第十六章多层厂房设计Word文档格式.docx
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建筑防震
防噪声
1.概述
建国初期,多层厂房在工业建筑中占比例较小。
但随着国家产业结构调整,精密机械、精密仪表、电子工业、轻工业、国防工业迅速发展,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。
1.1多层厂房主要特点
(1)生产在不同标高楼层上进行
多层厂房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联系,还有垂直方向联系。
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联系,还必须解决好楼层及楼层问垂直联系,并安排好垂直方向交通。
(2)节约用地
多层厂房具有占地面积少、节约用地特点。
例如建筑面积为10000米2单层厂房,它占地面积就需要10000米2,若改为五层多层厂房,其占地面积仅需要20002米就够了,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,厂区内铁路、公路运输线及水电等各种工艺管线长度缩短,可节约部分投资。
1.2多层厂房使用范围
多层厂房主要适用于较轻型工业,在工艺上利用垂直工艺流程有利工业,或利用楼层能创设较合理生产条件工业等。
结合我国目前情况,较轻型工业采用多层厂房是首要先决条件。
如纺织、服装、针织、制鞋、食品、印刷、光学、无线电、半导体以及轻型机械制造及各种轻工业等。
不少工业,为了满足生产工艺条件特殊要求,往往设置多层厂房比单层厂房有利。
如精密机械、精密仪表、无线电工业、半导体工业、光学工业等等,为保证精密度需设置温湿度稳定空调车间、为保证产品质量需作高度洁净车间、或需其它特定条件内部要求等。
如空调车间采用单层厂房时,地面及屋面会大大增加冷负荷或热负荷条件,若改为多层厂房则可将有空调车间放在中间层,可减少冷热负荷;
又如要求高度洁净条件车间,在多层厂房中放在较上层次容易得到保证,而设在单层厂房中则难以得到保证。
1.3多层厂房结构形式
厂房结构形式选择首先应该结合生产工艺及层数要求进行。
其次还应该考虑建筑材料供应、当地施工安装条件、构配件生产能力以及基地自然条件等。
目前我国多层厂房承重结构按其所用材料不同一般有混合结构
分类
①砖墙承重
②内框架承重
a.横墙承重
b.纵墙承重
优缺点
取材和施工均较方便,费用又较经济,保温隔热性能较好。
当地基条件差,容易不均匀下沉时,选用时应加慎重。
此外在地震区亦不宜选用。
适用范围
当楼板跨度在4-6米,层数在4-5层,层高在5.4米-6.0米左右,在楼面荷载不大又无振动情况下,均可采用混合结构。
2.多层厂房平面设计
多层厂房平面设计首先应满足生产工艺要求。
其次,运输设备和生活辅助用房布置、基地形状、厂房方位等等都对平面设计有很大影响,必须全面、综合地加以考虑。
2.1生产工艺流程和平面布置
按生产工艺流向不同,多层厂房生产工艺流程布置可归纳为以下三种类型(见右图所示):
1自上而下式
2自下而上式
3上下往复式
自上而下式
自下而上式
上下往复式
特点
把原料送至最高层后,按照生产工艺流程程序自上而下逐步进行加工,最后成品由底层运出。
原料自底层按生产流程逐层向上加工,最后在顶层加工成成品。
有上有下一种混合布置方式,能适应不同情况要求,应用范围较广。
一些进行粒状或粉状材料加工工厂,面粉加工厂和电池干法密闭调粉楼生产流程都属于这一种类型。
轻工业类手表厂、照像机厂或一些精密仪表厂生产流程都属于这种形式。
适应性较强,是一种经常采用布置方式。
印刷厂生产工艺流程就属于这种形式。
2.2平面布置形式
通常布置方式有以下几种:
①内廊式
(见[内廊式平面布置]图所示)
各生产工段需用隔墙分隔成大小不同房间,用内廊联系起来,这样对某些有特殊要求工段或房间,如恒温、恒湿、防尘、防振等可分别集中。
适用于各工部或房间在生产上要求有密切联系,又要求生产过程中不互相干扰厂房。
②统间式
(见[统间式平面布置]图所示)
这种布置对自动化流水线生产更为有利。
