工业建筑设计原理.ppt

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1、5 工 业 建 筑 设 计 原 理,工业建筑设计原理,第一章 概论 一、工业建筑的特点 工业建筑的概念：从事工业生产的 房屋 工业建筑的特点： 1、与工艺结合紧密 2、种类多。 3、房屋复杂（空间大、屋顶复杂、荷载大）,工业建筑设计原理,二、工业建筑的分类,1、按厂房用途分 （1）主要生产厂房 （2）辅助生产厂房 （3）动力类厂房 （4）贮藏类建筑 （5）运输类建筑 等,工业建筑设计原理,2、按车间内部生产状况分 （1）热加工厂房 （2）冷加工厂房 （3）有侵蚀性介质作用的车间 （4）恒温恒湿车间 （5）洁净车间,工业建筑设计原理,3、按厂房层数分 （1）单层厂房 （2）多层厂房 （3）混合层

2、次厂房,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,4、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),工业建筑设计原理,（1）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,工业建筑设计原理,（2）装配式钢筋砼结构,组合方式： 预制钢筋砼柱+钢筋砼屋架面梁 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,工业建筑设计原理,（3）钢结

3、构,组合方式：主要承重构件全部用钢材成 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,工业建筑设计原理,（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,工业建筑设计原理,三.工业建筑设计的任务及要求,1、工业建筑设计的任务 依据工艺要求设计出厂房的平、立、剖面和细部构造。,2、工业建筑设计的要求,满足生产工艺的要求 满足建筑技术要求 满足建筑经济要求 满足卫生及安全要求,工业建筑设计原理,四.工厂总平面布置 厂前区

4、生产区,工业建筑设计原理,第二章 单层厂房设计,一. 单层厂房的组成,房屋的组成 a、生产工段 b、辅助 c、库房部分 d、行政办公生活用房,工业建筑设计原理,构件的组成 a、横向排架：基础、柱、屋架（屋面梁） b、纵向连系构件：基础梁、连系梁、圈梁、吊车梁； c、支撑系统：屋架支撑、柱间支撑； 围护结构 外墙、屋顶、地面、门窗、天窗,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,二.单层厂房平面设计,设计内容： 1、总平面设计 2、平面的形式 3、柱网的选择 4、生活间的设计,工业建筑设计原理,考虑内容： a.人、物流组织的影响 b.地形的影响 c.气候的影响,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,2.

5、1.生产工艺和建筑平面设计的关系,生产工艺平面图的内容： a、生产工艺流程的组织； b、生产和起重运输设备的选择和布置； c、工段的划分； d、厂房面积的大小以及生产工艺对厂房建筑设计的要求。,工业建筑设计原理,厂房平面设计的要求：,a、首先满足生产工艺的要求，同时在设计中应使厂房平面形式规整、合理、简单以便减少占地面积、节能和简化构造处理； b、厂房的建筑参数应符合厂房建筑模数协调标准，使构件的生产满足工业化生产的要求；,c、选择技术先进和经济合理的柱网使厂房具有较大的通用性； d、正确地解决厂房的采光和通风； e、合理地布置有害工段及生活用室； f、妥善处理安全疏散及防火措施,工业建筑设计

6、原理,平面形式及其特点,影响厂房平面轮廓形式的因素： （1）生产工艺流程的影响 a、直线布置 b、平行布置 c、垂直布置 （2）生产状况的影响； （3）生产设备布置的影响；,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,运输设备与平面的关系,常用的： a、单轨悬挂吊车 b、梁式吊车（分悬挂式和支承式） c、桥式吊车 特殊情况下： 龙门式起重机、悬臂吊车、转臂吊车,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,单层厂房平面轮廓形式：,一般形式：矩形、方形等； 特殊形式：L形、形、形等,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,柱网的选择,柱网的概念： 承重结构柱子在平

7、面上排列所形成的网格跨度和柱距,柱网的设计要求,a、满足生产工艺提出的要求 b、遵守厂房建筑模数协调标准 c、调整和统一柱网 d、尽量扩大柱网，提高厂房的通用性,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,柱网尺寸的确定,跨度尺寸的确定 a、生产设备的大小及布置 b、车间内部通道 c、厂房建筑模数协调标准的要求,工艺设计中应考虑如下因素：,a.设备大小 b. 设备布置方式 c. 交通运输所需空间 d.生产操作及检修所需空间,工业建筑设计原理,根据厂房建筑模数协调标准规定：,a.凡跨度等于或小于18m时应采用3m倍数(30M数列)； 即: 9m, 12m, 15m, 18m b.大于1

