第十三章

工業(yè)建筑概論

1.認(rèn)識工業(yè)建筑的主要特點、分類及設(shè)計要求。2.區(qū)別工業(yè)建筑與民用建筑的不同。

13.1

工業(yè)建筑特點、分類及

設(shè)計要求一、工業(yè)建筑的特點廠房建筑設(shè)計以工藝設(shè)計為基礎(chǔ)。廠房空間尺度較大（柱網(wǎng)尺寸大）。廠房的建筑構(gòu)造比較復(fù)雜（多跨）。廣泛采用鋼筋混凝土骨架承重（大跨度）。

二、工業(yè)建筑的分類1、按廠房用途分類：主要生產(chǎn)廠房輔助生產(chǎn)廠房動力用廠房儲存用房屋運輸用房屋其他：如泵房、污水處理站等。2、按生產(chǎn)狀況分類：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、按建筑層數(shù)分類：單層廠房：多層廠房：層數(shù)混合的廠房：廠房按層數(shù)分類三、工業(yè)建筑設(shè)計的要求

1.滿足生產(chǎn)工藝的要求。

2.滿足建筑技術(shù)的要求。

3.滿足建筑經(jīng)濟的要求。

4.滿足衛(wèi)生及安全的要求。

5.具有良好的建筑外型及內(nèi)部空間。13.2

廠房的結(jié)構(gòu)類型與構(gòu)件組成一、單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)類型磚混結(jié)構(gòu)：磚墻、屋面梁或屋架組成排架結(jié)構(gòu)：鋼筋砼柱、鋼筋砼屋架構(gòu)成剛架結(jié)構(gòu)：鋼筋砼門式剛架結(jié)構(gòu)

輕鋼門式剛架結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)：由屋面梁或屋架、柱和基礎(chǔ)組成。排架的柱與屋架鉸接而與基礎(chǔ)剛接。根據(jù)材料不同可分為：鋼-鋼筋混凝土排架、鋼筋混凝土-磚排架、鋼筋混凝土排架。剛架結(jié)構(gòu)：柱與屋架（梁）剛接而與基礎(chǔ)常為鉸接。有折線形門式剛架、拱形門式剛架；三鉸式、兩鉸式。簡單輕巧，但剛度較差，適用于無吊車或吊車噸位不大于100kN、跨度不超過18m的輕型廠房。2.2結(jié)構(gòu)組成及荷載傳遞1.屋面板2.天溝板3.天窗架4.屋架5.托架6.吊車梁7.排架柱8.抗風(fēng)柱9.基礎(chǔ)10.連系梁11.基礎(chǔ)梁12.天窗架垂直支撐13.屋架下弦橫向水平支撐14.屋架端部垂直支撐15.柱間支撐（四）儲藏類建筑

儲存各種原料、半成品或成品的倉庫

鋼坯倉庫冷加工廠房

在正常溫濕度狀況下進行生產(chǎn)的車間

二、排架結(jié)構(gòu)單層廠房的結(jié)構(gòu)組成1、屋蓋結(jié)構(gòu)：有屋面板、天窗架、屋架2、柱：有排架柱、抗風(fēng)柱3、吊車梁：擱置牛腿上4、基礎(chǔ)：獨立式基礎(chǔ)5、支撐系統(tǒng)：柱間支撐和屋蓋支撐系統(tǒng)6、圍護結(jié)構(gòu)：有外墻、門窗、連系梁

（裝配式廠房結(jié)構(gòu)組成見下面）單層廠房結(jié)構(gòu)件組成橫向排架：屋架、柱子、柱基礎(chǔ)：作用是承受屋頂、天窗架、外墻及吊車荷載。

橫向平面排架組成及荷載圖結(jié)構(gòu)組成

——縱向排架結(jié)構(gòu)由連系梁、吊車梁、縱向柱列、柱間支撐和基礎(chǔ)等構(gòu)件組成的縱向平面骨架。作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和剛度。圍護結(jié)構(gòu)

——位于廠房的四周，包括縱墻、橫墻（山墻）、抗風(fēng)柱、連系梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件。主要承受墻體和構(gòu)件的自重以及作用在墻面上的風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)組成

