《房屋建筑学》(李必瑜等主编 武汉理工大学出版社)第十一章第十二章第十三章课后习题答案

第二篇工业建筑设计

11 工业建筑

⑴什么是工业建筑？工业建筑如何进行分类？

答：工业建筑是进行工业生产的房屋，在其中根据一定的工艺过程及设备组织生产。它与民用建筑一样具有建筑的共同性，在设计原则、建筑技术及建筑材料等方面有相同之处，但由于生产工艺不同、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，都有很大影响。

工业建筑按用途分类可分为主要生产厂房、辅助生产厂房、动力用厂房、运输用厂房和其他。。按层数分可分为单层厂房、多层厂房和混合层次厂房。

按生产状况分可分为冷加工车间、热加工车间、恒温恒湿车间、洁净车间和其他特种状况的车间。

⑵对工业建筑设计的要求是什么？

答：工业建筑设计应满足的要求有：满足生产工艺的要求；满足建筑技术的要求；满足建筑经济的要求；满足卫生及安全要求。

12 单层厂房设计

⑴装配式钢筋混凝土排架结构厂房的主要结构构件有哪些？相互关系如何（绘一剖面简图说明）？

答：传统的钢筋混凝土排架结构，主要针对跨度大、高度较高、吊车吨位大的厂房。这种结论受力合理，建筑设计灵活，施工方便，工业化程度较高。它的构件组成包括承重结构、围护结构以及其他附属构件。

承重结构包括：①横向排架：由基础、柱、屋架（或屋面梁）组成。②纵向连系构件：由基础梁、联系梁、圈梁、吊车梁等组成。它与横向排架构成骨架，保证厂房的整体性和稳定性。纵向构件承受作用在山墙上的风荷载及吊车纵向制动力，并将它传递给柱子。③为了保证厂房的刚度，还设置屋架支撑、柱间支撑等支撑系统。

围护构件包括：外墙、屋顶、地面、门窗、天窗等。

其他：如散水、地沟、隔断、作业梯、检修梯等。

相互关系如图书上P250，图12-1（a）所示。

⑵举例简要说明影响厂房平面形式的主要因素（要求至少从三方面说明）。

答：工厂总平面设计包括：根据全场的生产工艺流程、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；合理地组织人流、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。当总图确定以后，在进行厂房的个体设计时，必须按照总图布置的要求确定厂房的平面形式。影响厂房平面形式的主要因素有：厂区人流、货流组织对平面设计的影响；地形的影响；气象条件的影响等。

⑶什么是柱网？确定柱网的原则是什么？常用的柱距、跨度尺寸有哪些？

答：无论是单层厂房还是多层厂房，承重结构柱子在平面上排列时所形成的网格就称为柱网。当屋架跨度不大于18m时，采用扩大模数30M的数列，即跨度尺寸是18m、15m、12m、9m 及6m；当屋架跨度大于18m时，应采用扩大模数60M的数列，即跨度尺寸是18m、24m、30m、36m、42m等。当工艺布置有明显优越性时，跨度尺寸亦可采用21m、27m、33m。

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。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，也可为3.9m、3.6m、3.3m

等。

⑷生活间的组成内容有哪些？毗连式生活间与厂房间的毗连墙结构上如何处理？

答：一般来说生活间包括生产卫生用室、生活卫生用室、行政办公室、生产辅助用室四个内容。

毗连式生活间和厂房的结构方案不同，荷载相差也很大。所以在两者毗连处应设置沉降缝。设置沉降缝的处理方案有两种：

①当生活间的高度高于厂房高度时，毗连墙应设在生活间一侧，而沉降缝则位于毗连墙与厂房之间。无论毗连墙为承重墙或自承重墙，墙下的基础按以下两种情况处理：

⒈带形基础：若带形基础与车间柱式基础相遇，应将带形基础断开，增设钢筋混凝土抬梁，承受毗连墙的荷载。

⒉柱式基础：其位置应与厂房的柱式基础交错布置，然后在生活间的柱式基础上设置钢筋混凝土抬梁，承受毗连墙的荷载。

②当厂房高度高于生活间时，毗连墙设在车间一侧，沉降缝则设于毗连墙与生活间之间。毗连墙支撑在车间柱式基础的地基梁上。此时，生活间的楼板采用悬臂结构，生活间的地面、楼面、屋面均与毗连墙断开，并设置变形缝，以解决生活间和车间产生不均匀沉陷的问题。

⑸如何确定厂房高度？室内外高差宜取多少？为什么？

答：厂房高度指室内地面至柱顶（或倾斜屋盖最底点，或下沉式屋架下弦底面）的距离。在剖面设计中通常将室内地面的相对标高定位±0.000，柱顶标高、吊车轨迹标高等均是相对于室内地面标高而言的。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。

