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工业建筑 指供人民从事各类生产活动的建筑物和构筑物。在18世纪后期最先出现于英国,后来在美国以及欧洲一些国家,也兴建了各种工业建筑。苏联在20世纪20~30年代,开始进行大规模工业建设。中国在50年代开始大量建造各种类型的工业建筑。

工业建筑:指供人民从事各类生产活动的建筑物和构筑物。包括。工业厂房:可分为通用工业厂房和特殊工业厂房。按工业类别分类包括。工业建筑在18世纪后期最先出现于英国,后来在美国以及欧洲一些国家,也兴建了各种工业建筑。苏联在20世纪20~30年代,开始进行大规模工业建设。中国在50年代开始大量建造各种类型的工业建筑。

特点

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1.厂房应满足生产工艺的要求。

2.厂房内部有较大的面积和空间。

3.厂房的结构、构造复杂,技术要求高。

4.必须紧密结合生产。

5.生产工艺不同的厂房具有不同的特征。

6.采光、通风、屋面排水及构造处理较复杂。

分类

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化工厂房、医药厂房、纺织厂房、冶金厂房等。

构筑物: 水塔、烟囱、厂区内栈桥、囤仓等。

高新技术产业建筑:供从事高新技术研究、产品并开发以及高新技术产品生产的建筑。

工业区配套设施建筑:城市规划行政主管部门确定须在工业区内配套设置的建筑物,包括宿舍、食堂、管理楼、垃圾站、变配电所、雨水泵房等。

类型

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1.按用途:主要生产厂房;辅助生产厂房;动力用厂房;储存用房屋;运输用房屋;其它。

2.按层数:单层厂房;多层厂房;混合层次厂房。

3.按生产状况:冷加工车间;热加工车间;恒温恒湿车间;洁净车间;其他种情况的车间,有爆炸可能性的车间,有大量腐蚀作用的车间,有防微震、高度噪声、防电磁波干扰等车间。

设计原则

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生产工艺

有下列四个方面。这是确定建筑设计方案的基本出发点。与建筑有关的工艺要求是:①流程。直接影响各工段、各部门平面的次序和相互关系。②运输工具和运输方式。与厂房平面、结构类型和经济效果密切相关。③生产特点。如散发大量余热和烟尘,排出大量酸、碱等腐蚀物质或有毒、易燃、易爆气体,以及有温度、湿度、防尘、防菌等卫生要求等。

选择结构

根据生产工艺要求和材料、施工条件,选择适宜的结构体系。钢筋混凝土结构材料易得,施工方便,耐火耐蚀,适应面广,可以预制,也可现场浇注,为中国的单层和多层厂房所常用。钢结构则多用在大跨度、大空间或振动较大的生产车间,但要采取防火、防腐蚀措施。最好采用工业化体系建筑,以节省投资、缩短工期。

生产环境

下面几点是必须做到的:①有良好的采光和照明。一般厂房多为自然采光(见工业建筑采光),但采光均匀度较差。如纺织厂的精纺和织布车间多为自然采光,但应解决日光直射问题。如果自然采光不能满足工艺要求,则采用人工照明(见工业建筑照明)。②有良好的通风。如采用自然通风,要了解厂房内部状况(散热量、热源状况等)和当地气象条件,设计好排风通道。某些散发大量余热的热加工和有粉尘的车间(如铸造车间)应重点解决好自然通风问题。③控制噪声。除采取一般降噪措施外,还可设置隔声间。④对于某些在温度、湿度、洁净度、无菌、防微振、电磁屏蔽、防辐射等方面有特殊工艺要求的车间,则要在建筑平面、结构以及空气调节等方面采取相应措施。⑤要注意厂房内外整体环境的设计,包括色彩和绿化等。

合理布置

生活用房包括存衣间、厕所、盥洗室、淋浴室、保健站、餐室等,布置方式按生产需要和卫生条件而定。车间行政管理用房和一些空间不大的生产辅助用房,可以和生活用房布置在一起。

平面布置

这是工业建筑设计的首要环节。在厂址选定后,总平面布置应以生产工艺流程为依据,确定全厂用地的选址和分区、工厂总体平面布局和竖向设计,以及公用设施的配置,运输道路和管道网路的分布等。此外,生产经营管理用房和全厂职工生活、福利设施用房的安排也属于总平面布置的内容。解决生产过程中的污染问题和保护环境质量也是总平面布置必须考虑的。总平面布置的关键是合理地解决全厂各部分之间的分隔和联系,从发展的角度考虑全局问题。总平面布置涉及面广,因素复杂,常采用多方案比较或运用计算机辅助设计方法,选出最佳方案。

