房屋建筑学 - 图文

当前位置：第1章 工业建筑概论>>第一节 概论

现代工业建筑体系的发展已有二百多年的历史，显示出自己独有的特征和建筑风格。

法国.巴黎.机械馆（19世纪初）

位于法国巴黎埃菲尔铁塔的后面，一座三铰拱结构的大跨度建筑。建筑物长度为420m，跨度达115m，是当时世界上跨度最大的建筑。主要结构由20个构架组成，每个构架和地面接

触点的压力有120t，构架四壁全为大玻璃覆盖，表现了工业化的特征。机械馆已于1910年被拆除。

——引自《中国土木百科辞典》P149

首先，我们要明确下工业建筑，工业厂房和生产车间的定义：

工业建筑：为满足工业生产需要而建造的各种不同用途的建筑物和构筑物的总称。 工业厂房：用于工业生产的各种建筑物。

生产车间：按生产工艺的要求完成某些工序或单独生产某些产品的单位。

工业建筑与民用建筑比较：

共同点：设计原则、建筑技术及建筑材料等方面。

不同点：由于生产工艺不同、技术要求高对建筑平面空间布局、建筑构造、建筑结构及施工等，有很大影响。

当前位置：第1章 工业建筑概论>>第二节 工业建筑的特点和分类

◆ 工业建筑的特点： ①必须紧密结合生产。

②生产工艺不同的厂房具有不同的特征。 ③采光、通风、屋面排水及构造处理较复杂。 ◆ 工业建筑的分类

①按用途：主要生产厂房，辅助生产厂房，动力用厂房，储藏类建筑，运输工具用房，其它。

②按层数：单层厂房，多层厂房，混合层数厂房。

混合层数厂房

当前位置：第1章 工业建筑概论>>第三节 工业建筑设计的任务及要求

◆ 工业建筑的任务

根据生产工艺，设计厂房的平面形状、柱网尺寸、剖面形式、建筑体型；合理选择结构方案和围护结构的类型，进行细部构造设计；协调建筑、结构、水、暖、电、气、通风等各工种；正确贯彻“坚固适用、经济合理、技术先进”的原则。

◆ 工业建筑设计应满足的要求 （1）生产工艺； （2）建筑技术。

①坚固性、耐久性应符合建筑的使用年限。 ②应具有通用性和改建、扩建的可能性。

③应遵守《厂房建筑模数协调标准》及《建筑模数协调统一标准》。 （3）建筑经济

①在可能的条件下，多采用联合厂房。 ②合理确定建筑的层数（单层或多层厂房）。 ③合理减少结构面积，提高使用面积。 ④合理降低建筑材料的消耗。

⑤优先采用先进的、配套的结构体系及工业化施工方法。 （4）卫生、安全

①应有充足的采光条件及通风措施。 ②有效排除生产余热、废气及有害气体。

③采取相应的净化、隔离、消声、隔声等措施。 ④美化室内外环境。

当前位置：第1章 工业建筑概论>>小结

工业建筑是进行工业生产的房屋。工业建筑的设计应满足生产工艺，建筑技术，建筑经济，卫生安全等方面的要求。生产工艺是工业建筑设计的依据。工业建筑的分类：按用途可

分为主要生产厂房，辅助生产厂房，动力用厂房，储备用厂房，运输用厂房等；按层数可分为单层厂房，多层厂房以及混合层次厂房；按生产状况可分为冷加工车间，热加工车间，恒温恒湿车间，洁净车间等。

2.1单层厂房组成

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第一节 单层厂房组成

2.1.1 单层厂房的房屋的组成（

）

①生产工段(也称生产工部)； ②辅助工段； ③库房部分；

④行政办公生活用房。

每一幢厂房的组成应根据生产的性质、规模、总平面布置等因素来确定。 2.1.2 单层厂房的构件的组成

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①承重结构

a.横向排架：基础、柱、屋架（或屋面梁）。

b.纵向联系构件：基础梁、连系梁、圈梁、吊车梁等。 c.支撑系统：屋架支撑（下左）、柱间支撑（下右）等。 ②围护结构：外墙、屋顶、地面、门窗、天窗等。 ③其他：隔断、作业梯、检修梯等。

屋架支撑

柱间支撑

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第二节 单层厂房平面设计

2.2 单层厂房平面设计

2.2.1 总平面对平面设计的影响

一般工厂主要是由建筑物和构筑物所组成。

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工厂总平面设计常是根据全厂的生产工艺流程、交通运输、卫生、防火、气象、地形、地质以及建筑群体艺术等条件，确定这些建筑物与构筑物之间的位置关系；合理的组织人流、货流，避免交叉和迂回；布置各种工程管线;进行厂区竖向设计及绿化、美化布置等。

①厂区人流、货流组织对平面设计的影响。

②地形的影响地形对厂房平面形式有直接影响。只要工艺条件允许，为了节约投资，厂房平面形式，应根据地形条件作适当的调整，使之与地形相适应。例如，在工艺允许时，厂房还可跨等高线布置在阶梯形台地上。这样既能减少挖填土方量，又能适应利用物料自重进行运输的生产需要。

③气象条件的影响主要影响因素有两个：一是日照，二是风向。理想的朝向应该是：夏季室内不受阳光照射，又要易于进风，有良好的自然通风条件。

2.2.2 平面设计与生产工艺

生产工艺是工业建筑设计的重要依据之一。

生产工艺

生产工艺是工业建筑设计的重要依据之一。民用建筑的平面及空间组合设计，主要是根据建筑物使用功能的要求进行的；而单层厂房平面及空间组合设计，则是在工艺设计及工艺布臵的基础上进行的。