适于生产工艺相互之间联系紧密,彼此无干扰,不需设分隔墙,生产工艺又要求大面积、大空间或考虑有较大通用性、灵活性厂房。
③混合式
(见[混合式平面布置]图所示)
能更好地满足生产工艺要求,并具有较大灵活性。
但其缺点是易造成厂房平、立、剖面复杂化,使结构类型增多,施工较复杂,且对防震不利。
④套间式
通过一个房间进入另一个房间布置形式为套间式。
有特定生产工艺要求或要求保证高精度生产正常进行(通过低精度房间进入高精度房间)厂房。
2.3柱网
多层厂房柱网选择时首先应满足生产工艺需要,并应符合《建筑统一模数制》和《厂房建筑模数协调标准》要求。
此外,还应考虑厂房结构形式、采用建筑材料、构造做法及在经济上是否合理等。
现结合工程实践,将多层厂房柱网概括为以下几种类型。
见[柱网布置类型]图所示
①内廊式柱网
②等跨式柱网
③对称不等跨柱网
④大跨度式柱网
适用
零件加工和装配车间
仓库、轻工、仪表、机械等工业厂房中采用较多
适用范围基本和等跨式柱网相同
需要人工照明及机械通风厂房
生产及交通互不干扰,管道可集中设置在走道天棚夹层中,既利用了空间,又隐蔽了管道
便于建筑工业化,便于生产流水线更新,用轻质隔墙分隔后,亦可作内廊式布置
厂房构件种类,比等跨式多些,不如前者优越,但有时能满足生产工艺,合理利用面积
适应性更大,楼层结构空间可作为技术层,用以布置各种管道及生活辅助用房
柱网尺寸
常用
(6十2.4十6)×
6
(7.5十3十7.5)
×
6
(6十6)×
(7.5十7.5)×
(9十9)×
(4.8十6十4.8)×
(6.5十7十6.5)×
(5十8十5)×
跨度一般大于等于9米
2.4楼、电梯布置及人、货流组织方式
(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部位;
②在底层最好能直接及出入口相联接。
电梯布置原则
①方便货运,最好布置在原料进口或成品、半成品出口处;
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,见[楼、电梯同门进出布置方式]图所示。
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,见[楼、电梯分门进出布置方式]图所示。
人、货流线分工明确,互不交叉,互不干扰。
2.5生活及辅助用房布置
(1)房间组成
多层厂房生活间按其用途,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)生活间位置
多层厂房生活间位置,及生产厂房关系,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。
生活间在车间内具体位置有两种。
a.布置在车间端部
布置在车间端部
生活间布置在车间端部见下图所示,这种布置不影响车间采光、通风,能保证生产面积集中,工艺布置灵活。
但对厂房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,生活间到车间另一端距离就太远,造成使用上不方便。
为此,在车间两端都需要设置生活间。
b.布置在车间中部
布置在车间中部
生活间布置在车间中部见下图所示,这种布置可避免位于端部缺点,及厂房两端距离都不太远,使用方便,还可将生活间及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采光、通风。
生产车间及生活间层高关系
生产车间及生活间层高关系
当生产车间层高低于3.6米时,将生活间布置在主体建筑内是合理,有利于车间及生活间联系,使用方便,结构施工简单,设计时采用这种布置方式较多。
在生产车间层高大于4.2米时,生活间应及车间采用不同层高,否则会造成空间上浪费。
降低生活间层高有利于增加生活间面积,充分合理利用建筑空间。
此时生活间层高可采用2.8-3.2米,以能满足采光、通风要求为准。
但此种布置缺点是剖面较复杂,会增加结构、施工复杂性。
见右图所示。
②设于生产厂房外:
生活间布置在及生产车间相连接另一独立楼层内,构成独立生活单元。