13.3

廠房內(nèi)的起重運輸設(shè)備單軌懸掛式吊車：工字形鋼單軌和電動葫蘆

（起升部分）組成梁式吊車：由起重行車的橫梁組成；分懸掛式和支撐梁式兩種。橋式吊車：由起重行車和橋架組成。起重運輸設(shè)備，如電動平板車、電瓶車、載重汽車和火車等。單軌懸掛式吊車遠景1.1工業(yè)建筑的特點、分類與設(shè)計要求橋式吊車運輸工具用房

停放、檢修各種運輸工具的庫房

小結(jié)1、工業(yè)建筑特點（4個）、分類（按用途、環(huán)境、層數(shù)分類）、設(shè)計要求（滿足生產(chǎn)、技術(shù)、經(jīng)濟、衛(wèi)生安全）。2、廠房結(jié)構(gòu)類型（磚混、排架、剛架）3、排架結(jié)構(gòu)組成（橫向、縱向排架、支撐系統(tǒng)）4、起重運輸設(shè)備包括單軌懸掛式、梁式、橋式等。第十四章單層工業(yè)廠房

建筑設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)廠房示例鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)廠房示例鋼檁條鋼柱鋼結(jié)構(gòu)廠房示例支撐14.1廠房的平面設(shè)計及柱網(wǎng)選擇

一、廠房平面形式：

生產(chǎn)工藝流程的形式有直線式、直線往復(fù)式和垂直式。

直線式：是工業(yè)建筑內(nèi)部各工段間聯(lián)系緊密，但運輸路線和工程管線較長。這種平面簡單規(guī)整，適合對保溫要求不高或生產(chǎn)工藝流程無法改變的工業(yè)建筑。（a）

往復(fù)式：即原料從工業(yè)建筑一端進入，產(chǎn)品由同一端運出。其特點是工段聯(lián)系緊密，運輸路線和工程管線短捷，形狀規(guī)整，占地面積小。結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，造價低。適合于多種生產(chǎn)性質(zhì)的工業(yè)建筑。(b、c、d)

垂直式：原材料從工業(yè)建筑一端進入，加工后從橫跨的裝配一端運出。特點是工藝流程緊湊，運輸和工程管線較短。(f)單層廠房的平面形式二、柱網(wǎng)的選擇：柱網(wǎng)：柱子在工業(yè)建筑平面上排列所形成的網(wǎng)格。柱網(wǎng)尺寸的確定：

1）跨度：柱子縱向定位軸線間的距離

2）柱距：橫向定位軸線之間的距離柱常用形式有矩形、I形、管柱、雙肢柱等廠房的柱網(wǎng)跨度：≤18M，采用30M數(shù)列；≥18M，采用60M數(shù)列。

柱距：采用60M數(shù)列，即6M、12M柱距跨度柱網(wǎng)實例柱距柱網(wǎng)實例擴大柱網(wǎng)

為了使廠房具有相應(yīng)的靈活性和通用性，宜采用擴大柱網(wǎng)。常用擴大柱網(wǎng)(跨度×柱距)為12×12、15×12、18×12、24×12、18×18、24×24（m）等。

在擴大柱網(wǎng)中還有正方形或趨近正方形柱網(wǎng)，常用尺寸為12×12、18×18、24×24（m）等。擴大柱網(wǎng)擴大柱網(wǎng)的優(yōu)點是：（1）提高廠房面積的利用率

（2）有利于大型設(shè)備的布置和產(chǎn)品的運輸。（3）適應(yīng)生產(chǎn)工藝變更及生產(chǎn)設(shè)備更新的要求。（4）減少構(gòu)件數(shù)量（5）有利于提高吊車的服務(wù)范圍14.2廠房的剖面設(shè)計

剖面設(shè)計是從廠房的建筑空間處理上滿足生產(chǎn)對廠房提出的各種要求。廠房高度的確定

廠房的天然采光

廠房的自然通風(fēng)一、廠房高度的確定概念：單層工業(yè)建筑的高度是指由室內(nèi)地坪到屋頂承重結(jié)構(gòu)最低點的距離，通常以柱頂標(biāo)高來代表。（1）柱頂標(biāo)高的確定

①無吊車廠房：按最大生產(chǎn)設(shè)備及其使用、安裝、檢修時所需凈空高度確定；同時兼顧采光和通風(fēng)，一般不低于3.9m。根據(jù)《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，應(yīng)符合300mm的倍數(shù)。②有吊車廠房

