1、dd1第第1212章章 工业厂房工业厂房工业建筑设计工业建筑设计 工业建筑是为工业生产需要而建造的各种不同用途的建筑物和构筑物的总称。工业建筑设计的主要任务是按生产工艺的要求，合理确定厂房的平、立、剖面形式；选择承重结构和围护结构方案、材料及构造形式；解决采光、通风、生产环境、卫生条件等问题；创造出坚固适用、技术先进、明朗、简洁、大方的工业建筑。1.工业工业建筑设计概述建筑设计概述 （1）厂房的平面、剖面空间尺度是由生产工艺要求决定的。（2）厂房内一般有起重运输设备、机械设备等。（3）厂房结构会承受较大静荷载、动荷载及撞击荷载等。（4）厂房在使用中会产生大量的热、烟尘、有害气体、有侵蚀性的液体
2、、噪声等。（5）厂房内有各种工程技术管网。工业建筑的特点工业建筑的特点（1）按用途分 按用途分为主要生产厂房、辅助生产厂房、动力用厂房、仓储建筑、运输用建筑等。（2）按层数分 按层数分为单层厂房、多层厂房、层次混合的厂房。（3）按生产状况分 按生产状况分为冷加工车间、热加工车间、恒温恒湿车间、洁净车间、其他特殊状况的车间等工业建筑的分类工业建筑的分类（1）满足生产工艺流程的要求 厂房设计必须符合生产工艺的要求，满足生产设备和运输设备的布置要求，以及生产工艺对厂房技术的要求。（2）满足卫生方面要求 厂房内应具有良好的采光、通风，有可靠的排除余热、湿气和烟尘的措施，具有隔离、净化、消声处理，满足工
3、人卫生和生活上的需要。（3）满足统一化与工业化要求。（4）满足生产发展及灵活性要求。（5）具有良好的建筑外形及内部空间。工业建筑设计的要求工业建筑设计的要求 单层工业厂房平面设计的主要任务包括工段布置、平面形式确定、内部交通运输组织、柱网选择，以及生活辅助设施的布置等。（1）工段布置 工业生产种类繁多，每一种生产都有它一定的生产程序，这种程序称为生产工艺流程。生产工艺流程一般是通过水平生产运输来实现的，因此工段的布置反映出工艺流程的顺序。厂房平面组合应按生产工艺流程要求布置。2 单层工业厂房设计单层工业厂房设计 单层工业厂房平面设计单层工业厂房平面设计 以机械厂金工装配车间为例加以说明。金工装
4、配车间按工艺要求分为机械加工和装配两个主要生产工段。机械加工工段主要是对金属毛坯进行车、铣、刨、镗、钻、磨等加工成机械产品中的零件；装配工段主要是对加工好的零件进行总装配使之成为机械产品。它们的平面布置一般有三种形式：直线布置即装配工段布置在机械加工工段的延伸部位。毛坯由厂房一端进入，成品则由另一端运出，生产线为直线形。平行布置即机械加工与装配两工段互相平行布置。从零件加工到装配的生产线是马蹄形。垂直布置即装配工段布置在与机械加工工段相垂直的横向跨间。（2）单层厂房平面轮廓形式单层厂房的平面轮廓形式常见的有矩形、方形、L形、T形和山形等。厂房平面形式的确定应满足生产工艺流程、工段组合、采光通风
5、等要求。（3）柱网尺寸的确定单层厂房柱网尺寸主要包括跨度、柱距。柱网尺寸的确定应根据生产设备大小、设备布置方式、加工部件运输、生产操作所需的空间等要求。（4）厂房生活间设计为满足工人在生产过程中的生产卫生及生活需要，厂房还需设有生活福利用房，一般称为生活间。厂房生活间主要由生产卫生用房和生活用房组成。生产卫生用房包括存衣室、浴室、盥洗室、洗衣房等；生活用房包括厕所、休息室、进餐室等。厂房生活间的设备与设计方法，与民用建筑中同类房间有很多相似之处，只是具体人数和使用上有差别。生活间的布置方式，根据地区气候条件、工厂规模、性质、总体布置和车间的生产卫生特征，以及使用方便、经济合理等因素来确定。常用