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,有利于工艺灵活布置及厂房扩建。
生活间及车间位置关系通常有以下两种。
a.布置在车间山墙外
布置在车间山墙外
生活间布置在车间山墙外见下图所示,生活间紧靠车间山墙一端,及生产车间并排布置,不影响车间采光、通风、占地面积较省,但服务半径受到限制,车间纵向发展要受到影响。
b.布置在车间侧墙外
布置在车间侧墙外
生活间布置在车间侧墙外见下图所示,将生活间布置在车间纵向外墙一侧,这样,可将生活间布置在比较适中位置,车间纵向发展,不受生活间制约,但生活间及车间连接处,会影响车间部分采光及通风,占地面积也较大。
(3)房间组合
多层厂房生活间,主要根据生产车间内部生产清洁程度,和上下班人流管理情况,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
对人流活动不进行严格控制房间组合方式。
适用于:
对生产环境清洁度要求不严一般生产车间,如服装厂缝制车间,玻璃器皿厂磨花车间等。
对人流活动要进行严格控制房间组合方式。
见下图。
对生产环境清洁度要求严格空调车间,超净车间,无菌车间等,如光学仪器厂光学车间,电视机厂显象管车间等。
3.多层厂房剖面设计
多层厂房剖面设计主要是研究确定厂房层数和层高。
3.1层数确定
多层厂房层数选择,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。
①生产工艺对层数影响
厂房根据生产工艺流程进行竖向布置,在确定各工段相对位置和面积时,厂房层数也相应地确定了。
例如[面粉加工厂剖面]图所示为面粉加工车间,结合工艺流程布置,确定了厂房层数为六层。
②城市规划及其它条件影响
多层厂房布置在城市时,层数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要求。
此外厂房层数还要随着厂址地质条件、结构形式、施工方法及是否位于地震区等而有所变化。
③经济因素影响
多层厂房经济问题,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,根据资料所绘成曲线,见[层数和单位造价关系]图所示,经济层数为3-5层,有些由于生产工艺特殊要求,或位于市区受城市用地限制,也有提高到6-9层。
在国外,多层厂房一船为4-9层。
最高有达25层。
3.2层高确定
多层厂房层高是指由地面(或楼面)至上一层楼面高度。
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),管道敷设所需要空间;
同时也及厂房宽度、采光和通风要求有密切关系。
目前,我国多层厂房常采用层高有4.2、4.5、4.8、5.1、5.4、6.0米等几种。
①层高及生产、运输设备关系
多层厂房层高在满足生产工艺要求同时,还要考虑起重运输设备对厂房层高影响。
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设备布置在底层,这样可相应地加大底层层高。
有时在遇到个别特别高大设备时,还可以把局部楼层抬高,处理成参差层高剖面形式。
②层高及采光、通风关系
为了保证多层厂房室内有必要天然光线,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计算方法,根据我国《工业企业采光设计标准》规定进行计算。
在确定厂房层高时,采用自然通风车间,还应按照《工业企业设计卫生标准》规定,每名工人所占厂房体积不少于13米3,面积不少于4米2,以利提高工效,保证工人健康。
③层高及管道布置关系
生产上所需要各种管道对多层厂房层高影响较大。
在要求恒温恒湿厂房中空调管道高度是影响层高重要因素。
右图表示了常用几种管道布置方式。
其中(a)、(b)表示干管布置在底层或顶层,这时就需要加大底层或顶层层高,以利集中布置管道。
(c)、(d)则表示管道集中布置在各层走廊上部或吊顶层情形。
这时厂房层高也将随之变化。
当需要管道数量和种类较多,布置又复杂时,则可在生产空间上部采用吊天棚,设置技术夹层集中布置管道。
这时就应根据管道高度,检修操作空间高度,相应地提高厂房层高。
