第14章工业建筑设计课件.ppt

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1、第14章工业建筑设计,14.1概述14.2单层厂房的设计14.3多层厂房建筑设计,14.1概述,14.1.1工业建筑的特点14.1.2工业建筑分类,14.1.1工业建筑的特点,1)工业建筑必须与生产紧密结合，满足工业生产的同时，并保证工人拥有良好的劳动卫生条件，用以提高劳动生产率及产品质量。2)工业生产劳动类别多、差异大，有冷加工、热加工，有重型的、轻型的，有的要求开敞，有的要求恒温、密闭等，这些对建筑的平面和空间布局、层数、体型、立面及室内处理等都有直接影响。3)很多工业厂房有大量的设备及起重机械，不少厂房为敞通、高大的空间，无论在采光、通风、屋面排水及构造处理上都比一般民用建筑复杂。,14

2、.1.2工业建筑分类,1.按用途分类2.按层数分类3.按生产状况分类,1.按用途分类,1)主要生产厂房指从材料、原料到半成品、成品的整个加工和装配过程中直接从事生产的厂房。2)辅助生产厂房指间接从事生产的工业厂房，如拖拉机制造厂中的机器修理车间、电修车间、木工车间、工具车间等。3)动力用厂房指提供生产能源的厂房。4)储存用房指为生产提供和储备各种原料、材料、半成品、成品的房屋，如炉料库、砂料库、金属材料库、木材库、油料库、易燃易爆材料库、半成品库、成品库等。5)运输用房指用来管理、停放、检修交通运输工具的房屋，如机车库、汽车库、电瓶车库、消防车库等。,2.按层数分类,1)单层厂房。2)多层厂房

3、。3)混合层次厂房。,图14-1单层厂房剖面图a)单跨厂房b)多跨厂房,2.按层数分类,图14-2多层厂房剖面图a)多层厂房b)5层厂房,2.按层数分类,图14-3多层厂房经济图,2.按层数分类,图14-4混合层次厂房a)热电厂b)化工车间1汽机间2除氧间3锅炉间4煤斗间,2.按层数分类,3.按生产状况分类,1)冷加工车间指在常温下进行生产操作，如机械加工车间、机械装配车间等。2)热加工车间指在生产过程中散发大量余热，有时伴随烟雾、灰尘、有害气体，如铸工车间、锻工车间等。3)恒温恒湿车间指车间内部具有稳定的温湿度条件以保证产品质量的厂房，如精密机械车间、纺织车间等。4)洁净车间指为保证产品质量

4、，要求保持车间内部高度洁净，防止大气中灰尘及细菌的污染的厂房，如精密仪表加工及装配车间、集成电路车间等。5)其他特种状况的车间如有大量腐蚀物、有爆炸可能性、有放射性散发物、防微振、高度隔声、防电磁波干扰等。,14.2单层厂房的设计,14.2.1单层厂房的组成14.2.2单层厂房的平面设计14.2.3单层厂房的剖面设计14.2.4单层厂房的定位轴线14.2.5单层厂房的立面设计及内部空间处理,14.2.1单层厂房的组成,1.房屋的组成2.承重结构3.围护结构,2.承重结构,1)横向排架，主要由基础、柱、屋架(或屋面梁)组成。2)纵向联系构件，由基础梁、联系梁、圈梁、起重机梁等组成。3)为了保证厂

5、房的刚度，还设置屋架支撑、柱间支撑等支撑系统。,2.承重结构,图14-5单层厂房的组成,14.2.2单层厂房的平面设计,1.总平面对平面设计的影响2.平面设计与生产工艺的关系3.平面设计与运输设备的关系4.单层厂房常用平面形式5.标准化柱网的选择6.生活间设计的处理,1.总平面对平面设计的影响,(1)厂区人流、货流组织对平面设计的影响单层厂房平面设计时应将工厂生产工艺流程的组织和货运的组织加以考虑。(2)地形的影响厂房平面形式受地形直接影响，尤其是山区建厂，为了减少土石方工程量以节约投资，只要工艺条件允许，应根据地形条件对厂房平面形式作适当调整，使地形与之相适应。(3)气候条件的影响厂房朝向受

