14-单层工业建筑设计

第14章单层工业建筑设计14.1单层工业厂房的构件组成14.2单层工业建筑的柱网选择14.2.1生产工艺是工业建筑设计的依据生产工艺是工业建筑设计的依据完整的工艺平面图包括：（1）根据生产的规模、性质、产品规格等确定的生产工艺流程；（2）选择和布置生产设备和起重运输设备；（3）划分车间内部各生产工段及其所占有的面积；（4）初步拟定工业建筑的跨间数、跨度和长度；（5）提出生产对建筑设计的要求，如采光、通风、防振、防尘、防辐射等。工业建筑平面及空间组合设计，是在工艺设计及工艺布置的基础上进行的生产工艺示意图3.2.2工业建筑平面形式的选择三种生产工艺流程形式：直线式、直线往复式和垂直式直线式：适应的平面形式是矩形平面，可以是单跨，亦可是多跨平行布置。单跨或两跨平行时采光通风较易解决，但建筑外墙面积过大，对保温隔热不利。这种平面简单规整，适合对保温要求不高或生产工艺流程无法改变的工业建筑往复式：相适应的平面形式是多跨并列的矩形平面，甚至方形平面。形状规整，占地面积小，外墙面积较小，对节约材料和保温隔热有利。结构构造简单，造价低。适合于多种生产性质的工业建筑。采光通风及屋面排水复杂垂直式：相适应的平面形式是L形平面，即出现垂直跨。纵横跨相接处，结构和构造复杂，经济性较差常见生产工艺流程示意图三种平面形式的经济性比较：方形平面与矩形平面、L形平面相比，在面积相等的条件下，矩形、L形平面外围护结构的周长比方形平面长约25％。同时，方形厂方的造价也比矩形、长条形厂房低6％～20％生产状况也影响着工业建筑的平面形式，如热加工车间在生产过程中散发出大量的余热和烟尘。在平面设计中应具有良好的自然通风条件，建筑平面不宜太宽。生产工艺有时要求建筑平面设计成L形，有良好的通风、采光、排气、散热和除尘功能，适用于中型以上的热加工车间，以便于排除产生的热量、烟尘和有害气体。在平面布置时应将纵横跨之间的开口迎向夏季主导风向或与主导风向呈0°～45°夹角，改善通风效果和工作条件。3.2.3柱网的选择跨度：柱子纵向定位轴线之间的距离柱距：横向定位轴线之间的距离柱网：柱子在工业建筑平面上排列所形成的网格工艺设计人员在设计中，根据工艺流程和设备布置状况，对跨度和柱距提出初始的要求，建筑设计人员在此基础上，依照建筑及结构的设计原则，最终确定工业建筑的跨度和柱距。柱网尺寸由跨度和柱距确定，柱网的选择就是选择跨度和柱距。柱网确定的原则是：（一）满足生产工艺要求跨度和柱距要满足设备的大小和布置方式、材料和加工件的运输、生产操作和维修等生产工艺所需的空间要求。（二）平面利用和结构方案经济合理工业建筑因工艺要求，常将个别大型设备越跨布置，采用抽柱方案，上部用托架梁承托屋架，因根据实际情况，适当调整跨度和柱距。（三）符合《厂房建筑建筑模数协调标准》GBJ6-86的要求。当工业建筑跨度＜18m时，应采用扩大模数30M的尺寸系列，即跨度可取9m、12m、15m。当跨度尺寸≥18m时，按60M模数增长，即跨度可取18m,24m,30m和36m。柱距采用60M数列，即6m、12m、18m等。（四）扩大柱网为适应现代工业生产的变化，工业建筑应具有灵活性与通用性，扩大柱网是途径之一。将柱距由6m扩大至12m、18m乃至24m，如柱网（跨度×柱距）15m×12m、18m×12m、24m×12m、18m×18m、24m×24m等。大柱网在钢结构中更易于实现。大柱网优点：1）可有效提高建筑面积的利用率2）有利于大型设备的布置及产品的运输3）提高建筑的通用性，适应生产工艺的变更及生产设备的更新4）有利于提高吊车的服务范围5）能减少建筑结构构件的数量，并能加快建设速度14.3.1工业建筑高度的确定14.3单层工业建筑剖面与屋顶排水方式剖面设计是在平面设计的基础上进行的，着重解决建筑在垂直空间方面如何满足生产的各项要求。生产工艺对剖面设计影响很大，设备的体形大小，工艺流程的特点，生产状况，加工件的体量与重量，起重运输设备的类型和起重量等都直接影响工业建筑的剖面形式。