生产工艺流程是指某一产品的加工制作过程，即由原材料按生产要求的程序，逐步通过生产设备及技术手段进行加工生产，并制成半成品或成品的全部过程。

一个完整的工艺平面图，主要包括下面五个内容：

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) 选择和布臵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面积； 4) 初步拟定厂房的跨间数、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。

工艺流程

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第二节 单层厂房平面设计

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，即由原材料按生产要求的程序，逐步通过生产设备及技术手段进行加工生产，并制成半成品或成品的全部过程。

单层厂房里，工艺流程基本上是通过水平生产运输来实现的。平面设计必须满足工艺流程及布置要求，使生产线路短捷、不交叉、少迂回，并具有变更布置的灵活性。以机械工厂的金工装配车间为例：

根据工艺要求，金工装配车间一般包括机械加工和装配两个主要生产工段。

机械加工工段：对铸、锻件等金属毛坯进行车、铣、刨、镗、钻、磨等加工过程，使成为机器产品中的零件(如齿轮和轴等)。

装配工段：将机械加工工段已加工好的零件按一定生产程序装配成部件(如发动机等)；或进一步将零、部件进行总的装配成为机械产品(如汽车和拖拉机等)。

②生产状况的影响：不同性质的厂房，在生产操作时会出现不同的生产状况。

③生产设备布置的影响：生产设备的大小和布置方式直接影响到厂房的平面布局、跨度大小和跨间数，同时也影响到大门尺寸和柱距尺寸等。

2.2.3 平面设计与运输设备的关系

①起重运输设备的类型

吊车

轻型吊车

梁式吊车（Q≤5t）

桥式吊车（5～100t）

其它运输设备 地面轨道交通

（Q≤5t）

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②起重运输设备与厂房平面设计的关系

（1）起重运输设备影响厂房的平面布置和平面尺寸。

（2）如厂房内要求进入火车车皮，则应在平面图上布置铁轨。火车车皮进入处的门，其尺寸必须适合车皮运行及安全要求。

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第二节 单层厂房平面设计

2.2.4 单层厂房常用平面形式

确定单层厂房平面形式的因素主要有：生产规模大小、生产性质、生产特征、工艺流程布置、交通运输方式以及土建技术条件等。

（1）矩形平面见右图(a，b，c，d，e)

单跨平面——是构成其它平面形式的基本单位。

平行多跨组合平面——适用于直线式的生产工艺流程。 垂直跨组合平面——适用于垂直式的生产工艺流程。

正方形平面——此种平面形式经济方面较优越。平面形式不同厂房造价比见下表。 （2）L、П、Ⅲ形平面

特点：外墙较长，厂房各跨宽度不大，外墙上可多设门窗，使厂房内有较好的自然通风和采光条件；在垂直相交处结构、构造处理均较复杂；厂房内各种管线较长，故造价较高。见右图(f，g，h)。

单层厂房常用平面形式

平面形式不同厂房造价比/％（注：建筑面积均为5000m左右）

结构名称

平面形式

2

方形1:1

外围护结构

柱 基础 总造价

100 100 100 100

128 106 110 106

189 125 140 120

矩形1:2

条形1:9

2.2.5 单层厂房柱网选择（）

（1）柱网尺寸的确定

柱网的尺寸是由柱距和跨度组成。见单层厂房柱网尺寸示意图。必须符合国家规范BJ 6-86《厂房建筑模数协调标准》的有关规定。

单层厂房柱网尺寸示意图

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第二节 单层厂房平面设计

①跨度尺寸的确定：见柱网尺寸与生产设备布置的关系图。

a. 生产工艺中生产设备的大小及布置方式。 b. 车间内部通道的宽度。

c. 满足《厂房建筑模数协调标准》的要求：

当屋架跨度≤18m时，采用扩大模数30M的数列(M-基本模数，100mm)。 当屋架跨度＞18m时，采用扩大模数60M的数列。

当工艺布置有明显优越性时，跨度尺寸亦可采用21m，27m，33m。 ②柱距尺寸的确定：

我国单层工业厂房设计主要采用装配式钢筋混凝土结构体系，其基本柱距是6m。相应的结构构件如基础梁、吊车梁、连系梁、屋面板、横向墙板等，均已配套成型。柱距尺寸还受到材料的影响，当采用砖混结构的砖柱时，其柱距宜小于4m，可为3.9m，3.6m，3.3m。

③扩大柱网

扩大柱网

为了使厂房具有相应的灵活性和通用性，宜采用扩大柱网。

常用扩大柱网(跨度×柱距)为12×12、15×12、18×12、24×12、18×18、24×24（m）等。12m柱距在工程中的应用通常有带托架和不带托架两种方案。此外，在扩大柱网中还有正方形或趋近正方形柱网，常用尺寸为12×12、18×18、24×24（m）等。

扩大柱网的优点是：

（1）提高厂房面积的利用率。

（2）有利于大型设备的布臵和产品的运输。 （3）适应生产工艺变更及生产设备更新的要求。 （4）减少构件数量，但增加了构件重量，见下表。 （5）减少柱基础土石方工程量。

矩形平面144m×24m单层厂房各柱网构件数量比较

构件名称 屋架 柱

单位 榀 根

柱网(柱距×跨度)