6、厂址所在地的气象条件的影响很大。,1.总平面对平面设计的影响,图14-6某机械制造厂总平面示意图1辅助车间2装配车间：3机械加工车间4冲压车间5铸工车间6锻工车间7总仓库8木工车间9锅炉房10煤气发生站11氧气站12压缩空气站13食堂14厂部办公室15车库16汽车货运出入口17火车货运出入口18厂区大门人流出入口19车间生活间20露天堆场21烟囱,图14-7方位与风向图,1.总平面对平面设计的影响,2.平面设计与生产工艺的关系,(1)生产工艺流程的影响生产工艺流程是指某一产品的加工制作过程，即按生产要求的程序，将原材料逐步通过生产设备及技术手段进行加工生产，最终制成半成品或成品的全部过程。(2

7、)生产状况的影响生产操作时在不同性质的厂房会出现不同的生产状况。(3)生产设备布置的影响厂房的平面布局、跨度大小和跨间数以及大门尺寸和柱距尺寸等都直接受到生产设备的大小和布置方式的影响。,14-8金工装配车间平面组合示意图a)直线布置b)平行布置c)垂直布置,图14-9金工装配车间生产工艺流程图,2.平面设计与生产工艺的关系,图14-10某机械加工装配车间平面图1高压配电2分配间3油漆调配4水压试验5动力平衡场地6中间仓库7工具分发室,2.平面设计与生产工艺的关系,3.平面设计与运输设备的关系,(1)单轨悬挂式起重机如图14-11所示，在屋顶承重结构下部悬挂梁式钢轨，轨梁布置为直线或可转弯的曲

8、线，在轨梁上设有可移动的滑轮组，沿轨梁水平移动，利用滑轮组升降起重。(2)梁式起重机包括悬挂式与支撑式两种类型。(3)桥式起重机如图14-13所示，通常是牛腿设在厂房排架上，起重机梁搁在牛腿上，钢轨安装在起重机梁上。,3.平面设计与运输设备的关系,图14-11单轨悬挂起重机,图14-12梁式起重机a)悬挂式b)支撑式,3.平面设计与运输设备的关系,图14-13桥式起重机,3.平面设计与运输设备的关系,4.单层厂房常用平面形式,14-14厂房常见平面形a)矩形b)方形c)L形d)H形e)山形,5.标准化柱网的选择,(1)柱网尺寸的确定综合建筑材料、结构形式、施工技术水平、基地状况、经济性以及有利

9、于建筑工业化等因素，根据生产工艺的特征最终确定了柱网尺寸。(2)扩大柱网,5.标准化柱网的选择,图14-15柱网布置示意图,图14-16跨度尺寸与工艺布置关系图1扩大柱距后省去的柱子2增加的设备3柱子a设备宽度或长度b通道宽度c操作宽度d设备与轴线间距e安全间距L跨度B柱距,5.标准化柱网的选择,图14-17扩大柱距后设备布置图1操作位置2生产设备,5.标准化柱网的选择,图14-18扩大柱距后增加设备布置示意图a)有托架方案b)无托架方案,5.标准化柱网的选择,6.生活间设计的处理,1)生产卫生用室，包括浴室、存衣室等。2)生活卫生用室，包括休息室、孕妇休息室、吸烟室、厕所、女工卫生室、饮水室

10、、小吃部、保健站等。3)行政办公室，包括党、政、工、团、青、妇等办公室以及会议室、学习室、值班室、计划调度室等。4)生产辅助用室，包括工具室、材料库、计量室等。1)毗连式生活间。2)独立式生活间。3)厂房内部式生活间。,图14-19毗连式生活用房a)紧靠外纵墙布置b)紧靠山墙布置,6.生活间设计的处理,图14-20独立式生活用房,6.生活间设计的处理,14.2.3单层厂房的剖面设计,1.厂房高度的确定2.天然采光3.自然通风,1.厂房高度的确定,(1)柱顶标高的确定(2)剖面空间的利用厂房的高度直接影响厂房的造价，在确定厂房高度时，应以不影响生产使用为前提，充分发掘空间的潜力，节约建筑空间，降

11、低建筑造价。(3)室内地坪标高的确定厂房室内地坪的绝对标高是在总平面设计时确定的。,1.厂房高度的确定,图14-21确定厂房高度的因素图,图14-22高低跨处的处理图示,1.厂房高度的确定,图14-23某金工车间剖面方案a)原方案b)修改后的方案,1.厂房高度的确定,图14-24某厂变压器修理工,1.厂房高度的确定,图14-25利用屋架空间布置设备,1.厂房高度的确定,图14-26某铸工车间1大件造型2熔化3炉料4小件造型,1.厂房高度的确定,图14-27利用较低一端地形设置半地下室,1.厂房高度的确定,2.天然采光,(1)天然采光的基本要求2.亮度对比小的、级视觉作业，其采光等级可提高一级采