一般单层厂房室内外需设置一定的高差，以防止雨水侵入室内。同时，为了运输车辆出入方便，室内外高差不宜太大，一般取150~200mm。

⑹天然采光的基本要求是什么？侧面采光具有哪些特点？在进行侧窗布置时应注意些什么问题？常用的采光天窗及其布置方法有哪些？

答：天然采光的基本要求有满足采光系数最低值的要求、满足采光均匀度的要求和避免在工作区产生眩光。

将采光窗不布置在外墙上的为侧面采光。侧面采光分单侧采光和双侧采光两种。根据侧窗在外墙上位置高低的不同，又分为高侧窗和地侧窗。设置侧窗来解决厂房的采光要求比其他方式经济适用、构造简单、施工方便。在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，工作面上近窗点光线强，随着与窗口距离的增加，采光系数减弱的很快。提高侧窗位置，能使远窗点的采光系数提高、照度增加，近窗点的采光系数降低、照度减少，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。在可能的情况下，可采用双侧采光。这样，有利于提高采光的均匀度。当采用侧面采光不能满足厂房的采光要求时，可采用混合采光方式，或辅以人工照明来满足生产使用的要求。

由于侧面采光的方向性强，故布置侧窗时要避免可能产生的遮挡。如在设有吊车梁的厂房中，吊车梁处则没有必要开设侧窗。因此，厂房侧窗一般是分上、下两端布置，形成高低侧窗。这有利于提高远窗点的照度，同时也有利于提高厂房天然采光的均匀度。侧窗窗台宜高于吊车梁面约600mm。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1000mm 左右，根据使用要求，可提高或降低。在设计多跨厂房时，应尽量利用厂房高低差处开设高侧窗解决厂房的采光问题。靠近侧窗工作面的纵向光线的均匀性与窗和窗间墙的宽度有关。窗间墙愈宽，光线愈明暗不均，因而窗间墙不宜设得太宽，一般以等于或小于窗宽为宜，必要时可不设窗间墙而将窗做成通长的带形窗。

采光窗有多种形式常用的有矩形、梯形、三角形、M形、锯齿形以及横向天窗、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。概括起来有纵向布置（天窗带平行于屋脊）、横向布置（天窗带垂直于屋脊）、点式或块状布置等形式。

⑺如何利用“窗地面积比”的方法进行采光计算？

答：对于厂房采光口面积需要多少，或是否符合采光标准的要求，应通过采光计算进行估算或验算。采光计算的方法很多，《工业企业采光设计标准》中介绍的图表计算法是我国目前最为简便的方法。在初步设计阶段可采用床地面积比（即窗洞面积与地板面积的比值是否符合要求）的方法进行估算或验算。书上P272，表12-5所示。

⑻自然通风的基本原理是什么？如何布置热加工车间的进排气口？

答：自然通风的基本原理有热压通风和风压通风两种方式。

根据热压原理，热压值的大小与进、排封口的中心线距离H成正比。所以热加工车间的进风口布置得越低越好。排风口的位置尽可能高一些，一般设在柱顶处。

⑼矩形避风天窗挡风板的形式有哪几种？可采用哪几种方式挡雨？下沉式通风天窗根据屋面板下沉部位不同可分为哪几种？开敞式厂房的主要特点是什么（均可用简图帮助说明）？答：风向是随时变化的要随着风向不断开启或关闭排风口很困难。因此，应采取措施防止迎风面对室内排气口产生的不良影响。最有效的方法是在迎风面距离排风口一定距离的地方设置挡风板。由于风可以从各个角度吹来，因此，矩形天窗的两侧均应设置挡风板，无论风从何处吹来，均可使排风口处处于负压区。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的水平距离L小于或等于天窗高度h的5倍时，可不设挡风板，因为该地区的风压始终为负压，书上P275，图12-52所示。

（书上只提到了挡雨板挡雨，其他形式暂未发现，所以在此也只写明挡雨板一种形式）

挡雨板的出挑长度和垂直间距，应根据设计挡雨角度值来确定。挡雨版的尺寸根据所采用的建筑材料及构造方案来确定。书上P276，图12-56中设计挡雨角β是根据生产要求、雨滴大小及风速来确定的。防溅板高度一般为200mm。

所谓开敞式是指外墙不设窗扇而用挡雨板代替，书上P275，图12-55所示。开敞式厂房的优点是：进、排气口的气流阻力系数小，通风量大；室内外空气交换迅速、散热快、通风降温显著；构造简单，造价比较低。它的缺点是：防寒、防雨、防风沙能力差；风速很大时，室内烟尘弥漫，通风不稳定。开敞式厂房适用于防寒、防雨、防风沙要求不高的车间。