8、8m时应采用6m倍数(60M数列)； 即: 18m, 24m, 30m, 36m c.除工艺布置上有特殊要求外,一般不采用21m, 27m和33m等跨度尺寸,d.柱距采用扩大模数60M数列； 即: 6m, 12m； 抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列。,工业建筑设计原理,在我国建筑实践中常用的柱网尺寸,a.在有起重量不大于5T的悬挂式吊车和无吊车的厂房为： 618m，624m，1218m，1224m， b.在有桥式吊车的厂房中，起重量大于50T时为： 618m，624m，630m，636m，1218m， 1224m，1230m，1236m,c.经过经济比较，也可选用69m，612m，615m，

9、 621m,627m d.砖木结构常用 3m, 3.6m, 4m柱距 一般来说:不管有无吊车,18m和24m两个跨度适应性较强,工业建筑设计原理,2.2.生活间设计,生活间的组成及设备布置 (1)生产卫生用房 包括浴室、厕所、存衣室、盥洗室等。我国卫生部主编的工业企业设计卫生标准（TJ3679），将一般工业企业按卫生特征分为四级，每一级都有它最基本的生产卫生用房。,(2)生活福利用房 包括休息室、女工卫生室、吸烟室、厕所、饮水间、小吃部、保健室等。厕所内的大小便器按规范和有关规定计算。浴室、盥洗室、厕所的设计计算人数按最大班工人总数的93%计算。 (3)行政办公用房 包括党、政、工、团办公室及

10、会议室、值班室、计划调度室等。 (4)生产辅助用房 包括工具室、材料库、计量室等。,工业建筑设计原理,生活间设计原则,(1)生活间应尽量布置在车间主要人流出入口处，且与生产操作地点有方便的联系，并避免工人上、下班时的人流与厂区内主要运输线（火车、汽车等）的交叉，人数较多集中设置的生活间以布置在厂区主要干道两侧且靠近车间为宜。 (2)生活间应有适宜的朝向，使之获得较好的采光、通风和日照。同时，生活间的位置也应尽量减少对厂房天然采光和自然通风的影响。,工业建筑设计原理,（3)生活间不宜布置在有散发粉尘、毒气及其他有害气体车间的下风侧或顶部，并尽量避免噪声振动的影响，以免被污染和干扰。 (4)在生产

11、条件许可及使用方便的情况下，应尽量利用车间内部的空闲位置设置生活间，或将几个车间的生活间合并建造，以节省用地和投资。 (5)生活间的平面布置应面积紧凑，人流通畅，男女分设，管道尽量集中。 (6)建筑形式与风格应与车间和厂区环境相协调。,工业建筑设计原理,生活间的布置形式,布置形式有三种： (1)毗连式生活间 (2)独立式生活间 (3)厂房内部式生活间：布置方式有很多,工业建筑设计原理,毗连式 内部式,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,工业建筑设计原理,1基础 承担作用在柱子上的全部荷载及基础梁上部分墙体荷载，再由基础传给地基。基础通常采用柱下独立基础。 2柱子 它是厂房结构的主要承重构件。

12、3吊车梁 搁置在柱子的牛腿上支承吊车荷载。 4连系梁 （也称墙梁）它是柱与柱之间纵向的水平联系构件 5屋盖结构 包括屋面板、屋架（或屋面大梁）及天窗架。 6支撑系统构件 支撑构件的主要作用是加强厂房结构的空间整体刚度和稳定性,单层厂房构造组成,工业建筑设计原理,三 单层厂房剖面,剖面设计是厂房建筑设计的一部分，是在工艺设计的基础上，主要解决建筑空间如何满足生产工艺的各项要求。 剖面设计应满足以下要求； 1 适应生产需要的足够空间； 2 良好的采光和通风条件； 3 屋面排水和满足室内保温隔热的围护结构； 4 经济合理的结构方案。,3.1 厂房高度的确定,单层厂房的高度是指厂房室内地坪到屋顶承重结