6×24 25 50

12×24 13 26

18×24 9 18

24×24 7 14

备注 跨度均为24m 不包括抗风柱

基础 总计

个

50 125

26 65

18 45

14 35

温度伸缩缝单基础双杯

口

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2.2.6 单层厂房生活间

为了满足工人在生产过程中的生产卫生及生活上的需要，保证产品质量、提高劳动生产率，给工人创造良好的劳动卫生条件，应设生活间。所谓生活间，就是用以满足工人生产卫生和生活需要而设置的专用房间。

（1）生活间的组成

①生产卫生用室：浴室、存衣室。

②生活卫生用室：休息室、吸烟室、厕所、女工卫生室、小吃部、保健站等。 ③行政办公室：办公室、会议室、学习室、值班室、计划调度室等。 ④生产辅助用室：工具室、材料库、计量室等。 （2）生活间的布置

生活间的位置应便于职工上下班；避免生产中产生的有害物质及高温的影响；尽量减少对厂房天然采光和自然通风的影响；有利于地面、地下及高空各种管线的布置，不妨碍厂房的扩建；生活间的造型及色彩应与厂房统一协调。

生活间的布置方式有三种：见生活间布置方式示意图：

①毗连式生活间

毗连式生活间

毗连式生活间是紧靠厂房外墙(山墙或纵墙)布臵的生活间。

优点：①距离短，联系方便；②共用外墙，节省材料；③充分利用空间；占地较省；④对车间保温有利；⑤易与总平面图人流路线协调一致；⑥可避开厂区运输繁忙的不安全地带。

缺点：①影响车间的采光和通风；②车间内部的振动、灰尘、余热、噪声、有害气体等，对生活间干扰大。

毗连式生活间和厂房的结构方案不同，荷载相差大，应设臵沉降缝。处理方案有两种。见下图。

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第二节 单层厂房平面设计

②独立式生活间

独立式生活间

独立式生活间是距厂房一定距离、分开布臵的生活间。

优点：生活间和车间的采光、通风互不影响；生活间布臵灵活；生活间和车间的结构方案互不影响，结构、构造容易处理。

缺点：生活间和车间的采光、通风互不影响；生活间布臵灵活；生活间和车间的结构方案互不影响，结构、构造容易处理。

独立式生活间适用于散发大量生产余热、有害气体及易燃易爆炸的车间。

③内部式生活间

厂房内部式生活间

厂房内部式生活间是将生活间布臵在车间内部可以充分利用的空间内。只要在生产工艺和卫生条件允许的情况下，均可采用这种布臵方式。

优点：使用方便、经济合理、节省建筑面积和体积的。

缺点：只能将生活间的部分房间布臵在车间内，如存衣室、休息室等，车间的通用性也受到限制。

内部式生活间有下列几种布臵方式： ①在边角、空余地段布臵生活间。

②在车间上部设夹层。夹层可支承在柱子上，也可以悬挂在屋架下。 ③利用车间一角布臵生活间。

④在地下室或半地下室布臵生活间。但是需要设臵机械通风、人工照明，且构造复杂、费用较高，故一般较少采用。

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第三节 单层厂房剖面设计

2.3 单层厂房剖面设计

剖面设计是从厂房的建筑空间处理上满足生产对厂房提出的各种要求。

2.3.1 厂房高度的确定

厂房高度指室内地面（相对标高定为±0.000）至柱顶(或倾斜屋盖最低点、或下沉式屋架下弦底面)的距离。确定厂房的高度必须根据生产使用要求以及建筑统一化的要求，同时，还应考虑到空间的合理利用。

（1）柱顶标高的确定

①无吊车厂房：无吊车厂房的高度主要取决于厂房内最高的生产设备及安装检修所需的净高，同时要考虑采光和通风的要求，并符合《厂房建筑模数协调标准》的扩大模数3M数列。一般不低于3.9m。

②有吊车厂房

有吊车厂房高度的确定

在有吊车的厂房中，不同的吊车对厂房高度的影响各不相同。对于采用梁式或桥式吊车的厂房来说：

柱顶标高H=H1+H2+Ch

轨顶标高H1=h1+h2+h3+h4+h5 轨顶至柱顶高度H2=h6+h7

根据《厂房建筑模数协调标准》的规定，柱顶标高H应为300mm的倍数。 h1——需跨越的最大设备高度；

h2——起吊物与跨越物间的安全距离，一般为400mm～500mm； h3——起吊的最大物件高度；

h4——吊索最小高度，由起吊物件的大小和起吊方式决定，一般＞1m； h5——吊钩至轨顶面的距离，由吊车规格表中查得；

h6——轨顶至吊车小车顶面的距离，由吊车规格表中查得；

h7——小车顶面至屋架下弦底面之间的安全距离，应考虑到屋架的挠度、厂房可能不均匀沉陷等因素，最小尺寸为220mm，湿陷黄土地区一般不小于300mm。如果屋架下弦悬挂有管线等其它设施时，还需另加必要的尺寸；

Ch——上方间隙，可取300，400，500mm。

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第三节 单层厂房剖面设计

在多跨厂房中，由于厂房高低不齐，使结构和构造复杂化，增加造价。因此，根据《厂房建筑模数协调标准》的规定：在工艺有要求的多跨厂房中，当高差不大于1.2米时，低跨所占面积较小时，不宜设置高差(有空调要求除外)。在不采暖的厂房中，当高跨一侧仅有一个低跨，且高差值等于或小于1.8m时，也不宜设高度差。有抗震要求时高差小于2.4m，事宜做等跨处理。

