單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)

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第十六章 單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)目標(biāo)和要求：
1、 了解單層廠房平面設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容掌握生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸設(shè)備與平面設(shè)計(jì)的關(guān)系。
2、 著重掌握廠房高度確定的原則和方法，了解各種采光天窗的主要特點(diǎn)。
3、 了解廠房使用功能對(duì)廠房立面的影響以及單層廠房立面處理常采用的手法。
第一節(jié)    單層廠房平面設(shè)計(jì)
一、總平面對(duì)平面設(shè)計(jì)的影響：
    1、廠區(qū)人流、貨流組織對(duì)平面設(shè)計(jì)的影響：
    廠區(qū)人流、貨流組織具體表現(xiàn)為原材料，成品和半成品的運(yùn)輸及人流進(jìn)出廠路線的組織。合理的設(shè)計(jì)布局不僅方便使用，而且可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工傷事故的發(fā)生率。廠區(qū)人流、貨流組織會(huì)直接影響廠房平面設(shè)計(jì)中門的位置、數(shù)量、尺寸等。
    2、地形的影響：
    廠區(qū)地形對(duì)廠房平面形式有著直接的影響，特別是在山區(qū)建廠，為了減少土石方工程量，節(jié)約投資，加快施工進(jìn)度，只要工藝條件允許，廠房平面形式應(yīng)根
據(jù)地形條件做適當(dāng)調(diào)整。
    3、氣象條件的影響：
廠區(qū)所在地區(qū)的氣象條件對(duì)廠房的平面形式和朝向有很大的影響。
在炎熱地區(qū)，為使廠房有良好的自然通風(fēng)，并且避免室內(nèi)受陽光照射，廠房寬度不宜過大，最好采用長(zhǎng)條形平面，朝向接近南北向，廠房長(zhǎng)軸與夏季主導(dǎo)風(fēng)向垂直或大于45°。П形、Щ形平面的開口應(yīng)朝向迎風(fēng)面。并在側(cè)墻上開設(shè)窗子和大門，大門在組織穿堂風(fēng)中有良好作用。若朝向與主導(dǎo)風(fēng)向有矛盾時(shí)，應(yīng)根據(jù)主要要求進(jìn)行選擇。
寒冷地區(qū)，為避免風(fēng)對(duì)室內(nèi)氣溫的影響，廠房的長(zhǎng)邊應(yīng)平行冬季主導(dǎo)風(fēng)向，并在迎風(fēng)面的墻面上盡量少開門窗。
   二、平面設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝的關(guān)系：
    1、生產(chǎn)工藝流程的影響：
    (1)、直線布置：
這種布置方式適用于規(guī)模不大，吊車負(fù)荷較輕的車間。采用這種布置的廠房平面可全部為平行跨，具有建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，擴(kuò)建方便的優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)跨數(shù)較少時(shí)，會(huì)形成窄條狀平面，廠房外墻面大，土建投資不夠經(jīng)濟(jì)。
    (2)、平行布置：
這種布置方式常用于汽車、拖拉機(jī)等裝配車間，平面也全為平行跨，同樣具有建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)。
    (3)、垂直布置：
這種廠房平面雖因跨間互相垂直，建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但在大、中型車間中由于工藝布置和生產(chǎn)運(yùn)輸有其優(yōu)越性，故應(yīng)用也頗廣泛。
    2、生產(chǎn)特征的影響：
