廠房的柱頂標高 通常指最大生產(chǎn)設備及其使用、安裝、檢修時所需的凈空高度。一般不低于3.10m，柱頂高度應符合300mm的整倍數(shù)或100mm的倍數(shù)（磚石結構承重）。 2、有吊車廠房的柱頂標高 柱頂標高 軌頂標高 軌頂至柱頂高度 ——需跨越最大設備，室內(nèi)分隔墻或檢修所需的高度； ——起吊物與跨越物間的安全距離，一般為400mm～500mm； ——被吊物體的最大高度； ——吊索最小高度，根據(jù)加工件大小而定，一般大于1000mm； ——吊鉤至軌頂面的最小距離，由吊車規(guī)格表中查得； ——吊車梁軌頂至小車頂面的凈空尺寸，由吊車規(guī)格表中查得； ——屋架下弦至小車頂面之間的安全間隙。根據(jù)吊車起重量大小分別定為300mm、400mm、500mm。如屋架下弦懸掛有管線等其他設施時，還需另加必要尺寸。 鋼筋混凝土結構的柱頂標高應符合300mm數(shù)列，軌頂標高按600mm數(shù)列確定，牛腿標高按300mm數(shù)列確定。柱子埋入地下部分也需滿足模數(shù)化要求。 在工藝有高低要求的多跨廠房中，當高差值不大于1.2m時，不宜設置高度差；在不采暖的多跨廠房中高跨一側(cè)僅有 圖10-11 廠房高度的組成 一個低跨，且高差不大于1.8m時，也不宜設置高度差。所以，剖面設計中應盡量采用平行等高跨。 10.2.2.3 室內(nèi)外地坪標高 室內(nèi)外高差宜小，一般取100～150mm。應在大門處設置坡道。 當廠房內(nèi)地坪有兩個以上不同的地坪面時，主要地坪面的標高為0.000。 10.2.2.4 采光方式 1、側(cè)面采光 分單側(cè)采光和雙側(cè)采光兩種。單側(cè)采光的有效進深(當生產(chǎn)為中等精細程度)約為側(cè)窗口上沿至工作面高度H的2.0倍。 在有橋式吊車的廠房中，常將側(cè)窗分上下兩段布置，分別為高側(cè)窗和低側(cè)窗。高側(cè)窗下沿距吊車梁頂面一般取600mm左右。低側(cè)窗下沿(窗臺)應略高于工作面的高度，工作面高一般取1.0m左右。 2、頂部采光 在屋頂處設置天窗。頂部采光容易使室內(nèi)獲得較均勻的照度，采光率比側(cè)窗高。 3、混合采光 當廠房很寬，側(cè)窗采光不能滿足整個廠房的采光要求時，采用混合采光方式。 10.2.2.5 采光天窗的選擇 1、矩形天窗 形式：沿廠房縱向升起局部屋面，在高、低屋面的垂直面上開設采光窗而形成。 特點：當窗扇朝向南北時，室內(nèi)光線均勻，直射光較少。受污染程度小，易于防水。窗可開啟，有一定的通風作用。缺點是增加了廠房的體積和屋頂承重結構的集中荷載，屋頂結構復雜，造價高，抗震性能不好。 構造尺寸：合適的天窗寬度為1/2～1/3廠房跨度。兩天窗的邊緣距離l應大于相鄰天窗高度和的1.5倍，即。 2、鋸齒形天窗 形式：將廠房屋蓋做成鋸齒形，在兩齒之間的垂直面上設采光窗而形成。 特點：采光效率比矩形天窗高。窗開啟時，能兼起通風的作用。天窗窗口常采用北向或接近北向，陽光不會直射入室內(nèi)，室內(nèi)光線均勻穩(wěn)定。鋸齒形天窗多適用于要求光線穩(wěn)定和需要調(diào)節(jié)溫濕度的廠房，如紡織廠、印染廠、精密儀器制造車間等。 3、橫向下沉式天窗 形式：將相鄰柱距的屋面板上下交錯布置在屋架的上下弦上，通過屋面板位置的高差作采光口形成。 特點：可根據(jù)使用要求每隔一個或幾個柱距靈活布置，采光效率與縱向矩形天窗相近，但造價較矩形天窗低；當廠房為東西向時，橫向下沉式天窗為南北向，朝向好，有利于采光和通風，多適用于朝向為東西向的冷加工車間；也適用于要求通風量大的熱加工車間。但是窗扇形式受屋架限制，構造復雜，廠房縱向剛度差。 4、平天窗 形式：在屋面板上直接設置采光口而形成。 特點：采光效率最高，而且構造簡單，布置靈活（可以成點、成塊或成帶、片布置），施工方便，造價低（約為矩形天窗的1/3~1/4）。但直射光多易產(chǎn)生眩光，窗戶一般不開啟，起不到通風作用；在寒冷地區(qū)玻璃由于熱阻小而易結露，形成水滴下落，影響使用；玻璃表面易積塵、積雪，且玻璃破碎易傷人。為便于排水，減少積塵，在實踐中還出現(xiàn)了三角形天窗(圖10-19) 即將玻璃面抬高(一般與水平面夾角30～45)，寬為3～6m，需要設天窗架，其優(yōu)缺點接近平天窗。 5、折板屋頂和殼體屋頂采光天窗的布置 用于單跨或?qū)挾炔淮蟮膹S房中，其采光可利用側(cè)窗解決。當廠房較寬時，其采光方式，除采用平天窗外，還可采用如圖所示的辦法解決。