6、的有内部式、独立式和毗连式。毗连式布置是指生活间贴建在厂房一侧或一端。单层厂房剖面设计的具体内容是合理选择剖面形式和确定厂房的高度，解决厂房的采光和自然通风等问题。（1）厂房的剖面形式 厂房的剖面形式与生产工艺车间的采光通风要求、屋面排水方式及厂房的结构形式有关。图为常见单层厂房的剖面形式。厂房剖面设计图厂房剖面设计图（2）厂房高度的确定 单层厂房的高度是指厂房室内地面至屋架或屋面梁下表面的垂直距离。厂房高度的确定应满足生产和运输设备的布置、安装、操作和检修所需的净高，以及满足采光和通风所需的高度。此外，还应符合我国现行标准厂房建筑模数协调标准（GBJ686）的规定，即柱顶标高、牛腿标高按3M
7、数列确定，当牛腿顶面标高大于7.2m时按6M数列考虑。在无吊车设备的厂房中，厂房的高度主要取决于厂房内最高的生产设备及其安装检修所需的净高，一般不低于4m。在有吊车的厂房中，厂房高度包括轨顶高度、轨顶到小车顶面的距离和小车顶面到屋架下弦的距离三部分之和，图为厂房高度的确定。（3）厂房室内外地面标高的确定 为了使厂房内外运输方便，应使厂房室内外高差较小，但为防止雨水侵入，室内外高差常为100150mm，并在室外入口处设坡道。（4）厂房的天然采光 厂房的采光有天然采光和人工照明两种。采光方式有侧面采光、顶部采光和混合采光三种方式。侧面采光侧面采光通过外墙上的窗口实现。顶部采光顶部采光通过屋顶上的采
8、光口（天窗）来实现。混合采光混合采光是边跨靠侧窗采光来解决，而中间跨则靠顶部天窗来满足。1 1 单层工业厂房的结构种类单层工业厂房的结构种类按结构材料按结构材料砌体混合结构（砌体混合结构（钢结构钢结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构m15,t 5lQ）m36,t250lQ）（1 1 单层工业厂房结构组成与布置单层工业厂房结构组成与布置按结构形式按结构形式排架结构（等高、不等高、锯齿形）排架结构（等高、不等高、锯齿形）刚架结构（两铰门架、三铰门架）刚架结构（两铰门架、三铰门架）钢钢混凝土混合结构混凝土混合结构3 单层工业厂房构造单层工业厂房构造 单厂设计组成与布置组成与布置结构种类结构种类等高排架等
9、高排架不等高排架不等高排架锯齿型排架锯齿型排架2 2 单层排架结构组成单层排架结构组成单厂设计组成与布置组成与布置结构种类结构组成结构组成1）屋面板2）天沟板3）天窗架4）屋架5）托架6）吊车梁7）排架柱8）抗风柱9）基础10）连系梁11）基础梁12）天窗架垂直支撑13）屋架下弦横向支撑14）屋架垂直支撑15）柱间支撑一、柱网布置一、柱网布置柱网是竖向承重构件柱网是竖向承重构件纵横向定位轴线所形纵横向定位轴线所形成的网格。成的网格。柱距应采用柱距应采用6 6米或米或6 6米米的倍数；的倍数；跨度在跨度在1818米以下采用米以下采用3 3米的倍数，在米的倍数，在1818米以米以上采用上采用6 6
10、米的倍数。米的倍数。3 3 单层排架结构布置单层排架结构布置单厂设计组成与布置组成与布置结构种类结构组成结构布置结构布置二、定位轴线二、定位轴线墙、边柱与纵向定位轴线的关系：墙、边柱与纵向定位轴线的关系：D 柱距柱距6 6米、无吊车或米、无吊车或边柱外缘和墙内缘与轴线重合，边柱外缘和墙内缘与轴线重合，称封闭结合。称封闭结合。t20Q 柱距柱距6 6米、米、边柱外缘和墙内缘与轴线之间加边柱外缘和墙内缘与轴线之间加联系尺寸联系尺寸D=125D=125，称非封闭结合。，称非封闭结合。tQ5032 柱距柱距1212米、或米、或联系尺寸联系尺寸D=250D=250、500500。tQ50单厂设计组成与布