    不同性質(zhì)的廠房，在生產(chǎn)操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同的生產(chǎn)特征，而生產(chǎn)特征也會(huì)影響廠房的平面設(shè)計(jì)。有些車間（如機(jī)械工業(yè)的鑄鋼、鑄鐵、鍛工等車間）在生產(chǎn)過程中會(huì)散發(fā)出大量的熱量、煙、粉塵等，此時(shí)平面設(shè)計(jì)應(yīng)使廠房具有良好的自然通風(fēng)。有些車間（如機(jī)械加工裝配車間），生產(chǎn)是在正常的溫濕度條件下進(jìn)行的，室內(nèi)無大量余熱及有害氣體散發(fā)，但是該車間對(duì)采光有一定的要求（根據(jù)《工業(yè)企業(yè)采光標(biāo)準(zhǔn)》，要求Ⅲ級(jí)采光），在平面布置時(shí)，應(yīng)綜合考慮它所在地區(qū)的氣象條件、地形特征等，滿足采光和通風(fēng)的要求。還有些車間（如紡織車間），生產(chǎn)環(huán)境對(duì)溫濕度、清潔度有嚴(yán)格的要求，廠房常采用空氣調(diào)節(jié)裝置，所以廠房平面宜采用聯(lián)跨整片式，以減少空調(diào)負(fù)荷。
    3、生產(chǎn)設(shè)備布置的影響：
    生產(chǎn)設(shè)備的大小和布置方式及設(shè)備的進(jìn)出和安裝要求直接影響到廠房的平面布局、跨度大小和跨間數(shù)，同時(shí)也影響到大門尺寸和柱距尺寸等。
    4、運(yùn)輸設(shè)備的影響：
    吊車也稱行車，是單層廠房中被廣泛采用的起重設(shè)備，主要有三種類型。
   三、單層廠房常用的平面形式：
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(guān)系。常用的平面形式有矩形、方形、L形、П形、Ш形等。下面介紹最常用的平面形式。
    1、矩形平面：
  (1)、平行多跨組合平面
  (2)、跨度相互垂直布置組合平面
 2、L形、П形、Ш形平面：
L、П、Ш形平面的特點(diǎn)是廠房各部分寬度不大，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)周長(zhǎng)較長(zhǎng)，在外墻上可以多設(shè)門窗，使廠房室內(nèi)有良好的采光通風(fēng)，從而改善了室內(nèi)勞動(dòng)條件。
四、生活間設(shè)計(jì)：
1、生活間的組成及設(shè)備布置：
    (1)、生產(chǎn)衛(wèi)生用房：
包括浴室、廁所、存衣室、盥洗室等。我國(guó)衛(wèi)生部主編的《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ36—79），將一般工業(yè)企業(yè)按衛(wèi)生特征分為四級(jí)，每一級(jí)都有它最基本的生產(chǎn)衛(wèi)生用房。
    (2)、生活福利用房：
    包括休息室、女工衛(wèi)生室、吸煙室、廁所、飲水間、小吃部、保健室等。廁所內(nèi)的大小便器按規(guī)范和有關(guān)規(guī)定計(jì)算。浴室、盥洗室、廁所的設(shè)計(jì)計(jì)算人數(shù)按最大班工人總數(shù)的93%計(jì)算。
    (3)、行政辦公用房：
    包括黨、政、工、團(tuán)辦公室及會(huì)議室、值班室、計(jì)劃調(diào)度室等。
    (4)、生產(chǎn)輔助用房：
    包括工具室、材料庫(kù)、計(jì)量室等。
2、生活間設(shè)計(jì)原則：
    (1)、生活間應(yīng)盡量布置在車間主要人流出入口處，且與生產(chǎn)操作地點(diǎn)有方便的聯(lián)系，并避免工人上、下班時(shí)的人流與廠區(qū)內(nèi)主要運(yùn)輸線（火車、汽車等）的交叉，人數(shù)較多集中設(shè)置的生活間以布置在廠區(qū)主要干道兩側(cè)且靠近車間為宜。
    (2)、生活間應(yīng)有適宜的朝向，使之獲得較好的采光、通風(fēng)和日照。同時(shí)，生活間的位置也應(yīng)盡量減少對(duì)廠房天然采光和自然通風(fēng)的影響。
    (3)、生活間不宜布置在有散發(fā)粉塵、毒氣及其他有害氣體車間的下風(fēng)側(cè)或頂部，并盡量避免噪聲振動(dòng)的影響，以免被污染和干擾。
    (4)、在生產(chǎn)條件許可及使用方便的情況下，應(yīng)盡量利用車間內(nèi)部的空閑位置設(shè)置生活間，或?qū)讉€(gè)車間的生活間合并建造，以節(jié)省用地和投資。