（2）剖面空间的利用

确定厂房高度时，应在不影响生产使用的前提下，充分发掘建筑空间的潜力，降低建筑造价。对于厂房内局部有特殊设备，为了柱顶标高的统一，通常在厂房一端屋架与屋架之间的空间布置个别高大设备；或降低局部地面标高，如地坑，来设置大型设备以减小厂房高度。见厂房空间利用示意图。

（3）室内地坪标高的确定

单层厂房室内地面标高由厂区总平面设计确定，其相对标高为±0.000。为防止雨水流入室内，室外标高一般应低于室内标高150mm(取150～200mm为宜)，为通行方便，室外入口处应设置坡道，其坡度不宜过大。

在山地建厂时，应结合地形，因地制宜。 2.3.2 厂房的天然采光

白天，厂房室内通过窗口取得光线称为天然采光。天然采光设计就是依据厂房室内生产对光线的要求，确定窗口的大小、形式及其布置，保证室内光线的强弱和质量。窗口的大小、形式及其布置直接影响车间采光状况。

（1）天然采光的基本要求 ①采光系数最低值：GB/T 50033-2001《建筑采光设计标准》中将我国工业生产的视觉工作分为V级，并提出了各级视觉工作要求的室内天然光照度最低值及各级采光系数最低值。见表作业场所工作面上的采光系数标准值。我国《建筑采光设计标准》规定，在采光设计中，天然采光标准以采光系数为指标。

采光系数C

室内工作面上某一点直接或间接接受天空漫射光所形成的照度与同一时间不受遮挡的该天空半球在室外水平面上产生的天空漫射光照度的比值，这个比值称为室内某点的采光系数C。

即：C＝En／Ew×100％

(1)楼、电梯布置

楼梯布置原

则

①人货互不交叉和干扰，布置在行人易于发现的部位； ②在底层最好能直接与出入口相联接。

①方便货运，最好布置在原料进口或成品、半成品出口处；

电梯布置原

则

②尽量减少水平运输距离，以提高电梯运输效率；

③水平运输通道应有一定宽度，在电梯间出入口前，需留出供货物临时堆放的缓冲地段； ④电梯间在底层平面最好应有直接对外出入口；

⑤电梯间附近宜设楼梯或辅助楼梯，以便在电梯发生故障或检修时能保证运输。

(2)人、货流组织方式 ①人、货流同门进出。

特点：人、货同门进出，平行前进，互不交叉，直接通畅。 ②人、货流分门进出。

特点：人、货流线分工明确，互不交叉，互不干扰。 3.2.5 生活及辅助用房布置

(1)房间的组成

多层厂房的生活间按其用途，象单层厂房一样也可分为三类。

①生活卫生用房（如盥洗室、存衣室、卫生间、吸烟室、保健室等）。 ②生产卫生用房（如换鞋室、存衣室、淋浴间、风淋室等）。 ③行政管理用房（如办公室、会议室、检验室、计划调度室等）。 (2)生活间的位置

多层厂房生活间的位置，与生产厂房的关系，从平面布置上可归纳为两类。

①设于生产厂房内：将生活间布置在生产车间所在的同一结构体系内。其特点是可以减少结构类型和构件，有利施工。生活间在车间内的具体位置有两种。

a.布置在车间端部

布臵在车间端部

生活间布臵在车间端部见下图所示，这种布臵不影响车间的采光、通风，能保证生产面积集中，工艺布臵灵活。但对厂房的纵向扩建有一定限制，由于生活间布臵在一端，当厂房较长时，生活间到车间的另一端距离就太远，造成使用上不方便。为此，在车间的两端都需要设臵生活间。

当前位置：第3章 多层厂房设计>>第二节 多层厂房平面设计

b.布置在车间中部

布臵在车间中部

生活间布臵在车间中部见下图所示，这种布臵可避免位于端部的缺点，与厂房两端距离都不太远，使用方便，还可将生活间与垂直交通枢纽组合在一起，但应注意不影响工艺布臵和妨碍厂房的采光、通风。

c.生产车间与生活间层高关系

生产车间与生活间层高关系

当生产车间的层高低于3.6m时，将生活间布臵在主体建筑内是合理的，有利于车间与生活间的联系，使用方便，结构施工简单，设计时采用这种布臵方式较多。

在生产车间的层高大于4.2m时，生活间应与车间采用不同层高，否则会造成空间上的浪费。降低生活间层高有利于增加生活间面积，充分合理的利用建筑空间。此时生活间的层高可采用2.8～3.2m，以能满足采光、通风要求为准。但此种布臵的缺点是剖面较复杂，会增加结构、施工的复杂性。

见右图所示。

②设于生产厂房外：生活间布置在与生产车间相连接的另一独立楼层内，构成独立的生活单元。这种布置可使主体结构统一，还可以区别对待，使生活间可以采用不同于生产车间的层高、柱网和结构形式，这就有利于降低建筑造价，有利于工艺的灵活布置与厂房的扩建。生活间与车间的位置关系通常有以下两种。

a.布置在车间的山墙外

布臵在车间的山墙外

生活间布臵在车间的山墙外见下图所示，生活间紧靠车间的山墙一端，与生产车间并排布臵，不影响车间的采光、通风、占地面积较省，但服务半径受到限制，车间的纵向发展要受到影响。

b.布置在车间的侧墙外

布臵在车间的侧墙外

生活间布臵在车间的侧墙外见下图所示，将生活间布臵在车间纵向外墙的一侧，这样，可将生活间布臵在比较适中的位臵，车间的纵向发展，不受生活间的制约，但生活间与车间的连接处，会影响车间部分采光与通风，占地面积也较大。

