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、總平面對平面設(shè)計(jì)的影響：
    1、廠區(qū)人流、貨流組織對平面設(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，最好采用長條形平面，朝向接近南北向，廠房長軸與夏季主導(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)對室內(nèi)氣溫的影響，廠房的長邊應(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)周長較長，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，每一級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、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)、廠房內(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，相對標(biāo)高定為±0.000。當(dāng)廠房內(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度的作用，從而降低了廠房高度。
    (3)、在廠房內(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、廠房內(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。