    (5)、生活間的平面布置應(yīng)面積緊湊，人流通暢，男女分設(shè)，管道盡量集中。
    (6)、建筑形式與風(fēng)格應(yīng)與車間和廠區(qū)環(huán)境相協(xié)調(diào)。
3、生活間的布置形式：
生活間的布置形式有三種：
    (1)、毗連式生活間
    (2)、獨(dú)立式生活間
    (3)、廠房?jī)?nèi)部式生活間
第二節(jié)   單層廠房剖面設(shè)計(jì)
 
一、廠房高度的確定：
1、廠房高度：指室內(nèi)地面至柱頂（或傾斜屋蓋最低點(diǎn)、或下沉式屋架
下弦底面）的距離。
(1)、無吊車廠房：
    柱頂標(biāo)高通常是根據(jù)最大生產(chǎn)設(shè)備的高度和其使用、安裝、檢修時(shí)所需的凈空高度確定的。同時(shí)，必須考慮采光和通風(fēng)的要求，以及避免由于單層廠房跨度大，高度低時(shí)給空間帶來的壓抑感。一般不低于3.9m，柱頂標(biāo)高應(yīng)符合300mm的整數(shù)倍，若為磚石結(jié)構(gòu)承重，柱頂標(biāo)高應(yīng)為100mm的倍數(shù)。
(2)、有吊車廠房：
有吊車廠房的柱頂標(biāo)高可按下式計(jì)算求得：
柱頂標(biāo)高  H=H1+H2              
               軌頂標(biāo)高  H1=h1+h2+h3+h4+h5
               軌頂至柱頂高度  H2=h6+h7
式中: h1為需跨越最大設(shè)備，室內(nèi)分隔墻或檢修所需的高度；
      h2為起吊物與跨越物間的安全距離，一般為400mm—500mm；
      h3為被吊物體的最大高度；
      h4為吊索最小高度，根據(jù)起吊物件大小和起吊方式而定，一般大于1000mm；
      h5為吊鉤至軌頂面的最小尺寸，由吊車規(guī)格表中查得；
      h6為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；
      h7為屋架下弦至小車頂面之間的安全距離，主要應(yīng)考慮到屋架下弦及支撐可能產(chǎn)生的下垂撓度，以及廠房地基可能產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)對(duì)吊車正常運(yùn)行的影響。最小尺寸為220mm，濕陷性黃土地區(qū)一般不小于300mm。如屋架下弦懸掛有管線等其他設(shè)施時(shí)，還需另加必要的尺寸。 
《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱頂標(biāo)高H應(yīng)為300mm的整倍數(shù)，軌頂標(biāo)高H1為600mm的整倍數(shù)，牛腿標(biāo)高也應(yīng)為300mm的整倍數(shù)。
2、室內(nèi)外地坪標(biāo)高的確定：
廠房室內(nèi)外地坪的標(biāo)高是在廠區(qū)總平面設(shè)計(jì)時(shí)確定的，室內(nèi)外高差的大小應(yīng)考慮方便運(yùn)輸，防止雨水侵入等因素，常取100～150mm，并在室外入口處設(shè)置坡道。
在地形較平坦的情況下，整個(gè)廠房地坪一般取一個(gè)標(biāo)高，相對(duì)標(biāo)高定為±0.000。當(dāng)廠房?jī)?nèi)地坪有兩個(gè)以上不同高度的地坪面時(shí)，主要地坪面的標(biāo)高為±0.000。
   3、廠房高度的調(diào)整：
(1)、在廠房高低不齊的多跨廠房中，提高低跨高度，變高低跨為等高跨。
1）、在采暖和不采暖的多跨廠房中，當(dāng)高差值等于或小于1.2m時(shí)，不宜設(shè)高度差；
      2）、在不采暖的廠房中，當(dāng)一側(cè)僅有一低跨且高差不大于1.8m時(shí)，也不宜設(shè)置高度差。
    (2)、在工藝條件允許的情況下，把高大設(shè)備布置在兩榀屋架之間，利用屋頂空間起到縮短柱子長(zhǎng)度的作用，從而降低了廠房高度。
    (3)、在廠房?jī)?nèi)部有個(gè)別高大設(shè)備或需高空間操作的工藝環(huán)節(jié)時(shí)，可采取降低局部地面標(biāo)高的方法，從而減小廠房空間高度。
二、天然采光：
1、天然采光的基本要求：
