单层工业建筑设计讲义.ppt

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1、第七章：单层工业建筑设计第七章：单层工业建筑设计 7.1工业建筑概述 7.2单层工业建筑柱网选择 7.3单层工业建筑定位轴线 7.4单层工业建筑的排水方式第七章第七章 单层工业建筑设计单层工业建筑设计7.1 工业建筑概述工业建筑概述（D）储藏类建筑）储藏类建筑：储存各类原料、半成品或成品的仓库，如：材料库、成品库等。（E）运输工具用房）运输工具用房：停放、检修各种运输工具的库房，如：汽车库和电瓶车库等。2）按厂房生产状况分）按厂房生产状况分（A）冷加工房）冷加工房：在正常温湿度状态下进行生产的房间。如：机械加工、装配等车间。（B）热加工房）热加工房：在高温或熔化状态下进行的生产的车间。在生产中

2、产生大量的热量及有害气体、烟尘。如：冶炼、铸造、锻造和轧钢等车间。（C）恒温恒湿厂房）恒温恒湿厂房：在稳定的温湿度状态下进行生产的车间。如：纺织车间和精密仪器等车间。（D）洁净厂房）洁净厂房：为保证产品质量，在无尘、无菌、无污染的洁净状态下进行生产的车间。如：集成电路车间、医药工业、食品工业的一些车间等。3）按厂房层数分（A）单层厂房：广泛应用于机械、冶金等工业。适用于有大型设备及加工件，有较大动荷载和大型起重运输设备、需要水平方向组织生产流程和运输的生产项目。（B）双层厂房：这类厂房主要用于机械制造工业、冶金工业、化纤工业等。（C）多层厂房：用于电子、精密仪器、食品和轻工业，适用于设备、产品

3、较轻、竖向布置工艺流程的生产项目。（D）混合层数厂房：同一厂房内既有多层又有单层，单层或跨层内设置大型生产设备，多用于化工和电力工业。以上三种厂房都可以根据需要做成单跨、双跨、多跨或高低跨。混层厂房4）联合厂房 在同一建筑里既有行政办公、科研开发，又有工业生产、产品储存的综合性建筑，是现代高新产业界出现的新型建筑。（2）工业建筑的特点 工业建筑在设计原则、建筑用料和建筑技术等方面与民用建筑有很多共同之处，但在设计配合、平面形式、室内空间处理及结构选型方面，还存在诸多显著特点。单层厂房的特点有如下几条：1）工艺当先。建筑设计是在由工艺设计人员提供的生产工艺设计图的基础上进行的，建筑设计首先应适应

4、生产工艺方面的要求，其次应满足适用、经济、安全、美观的建筑方针要求。2）体形高大。大多数单层厂房中，由于生产设备多而体形高大，各部分生产联系紧密，并伴有多种起重和运输设备通行，因而造成厂房占地面积大、空间高大、内部敞通的体形特征。3）顶层构造复杂。单层厂房多数采用多跨形式，为解决室内采光、通风和屋面排水防水等技术问题，需在屋顶上开设大面积的天窗及复杂的排水系统，致使屋顶构造相对复杂。4）结构特殊。单层厂房由于屋顶和吊车荷载较大，生产中还可能有强阵等荷载，只有采用大跨度的骨架结构，才能适应较大荷载的特殊要求。（3）工业建筑的设计要求）工业建筑的设计要求1）满足生产工艺的要求）满足生产工艺的要求

5、生产工艺要求是工业建筑设计的主要依据。因此，其建筑设计在建筑面积、平面形状、柱距、剖面形式、厂房高度、结构方案和构造措施等方面，必须满足生产工艺的要求。2）满足建筑技术的要求）满足建筑技术的要求（A）工业建筑的耐久性应符合建筑的使用年限）工业建筑的耐久性应符合建筑的使用年限。由于厂房荷载较大，建筑设计应为结构设计的合理性创造条件，使结构设计更利于满足坚固和耐久的要求；（B）生产工艺不断更新，生产规模不断扩大，因此，建筑设计应使厂房具有较大的通用性和改建扩建的可能性；（C）应严格遵守）应严格遵守厂房建筑模数协调标准厂房建筑模数协调标准及及建筑模数协调统一标准建筑模数协调统一标准的规定的规定，合理

6、选择厂房的建筑参数（柱距、跨度、柱丁标高），以便采用标准通用的结构构件，从而提高厂房建筑工业化水平。3）满足建筑经济要求）满足建筑经济要求（A）在不影响卫生、防火及室内环境要求的条件）在不影响卫生、防火及室内环境要求的条件下下，有时将若干个车间合并成联合厂房，对现代化连续生产极为有利。充分发挥联合厂房建设用地较少，外墙面积相应减少，管望线路集中的优势，使建筑经济性更趋合理。（B）建筑的层数是影响建筑经济性的重要因素，）建筑的层数是影响建筑经济性的重要因素，因此，应该根据工艺要求、建筑技术经济条件等，因此，应该根据工艺要求、建筑技术经济条件等，合理选择厂房层数合理选择厂房层数。（C）在满足生产要