(3)房间组合

多层厂房的生活间，主要根据生产车间内部生产的清洁程度，和上下班人流的管理情况，一般分两种组合方式：

①非通过式；②通过式。

房间组合

①非通过式

特点：对人流活动不进行严格控制的房间组合方式。

适用于：对生产环境清洁度要求不严的一般生产车间，如服装厂的缝制车间，玻璃器皿厂的磨花车间等。

②通过式

特点：对人流活动要进行严格控制的房间组合方式。见下图。

适用于：对生产环境清洁度要求严格的空调车间，超净车间，无菌车间等，如光学仪器厂的光学车间，电视机厂的显象管车间等。

当前位置：第3章 多层厂房设计>>第三节 多层厂房剖面设计

3.3 多层厂房剖面设计

多层厂房的剖面设计主要是研究确定厂房的层数和层高。

剖面形式

3.3.1 层数的确定

多层厂房的层数选择，主要是取决于生产工艺、城市规划和经济因素等三方面，其中生产工艺是起主导作用的。

①生产工艺对层数的影响

厂房根据生产工艺流程进行竖向布置，在确定各工段的相对位置和面积时，厂房的层数也相应地确定了。例如面粉加工车间，结合工艺流程的布置，确定了厂房的层数为6层。

②城市规划及其它条件的影响

多层厂房布置在城市时，层数的确定要符合城市规划，城市建筑面貌、周围环境及工厂群体组合的要求。此外厂房层数还要随着厂址的地质条件、结构形式、施工方法及是否位于地震区等而有所变化。

③经济因素的影响

多层厂房的经济问题，通常应从设计、结构、施工、材料等多方面进行综合分析。从我国目前情况看，根据资料所绘成的曲线经济的层数为3～5层，有些由于生产工艺的特殊要求，或位于市区受城市用地限制，也有提高到6～9层的。在国外，多层厂房一船为4～9层。最高有达25层的。

3.3.2 层高的确定

多层厂房的层高是指由地面(或楼面)至上一层楼面的高度。它主要取决于生产特性及生产设备、运输设备(有无吊车或悬挂传送装置)，管道的敷设所需要的空间；同时也与厂房的宽度、采光和通风要求有密切的关系。目前，我国多层厂房常采用的层高有4.2m，4.5m，4.8m，5.1m，5.4m，6.0m等几种。

多层厂房的几种管道布置

当前位置：第3章 多层厂房设计>>第三节 多层厂房剖面设计

①层高与生产、运输设备的关系

层高与生产、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，还要考虑起重运输设备对厂房层高的影响。一般只要在生产工艺许可情况下，都应把一些重量重、体积大和运输量繁重的设备布臵在底层，这样可相应地加大底层层高。有时在遇到个别特别高大的设备时，还可以把局部楼层抬高，处理成参差层高的剖面形式。

②层高与采光、通风的关系

层高与采光、通风的关系

为了保证多层厂房室内有必要的天然光线，一般采用双面侧窗天然采光居多。当厂房宽度过大时，就必须提高侧窗的高度，相应地需增加建筑层高才能满足采光要求。设计时可参考单层厂房天然采光面积的计算方法，根据我国GB/T 50033-2001《建筑采光设计标准》的规定进行计算。

在确定厂房层高时，采用自然通风的车间，还应按照TJ 36-79《工业企业设计卫生标准》

32

的规定，每名工人所占厂房体积不少于13m，面积不少于4m，以利提高工效，保证工人健康。

C——室内某点的采光系数(％)， En——室内某点的照度(Lx)；

Ew——同一时间的室外照度(Lx)；

室内工作面上应有一定的光线，光线的强弱是通常用照度来衡量的，照度表示单位面积上所接受的光通量的多少。但由于室外天然光线随时都在变化，室内的照度值也随之而变化。因此，室内某点的采光情况不可能用这个变化不定的照度值来表示，而是以采光系数C来表示。

作业场所工作面上的采光系数标准值

注：①表中所列采光系数值适用于我国Ⅲ类光气侯区．采光系数值是根据室外临界照度为5000Ｌx制定的。

②亮度对比小的Ⅰ，Ⅱ级视觉作业，其采光等级可提高一级采用。

生产车间和工作场所的采光等级举例

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第三节 单层厂房剖面设计

工作面上采光系数是否符合要求，应选择建筑物典型剖面工作面上的采光曲线进行检验。见采光曲线示意图。

采光曲线示意图

②采光均匀度：是指工作面上采光系数最低值与平均值之比。

顶部采光，I～Ⅳ级采光等级的采光均匀度不宜小于0.7；侧窗采光不做规定。 ③应避免在工作区产生眩光。

（2）采光方式：采光方式有三种：侧面采光、顶部采光、混合采光。见图单层厂房天然采光方式。

①侧面采光

侧面采光

侧面采光分单侧采光和双侧采光。采光侧窗分高侧窗和低侧窗。侧面采光经济适用、构造简单、施工方便，设计中应尽可能采用这种方式。

单向低侧窗光线方向性强、均匀度差、衰减幅度大。见下图。提高侧窗位臵，能使远窗点的采光系数提高、照度增加，使厂房采光的均匀度得到提高。一般中等照度要求的厂房，侧窗采光对水平工作面的有效进深为工作面至窗上缘高度的2倍。应尽可能采用双侧采光。当侧面采光不能满足要求时，可采用混合采光方式或辅以人工照明。