(1)、滿足采光系數(shù)最低值的要求
  (2)、滿足采光均勻度的要求
(3)、避免在工作區(qū)產(chǎn)生眩光
2、采光方式及布置：
     (1)、采光方式
1)、側(cè)窗采光。即采光口布置在廠房的側(cè)墻上。
2)、頂部采光。即在屋頂處設(shè)置天窗。
3)、混合采光。當(dāng)廠房很寬，側(cè)窗采光不能滿足整個(gè)廠房的采光要求時(shí)，則須在屋頂上開設(shè)天窗，即采用混合采光的方式。
     (2)、采光天窗的形式和布置：
 1）、矩形天窗：是沿跨間縱向升起局部屋面，在高低屋面的垂直面上開設(shè)采光窗而形成的，是我國(guó)單層工業(yè)廠房應(yīng)用最廣的一種天窗形式，其采光特點(diǎn)與側(cè)窗采光類似，具有中等照度。
 2）、鋸齒形天窗：是將廠房屋蓋做成鋸齒形，在兩齒之間的垂直面上設(shè)采光窗而形成的。
 3）、橫向下沉式天窗：是將相鄰柱距的屋面板上下交錯(cuò)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的。
 4）、平天窗：是在屋面板上直接設(shè)置采光口而形成的。
3、采光面積的確定：
    采光面積一般是根據(jù)廠房的采光、通風(fēng)、立面設(shè)計(jì)等綜合因素來確定的。首先大致確定窗戶面積，然后根據(jù)廠房對(duì)采光的要求進(jìn)行計(jì)算校核，驗(yàn)證其是否符合采光標(biāo)準(zhǔn)。
三、自然通風(fēng)：
1、自然通風(fēng)的基本原理：
 (1)、熱壓作用
 (2)、風(fēng)壓作用
2、廠房的自然通風(fēng)：
(1)、冷加工車間的自然通風(fēng)：
    冷加工車間無大的熱源，室內(nèi)余熱量較小，利用門窗就可以滿足室內(nèi)通風(fēng)換氣的要求。由于室內(nèi)外溫差小，組織自然通風(fēng)時(shí)可結(jié)合工藝與總平面設(shè)計(jì)進(jìn)行，盡量使廠房縱向垂直于夏季主導(dǎo)風(fēng)向或不小于45°傾角，廠房寬度限制在60m以內(nèi)。在外墻上設(shè)窗，在縱橫貫通的通道端部設(shè)門，以便組織穿堂風(fēng)。為避免氣流分散，影響穿堂風(fēng)的流速，冷加工車間不宜設(shè)置通風(fēng)天窗，但為了排除積聚在屋蓋下部的熱空氣，可以設(shè)置通風(fēng)屋脊。
    (2)、熱加工車間的自然通風(fēng)：
1)、進(jìn)、排風(fēng)口的布置：
根據(jù)熱壓通風(fēng)原理，進(jìn)風(fēng)口的位置應(yīng)盡可能低。南方炎熱地區(qū)低側(cè)窗窗臺(tái)可低至0.4～0.6m，或不設(shè)窗扇而采用下部敞口進(jìn)氣；寒冷地區(qū)低側(cè)窗可分為上下兩排，夏季將下排窗開啟，上排窗關(guān)閉；冬季將上排窗開啟，下排窗關(guān)閉，避免冷風(fēng)直接吹向人體。側(cè)窗開啟方式有：上懸、中懸、平開和立轉(zhuǎn)四種，其中立轉(zhuǎn)窗通風(fēng)效果最好。排風(fēng)口的位置盡可能高，一般設(shè)在柱頂處或靠近檐口一帶。當(dāng)設(shè)有天窗時(shí)，天窗一般設(shè)在屋脊處，另外，為了盡快排除熱空氣，需要縮短通風(fēng)距離，天窗宜設(shè)在散發(fā)熱量較大的設(shè)備上方。外墻中間部分的側(cè)窗，應(yīng)按采光窗設(shè)計(jì)，常采用固定窗或中懸窗，一般不采用上懸窗，以免影響下部進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)氣量和氣流速度。
2）、通風(fēng)天窗的類型：
① 、矩形通風(fēng)天窗。
②、下沉式通風(fēng)天窗。
③、開敞式廠房。
3）、合理布置熱源：
熱源布置的恰當(dāng)，對(duì)于熱加工廠房的通風(fēng)降溫起重要作用。在布置熱源時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：
① 利用穿堂風(fēng)的風(fēng)向，熱源應(yīng)布置在復(fù)雜主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向；
② 有天窗時(shí)，利用熱壓為主的自然通風(fēng)，熱源應(yīng)布置在天窗口的下方；下