12、用。,2.天然采光,图14-28采光系数确定示意图,2.天然采光,图14-29采光曲线示意图,2.天然采光,图14-30单层厂房天然采光a)单侧窗采光b)双侧窗采光c)混合窗采光d)矩形天窗采光e)高侧窗采光f)横向下沉式天窗采光g)平天窗采光h)M天窗采光i)锯齿形天窗采光,2.天然采光,图14-31单侧采光光照衰减示意图,2.天然采光,图14-32起重机梁遮挡光线与高低窗的位置,2.天然采光,图14-33利用高低差处设置高侧窗的厂房剖面图,2.天然采光,图14-34矩形天窗,2.天然采光,图14-35锯齿形天窗,2.天然采光,图14-36横向下沉式天窗a)透视图b)剖面图,2.天然采光,图

13、14-37平天窗布置示意图1平天窗L跨度,2.天然采光,3.自然通风,(1)自然通风的基本原理单层厂房自然通风是利用空气的热压和风压作用进行的。(2)冷加工车间的自然通风冷加工车间室内无大的热源，室内余热量较小。(3)热加工车间的自然通风热加工车间在生产时产生大量余热和有害气体，尤其要组织好自然通风。,图14-38热压通风原理示意图,3.自然通风,图14-39风绕建筑物流动时压力状况a)立面b)平面,3.自然通风,图14-40寒冷地区低侧窗进风口a)夏季使用时窗的开启位置b)冬季使用时窗的开启位置,3.自然通风,图14-41单层厂房常用侧窗开启方式a)上悬b)中悬c)平开d)立旋,3.自然通风

14、,图14-42排风口布置示意图a)设高侧窗b)设通风天窗c)热源上方设天窗,3.自然通风,图14-43风压和热压共同作用下的气流状况示意图a)风压小于热压b)风压等于热压c)风压大于热压,3.自然通风,图14-44矩形通风天窗,3.自然通风,图14-45天窗互起挡风板作用示意图,3.自然通风,图14-46井式天窗布置示意图a)中井式天窗b)边井式天窗,图14-47纵向下沉式天窗布置示意图a)中间下沉式b)两侧下沉式c)双列纵向下沉式,3.自然通风,图14-48开敞式厂房剖面图a)全开敞式b)上开敞式c)下开敞式d)单侧开敞式,3.自然通风,14.2.4单层厂房的定位轴线,1.横向定位轴线2.纵

15、向定位轴线3.纵横跨连接处柱与定位轴线的联系,14.2.4单层厂房的定位轴线,图14-49单层厂房定位轴线与柱网布置示意图,1.横向定位轴线,(1)中间柱与横向定位轴线的联系屋架(或屋面梁)支承在柱子的中心线上，中间柱的横向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，在一般情况下，也就是屋面板、吊车梁长度方向的标注尺寸，如图14-50a所示。(2)横向伸缩缝、防震缝与定位轴线的联系横向温度伸缩缝和防震缝处的柱子采用双柱，可使结构和建筑构造简单。(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。,图14-50横向定位轴线与

16、墙柱的关系a)纵向列柱的中间柱与横向定位轴线的联系b)纵向列柱温度伸缩缝双柱与横向定向定位轴线的联系c)非承重山墙端部与横向定位轴线的联系1屋面板2屋架上弦3屋架下弦4柱5起重机梁6牛腿c变形缝宽度,1.横向定位轴线,图14-51非承重山墙的抗风柱位置1抗风柱2承重端柱3吊车梁4屋面板5屋架,1.横向定位轴线,图14-52承重山墙横向定位轴线,1.横向定位轴线,2.纵向定位轴线,(1)外墙、边柱与纵向定位轴线的联系(2)中柱与纵向定位轴线的联系在多跨厂房中，中柱有两种形式，即平行等高跨和平行不等高跨。,图14-53外墙边柱与纵向定位轴线的联系a)封闭结合b)非封闭结合,2.纵向定位轴线,图14