7、求的前提下，应尽量减少结构所占面积，扩大使用面积，并设法缩小建筑体积，充分利用建筑空间。（D）在不影响厂房的坚固、耐久、生产操作和施工速度的前提下，应尽量降低材料消耗，减轻构件自重，以降低建筑造价。（E）设计方案应优先采用先进配套的结构体系和工业化施工方法。4）满足卫生及安全要求）满足卫生及安全要求（A）应有与生产工艺适应的天然采光，以保证厂房内部工作面上的照度；还应有良好的自然通风；（B）设法排除工作余热、废气及有害气体，以提供卫生的工作环境；（C）对散发有害气体、有害辐射和存在严重噪声的厂房，应采取进化、隔离、消声、隔声等措施，以减少或消除不必要的危害；（D）美化室内环境，注意注意厂房绿化

8、及色彩处理，优化生产设备。7.1.2单层工业建筑的结构类型单层工业建筑的结构类型 单层工业建筑的结构类型可以分为墙体承重墙体承重结构和骨架承重结构结构和骨架承重结构两类。只有当厂房的跨度、高度、吊车荷载较小或无吊车时才采用墙体承重结构，通常多采用骨架承重结构。（1）骨架承重结构）骨架承重结构 骨架承重结构简称骨架结构，系由柱子、屋系由柱子、屋架或屋面大梁（或其他屋盖结构）等承重构件组架或屋面大梁（或其他屋盖结构）等承重构件组成成。在骨架结构中，内外墙一般不承重，只起维护或分隔作用。骨架结构的优越性在于优越性在于：便于提供高大通畅的厂房室内空间，有利于生产工艺及其设备的布置，也有利于生产工艺的更

9、新和改造。由于主要由骨架来承受厂房的各种荷载，内外墙仅起维护或分隔作用，所以骨架和墙体的材料均能充分发挥其技术性能，能有效的节省工程造价。骨架结构按材料可以分为砌体结构、钢筋混骨架结构按材料可以分为砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构凝土结构和钢结构。1）砌体结构）砌体结构：它由黏土砖等砌块砌筑成的柱子、钢筋混凝土屋架（或屋面大梁）或钢屋架等组成，其剖面图如下图所示。砖砌体结构厂房剖面图砖砌体结构厂房剖面图2）装配式钢筋混凝土结构）装配式钢筋混凝土结构 这种骨架结构主要由横向骨架和纵向联系构这种骨架结构主要由横向骨架和纵向联系构件组成件组成。横向骨架包括屋面大梁（或屋架）、柱子、柱基础等。纵向联系

10、构件包括大型屋面板、联系梁、吊车量、基础梁等。这种结构坚固耐久，建筑周期短，与钢结构相比可以节省钢材，造价较低，故在国内外建筑中应用十分广泛。惟其自重大，抗震性能比钢结构厂房差。下图为这种骨架结构几种常见的预制钢筋混凝土柱的形式。装配式钢筋混凝土骨架结构厂房示意图几种常见的预制钢筋混凝土柱3）钢结构）钢结构 其主要承重构件全部采用钢才制作其主要承重构件全部采用钢才制作。这种骨架结构自重轻，抗震性能好，施工速度快，主要用于跨度大、空间高、吊车荷载重、振动荷载大的厂房。但是钢结构易锈蚀，防火性能差，保护维修费用高，使用时应采取必要的防护措施。究竟选择那种骨架结构，应根据厂房的用途、究竟选择那种骨架

11、结构，应根据厂房的用途、规模、生产工艺和起重运输设备、施工条件、材规模、生产工艺和起重运输设备、施工条件、材料供应情况等因素综合料供应情况等因素综合分析而定。钢结构厂房剖面图（2）其他结构）其他结构 单层工业厂房的承重结构除上述骨架结构外，还有其他形式结构。一类一类是上述骨架结构中，屋顶部分改用轻型屋盖，如如V形折板结构、单面或双面曲壳结构或者形折板结构、单面或双面曲壳结构或者网架结构网架结构（如教材图7-9所示）。这类结构的屋盖属于空间结构，其特点是受力合理，能充分发挥材料的力学性能，其空间刚度大，抗震性能较强。缺陷是施工复杂，大跨和连跨厂房不便采用。另一类诸如门式钢架、另一类诸如门式钢架、