有吊車廠房高度的確定在有吊車的廠房中，不同的吊車對廠房高度的影響各不相同。對于采用梁式或橋式吊車的廠房來說：

（1）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根據(jù)《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，柱頂標(biāo)高H應(yīng)為300mm的倍數(shù)。

牛腿頂部標(biāo)高按3M數(shù)列考慮，當(dāng)牛腿頂面高度≥7.2M時，按6M數(shù)列考慮。有吊車廠房的高度

式中：

h1：需跨越最大設(shè)備，室內(nèi)分隔墻或檢修所需的高度；

h2：起吊物與跨越物間的安全距離，一般為400mm～500mm；

h3：被吊物體的最大高度；

h4：吊索最小高度，根據(jù)加工件大小而定，一般大于1000mm

h5：吊鉤至軌頂面的最小距離，由吊車規(guī)格表中查得；

h6：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：屋架下弦至小車頂面之間的安全間隙。此值應(yīng)保證屋架產(chǎn)生最大撓度以及廠房地基可能產(chǎn)生的不均勻沉陷時，吊車能正常運行。根據(jù)吊車起重量大小將h7分別定為300mm、400mm、500mm。（2）室內(nèi)地坪標(biāo)高的確定確定室內(nèi)地坪標(biāo)高就是確定室內(nèi)地坪相對于室外地面的高差。設(shè)高差的目的是防止雨水侵入室內(nèi)，一般室內(nèi)外高差取150~200mm。（3）剖面空間的利用確定廠房高度時，應(yīng)在不影響生產(chǎn)使用的前提下，充分發(fā)掘建筑空間的潛力，降低建筑造價。見圖[剖面空間的利用]。剖面空間的利用二、單層廠房的采光1、天然采光

白天室內(nèi)利用天然光線進行照明的，稱為天然采光。

單層廠房主要采用天然采光，當(dāng)天然采光不能滿足時，才輔以人工照明。確定采光系數(shù)示意采光系數(shù)：C=(EN/EW)x100%

室內(nèi)工作面上應(yīng)有一定的光線，光線的強弱是通常用照度來衡量的，照度表示單位面積上所接受的光通量的多少。但由于室外天然光線隨時都在變化，室內(nèi)的照度值也隨之而變化。因此，室內(nèi)某點的采光情況不可能用這個變化不定的照度值來表示，而是以采光系數(shù)C來表示。天然采光的基本要求①采光系數(shù)最低值：GB/T50033-2001《建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中將我國工業(yè)生產(chǎn)的視覺工作分為V級，并提出了各級視覺工作要求的室內(nèi)天然光照度最低值及各級采光系數(shù)最低值。見272頁表[作業(yè)場所工作面上的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值]。②避免直射陽光，產(chǎn)生眩暈等③滿足采光均勻度要求，指工作面上采光系數(shù)最低值與平均值之比。由采光等級和采光口位置確定。

2、采光方式采光方式：圖[單層廠房天然采光方式]側(cè)面采光：利用開設(shè)在側(cè)墻上的窗子進行采光頂部采光：利用開設(shè)在屋頂上的窗子進行采光。頂部采光室內(nèi)光線均勻，采光效率較側(cè)窗高；但構(gòu)造較復(fù)雜，造價也較高。混合采光：兩種方式結(jié)合廠房采光的方式側(cè)面采光

側(cè)面采光分單側(cè)采光和雙側(cè)采光。采光側(cè)窗分高側(cè)窗和低側(cè)窗。側(cè)面采光經(jīng)濟適用、構(gòu)造簡單、施工方便，設(shè)計中應(yīng)盡可能采用這種方式。單向低側(cè)窗光線方向性強、均勻度差、衰減幅度大。見下圖。提高側(cè)窗位置，能使遠窗點的采光系數(shù)提高、照度增加，使廠房采光的均勻度得到提高。一般中等照度要求的廠房，側(cè)窗采光對水平工作面的有效進深為工作面至窗上緣高度的2倍。應(yīng)盡可能采用雙側(cè)采光。當(dāng)側(cè)面采光不能滿足要求時，可采用混合采光方式或輔以人工照明。由于側(cè)面采光的方向性強，故布置側(cè)窗時要避免可能產(chǎn)生的遮擋：高側(cè)窗窗臺宜高于吊車梁面600mm，低側(cè)窗窗臺高度一般為工作面的高度，同時為便于開關(guān)，通常取800mm左右。