防腐设计

工业生产过程中应用和产生的酸、碱、盐以及侵蚀性溶剂,大气、地下水、地面水、土壤中所含侵蚀性介质,都会使建筑物受到腐蚀。此外,建筑物还会受到生物腐蚀。

防腐设计:①限制侵蚀性介质的作用范围;②将侵蚀性介质稀释排放;③在建筑布置、结构选型、节点构造和材料选择等方面采取防护措施。

布置要点  ① 对散发大量侵蚀性介质的厂房、仓库、贮罐、排气筒、堆场等,尽可能集中布置于常年主导风向的下风侧和地下水流向的下游。为利于通风,厂房和仓库的长轴应尽量垂直于主导风向。②室外场地应有足够的排水坡度(一般不小于0.5%),并布置排水明沟。③厂内输送侵蚀性液体、气体的管道尽量集中埋置;架空敷设时放在下层,以免危及其他管道。④排除侵蚀性污水的管道所设的检查井(窨井),应同建筑物基础保持一定的距离。

设计要点  ①凡散发侵蚀性气体、粉尘的建筑物,造型力求简单。为保持良好的自然通风,可采用敞开式、半敞开式建筑。②围护结构应根据室内温度、湿度情况,加强保温性能,以减少墙面、屋面由于侵蚀性气体的冷凝结露腐蚀建筑物。为避免侵蚀性粉尘集聚,屋面不宜砌筑女儿墙。③采用木制或塑料、玻璃钢制门窗。④外露的金属构件或零件应适当加大尺寸或涂饰耐腐蚀涂料。⑤ 楼面、地面的防护是建筑防腐蚀设计的关键。为了缩小侵蚀性介质的危害范围,便于防护,应配合生产工艺要求将滴、漏严重的设备集中布置,并可在设备底下设置托盘、地槽,局部地面、楼面作成耐酸、耐碱地坪。地坪的面层材料可选用沥青混凝土、水玻璃混凝土、聚氯乙烯、玻璃钢、陶瓷、花岗岩等制成的板材或块材。在地坪面层和找平层(一般用水泥砂浆)间,用石油沥青油毡或再生橡胶油毡等材料作为隔离层,以防地坪受到侵蚀性介质渗透、扩散的影响。⑥凡与侵蚀性介质接触的其他建筑部位,如地沟、地漏、踢脚线、变形缝和设备等,都应采取耐腐蚀的材料和相应的构造措施。

构造要求  防腐蚀建筑一般以钢筋混凝土结构为佳。在含有强腐蚀性气体且处于高湿环境中的梁、板、柱、屋架等钢筋混凝土承重构件,除提高混凝土的标号、密实性和加大钢筋保护层外,表面尚须涂以耐腐蚀涂料(如沥青漆、环氧树脂漆等)。如果建筑物采用钢、铝等金属结构,除加强节点构造和表面防护外,进行结构计算时要适当提高安全度。砖木结构一般仅用于腐蚀性介质影响不大的建筑物,承重砖墙宜用不含石灰质的砂浆砌筑,木材表面也要作防腐处理。建筑物的基础部分,为了防止生产过程中侵蚀性液体渗入地下造成腐蚀,防止杂散电流漏入地下引起钢筋的电化学腐蚀,防止含有侵蚀性介质的地下水和地基土壤造成危害,必须采取地面的防渗堵漏和排水设施,选用合适的基础材料,加强混凝土中钢筋保护层,对基础表面作防腐蚀处理并增加基础埋深等。[1] 

设计要点

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下面就单层厂房、多层厂房、热加工厂房、冷加工厂房、动力站厂房分述如下。

单层厂房

单层厂房内一般按水平方向布置生产线。这种厂房结构简单,可以采用大跨度、大进深;便于使用重型起重运输设备,地面上可安装重型设备;可以利用天窗采光、通风。单层厂房的适应性强,既可用于生产重型产品,又可用于生产轻型产品;既可建成大跨度、大面积的,也可建小跨度、小面积的。但是占地大,相应地增加了室外道路、管线和运输线路的长度。

可采用单跨或多跨(联跨)平面,各跨多平行布置,也可有垂直跨。厂房多呈矩形,一些热加工车间厂房常采用п形、形。生活用房和辅助用房多沿柱边布置或利用吊车的死角处,也可集中建在厂房附近或贴建于厂房四周,但不宜过多,以免妨碍厂房采光和通风。

单层厂房柱距多用6米,间或采用9、12、18米等,跨度也采用以3米为基本参数,以便于构件的定型化。多跨厂房各跨的高度不同,应适当调整,以简化构件和构造处理,改善采光、通风效果。

单层厂房结构通常用钢筋混凝土构架体系,特殊高大或有振动的厂房可用钢结构体系。在不需要重型吊车或大型悬挂运输设备时,还可采用薄壳、网架、悬索(见悬挂结构建筑)等大型空间结构,以扩大柱网,增加灵活性。