一、生产工艺对工业建筑剖面设计的影响特殊情况下当屋顶承重结构为下沉式时，工业建筑的高度必须是由地坪面至屋顶承重结构的最低点。二、单层工业建筑的高度定义由室内地坪到屋顶承重结构最低点的距离，通常以柱顶标高来代表工业建筑的高度。（1）无吊车工业建筑柱顶标高：按最大生产设备高度及安装检修所需的净空高度来确定，且应符合《工业企业设计卫生标准》TJ36-79的要求，同时柱顶标高还必须符合扩大模数3M（300mm）数列规定。柱顶标高一般不得低于3.9m。（2）有吊车工业建筑计算公式：H=H1+h6+h7柱顶标高的确定：（2）有吊车工业建筑H―柱项标高（m），必须符合3M的模数H1―吊车轨道顶面标高（m），为柱牛腿标高（应符合扩大模数3M数列，如牛腿标高大于7.2m时，应符合扩大模数6M数列）与吊车梁高、吊车轨高及垫层厚度之和，一般由工艺设计人员提出h6—吊车轨顶至小车顶面的高度（m），根据吊车资料查出H7—小车顶面到屋架下弦底面之间的安全净空尺寸（mm）。按国家标准及根据吊车起重量可取300mm、400mm、及500mm。由于吊车梁的高度、吊车轨道及其固定方案的不同，计算得出的轨顶标高（H1）可能与工艺设计人员所提出的轨顶标高有差异。最后轨顶标高应等于或大于工艺设计人员提出的轨顶标高。H1值重新确定后，再进行H值的计算。我国《厂房建筑统一化基本规则》规定：在多跨工业建筑中，当高差值等于或小于1.2m时不设高差；在不采暖的多跨工业建筑中，高跨一侧仅有一个低跨，且高差值等于或小于1.8m时，也不设置高差。当有地震设防要求时，上述高差小于2.4m时，宜做等高跨处理。利用降低设备地坪利用屋顶空间布置设备降低建筑高度高度对造价有直接影响，确定高度时应有效地利用和节约空间，降低建筑造价。（二）室内地坪标高的确定确定室内地坪标高就是确定室内地坪相对于室外地面的高差。设此高差的目的是防止雨水浸入室内，同时考虑到单层工业建筑运输工具进出频繁，高差值过大则出入不便.工业建筑室内外高差一般取150mm。3.3.2单层工业建筑屋顶形式与排水方式有组织内排水多脊双坡屋顶：长天沟排水，屋架受力合理，构件定型，排水立管多，屋面易渗漏，施工较困难，造价偏高。长天沟端部外排水多脊双坡有组织内排水实例缓长坡屋顶：管网短，构造简单，可以减少维修和投资费用，既可节约室内空间，又可提高屋面的耐久性。特别适合严禁漏水以防引起爆炸事故的车间（如冶炼车间）等。多跨工业建筑减少内天沟实例平屋顶工业建筑上世纪60年代起，美国、西欧以及前苏联发展平屋顶工业建筑，利用屋顶种植蔬菜和花草，绿化了环境，又是隔热的好措施。采用墙板时，可减少墙板类型，有利于建筑工业化。14.4单层工业建筑的定位轴线定位轴线:定义：确定工业建筑主要承重构件的平面位置及其标志尺寸的基准线，同时也是工业建筑施工放线和设备安装定位的依据。确定工业建筑定位轴线必须执行《厂房建筑模数协调标准》GBJ6-86有关规定。纵向定位轴线：长轴方向的定位轴线，相邻两条轴线间的距离即跨度。横向定位轴线：短轴方向的定位轴线，相邻两条轴线间的距离即柱距。单层工业建筑定位轴线示意3.4.1横向定位轴线标定了纵向构件的标志端部，如吊车梁、联系梁、基础梁、屋面板、墙板、纵向支撑等。确定原则：主要考虑结构的合理性和构造的简单可行。一、柱与横向定位轴线的联系中间柱的截面中心线与横向定位轴线重合，而且屋架中心线是与横向定位轴线重合，工业建筑的纵向结构构件如屋面板、吊车梁、连系梁的标志长度皆以横向定位轴线为界。二、横向伸缩缝、防震缝部位柱与横向定位轴线的联系采用双柱处里，为保证缝宽的要求，此处应设两条定位轴线，缝两侧柱截面中心均应自定位轴线向两侧内移600mm。两条定位轴线之间的距离称做插入距，等于变形缝宽。