12、T形板结构形板结构。门式钢架是一种梁柱合一的综合形式；而T形板用作竖向承重构件时相当于墙柱结合的构件。这类结构的共同特点是构件类型少，材料节省。门式刚架门式刚架（3）装配式钢筋混凝土排架结构的组成）装配式钢筋混凝土排架结构的组成装配式钢筋混凝土排架排架主要由以下部分组成1）承重结构）承重结构 排架结构主要由横向排架、纵向联系构件和主要由横向排架、纵向联系构件和支撑系统支撑系统组成。（A）横向排架横向排架由基础、柱子、屋架（或屋面大梁）组成，用以承受厂房的各种荷载。（B）纵向联系构件纵向联系构件包括基础梁、联系梁、吊车梁、大型屋面板（或檩条）等。他们与横向排架构成整个骨架，保证厂房的整体性与稳定

13、性；纵向构件还要承受作用于山墙上的风荷载及吊车纵向制动力，并将其传给柱子。（C）为了保证厂房骨架的整体刚度保证厂房骨架的整体刚度，还需在厂房屋架之间和柱之间设置支撑系统屋架之间和柱之间设置支撑系统，分别称为屋称为屋盖支撑、柱间支撑和系杆盖支撑、柱间支撑和系杆。组成骨架的屋架、柱子、柱基础和吊车梁是厂房的主要承重构件，关系到厂房的坚固与安全，设计时必须给予足够的重视。2）围护结构）围护结构 单层厂房的外围护结构主要包括外墙、屋顶、外围护结构主要包括外墙、屋顶、门窗及天窗门窗及天窗，是单层工业厂房的外壳，对于维护厂房室内良好的物理环境起着重要的保障作用。7.1.3单层工业厂房内部的起重运输设备单层

14、工业厂房内部的起重运输设备 为了在工业生产中运送原材料、成品或半成品，厂房内部应设置必要的起重运输设备。起重运输设备的种类很多，用途各异，其中与厂房的空间及结构设计密切相关的是各种高空运行的吊车。常见的吊车有单轨悬挂式吊车、梁式吊车和常见的吊车有单轨悬挂式吊车、梁式吊车和桥式吊车桥式吊车等。（1）单轨悬挂式吊车）单轨悬挂式吊车 单轨悬挂式吊车按操纵方法有手动和电动两类。此吊车由运行和提升两部分组成，安装在由运行和提升两部分组成，安装在工字形钢轨上工字形钢轨上，钢轨悬挂在屋架（或屋面大梁）下弦上，轨道为单轨式，布置或曲或直。为此厂房屋顶应有较大的刚度，以适应吊车荷载的作用。单轨吊车的起重量较小，

15、一般为单轨吊车的起重量较小，一般为12t。（2）梁式吊车）梁式吊车 梁式吊车亦分为手动和电动两类，手动的多用于工作不甚繁忙的工段或检修设备之用。一般厂房多用电动梁式吊车，可在吊车上的司机室中操作，也可在地面上操作。梁式吊车由起重行车和支撑行车的梁架组成，梁式吊车由起重行车和支撑行车的梁架组成，梁架断面为梁架断面为“工工”字型钢字型钢，直接作为起重行车的轨道，梁架两端装有行走轮，以便在轿车轨道上运行。吊车轨道亦可悬挂在屋架（或屋面大梁）的下弦上，但多支撑在吊车梁上，后者通过吊车梁和牛腿等支撑于柱子上。如下图所示。梁式吊车的起重量一般不超过5t。（3）桥式吊车）桥式吊车 桥式吊车由起重行车及桥架组

16、成由起重行车及桥架组成，桥架上铺有起重行车运行的轨道（沿厂房横向布置），桥架两端借助行走轮在吊车轨道（沿厂房纵向）上运行，吊车轨道铺设在由柱子支撑的吊车上。桥式吊车的司机室多设在吊车桥架端部（如下图所示）。根据每班内平均工作时间根据每班内平均工作时间的多少，桥式吊车工作制分为：重级工作制重级工作制（工作时间40%），中级工作制中级工作制（工作时间为2540%）和轻级工作轻级工作制制（工作时间为1525%）之分。桥式吊车的起重量可由桥式吊车的起重量可由5t到数百吨到数百吨，它在工业建筑中应用广泛。由于所需净空高度大，自重大，加之高空运行，故对厂房结构受力是很不利的。因此，也有采用落地龙门吊车代替桥式吊车。龙门吊车的荷载直接传到基础上，因而大大减轻了厂房承重结构的荷载，便于扩大柱距以适应工业流程的改造。但龙门吊车行驶速度缓慢，且多占厂房使用面积，所以还不能全部替代桥式吊车。单轨悬挂式吊车桥式吊车7.2单层工业建筑柱网选择单层工业建筑柱网选择7.2.1柱网选择的依据柱网选择的依据 在骨架结构厂房中，柱子是最主要的承重构件，作为厂房平面设计重要内容之一的结构布置，要求确定柱子的平面位置，亦即柱