高側(cè)窗與低側(cè)窗示意3、采光天窗的形式和布置見圖[采光天窗的形式和布置]。常見的采光形式有矩形天窗、梯形天窗、三角形天窗、M形天窗、鋸齒形天窗、橫向下沉式天窗、平天窗等。采光天窗的布置須結(jié)合天窗形式、屋蓋結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、廠房朝向、生產(chǎn)要求等因素綜合考慮。采光天窗的形式矩形天窗

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，具有中等照度。是我國廣泛采用的一種采光天窗。當(dāng)廠房為南北向時，室內(nèi)光線均勻。由于窗面垂直，積灰少，且易于防水。窗扇可開啟，能兼起通風(fēng)作用。

缺點是組成構(gòu)件類型多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自重大，造價高，增加了廠房高度、抗震性能不好。矩形避風(fēng)天窗由矩形天窗及其兩側(cè)的擋風(fēng)板組成。擋風(fēng)板的形式及構(gòu)造：立柱式：圖懸挑式：圖擋雨設(shè)施：圖矩形天窗組成天窗架天窗扇天窗屋面板側(cè)板端壁矩形避風(fēng)天窗擋雨設(shè)施M形天窗

是將矩形天窗的屋蓋由兩側(cè)向內(nèi)傾斜而形成。由于屋蓋的傾斜，其內(nèi)表面可增強光線的反射作用，同時，傾斜的屋蓋可以引導(dǎo)氣流。Ｍ形天窗較矩形天窗的采光、通風(fēng)都更有利。但構(gòu)造較矩形天窗復(fù)雜，天窗屋面需設(shè)置內(nèi)排水，或形成縱向長天溝外排水。橫向下沉式天窗

是將相鄰柱距的整跨屋面板上下交替布置在屋架的上下弦上，利用屋面板位置的高差(即屋架上下弦的高差)作采光口而形成的。

橫向下沉式天窗布置靈活，可根據(jù)使用要求每隔一個柱距或幾個柱距布置，其造價較矩形天窗低。

橫向下沉式天窗多用于朝向為東西向的冷加工車間。排氣路線短捷，大面積的通風(fēng)口，通風(fēng)量大。

它還適用于對采光、通風(fēng)都有要求的熱加工車間。缺點是窗扇形式受屋架限制、不標(biāo)準(zhǔn)且構(gòu)造復(fù)雜，廠房縱向剛度較差。鋸齒形天窗是將廠房屋蓋做成鋸齒形，窗設(shè)于垂直面上(有時也做成稍傾斜面)。

這種天窗能利用天棚傾斜面反射光線。因此，采光效率較矩形天窗高。窗扇可開啟，能兼起通風(fēng)作用，窗口一般朝北或接近北向，無直射陽光進入室內(nèi)、或射進的陽光很少，室內(nèi)光線穩(wěn)定。對于要求光線穩(wěn)定，要調(diào)節(jié)溫濕度的廠房，如紡織廠多采用這種天窗形式。平天窗

是在屋蓋上直接設(shè)置采光口而形成的。

它可以成點、成塊、或成帶布置。平天窗的采光效率高，約為矩形天窗的2～2.5倍，并具有布置靈活、構(gòu)造簡單、施工方便、造價低等優(yōu)點。

對于太陽光直射車間易產(chǎn)生眩光、采暖地區(qū)玻璃易結(jié)露，造成水滴下落、玻璃表面易積塵或積雪、玻璃破碎落下傷人、以及平天窗一般不起通風(fēng)作用等問題，故在冷加工車間的設(shè)計中應(yīng)用較廣泛。平天窗采光效率高，且布置靈活，構(gòu)造簡單、適應(yīng)性強。但應(yīng)注意避免眩光，做好安全放回，及時清理積塵。平天窗的類型有采光罩、采光板、采光帶。防水：做150-250mm高井壁。防太陽輻射和眩光：安全防護措施：通風(fēng)：平天窗采光天窗的布置縱向布置：天窗帶平行于屋脊橫向布置：天窗帶垂直于屋脊點狀布置塊狀布置4、采光面積的確定：在初步設(shè)計階段可用窗地比的方法驗算采光等級