沉式天窗，熱源應(yīng)與下沉底板錯(cuò)開布置。
③ 多跨廠房中，利用冷熱跨間隔布置，且用輕質(zhì)吊墻（距地3m左右）分隔
二者，以便組織通風(fēng)。
④ 連續(xù)多跨均為熱跨時(shí)，可將跨間分離布置，以便縮短進(jìn)排氣口的路徑。
第四節(jié)    單層廠房立面設(shè)計(jì)及內(nèi)部空間處理
一、立面設(shè)計(jì)：
    1、影響立面設(shè)計(jì)的因素主要有以下幾個(gè)方面：
       (1)、使用功能的影響
       (2)、結(jié)構(gòu)形式的影響
       (3)、氣候、環(huán)境的影響
    2、立面的處理方法：
    (1)、墻面劃分：
       1）垂直劃分。
       2）水平劃分。
       3）混合劃分。
    (2)、墻面的虛實(shí)處理：
    廠房立面中，窗洞面積的大小是根據(jù)采光和通風(fēng)要求來確定的。窗與墻的比例關(guān)系不同，會(huì)產(chǎn)生不同的藝術(shù)效果。當(dāng)窗面積大于墻面積時(shí)，立面以虛為主，顯得明快、輕巧；當(dāng)窗面積小于墻面積時(shí)，立面以實(shí)為主，顯得穩(wěn)重、敦實(shí)；當(dāng)窗面積接近墻面積時(shí)，虛實(shí)平衡，顯得安靜、平淡，運(yùn)用較少。
    (3)、墻面的節(jié)奏感：
在建筑立面上，相同構(gòu)件或門窗有規(guī)律的變化，給人以節(jié)奏感。廠房在這方面有充分的表達(dá)能力。如成排的窗子、遮陽板等，輔以水平或豎向劃分，使立面具有強(qiáng)烈的節(jié)奏感和方向感。
 二、廠房?jī)?nèi)部空間的處理：
    1、廠房使用功能的影響：
廠房的內(nèi)部空間應(yīng)滿足生產(chǎn)功能的要求，同時(shí)也應(yīng)考慮空間的藝術(shù)處理。
    2、設(shè)備管道的影響：
首先，管道的布置及排列應(yīng)組織得有條不紊；另外，建筑師可以通過與設(shè)備供應(yīng)商及廠方協(xié)商，選擇體形優(yōu)美、色彩悅目的機(jī)床；用顏色區(qū)分主要及輔助設(shè)備，同時(shí)結(jié)合室內(nèi)建筑構(gòu)件，整體構(gòu)圖，從而獲得既具有明顯的組織性、規(guī)律性，又具有協(xié)調(diào)統(tǒng)一的視覺效果。
    3、室內(nèi)空間利用的影響：
    車間內(nèi)部可利用柱間、墻邊、門邊及平臺(tái)下等不影響工藝生產(chǎn)的空間設(shè)置生活間，這樣，可以充分利用空間。另外，考慮生活間造型、色彩及材質(zhì)的搭配，可以活躍車間的氣氛，創(chuàng)造一個(gè)良好的工作環(huán)境。
    4、室內(nèi)小品及綠化的影響：
    室內(nèi)布置建筑小品和綠化，可以使人產(chǎn)生親切感，減少工人的疲勞，使工人在輕松、自然地環(huán)境中工作，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。
    室內(nèi)小品及綠化應(yīng)布置在食堂、休息等人流密集的地方，綠化也可采用水平或垂直布置。
    5、建筑色彩的影響：
    目前，工業(yè)建筑上對(duì)色彩的運(yùn)用，主要有以下幾個(gè)方面：
    ①、紅色：用以表示電器、火災(zāi)的危險(xiǎn)標(biāo)志；禁止通行的通道和門；防火消防設(shè)備；高壓電的室內(nèi)電裸線；電器開關(guān)起動(dòng)構(gòu)件；防火墻上的分隔門。
    ②、橙色：用以表示危險(xiǎn)標(biāo)志。用于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備、機(jī)械、車輛、電器開關(guān)柜門；也用于有毒物品及放射性物品的標(biāo)志。
    ③、黃色：用以表示警告的標(biāo)志。用于車間吊車、吊鉤、戶外大型起重運(yùn)輸設(shè)備、翻斗車、推土機(jī)、挖掘機(jī)、電瓶車。使用中常涂刷黃色與白色、黃色與黑色相間的條紋，提示人們避免碰撞。
    ④、綠色：安全標(biāo)志。常用于潔凈車間的安全出入口的指示燈。
    ⑤、藍(lán)色：多用于上下水道，冷藏庫(kù)的門，也可用于壓縮空氣的管道。
    ⑥、白色：界線標(biāo)志，用于地面分界線。