11、置组成与布置结构种类结构组成结构布置结构布置中柱与纵向定位轴线的关系：中柱与纵向定位轴线的关系：等高跨等高跨上柱中心线与纵向轴线重合上柱中心线与纵向轴线重合h/2h/2单柱单柱高低跨高低跨双柱双柱tQ20高跨高跨tQ32高跨高跨A=DA=DtQ20高跨高跨A=B+CA=B+CtQ32高跨高跨A=B+C+DA=B+C+DA=DCBA=B+CCBA=B+C+DD单厂设计组成与布置组成与布置结构种类结构组成结构布置结构布置墙、柱与横向定位轴线的关系：墙、柱与横向定位轴线的关系：柱柱伸缩缝和端部处伸缩缝和端部处一般部位处柱中心线与轴线重合一般部位处柱中心线与轴线重合600600600墙墙非承重墙：墙内
12、缘与轴线重合非承重墙：墙内缘与轴线重合承重墙：承重墙：墙内缘与墙内缘与轴线的距轴线的距离为半砖离为半砖或半砖的或半砖的倍数。倍数。单厂设计组成与布置组成与布置结构种类结构组成结构布置结构布置三、变形缝设置三、变形缝设置伸缩缝伸缩缝横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。横向伸缩缝一般采用双柱；纵向伸缩缝一般采用单柱。沉降缝沉降缝一般不设。下列情况之一设：一般不设。下列情况之一设：相邻部位高差很大；相邻部位高差很大；相邻跨吊车起重量悬殊；相邻跨吊车起重量悬殊；下卧土层有很大变化；下卧土层有很大变化；各部分施工时间相差很长。各部分施工时间相差很长。抗震缝抗震缝当厂房平、立面布置复杂或结构高
13、度、刚度相差很大时设置。当厂房平、立面布置复杂或结构高度、刚度相差很大时设置。单厂设计组成与布置组成与布置结构种类结构组成结构布置结构布置四、厂房的剖面布置四、厂房的剖面布置高度高度自室内地面至柱顶的高度应为自室内地面至柱顶的高度应为300300的倍数；的倍数；自室内地面至牛腿的高度应为自室内地面至牛腿的高度应为300300的倍数；的倍数；自室内地面至吊车轨道的标志高度应为自室内地面至吊车轨道的标志高度应为600600的倍数。的倍数。净空要求净空要求屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离屋架下弦与吊车架外轮廓线的距离 ；吊车架外缘与内缘的间距吊车架外缘与内缘的间距 mmHC220)75(100)50(
14、802tQmmtQmmB、轨道中心线与纵向轴线的距离轨道中心线与纵向轴线的距离mm750单厂设计组成与布置组成与布置结构种类结构组成结构布置结构布置净空五、支撑布置五、支撑布置柱间支撑柱间支撑作用：保证厂房纵向排架的作用：保证厂房纵向排架的刚度和稳定；将水平荷载传刚度和稳定；将水平荷载传至基础。至基础。单厂设计组成与布置组成与布置结构种类结构组成结构布置结构布置位置：伸缩缝区段中央或位置：伸缩缝区段中央或临近中央。临近中央。位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。屋架垂直支撑及水平系杆屋架垂直支撑及水平系杆作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下弦杆的侧向颤动。作用：增加屋架的侧向稳定，防止上下
15、弦杆的侧向颤动。位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。屋架下弦横向水平支撑屋架下弦横向水平支撑作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。作用：将屋架下弦受到的水平力传至柱顶。单厂设计组成与布置组成与布置结构种类结构组成结构布置结构布置六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置六、抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁布置屋架纵向水平支撑（下弦）屋架纵向水平支撑（下弦）作用：增强排架间的协同工作能力。作用：增强排架间的协同工作能力。位置：伸缩缝区段两端。位置：伸缩缝区段两端。屋架上弦横向水平支撑屋架上弦横向水平支撑作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧向稳定，将抗风柱传来作用：增强屋盖整体刚度和上弦的侧