采光系數(shù)最低值（%）

單側(cè)窗

雙側(cè)窗

矩形天窗

鋸齒形天窗

平天窗

I51/2.51/2.01/3.51/31/5II31/2.51/2.51/3.51/3.51/5III21/3.51/3.51/41/51/8IV11/61/51/81/101/15V0.51/101/71/151/151/25

表12-2窗地面積比三、自然通風(fēng)單層廠房自然通風(fēng)是利用空氣的熱壓和風(fēng)壓作用進行的。熱壓通風(fēng)

由于廠房內(nèi)部人體散發(fā)的熱量、機械加工生產(chǎn)的熱量提高了室內(nèi)空氣溫度，使空氣體積膨脹，密度變小而自然上升；室外空氣溫度相對較低，密度較大，便由外圍護結(jié)構(gòu)下部的門窗洞口進入室內(nèi)，加速了室內(nèi)熱空氣的流動，新鮮空氣不斷進入室內(nèi)，污濁空氣不斷排出，達到通風(fēng)的目的。這種利用室內(nèi)外冷熱空氣產(chǎn)生的壓力差進行通風(fēng)的方式，稱為熱壓通風(fēng)。1、自然通風(fēng)的基本原理：熱壓和風(fēng)壓熱壓通風(fēng)風(fēng)壓作用

當(dāng)風(fēng)吹向房屋時，迎風(fēng)面墻壁空氣流動受阻，風(fēng)速降低，使風(fēng)的部分動能變?yōu)殪o壓，作用在建筑物的迎風(fēng)面上，因而使迎風(fēng)面上受到的壓力大于大氣壓，形成正壓區(qū)。風(fēng)受到迎風(fēng)面的阻擋后，從建筑物的屋頂及兩側(cè)快速繞流過去。繞流作用增加的風(fēng)速使建筑物屋頂、兩側(cè)及背風(fēng)面受到的壓力小于大氣壓，形成負(fù)壓區(qū)。風(fēng)壓作用2、冷加工車間的自然通風(fēng)冷加工車間室內(nèi)無大的熱源，主要滿足采光要求。設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的開啟扇和交通運輸門就能滿足車間內(nèi)通風(fēng)換氣的要求。為避免氣流分散，不宜設(shè)置通風(fēng)天窗，但可設(shè)置通風(fēng)屋脊排除積聚在屋蓋下部的熱空氣。適應(yīng)于：廠房不宜過寬，否則應(yīng)輔設(shè)機械通風(fēng)。廠房縱向垂直夏季主導(dǎo)風(fēng)向?？稍O(shè)通風(fēng)屋脊排氣。冷加工車間的自然通風(fēng)3、熱車間的通風(fēng)進風(fēng)口、排風(fēng)口的設(shè)置：通風(fēng)天窗的選擇：矩形通風(fēng)天窗：下沉式通風(fēng)天窗：熱車間的通風(fēng)矩形通風(fēng)天窗矩形通風(fēng)（避風(fēng)）天窗下沉式通風(fēng)天窗橫向下沉天窗4、開敞式廠房：指外墻不設(shè)窗扇而用擋雨板代替的廠房。特點：進出氣口的氣流阻力系數(shù)小，通風(fēng)量大，空氣交換迅速，構(gòu)造簡單造價低；但防寒、防雨、防風(fēng)沙能力差，通風(fēng)不穩(wěn)定。開敞式廠房有以下四種布置形式：開敞式廠房14.3單層廠房的定位軸線橫向定位軸線——定柱距、屋面板跨、吊車梁跨。即吊車梁、連系梁、基礎(chǔ)梁、屋面板及外墻板等一系列縱向構(gòu)件的標(biāo)志長度（實際尺寸+構(gòu)造尺寸）?？v向定位軸線——定跨度，即屋架的標(biāo)志長度。橫向定位軸線與柱的關(guān)系在廠房端部與山墻內(nèi)邊緣重合，須將山墻內(nèi)側(cè)第一排柱中心內(nèi)移600mm；伸縮縫兩邊的柱中心線向兩邊移動600mm。目的是使端屋架和山墻抗風(fēng)柱的位置不發(fā)生沖突。一、橫向定位軸線

圖5-5中柱橫向定位軸線圖5-6橫向伸縮縫雙柱處理

(a)平面

(b)剖面

圖5-7非承重山墻橫向定位軸線圖5-8承重山墻橫向定位軸線

(a)封閉式結(jié)合(b)非封閉式結(jié)合圖示

外墻邊柱與縱向定位軸線

二、