由于侧面采光的方向性强，故布臵侧窗时要避免可能产生的遮挡：高侧窗窗台宜高于吊车梁面600 mm，低侧窗窗台高度一般为工作面的高度，同时为便于开关，通常取1000 mm左右。见下图。

厂房纵向光线均匀性与窗间墙的宽度有关。窗间墙不宜设得太宽，通常等于或小于窗宽，必要时可作成不设窗间墙的通长带形窗。

②顶部采光：顶部采光室内光线均匀，采光效率较侧窗高；但构造较复杂，造价也较高。

③混合采光。

（2）采光天窗的形式和布置

常见的有矩形天窗、梯形天窗、三角形天窗、M形天窗、锯齿形天窗、横向下沉式天窗、平天窗等。

采光天窗的布置须结合天窗形式、屋盖结构和构造、厂房朝向、生产要求等因素综合考虑。

纵向布置：适用于南北向厂房，多采用矩形、Ｍ形、梯形、锯齿形等天窗，平天窗也可作成采光带沿纵向布置。为方便屋面检修于消防，常在靠山墙及横向变形缝两侧柱间不设天窗。

横向布置：适用于东西向厂房，多采用横向下沉式天窗，平天窗也可成带横向布置。 点式布置：一般采用平天窗，根据使用要求，在屋面上灵活地布置采光口，采光均匀性好。

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第三节 单层厂房剖面设计

（4）采光计算

厂房立面上的窗口一般是根据厂房的采光、通风以及立面处理等因素综合考虑开设的，应进行采光计算。图表计算法是我国目前常用的方法：在初步设计阶段采用窗地面积比来估算或验算采光面积。见表窗地面积比。

窗地面积比

采光等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

采光系数最低值（%） 5 3 2 1 0.5

1/2.5 1/2.5 1/3.5 1/6 1/10

1/2.0 1/2.5 1/3.5 1/5 1/7

单侧窗

双侧窗

矩形天窗 1/3.5 1/3.5 1/4 1/8 1/15

锯齿型天窗 1/3 1/3.5 1/5 1/10 1/15

1/5 1/5 1/8 1/15 1/25 平天窗

注：当Ⅰ级采光等级的车间采用单侧窗或Ⅱ级采光等级的车间采用矩形天窗时，其采光不足的部分应照明补充。

2.3.3 厂房的自然通风

单层厂房自然通风是利用空气的热压和风压作用进行的。见图热压作用、风压作用。

热压作用

由于厂房内部人体散发的热量、机械加工生产的热量提高了室内空气温度，使空气体积膨胀，密度变小而自然上升；室外空气温度相对较低，密度较大，便由外围护结构下部的门窗洞口进入室内，加速了室内热空气的流动。新鲜空气不断进入室内，污浊空气不断排出，如此循环，达到通风的目的。这种利用室内外冷热空气产生的压力差进行通风的方式，称为热压通风。

热压值按下列公式计算：

ΔP＝H(r外－r内)

2

式中：ΔP——热压（kg/m）

H——进风口中心线至排风口中心线的垂直距离（m）

3

r外——室外空气密度（kg/m）

3

r内——室内空气密度（kg/m）

该公式的物理意义是：热压值的大小与上下进排风口中心线的垂直距离和室内外空气密度差成正比。所以，在无天窗的厂房中，应尽可能提高高侧窗的位臵，降低低侧窗的位臵，

以增加进排风口的高差。而中部侧窗可采用固定窗或便于开关的中悬窗。

风压作用

当风吹向建筑物时，建筑物迎风面AAˊ(剖面)及AD(平面)的空气压力增加，超过一个大气压，迎风面AAˊDˊD区域为正压区，用符号“＋”表示；当风越过建筑物迎风面时，根据单位时间流量相等的原理，则风速加大，使建筑物顶面、背面和侧面均形成小于一个大气压的负压区，用符号“－”表示。在建筑物中，正压区的洞口为进风口，负压区的洞口为排风口。这样，就会使室内外空气进行交换。这种由于风而产生的空气压力差称为风压通风。

风压通风示意图

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（1）冷加工车间的自然通风

冷加工车间室内无大的热源，主要满足采光要求。设置适当数量的开启扇和交通运输门就能满足车间内通风换气的要求。为避免气流分散，不宜设置通风天窗，但可设置通风屋脊排除积聚在屋盖下部的热空气。

（2）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。 ①进、排风口的布置：见图进、排风口的布置。

进、排风口的布臵

根据热压原理，热压值的大小与进、排风口的中心线距离H成正比。进风口布臵得越低越好：南方炎热地区进风口低侧窗窗台标高，可以低于1 m；北方寒冷地区热车间的低侧窗可分为上下两排。排风口的位臵应尽可能高。见下图。

为了提高热加工车间的通风能力和便于窗扇启闭，低侧窗宜采用平开窗和立旋窗，尤其以立旋窗为最佳，因为它的开启角度可随风向来调节，能得到最大的通风量。当设有天窗时，天窗位臵一般在屋脊处，且天窗宜设在散发热量较大的设备上方。见下图。