16、向稳定，将抗风柱传来的风荷载传给排架柱。的风荷载传给排架柱。4 4 柱下独立基础柱下独立基础独立基础形式：独立基础形式：平板式基础（杯形基础）平板式基础（杯形基础）(a)(a)、(b)(b)、(c)(c)板肋式基础（杯口、肋板肋式基础（杯口、肋板预制）板预制）(d)(d)壳体基础壳体基础(e)(e)倒圆台板式基础倒圆台板式基础(f)(f)桩基桩基1 1 概述概述a)b)杯口杯底预制柱c)底板肋d)e)f)单厂设计组成与布置结构分析排架柱设计概述基础设计基础设计平板式基础平板式基础2 2 平板式独立基础设计平板式独立基础设计一、地基基础破坏类型一、地基基础破坏类型地基破坏地基破坏冲切破坏冲切破坏
17、受弯破坏受弯破坏二、设计内容：二、设计内容：地基计算（确定底板尺寸）地基计算（确定底板尺寸）抗冲切承载力计算（确定基础高度）抗冲切承载力计算（确定基础高度）受弯承载力计算（确定底板配筋）受弯承载力计算（确定底板配筋）构造（根据工程经验）构造（根据工程经验）单厂设计组成与布置结构分析2.3 排架柱设计概述基础设计基础设计平板式基础平板式基础构造要求构造要求材料材料混凝土：混凝土：C20C20；钢筋：钢筋：1002008、，sd保护层厚度保护层厚度有有100100厚素混凝土垫层时，为厚素混凝土垫层时，为3535；没有垫层时为；没有垫层时为7070。插入深度插入深度1a2a1h2ht50507520
18、01a1h应满足应满足表表2-52-5的要求（与柱截面形式和截面尺寸有关）的要求（与柱截面形式和截面尺寸有关）纵筋锚固要求纵筋锚固要求吊装时的稳定要求（吊装时的稳定要求（5%5%柱长）柱长）单厂设计组成与布置结构分析排架柱设计概述基础设计基础设计平板式基础平板式基础构造要求构造要求杯底厚度杯底厚度 、杯壁厚度、杯壁厚度杯壁配筋杯壁配筋柱轴心或小偏心受压且柱轴心或小偏心受压且65.0/2ht时可不配筋；时可不配筋；1at，大偏心受压且，大偏心受压且75.0/2ht柱轴心或小偏心受压且柱轴心或小偏心受压且65.0/5.02ht时可按构造配筋；时可按构造配筋；其它情况按计算配筋。其它情况按计算配筋。
19、1a2a1h2ht5050752001a1 1 概述概述屋面板屋面板屋架（屋面梁）屋架（屋面梁）无檩体系无檩体系檩条檩条屋架（屋面梁）屋架（屋面梁）有檩体系有檩体系瓦（瓦楞铁皮、石棉瓦、波形钢板、钢丝网水泥板）瓦（瓦楞铁皮、石棉瓦、波形钢板、钢丝网水泥板）5 5 屋面构件屋面构件一、屋架种类一、屋架种类混凝土屋架混凝土屋架钢筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土折线形屋架钢筋混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土折线形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土梯形屋架预应力混凝土直腹杆屋架预应力混凝土直腹杆屋架钢屋架钢屋架组合屋架组合屋架三角形钢屋架三角形钢屋架梯形钢屋架梯形钢