④层高及室内空间比例关系
在满足生产工艺要求和经济合理前提下,厂房层高还应适当考虑室内建筑空间比例关系,具体尺度可根据工程实际情况确定。
⑤层高及经济关系
在确定厂房层高时,除需综合考虑上述几个问题外,还应从经济角度予以具体分析。
下图所示表明了不同层高及造价关系。
从图中可看出不同层高单位面积造价变化是向上直线关系,即层高每增加0.6米,单位面积造价提高约8.3%左右。
4.多层厂房立面设计
进行多层厂房立面处理时,可借鉴单层厂房立面处理和多层民用建筑处理,使厂房外观形象和生产使用功能、物质技术应用达到有机统-,给人以简洁、朴素、明朗、大方又富有变化感觉。
4.1体型组合
多层厂房体型,一般由三个部分体量组成:
①主要生产部分;
②生活、办公、辅助用房;
③交通运输部
一般情况下,辅助部分体量一般都小于生产部分,它可组合在生产体量之内,又可突出于生产部分之外,这两种体量配合得当,可起到丰富厂房造型作用。
多层厂房交通运输部分,常将楼梯、电梯或提升设备组合在一起,故在立面上往往都高于主要生产部分,在构图上及主要生产部分形成强烈横竖对比,使厂房造型富有变化。
4.2墙面处理
多层厂房墙面处理是立面造型设计中一个主要部分,应根据厂房采光、通风、结构、施工等各方面要求,处理好门、窗及墙面关系。
多层厂房墙面处理方法及单层厂房有类似之处,即是将窗和墙面某种组合作为基本单元,有规律地重复地布置在整个墙面上,从而获得整齐、匀称艺术效果。
一般常见处理手法有:
垂直划分
水平划分
混合划分
4.3入口处理
人流入口
突出入口
在立面设计时应作适当处理。
因为使人流出入口重点突出,不仅在使用中易于发现,而且它对丰富整个厂房立面造型会起到画龙点睛作用。
最常用处理方法是,根据平面布置,结合门厅、门廊及厂房体量大小,采用门斗、雨棚、花格、花台等来丰富主要出入口。
也可把垂直交通枢纽和主要出入口组合在一起,在立面作竖向处理,使之及水平划分厂房立面形成鲜明对比,以达到突出主要入口,使整个立面获得生动、活泼又富于变化目。
5.有特殊要求厂房
由于现代科学技术不断发展,对一些生产产品精密度要求越来越高,为了保证产品精密度,提高产品质量稳定性、可靠性和成品率,为了替工人创造良好工作条件,要求厂房应具备合适生产环境。
这就对厂房建筑提出了新任务。
5.1空气调节
对于需要空气调节车间,首先在平面设计时,尽可能布置在朝北,减少太阳辐射热,并将这些车间集中布置,以减少外围护结构,有利温、湿度保持和管道缩短,还可将要求高空调室布置在要求低空调室里面,以此减少温度波动。
空调车间围护结构对稳定车间内部温度、湿度起着重要作用。
其中以外墙和屋面在整个围护结构中占比重最大,投资较多,也是稳定空调室温、湿度起主要作用部分。
因此,合理选择保温外墙和屋面保温天棚构造是稳定空调室温、湿度关键,并能节约空调费用。
5.2净化
净化是为了适应某些高精度工业和科学技术对工作环境特殊要求而产生。
其任务是控制室内小气候及清洁度,使室内空气所含微尘不超过工艺要求指标。
净化技术主要用于航天技术、微电子技术、微型仪表、精密印刷、医药和食品工业无菌操作等。
洁净室布置及生产工艺、洁净要求和空调处理方式等有关。
平面布置中为了避免洁净室同非洁净室相互干扰,可采用分区布置方式。
洁净室应布置在人流量少,最有利于净化拉置。
洁净室平面形式应尽量简单,以减少积灰面。
为防止工作人员将灰尘带入洁净室,设计中必须注意生活间布置和人员净化措施,生活间组成可根据净化要求,由入口(包括值班室、雨具存放室)换鞋室、更衣室、淋浴室、空气吹琳室以及盥洗室、厕所、休息室等并严格按照洁净要求路线进行组合,使洁污路线不交叉干扰。
洁净室装修及构造处理,着重应考虑满足防尘要求。
例如,地面要求采用有高度抗磨能力,平滑易清洁。
不易引起静电效应材料,如塑料板地面、橡皮地面、铸铝格栅地面等。
洁净室墙面要选用光洁不易起尘材料,如不锈钢板、铝合金板、平板玻璃等。
凡墙及地面,墙及天棚,墙及墙交接之阴角都要做成小圆角,不要有凸出墙面线脚,以免积尘。
门、窗构造要求能有效隔绝室外大气灰尘渗透,采用密闭性好构造处理。
5.3电磁屏蔽
屏蔽室即为隔绝(或减弱)室内或室外电磁波干扰房间。
屏蔽室布置首先应考虑远离干扰源。