外墙中间部分的侧窗，-般不按进、排风口设计，以免影响下部进风口的进气量和气流速度。但应按采光窗设计，常采用固定窗或中悬窗。

进气口、排气口的设置

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第三节 单层厂房剖面设计

②通风天窗的类型：以通风为主的天窗称为通风天窗。主要有矩形通风天窗和下沉式通风天窗两种。

矩形通风天窗

热加工车间的自然通风是在风压和热压的共同作用下进行的。其空气流动出现三种状态： 为防止迎风面对室内排气口的不良影响，应在迎风面设臵挡风板。由于风可以从各个方向吹来，因此，矩形天窗的两侧均应设臵挡风板，无论风从何处吹来，均可使排风口始终处于负压区。设有挡风板的矩形天窗称为矩形通风天窗或避风天窗。在无风时，车间内部靠热压通风；有风时，风速越大则负压区绝对值也越大，排风量也增大。挡风板至矩形天窗的距离以等于排风口高度的1.1～1.5倍为宜。当平行等高跨两矩形天窗排风口之水平距离L小于或等于天窗高度h的5倍时，可不设挡风板，因为该区域的风压始终为负压。

下沉式通风天窗

在屋顶结构中，部分屋面板铺在屋架上弦上，部分屋面板铺在屋架下弦上。屋架上弦与下弦之间的空间构成在任何风向下均处于负压区的排风口，这样的天窗称为下沉式通风天窗。下沉式通风天窗有三种形式：

井式通风天窗：每隔一个或几个柱距将部分屋面板搁臵在屋架下弦上，形成一个个的\井\式天窗，处于屋顶中部的称为中井式天窗，设在边部的称为边井式天窗。

纵向下沉式通风天窗：将部分屋面板沿厂房纵向搁臵在屋架下弦上形成的天窗称为纵向下沉式通风天窗。它可布臵在屋脊处或屋脊两侧。

横向下沉式通风天窗：沿厂房横向将一个柱距内的屋面板全部搁臵在屋架下弦上所形成的天窗称为横向下沉式通风天窗。这种天窗采光均匀，排气路线短，适用于对采光、通风都

根据L＝Lk+2e，由上图可知e＝h+K+B，则K=e－(h+B) K——吊车端部外缘至上柱内缘的安全距离； h——上柱截面高度；

B——轨道中心线至吊车端部外缘的距离，查吊车规格资料。

由于吊车起重量、柱距、跨度、有否安全走道板等因素的影响，边柱外缘与纵向定位轴线的联系有两种情况：

①封闭式结合的纵向定位轴线：当吊车起重量Q≤2t时，查现行吊车规格，得B≤260mm，K≥80mm，通常上柱截面高度h＝400mm，e＝750mm，则K＝e-(h十B)＝90mm，能满足吊车运行所需安全距≥80mm的要求。此时，纵向定位轴线采用封闭式结合，轴线与边柱外缘重合。

②非封闭式结合的纵向定位轴线：吊车起重量Q＝30t／5t查得：B＝300mm，K≥100mm，上柱截面高度h仍为400 mm，e＝750mm，则K＝e-(h十B)＝50 mm，安全距离不能满足要求，所以需将边柱从定位轴线向外移一定距离，这个值称为联系尺寸，用D表示，采用300mm或其倍数。

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（2）中柱与纵向定位轴线的联系

在多跨厂房中，中柱有平行等高跨和平行不等高跨两种情况。 ①平行等高跨

等高厂房的中柱，宜设置单柱和一条纵向定位轴线。定位轴线通过相邻两跨屋架的标志尺寸端部，并与上柱中心线相重合。上柱截面高度一般取600mm，以保证两侧屋架应有的支承长度，上柱头不带牛腿。

等高厂房的中柱，由于吊车起重量(30T)、柱距、或构造要求需要设插入距时，中柱可采用单柱及两条纵向定位轴线。插入距应符合3M数列，上柱中心线宜与插入距中心线重合。

②平行不等高跨(见下图a、b、c、d)

对这类中柱，可看做是高跨的边柱。高低跨处中柱采用单柱时，如高跨吊车起重量≤20/5t，则高跨上柱外缘与封墙内缘宜与纵向定位轴线相重合。高跨采用封闭结合，且高跨封墙底面高于低跨屋面，宜采用一条纵向定位轴线，若封墙底面低于低跨屋面，宜采用两条纵向定位轴线。

当高跨起重量大于20/5t时，其上柱外缘与纵向定位轴线间宜设连系尺寸ac，并应采用两条纵向定位轴线，两线间的距离为插入距ai，ai在数值上等于连系尺寸ac。当高跨采用非封闭结合，上柱外缘与纵向定位轴线不能重合，应采用两条纵向定位轴线。

不等高跨中柱与纵向定位轴

线的定位a

不等高跨中柱与纵向定位轴线的定位b

不等高跨中柱与纵向定位轴

线的定位c

不等高跨中柱与纵向定位轴线的定位d

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第四节 单层厂房定位轴线

③有变形缝时的柱与纵向定位轴线的定位关系： A.有变形缝时的等高跨中柱：

当等高跨厂房设有纵向伸缩缝时，可采用单柱并设两条纵向定位轴线，并设插入距。

B.有变形缝时的不等高跨中柱

a.不等高跨处采用单柱并设纵向伸缩缝时，采用单柱并设两条纵向定位轴线，并设插入距。采用单柱处理时，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纵向定位轴线。

b.当厂房不等高跨处需设置防震缝时，且荷载相差悬殊，应采用双柱和两条纵向定位轴线的定位方法，柱与纵向定位轴线的定位规定与边柱相同。

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第四节 单层厂房定位轴线

2.4.3 纵横跨连接处柱与定位轴线的联系

有纵横跨的厂房，由于纵跨和横跨的长度、高度、吊车起重量都可能不相同，为了简化结构和构造，设计时，常将纵跨和横跨的结构分开，并在两者之间设置伸缩缝、防震缝、沉降缝。纵横跨连接处设双柱、双定位轴线。两定位轴线之间设插入距。

