房屋建筑学

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。

当前位置：第2章单层厂房设计>>第一节单层厂房组成

2.1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

吊车其它运输设备轻型吊车梁式吊车（Q≤5t）桥式吊车（5～100t）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 2

左右）

结构名称

平面形式

方形1:1

矩形1:2

条形1:9

外围护结构

100 128 189 柱

100 106

125

基础 10

0 110 140 总造价

100

106

120

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

构件名称单位

柱网(柱距×跨度)

备注6×2412×2418×2424×24

屋架榀25 13 9 7 跨度均为24m 柱根50 26 18 14 不包括抗风柱

基础个50 26 18 14 温度伸缩缝单基础双杯

口

总计125 65 45 35

当前位置：第2章单层厂房设计>>第二节单层厂房平面设计

2.2.6 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=H

1+H

2

+C

h

轨顶标高H

1=h

1

+h

2

+h

3

+h

4

+h

5

轨顶至柱顶高度H

2=h

6

+h

7

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。

h

1

——需跨越的最大设备高度；

h

2

——起吊物与跨越物间的安全距离，一般为400mm～500mm；

h

3

——起吊的最大物件高度；

h

4

——吊索最小高度，由起吊物件的大小和起吊方式决定，一般＞1m；

h

5

——吊钩至轨顶面的距离，由吊车规格表中查得；

h

6

——轨顶至吊车小车顶面的距离，由吊车规格表中查得；

h

7

——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；

C

——上方间隙，可取300，400，500mm。

h

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％