⑽定位轴线的含义和作用是什么？绘图表示横向定位轴线、纵向定位轴线及总横跨交接处定位轴线是如何划分的？

答：单层厂房定位轴线是确定厂房主要承重构件位置及其标志尺寸的基准线，同时也是厂房施工放线和设备定位的依据。

定位轴线的划分通常是在柱网布置的基础上进行的。通常把垂直于厂房长度方向（即平行于屋架）的定位轴线称为横向定位轴线，厂房横向定位轴线之间的距离是柱距。平行于厂房长度（即垂直于屋架）的定位轴线称为纵向定位轴线，厂房纵向定位轴线之间的距离是跨度。书上P276，图12-57所示。

⑾影响厂房立面的主要因素是什么？

答：单层厂房的外部造型设计受许多因素的影响，要创造合理而富有个性的工业建筑形象，就应把握工业建筑造型的自身规律，主要有下面三个方面：功能特征、结构造型、群体组合。⑿各种主要色彩在厂房内部的应用如何？

答：目前，工业建筑上对色彩的运用，主要由以下几个方面：

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，电开关启动机件，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：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：界线的标志，用于地面分界线。

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，但鲜艳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。

13 多层厂房设计

⑴举例说明生产工艺对多层厂房平、剖面设计的影响（要求从生产流程和生产特征两个方面进行论述）。

答：生产工艺流程的布置是厂房平面设计的主要依据。多层厂房的生产工艺可归纳为自上而下式（面粉加工厂、电池干法密闭调粉楼）、自下而上式（轻工业类的手表厂、照相机厂或一些精密仪表厂）和上下往复式（印刷厂）三种类型。书上P288，图13-1所示。

由于各类厂房的生产特点不同，通常采用的布置方式有内廊式（书上P288，图13-2所示）、统间式（书上P289，图13-3所示）及混合式（书上P289，图13-4所示）。

⑵多层厂房通常采用的房间组合形式有哪几种？决定层数、层高的主要原因是什么？

答：主要采用的房间组合形式有内廊式、统间式、混合式和套间式。

多层厂房的层数选择，主要取决于生产工艺、城市规划和经济因素三个方面，其中生产工艺是起主导作用的。

多层厂房的层高是指由地面（或楼面）至上一层楼面的高度。它取决于生产特征及生产设备、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。

⑶多层厂房常采用的柱网类型有哪些？

答：多层厂房的柱网由于受楼层结构的限制，其尺寸一般较单层厂房小。蛛网的选择是平面设计的主要内容之一，选择时首先应满足生产工艺的需要，并应符合《建筑模数协调统一标准》和《厂房建筑模数协调标准》的要求。此外还用考虑厂房的结构形式、采用的建筑材料、构造做法及在经济上是否合理等。现结合工程实践，将多层厂房的柱网概括为以下几种类型：内廊式柱网、等跨式柱网、对称不等跨式柱网大跨度式柱网等。

⑷多层厂房生活间的布置应注意哪些问题？

答：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，有利于施工。生活间在车间内的具体位置有两种。

布置在车间端部，这种布置不影响车间的采光、通风，能保证生产面积集中，工艺布置灵活。但对厂房的纵向扩建有一定限制，由于生活间布置在一端，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置生活间。

布置在车间中部，这种布置可避免位于端部的缺点，与厂房两端的距离都不太远，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置和妨碍厂房的采光、通风。

当生产车间的层高低于3.6m时，将生活间布置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，设计时采用这种布置方式较多。

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，充分合理地利用建筑空间。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。但此种布置的缺点是剖面较复杂，会增加结构、施工的复杂性。

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与生产车间的层高、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通常有以下两种。

布置在车间的山墙外，生活间紧靠车间的山墙一端，与生产车间并排不知，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。

布置在车间的侧墙外，将生活间布置在车间纵向外墙的一侧，这样，可将生活间布置在比较适中的位置，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。

⑸多层厂房常见楼、电梯组合方式有哪两种？

答：①人、货流同门进出：在同门进出中，可组成楼、电梯相对布置，楼、电梯斜对布置，楼、电梯并排布置。

②人、货流分门进出：在设计厂房底层平面时，楼、电梯要分别设置人行和货运大门。其组合方式有：楼、电梯同侧进出，楼、电梯对侧进出，楼、电梯邻侧进出等。

⑹多层厂房墙面划分的方式哪些？

答：多层厂房的墙面处理应掌握不同的里面划分手法。一般常见的处理手法有：①水平划分，外形简洁明朗、舒适大方。②垂直划分，给人以庄重、挺拔的感觉。③混合划分，这种划分是上述两种划分的混合形式，要把握主次以取得生动、和谐的艺术效果。

⑺有特殊要求的厂房其特殊性主要表现在哪些方面？

答：随着现代科学技术的不断发展，对一些生产产品的精密度要求越来越高，为了保证产品的精密度，提高产品质量的稳定性、可靠性和成品率，为了替工人创造良好的工作条件，要求厂房应具备合适的生活环境，如空气调节、净化、防电磁波干扰（电磁屏蔽）、防振、防噪声等。