17、-54平行等高垮中柱与纵向定位轴线的联系a)柱中心线与纵向定位轴线重合b)柱中心线与插入距中心线重合,2.纵向定位轴线,图14-55高低跨中柱与纵向定位轴线的联系,2.纵向定位轴线,3.纵横跨连接处柱与定位轴线的联系,图14-56纵横跨连接处的定位轴线划分,14.2.5单层厂房的立面设计及内部空间处理,1.立面设计2.墙面划分3.内部空间处理,1.立面设计,1)使用功能的影响。2)结构、材料的影响。3)环境、气候的影响。,图14-57热电站厂房立面图公司轧板车间,1.立面设计,图14-58某钢铁的轧板车间,1.立面设计,图14-59意大利某造纸厂,1.立面设计,2.墙面划分,(1)垂直划分根据

18、砌块或板材的墙体结构特点，利用承重柱、壁柱、向外凸出的窗间墙、竖向条形组合窗等构成竖向线，可改变单层厂房扁平的比例关系，使厂房立面显得挺拔、有力。(2)水平划分墙面水平划分的处理方法主要采用带形窗，使窗洞口上下的窗间墙构成水平横线条(见图14-61)。(3)混合划分在工程实践中，除单独采用垂直划分或水平划分外，常采用将两者结合的混合划分。,图14-60面垂直划分示意图a)以柱垂直划分b)以窗间墙垂直划分,2.墙面划分,图14-61墙面水平划分示意图a)以带形窗划分b)以窗间墙划分,2.墙面划分,图14-62墙面混合划分示意图a)以垂直划分为主b)以水平划分为主,2.墙面划分,3.内部空间处理,

19、(1)使用功能厂房内部空间在满足生产要求的同时，还应考虑空间的艺术处理。(2)承重结构承重结构的布局影响到内部的观感效果。(3)空间利用设置在车间内的生活间使用方便，可充分利用柱间、墙边、门边、平台下等工艺不便利用的空间来布置生活设施，这样既充分利用空间，同时也降低建筑物造价。(4)设备管道有条不紊地组织排列设备管道，划分整体空间，能使管道系列成为构图中的一部分，而且便于管理和维修，再配以恰当的色彩，会增加室内艺术效果，使厂房具有现代工业气势。(5)室内绿化室内采用水平或垂直绿化，可改善工作环境，减少工人的疲劳，提高劳动生产效益。(6)建筑色彩在车间内部的应用,3.内部空间处理,图14-63某

20、玻璃厂剖面图,14.3多层厂房建筑设计,14.3.1概述14.3.2多层厂房平面设计14.3.3多层厂房剖面设计14.3.4多层厂房立面设计,14.3.1概述,1.多层厂房的特点2.多层厂房的适用范围3.多层厂房的结构形式,1.多层厂房的特点,1)建筑物占地面积小。2)厂房宽度较小，顶层房间可不设天窗而用侧窗采光，屋面雨雪水排除方便，屋顶构造简单，屋顶面积较小，有利于节省能源。3)交通运输面积大。4)由于多层厂房在楼层上要布置设备，又受梁板结构经济合理性的制约，因而柱网尺寸较小，不利于工艺改革和设备更新，厂房的通用性较小。5)在楼层上布置振动较大的设备时，结构计算和构造处理复杂。6)多层厂房能

21、点缀城市、美化环境、改变城市面貌。,2.多层厂房的适用范围,1)生产工艺流程适于垂直布置的企业。2)设备、原料及产品质量较轻的企业(楼面荷载小于20 kN/m2)，单件垂直运输小于30kN的企业。3)生产上要求在不同层高上操作的企业，如化工厂的大型蒸馏塔、碳化塔等设备，高度比较高，生产需在不同层高上进行。4)生产工艺对生产环境有特殊要求的企业，如仪表、电子、医药及食品类企业。5)建筑用地紧张及城建规划的需要。,3.多层厂房的结构形式,(1)混合结构有砖墙承重和内框架承重两种形式。(2)钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是我国目前采用最广泛的一种结构。(3)钢结构钢结构具有质轻、强度高、施工方便等优点

22、，是国外采用较多的一种结构形式。,14.3.2多层厂房平面设计,1.生产工艺流程和平面布置2.平面布置的形式3.柱网(跨度、柱距)的选择4.厂房宽度的确定,1.生产工艺流程和平面布置,(1)自上而下式这种布置的特点是把原料送至最高层后，按照生产工艺流程的程序自上而下的逐步进行加工，最后的成品由底层运出。(2)自下而上式原料自底层按生产流程逐层向上加工，最后在顶层加工成成品。(3)上下往复式这是有上有下的一种混合布置方式。,1.生产工艺流程和平面布置,图14-64三种类型的生产工艺流程a)自上而下式b)自下而上式c)上下往复式,2.平面布置的形式,(1)内廊式中间为走廊，两侧布置生产房间和办公、