13、构下表面之间的距离。在一般情况下，他与柱顶距地面的高度基本相等。所以常以柱顶高度的标高来衡量厂房的高度，屋顶承重结构是斜的，其计算点应算到屋顶承重结构的最低点。柱顶高度仍应满足模数协调的要求。,1 无吊车厂房的柱顶标高，通常指最大生产设备及其适用、安装、检修时所需的净空高度，一般不低于3.9m，以保证室内最小空间，以及满足采光、通风的要求，柱顶高度应符合300mm的倍数，若为砖石结构承重，柱顶高度应为100mm的倍数。 2 有吊车厂房的柱顶标高由以下七中组成：详见教材。,3.2 剖面空间的利用,厂房高度对造价有直接的影响，在确定厂房高度时，应在不影响生产使用的前提下，有效地节约并利用空间，使柱

14、顶标高降低，从而降低建筑造价。,1 利用屋架之间的空间,图13-20是铸铁车间砂处理工段纵剖面图，混砂设备高度为10.8m，在不影响吊车运行的前提下，把高大的设备布置在两榀屋架之间，利用屋顶空间起到缩短柱子长度的作用。 请点击看图。,2 利用地下空间,图13-21表示变压器修理车间工段剖面图，如把需要修理的变压器放在低于室内地坪的地坑内，也可起到缩短柱子的作用。 点击看图。,13.3.3 室内外地坪标高,单层厂房室内地坪的标高，由厂区总平面设计确定。其相对标高定为0.000。 一般厂房室内外需设置一定的高度，以防止雨水进入室内，同时为便于汽车等运输工具通行，室内外高差宜小，一般取100150m

15、m。应在大门处设置坡道，其坡度不易过大。 当厂房内地坪有两个以上不同的地坪面时，主要地坪的标高定为0.000。如图13-22,3.3 天然采光,白天，室内通过窗口取得天然光进行照明的方式称之为天然采光。采光设计就是根据室内生产对采光的要求来确定窗口大小、形式及其布置，保证室内采光强度、均匀度及避免眩光。采光面积的多少是根据采光的要求，按采光系数的标准值进行计算的。,1 满足采光系数最低值的要求,室内工作面上应有一定的光线，光线的强弱是用“照度”（即单位面积上所接受的光通量）来衡量的。 工业厂房的采光设计，是以此不变（照度）的采光系数作为厂房采光设计的标准。详见教材。,2 满足采光均匀度的要求,

16、采光均匀度是指假定工作面上采光系数的最低值与平均值之比。为了保证视觉舒适，要求室内照度均匀，可以根据车间的采光等级及采光口的位置来确定。,3 避免在工作区产生眩光,在人的视野范围内出现比周围环境特别明亮而又刺眼的光叫眩光。 它使人的眼睛感到不舒适，影响视力和操作。设计时应避免在工作区出现眩光。,4.2 采光面积的确定,采光面积一般根据采光、通风、立面设计等综合因素来确定，首先大致确定窗面积，然后根据厂房对采光的要求进行校核，验证是否符合采光标准值。采光的计算方法很多，由于一般厂房对采光要求不很准确，可根据书表按窗地比估算窗面积。,4.3 采光方式及布置,为了取得天然光，在建筑物外维护结构（外墙

17、或屋顶）上开设各种形式的洞口，并安装玻璃等透光材料，形成采光口。,1 采光方式（三种）,单侧天窗的补充,1 单侧采光的有效进深约为侧窗口上沿至工作面高度的两倍，如图。 若进深较大，超过 了单侧光的有效范 围，则需要双侧采 光或人工照明等方 式。,2 由于侧面采光的方向性较强，在布置时，可能会造成光线遮挡，在有桥式吊车的厂房中，吊车梁处不设侧窗，而把外墙上的侧窗分成高低侧窗，高侧窗投射远，低侧窗投射近，结合起来，解决了较宽厂房的采光问题。如图,在设计多跨厂房时，可利用厂房高低跨开设高侧窗，使厂房的采光均匀。如图,2 采光天窗的形式,天窗形式有矩形、梯形、锯齿形、平天窗等。常见的有矩形、锯齿形、下

18、沉式和平天窗。,1）矩形天窗,天窗的朝向一般是南北向，采光均匀。窗关闭时，积灰少，易于防水，开窗时，可兼通风，但结构复杂，抗震性不好。,2）锯齿形天窗,3）横向下沉式天窗,4）平天窗,3.4 自然通风,自然通风的基本原理,单侧厂房自然通风是利用空气的热压作用和风压作用进行的。,冷加工车间的自然通风。 热加工车间的自然通风。,4 单侧厂房定位轴线,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安装的依据。 为了使厂房建筑主要构配件的几何尺寸达到标准化和系列化，减少构件类型，增加后点击互换性和通用性，厂房轴线设计应严格执行厂房建筑模数协调标准的有关规定。