在多层厂房中,屏蔽室尽量设在底层,因为地面对电磁波有吸收作用,可缩短接地引线及降低接地电阻等。
屏蔽室在楼层中应注意要远离电梯间、通风机房和空压机房等。
要避免及潮湿房间相邻、防止屏蔽材料受潮损坏,为了减少电磁披泄漏。
屏蔽室不应设在有变形缝和多管穿行部位。
屏蔽室-般不宜过大,这不仅为了节约土建费用,从屏蔽技术考虑,较易处理。
当测试大型对象时(如汽车等),可采用大面积屏蔽室。
测试对象较小时,可采用笼式屏蔽室。
屏蔽室类型按照使用材料可分为金属板密闭式屏蔽室、穿孔金属板或单层金属网屏蔽室、双层或多层金属网屏蔽室及金属薄屏蔽室等。
在构造处理上,要使屏蔽室墙体、地面及天棚等六面形成一个封闭无缝整体,防止电磁波泄漏。
电磁波进入屏蔽室有两种途径:
一种是穿过金属板或金属网屏蔽层,另一种是通过屏蔽层接缝(即门、窗、管道缝隙)。
因此,屏蔽室要尽可能少开门窗,对已开门窗需作屏蔽处理。
5.4建筑防振
在现代工业中-些精密机械、精密仪表、光学工业等产品,在生产过程中为了保证产品质量,都要求建筑物采取一定防振措施。
厂房防振措施基本上分作两类,一类是积极隔振,是对产生振源机器设备采取合理隔振和消振措施,这种措施是将有动载荷机器设备用弹性及阻尼大,高强耐久材料或其它弹性体及地基隔离开,从而达到防振。
另一类为消积防振,如人行车流等振动,由于振源范围广,振动情况多变,无法进行积极隔振措施,只能在生产车间或精密设备本身采取一些隔振措施。
在建筑设计中,应尽可能将精密仪表和设备设于底层或地下室内,并要远离振源,有较大振动设备应布置在厂房刚度较大之处和底层,以利地面减振。
为了减少人员走动对防振设备基础影响,构造上往往采取地面及防振设备基础脱开处理。
5.5防噪声
防噪声基本措施,是对噪声源进行处理,使噪声经消声处理后,得到减弱,低到国家提出噪声容许标准,这种办法称为积极防噪声措施。
其次是采取各种阻滞或干扰噪声传导,使噪声在传递中加以隔离、反射或吸收,称为消极防噪措施。
在精密类多层厂房中,为了减少风机和冷冻机噪声干扰,对这些房间要进行隔振和吸声处理。
此外为了防止噪声通过管道传递,在风管中应加设吸声装置或消声器,并在管道和墙体(楼板)接触处加垫吸声材料。
在平面设计中可将噪声源房间集中起来,布置在距离需防噪声车间较远地方。
或将噪声大车间及需防噪声车间分层布置。
如果有个别噪声较大设备,因工艺原因不能单独布置时,则应采取局部防护办法,如加设隔声罩、吸声板等措施,达到消声目。
小结
本章共讲了五个方面问题,现将其要点归纳如下:
1、多层厂房具有生产在不同标高楼层上进行并节约用地、节约投资特点。
2、多层厂房主要适用于较轻工业,在工艺上利用垂直工艺流程有利工业,或利用楼层能创设较合理生产条件工业等。
3、多层厂房结构型式根据其所用不同材料可分为混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构。
4、生产工艺流程布置是厂房平面设计主要依据。
多层厂房生产工艺可归纳为自上而下式、自下而上式和上下往复式等三种类型。
5、由于各类多层厂房生产特点不同,通常采用布置方式有内廊式、统间式及混合式。
6、多层厂房柱网由于受楼层结构限制,其尺寸一般较单层厂房小。
柱网选择是平面设计主要内容之一。
多层厂房柱网类型有:
内廊式柱网、等跨式柱网、对称不等跨柱网、大跨度式柱网。
7、楼、电梯组合方式有两种:
人、货流同门进出:
人、货流分门进出。
8、多层厂房生活间既可布置在生产厂房内也可布置在生产厂房外,应注意对于空间合理运用。
9、多层厂房剖面设计内容主要是确定厂房层数和层高。
10、层数确定主要及生产工艺、城市规划及经济等因素有关。
11、层高确定主要及生产特征及生产设备、运输设备,管道敷设所需空间以及厂房宽度、采光、通风等要求有关。
12、多层厂房立面设计包括体型组合、墙面划分、入口处理三方面内容。
13、由于现代科学技术不断发展,对一些生产产品精密度要求越来越高。
这就对厂房建筑提出了新任务,它包括空气调节、净化、电磁屏蔽、建筑防震及防噪声等方面内容。
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- 第十六 多层 厂房 设计