23、服务房间。(2)统间式中间只有承重柱，不设隔墙。(3)大宽度式为使厂房平面布置更为经济合理，也可采用加大厂房宽度，形成大宽度式的平面形式。(4)混合式混合式由内廊式与统间式混合布置而成。,图14-65内廊式的平面布置,2.平面布置的形式,图14-66统间式的平面布置,2.平面布置的形式,14-67a.TIF,2.平面布置的形式,图14-67大宽度式的平面布置a)交通运输枢纽及生活辅助用房布置b)环状布置通道(通道在外围)c)环状布置通道(通道在中间),2.平面布置的形式,3.柱网(跨度、柱距)的选择,(1)内廊式柱网内廊式柱网适用于内廊式的平面布置且多采用对称式，在仪表、电子、电器等类企业中应

24、用较多，主要是用于配件加工或装配车间。(2)等跨式柱网它主要适用于需要大面积布置生产工艺的厂房，底层一般布置加工、仓库或总装配车间等，有的还布置有起重运输设备，适用于机械、轻工、仪表、电子、仓库等的工业厂房。(3)对称不等跨柱网这种柱网的特点及适用范围基本和等跨式柱网类似。(4)大跨度式柱网这种柱网由于取消了中间柱子，为生产工艺的变革提供更大的适应性。,3.柱网(跨度、柱距)的选择,图14-68柱网布置的类型a)内廊式b)等跨式c)对称不等式d)大跨度式,14.3.3多层厂房剖面设计,1.剖面形式2.层数的确定3.层高的确定4.室内空间组织,1.剖面形式,图14-69一般柱网的剖面形式,2.层

25、数的确定,(1)生产工艺的影响生产工艺流程、机具设备(大小和布置方式)以及生产工段所需的面积等方面在很大程度上影响着层数的确定。(2)城市规划及其他技术条件的影响多层厂房布置在城市时，层数的确定还应尽量符合城市规划、城市建筑面貌、周围环境以及工厂群体组合的要求。(3)经济因素的影响据国外研究的资料，经济层数的确定和厂房展开面积的大小有关；展开面积越大，层数越高。,2.层数的确定,图14-70面粉加工厂剖面1除尘间2平筛间3清粉、圆筛间4吸尘、刷面、管子间5磨粉机间6打包间,图14-71蓄电池厂的电池干法调粉楼的生产流程,2.层数的确定,图14-72层数和厂房展开面积的关系,2.层数的确定,3.

26、层高的确定,(1)层高和生产、运输设备的关系多层厂房的层高在满足生产工艺要求的同时，还要考虑生产和运输设备(起重机、传送装置等)对厂房层高的影响。(2)层高和采光的关系多层厂房采用双侧天然采光的居多。(3)层高和通风关系在一般采用自然通风的车间，厂房净高应满足工业企业卫生规范的有关规定。(4)层高和管道布置多层厂房的管道布置一般和单层厂房不同，除底层可利用地面以下的空间外，一般都需占有一定的空间高度，因而都要影响厂房各层的层高。(5)层高和室内空间比例厂房的层高在满足生产工艺要求的前提下，还要兼顾到室内建筑空间比例的协调，例如，内廊式和统间式的室内空间比例各不相同。(6)层高的经济分析影响厂房

27、的层高除上述因素外，还应从经济角度予以考虑。,图14-73多层空调车间空调区域图,3.层高的确定,图14-74多层厂房的集中管道布置a)管道布置在底层b)管道布置在各层走廊上部c)管道布置在顶层d)管道布置在吊顶层,3.层高的确定,图14-75层高和单位造价的关系,3.层高的确定,14.3.4多层厂房立面设计,1.体型组合2.立面设计,1.体型组合,图14-76多层厂房立面体型组合,2.立面设计,(1)垂直划分利用柱子、垂直遮阳板、窗间墙及竖向组合窗等构配件构成以垂直线条为主的立面划分。(2)水平划分利用通长的带形窗、遮阳板以及檐口、勒脚等构件构成以水平线条为主的立面划分，图14-78所示的厂房外形使人感到简洁、明朗、轻快。(3)混合划分由垂直、水平线条构成网络或窗扇处理，使建筑立面富有图案感，整个建筑更富变化。,图14-77立面处理垂直划分,2.立面设计,图14-78立面处理水平划分,2.立面设计,图14-79立面处理混合划分,2.立面设计,