19、,定位轴线的划分,定位轴线的划分是在柱网布置的基础上进行的。平行于屋架方向的称为横向定位轴线，在平面图中，从左至右按1，2顺序进行编号。与之相垂直的称为纵向定位轴线，由下而上按A，B进行编号，编号时不用I、O、Z三个字母，以免与1、0、2相混淆。横向定位轴线之间的距离是柱距，纵向定位轴线之间的距离是跨度。如图13-44,4.1 横向定位轴线,单层厂房的横向定位轴线主要用来标注厂房纵向构件如屋面板、吊车梁的长度。（几何尺寸）,13.4.1.1 中间柱与横向定位轴线的联系,屋架支承在柱子的中心线上，中间柱的定位轴线与柱的中心线相重合。横向定位轴线之间的距离即是柱距。,4.1.2 横向伸缩缝、防震缝

20、与定位轴线之间的联系,横向伸缩缝和防震缝的柱子采用双柱双屋架，可使结构和建筑构造简单。为了满足伸缩缝和防震缝的要求，该处应设两条横向定位轴线，并且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，就是伸缩缝或防震缝的缝宽C。该处两条定位轴线与相邻横向定位轴线之间的距离，与其它柱距保持一致。,图13-45,13.4.1.3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。,1山墙为非承重墙时，横向定位轴线与山墙内缘重合，并与屋面板（无檩体系）的端部形成“封闭式”联系,2山墙端为砌体承重墙时，墙体内缘与横向定位轴线

21、的距离按砌体的块材类别为半砖或半砖的倍数。或墙体厚度的一半。 如图中的值。例如采用100mm厚的砌块砌成300mm的墙厚时， 可取150mm；若采用240mm厚的普通砖墙时， 可取120mm。,4.2 纵向定位轴线,单层厂房的纵向定位轴线主要用来标注厂房横向构件如屋架的长度。纵向定位轴线的具体位置应使厂房结构和吊车的规格协调，应保证吊车与柱之间留有足够的安全距离。必要时，还应设置检修吊车的安全走道板。,4.2.1外墙、边柱与纵向定位轴线的联系 在支座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都是标注化的，建筑设计应满足下述关系式： L=Lk+2e L ：屋架跨度 Lk：

22、吊车跨度 e：纵向定位轴线至吊车轨道中心线的距离。,4.2.2中柱与纵向定位轴线的联系,5 单层厂房立面设计及内部空间处理,单层厂房立面设计是工业建筑设计的组成部分之一，其立面造型与生产工艺、平面形状、剖面形式以及结构类型密切相关。按厂房的功能要求、技术条件及经济等因素，运用建筑构图原理和处理手法，使工业建筑具有简洁、朴素、新颖、大方的外观形象，创造出内容与形式统一的体形。,5.1 立面设计,5.1 影响立面设计的因素,1 使用功能的影响,1 使用功能的影响,2 结构材料的影响,2 结构材料的影响,3 气候、环境的影响：室外的温度和湿度等 因素对立面设计均有影响；寒冷地区的厂房 的窗口面积不宜

23、过大，空间组合集中，给人 以稳重深厚的感觉。炎热地区的厂房，常采 用开畅式外墙，空间组合分散，反映出轻巧 明快的个性。,5.1.2 立面处理方法,墙面的划分 墙面的虚实处理,1 墙面的划分,插图,2 水平划分,3 混合划分,2 墙面的虚实处理,主要是处理好窗和墙面积的比例关系： 1 窗面积大于墙面积：立面以虚为主，显得明快、轻巧； 2 窗面积小于墙面积：立面以实为主，显得稳重、敦实； 3 窗面积接近墙面积：虚实均衡，平淡无味，运用较少。,5.2 内部空间处理,厂房内部空间处理是一项综合性设计，是把组成厂房内部空间的建筑构件和生产设备、管道组织、色彩处理等作为一个统一体考虑，目标是要创造一个良好的室内环境。以有利于提高劳动效率。 影响内部空间处理的因素有以下几个方面：,1 使用功能,厂房内部空间在满足生产功能要求的同时，也要考虑空间的艺术处理。即满足人的精神生活的需要。例如：德国巴伐利亚的玻璃工厂。他的屋面呈马鞍形，内部空间上小下大，不但能自然通风换气，满足功能，而且造型别致。节约了内部空间，降低了造价。,