横向变形缝横向变形缝变形缝实例横向变形缝横向变形缝变形缝实例变形缝变形缝变形缝实例变形缝实例变形缝变形缝变形缝实例变形缝变形缝变形缝实例变形缝三、山墙与横向定位轴线的联系当山墙为非承重山墙时，山墙内缘与横向定位轴线重合，端部柱截面中心线应自横向定位轴线向内移600mm，是由于山墙内侧抗风柱上柱需与屋架上弦连接的构造需要，而且可以使其与横向变形缝处定位轴线划分相一致，有利于结构构件的协调统一。λ－墙体块材的半块（长）、半块的倍数（长）或墙厚的一半承重山墙内缘与横向定位轴线的距离应按砌体块材的半块或半块的倍数、或者取墙体厚度的一半，以应保证足够的结构支承长度的要求。14.4.2纵向定位轴线确定的原则：结构合理、构件规格少、构造简单外，在有吊车的情况下，还应保证吊车运行及检修的安全需要。纵向定位轴线：标定横向构件屋架或屋面大梁标志尺寸的端部位置，也是大型屋面板边缘的位置。（一）外墙、边柱与纵向定位轴线的联系有吊车的工业建筑中，《厂方建筑模数协调标准》GBJ6-86对吊车规格与工业建筑跨度的关系为：Lk=L-2eLk—吊车跨度（m）L—工业建筑跨度（m）e—吊车轨道中心线至纵向定位轴线的距离（mm），一般取750mm，当吊车起重量大于50t或者为重级工作制需设安全走道板时，取1000m，如图示e=h+Cb＋B（1）封闭式结合即边柱外缘与纵向定位线相重合。在无吊车或只有悬挂式吊车，以及柱距为6m，桥式吊车起重量Q≤20t/5t条件下采用，此时吊车端部外缘至上柱内缘的安全净空尺寸满足要求。屋面板全部采用标准板，不需设补充构件，具有构造简单、施工方便等优点。（2）非封闭式结合边柱外缘与纵向定位轴线间有一定的距离。在柱距为6m、吊车起重量Q≥30t/5t时，封闭式结合不能满足吊车端部外缘至上柱内缘的安全净空尺寸要求。解决办法：将边柱外缘自定位轴线向外移动一定距离（联系尺寸），取300mm或300mm的倍数。当外墙为砌体时可为50mm或50mm的倍数。屋面板只能铺至定位轴线处，与外墙内缘出现了非封闭的构造间隙，需要非标准的补充构件板，构造复杂，施工较为麻烦。（二）中柱与纵向定位轴线的联系（1）等高跨中柱与纵向定位轴线中柱常采用单柱，其柱截面中心与纵向定位轴线相重合。上柱截面一般取600mm，以满足屋架或屋面大梁的支承长度，且上柱不带牛腿，构造简单。（2）高低跨中柱与纵向定位轴线设一条定位轴线：当高低跨处采用单柱，如果高跨吊车起重量Q≤20t/5t，则高跨上柱外缘和封墙内缘与纵向定位轴线相重合。设两条定位轴线：当高跨吊车起重量Q≥30t/5t，其上柱外缘与纵向定位轴线不能重合时采用。高跨轴线与上柱外缘之间设联系尺寸，低跨定位轴线与高跨定位轴线之间设插入距，定位轴线应自上柱外缘、封墙内缘通过，即插入距等于联系尺寸，此时同一柱子的两条定位轴线分属高低跨。如封墙采用墙板结构时，可按图（c）、（d）处理。高低跨中柱与纵向定位轴线的联系（三）纵向伸缩缝、防震缝处柱与纵向定位轴线的联系当工业建筑沿宽度方向须设置纵向伸缩缝解决横向变形的问题。等高工业建筑设置：采用单柱并设两条定位轴线。伸缩缝一侧的屋架或屋面梁搁置在活动支座上。不等高工业建筑设置，一般设置在高低跨处。采用单柱处理：低跨的屋架或屋面梁可搁置在设有活动支座的牛腿上，高低跨处应采用两条定位轴线，其间设插入距。单柱处理特点：结构简单，工程量少，但柱外形复杂，制作不便，当两侧高差悬殊或吊车起重量差异较大时不宜采用。不等高工业建筑纵向伸缩缝处单柱与纵向定位轴线的联系采用双柱：用两条定位轴线，并设插入距。柱与定位轴线的关系可分别按各自的边柱处理。高低跨两侧的结构实际是各自独立、自成系统，仅是互相靠拢，以便下部空间相通，有利于组织生产。不等高工业建筑纵向伸缩缝处双柱与纵向定位轴线的联系14.4.3纵横跨相交处的定位轴线纵横跨相交时，常在相交处设变形缝，使各自独立，有各自的柱列和定位轴线，然后再将相交体部组合在一起。对于纵跨，相交处的处理相当于山墙处；对于横跨，相交处的处理相当于边柱和外墙处的处理。纵横跨相交处采用双柱单墙处理，相交处外墙不落地，成为悬墙，属于横跨。有纵横相交跨的工业建筑，其定位轴线编号常是以跨数较多部分为准统一编排。纵横