20、屋架矩形钢屋架矩形钢屋架曲拱钢屋架曲拱钢屋架单厂设计组成与布置结构分析排架柱设计概述基础设计屋面构件屋面构件屋架设计屋架设计一、种类一、种类二、屋架形式与杆件尺寸要求二、屋架形式与杆件尺寸要求高跨比高跨比1/101/101/61/6，外形应接近简支梁的弯矩图。，外形应接近简支梁的弯矩图。混凝土屋架混凝土屋架节间长度：上弦节间长度：上弦3 3米、米、4.54.5米、米、6 6米；下弦米；下弦4.54.5米、米、6 6米；米；杆件尺寸：杆件尺寸：上弦不小于上弦不小于200200180180；下弦不小于；下弦不小于200 200 140140；腹；腹杆不小于杆不小于100 100 100100；长细
21、比不大于；长细比不大于4040（拉）、（拉）、3535（压）（压）钢屋架钢屋架节间长度：上弦节间长度：上弦1.51.5米或米或3 3米，有檩体系米，有檩体系0.80.83m3m；下弦；下弦3 3米；米；长细比：受压长细比：受压150150；受拉；受拉350350（250250）单厂设计组成与布置结构分析排架柱设计概述基础设计屋面构件屋面构件屋架设计屋架设计一、种类二、形状与尺寸二、形状与尺寸1 1 概述概述6 6 吊车梁吊车梁吊车梁直接承受吊车荷载，并构成纵向排架，加强厂房纵向吊车梁直接承受吊车荷载，并构成纵向排架，加强厂房纵向刚度，传递纵向荷载。是单层工业厂房的重要构件。刚度，传递纵向荷载。
22、是单层工业厂房的重要构件。吊车梁按材料可分为：吊车梁按材料可分为：混凝土吊车梁混凝土吊车梁钢吊车梁钢吊车梁组合吊车梁组合吊车梁变截面吊车梁变截面吊车梁等截面吊车梁等截面吊车梁鱼腹式鱼腹式折线式折线式实腹式实腹式下撑式下撑式桁桁架式架式下撑式吊车梁实腹式吊车梁桁架式吊车梁钢材钢材(c)(d)(a)(b)（1）多层工业厂房的特点 占地面积小，节约用地。屋盖构造简单。生产在不同楼层进行，能适应不同生产工艺的要求。柱网尺寸小，工艺布置灵活性受到一定限制。增加了垂直运输设备，人流、货流组织都比单层厂房复杂。4 4 多层工业厂房设计多层工业厂房设计 多层工业厂房的特点和适用范围多层工业厂房的特点和适用范围
23、（2）多层厂房的适用范围 生产上需要垂直运输的工厂 生产上要求在不同楼层操作的工厂 工艺对生产环境有特殊要求的工厂 生产设备及产品轻、运输量不大的厂房。仓储型厂房及设施。多层厂房的平面设计应满足生产工艺流程的要求，综合考虑与生产有关的荷载、采光、通风、恒温、恒湿、防震等，合理确定厂房的平面形式、柱网布置以及各种生产、生活及交通枢纽用房的位置。多层厂房平面设计多层厂房平面设计（1）平面布置形式 统间式统间式布置是厂房内只设承重柱，不设隔墙。适用于各生产工段面积大、联系紧密的车间。图为统间式的平面布置。内廊式内廊式布置是厂房每层的中间为走廊，在走廊两侧布置并用隔墙分隔各种大小不同的房间。适用于各种
24、生产工段面积不大、联系不多、避免干扰的车间。大宽度式对生产工段面积大，大空间的车间常采用大宽度式布置。适用于恒湿、防尘等技术要求高的车间。图为大宽度式的平面布置图。（2）柱网布置 多层厂房柱网的确定应考虑生产工艺要求、厂房的平面形状、结构类型、建筑材料及施工的可行性。柱网的确定应符合我国现行标准厂房建筑模数协调标准（GBJ686）的规定。其跨度采用扩大模数15M，常用的有6.0m、9.0m、10.5m和12m。柱距采用6M，常用的有6.0m、6.6m和7.2m等。走廊的跨度应采用扩大模数3M，常用的有2.4m、2.7m和3.0m。多层厂房的剖面设计主要是确定厂房的层数、层高和剖面形式等。（1）层数的确定 多层厂房层数的确定应综合考虑生产工艺、建设场地及其他技术条件。（2）层高的确定 多层厂房层高应按层高与生产工艺、运输设备、采光通风、管道的布置等要求确定。多层厂房常用的层高为3.6m、3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、6.6m和7.2m等。多层厂房剖面设计多层厂房剖面设计