纵横跨相交处定位轴线的定位

当前位置：第2章 单层厂房设计>>第五节 单层厂房立面及内部空间设计

2.5 单层厂房立面及内部空间设计

2.5.1 单层厂房立面设计

单层厂房的立面应根据功能要求、技术条件、经济等因素，运用前面所讲过的建筑构图原理进行设计，使建筑具有简洁、朴素、大方、新颖的外观形象。

①影响单层厂房立面设计的因素。

a.使用功能；b.结构、材料；c.环境、气候。 ②墙面划分

墙面处理，关键在于墙面的划分及窗墙比例，并利用柱子、勒脚、窗间墙、窗台线、窗眉线、挑檐线、遮阳板等，按照建筑构图原理进行有机的组合，使厂房立面简洁、大方、新颖、美观。见下图

③墙面虚实关系

a.以虚为主；b.以实为主；c.虚实平衡。 2.5.2 单层厂房内部空间设计

影响内部空间处理的因素有以下几方面：

①使用功能：厂房内部空间应满足生产要求，同时也应考虑空间的艺术处理。

②空间利用：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，可利用空间，降低造价。

③设备管道：有条不紊地组织排列设备管道，不但方便使用，而且便于管理和维修，其布置和色彩处理得当，会增加室内艺术效果。

④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。

⑤色彩应用

色彩应用

建筑色彩受世界流行色的影响，虽然目前世界上趋向清淡或中和色，但鲜明夺目的色彩仍广泛使用。建筑中墙面、地面、天棚的色彩应根据车间性质、用途、气候条件等因素确定。

目前，工业建筑上对色彩的运用，主要有以下几个方面：

①红色：用以表示电器、火灾的危险标志；禁止通行的通道和门；防火消防设备、高压电的室内电裸线、电器开关起动机件、防火墙上的分隔门。

②橙色：用以表示危险标志。用于高速转动的设备、机械、车辆、电器开关柜门；也用于有毒物品及放射性物品的标志。

③黄色：用以表示警告的标志。用于车间吊车、吊钩、户外大型起重运输设备、翻斗车、推土机、挖掘机、电瓶车。使用中常涂刷黄色与白色、黄色与黑色相间的条纹，提示人们避免碰撞。

④绿色：是安全标志。常用于洁净车间的安全出入口的指示灯。 ⑤蓝色：多用于上下水道，冷藏库的门，也可用于压缩空气的管道。 ⑥白色：是界线的标志，用于地面分界线。

当前位置：第2章 单层厂房设计>>小结

本章主要介绍单层厂房的设计：包括单层厂房的组成、单层厂房的平面设计、单层厂房的剖面设计、单层厂房的定位轴线设计、单层厂房的立面设计以及内部空间设计。

单层厂房的组成包括房屋的组成，装配式钢筋混凝土排架结构厂房的组成。

单层厂房平面设计的基本内容包括：平面设计与总平面设计的关系，平面设计与生产工

艺的关系，单层厂房常用的平面形式，单层厂房内采用的主要运输设备及其对平面设计的影响，柱网选择以及生活间的设计。重点掌握生产工艺、运输设备与平面设计的关系，以及如何进行柱网选择。

单层厂房剖面设计的基本内容包括：厂房高度的确定，天然采光设计，自然通风处理。着重应掌握：厂房高度确定的原则和方法。天然采光有哪几种方式，各有些什么特点。各种采光天窗的主要特点。自然通风的基本原理。冷热加工车间如何组织自然通风，几种常用通风天窗的形成及特点。

单层厂房定位轴线的基本内容包括：定位轴线的定义和作用。横向定位轴线、纵向定位轴线和纵横跨相交处定位轴线划分的原则和方法。要求明确定位轴线的定义和作用，掌握定位轴线划分的原则和方法。

单层厂房立面及内部空间设计的基本内容包括：影响厂房立面的主要因素，厂房的体量组合及立面处理，厂房内部空间处理及色彩的应用。重点了解厂房使用功能对厂房立面的影响以及单层厂房立面处理常采用的手法。

3.1 多层厂房概述

当前位置：第3章 多层厂房设计>>第一节 多层厂房概述

建国初期，多层厂房在工业建筑中占的比例较小。但随着国家产业结构的调整，精密机械、精密仪表、电子工业、轻工业、国防工业的迅速发展，工业用地日趋紧张，从七十年代中期开始，多层厂房迅速发展起来。

3.1.1 多层厂房的主要特点（

）

（1）生产在不同标高的楼层上进行

多层厂房的最大特点是生产在不同标高楼层上进行，每层之间不仅有水平的联系，还有垂直方向的联系。因此，在厂房设计时，不仅要考虑同一楼层各工段间应有合理的联系，还必须解决好楼层与楼层问的垂直联系，并安排好垂直方向的交通。

（2）节约用地

2

多层厂房具有占地面积少、节约用地的特点。例如建筑面积为10000m的单层厂房，它的

22

占地面积就需要10000m，若改为5层多层厂房，其占地面积仅需要2000m就够了，就比单层厂房节约用地五分之四。

（3）节约投资

①减少土建费用：由于多层厂房占地少，从而使地基的土石方工程量减少，屋面面积减少，相应地也减少了屋面天沟、雨水管及室外的排水工程等费用。

②缩短厂区道路和管网：多层厂房占地少，厂区面积也相应减少，厂区内的铁路、公路运输线及水电等各种工艺管线的长度缩短，可节约部分投资。

当前位置：第3章 多层厂房设计>>第一节 多层厂房概述

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