多层厂房

多层厂房是在单层厂房基础上发展起来的。这类厂房有利于安排竖向生产流程,管线集中,管理方便,占地面积小。如果安排重型的和振动较大的生产车间,则结构设计比较复杂。

多层厂房平面有多种形式,最常见的是:内廊式不等跨布置,中间跨作通道;等跨布置,适用于大面积灵活布置的生产车间。以自然采光为主的多层厂房,宽度一般为15~24米,过宽则中间地带采光不足。交通枢纽、管道井常布置在中心部位,空调机房则可设在厂房的一侧或底层,利用技术夹层、竖井通至各层。

多层厂房层高一般为4~5米,有时为取得足够的自然光,可达6米,要考虑设备和悬挂运输机具的高度。多层厂房的底层,多布置对外运输频繁的原料粗加工、设备较大、用水较多的车间或原料和成品库。多层厂房的顶层便于加大跨度和开设天窗,宜布置大面积加工装配车间或精密加工车间。其他各层根据生产线作出安排。

多层厂房各层间主要依靠货梯连系,楼梯宜靠外墙布置。有时为简化结构,也可将交通运输枢纽设在与厂房毗邻的连接体内。在用斗式提升机、滑道、输液通道、风动管道等重力运输设备的生产车间,如面粉厂,其工段要严格按照工艺流程布置。生活辅助用房常布置在各层端部,以接近所服务的工段,也可将生活辅助用房贴建在主厂房外,利用楼梯错层连接。

多层厂房多采用钢筋混凝土框架结构体系,或预制、或现浇,或二者相结合;也广泛采用无梁楼盖体系,如升板等类型。楼面荷载应考虑工艺变更时的适应性,也要考虑为设备安装和大修留起吊孔。

热加工厂房

这种厂房内在生产过程中散发大量余热或烟尘,厂房设计应着重解决散热排烟问题,一般以采用自然通风散热为主,机械排热为辅。设计中还要综合考虑车间内外对环境的污染和影响。

热加工厂房多为窄长的单跨厂房,以利自然通风,面积大的也可用联跨。厂房内的热源布置要考虑对相邻工段的影响,如果常年风压不大,热源最好正对排风口(如天窗等),以减少室内的紊乱气流。

在剖面设计中,单跨厂房须增大低侧窗的面积(或用大面积开敞的大门)和增大高侧窗的面积,利用其高差以利通风换气。天窗要有足够高度,以利排气。在温暖地区,可采用开敞式或半开敞式建筑。为防暴风雨侵袭,可设挡雨板,并兼作遮阳用。

热加工厂房如用作冶炼、轧钢、铸造、锻压等车间,一般设有地沟、地坑和较大的设备基础,地下烟道也较多,宜设在地下水位较低的地段,并作防水处理。此外,对铸造、锻压车间产生的振动、噪声,也都应作处理。

冷加工厂房

冷加工是与热加工相对而言的,冷加工厂房是生产过程中不散发大量余热的厂房。按生产和建筑特点可分为重型和轻型两类:①重型冷加工厂房。它的加工件的体积、重量都比较大。厂房设计应着重解决铁路运输和重型吊车与厂房的关系,以及轻、重部件加工工段的组合等问题。这类厂房平面常将机械加工和装配工段跨间相互垂直布置。重型部件加工跨间紧靠露天仓库,其余跨间按部件轻重依次排列。也可采用全部平行跨间的组合,由厂房一端引入铁路专用支线,另一端布置生活间。重型冷加工厂房体量大,应合理选择结构形式,处理好厂房体形和立面尺度问题,一般可将辅助用房、办公室、生活间等合并建筑,以节约用地。②轻型冷加工厂房。这种厂房中的加工件都较轻,但数量大,品种多;对生产连续性要求较高,工艺更新周期短,因而在运输路线和设备布置方面要有更大的灵活性。为加大灵活性,宜采用标准设计的大柱网灵活车间,以利于布置不同方向的流水线。结构上要考虑悬挂运输工具路线改变的可能性。厂房内可采用轻型活动隔墙,以适应生产工艺变更的需要。此外,由于加工精度高,人员密集度高,自然采光和通风的要求比重型加工厂房高。

动力站

大、中型工厂一般都设有各种动力站。动力站建筑可分为两类:一类是供电、供热、供煤气的站房,如自备电站、锅炉房、煤气站等;另一类是供氢气、氧气、乙炔、压缩空气的站房。

①锅炉房和煤气站。在以煤为主要能源的工厂内,常将二者靠近安排,以便共同使用水处理系统、输煤系统、除灰系统,设在厂区内靠近运输干线的地方。较大型锅炉房和煤气站的主要建筑多为三层,以便实现运煤、储煤、除灰的机械化。锅炉房分为加煤层、运转层和出灰层;煤气站分为运煤走廊、煤斗和操作间、发生炉和除渣间。此外,锅炉房还设有烟囱和除尘设施;煤气站的室外设有静电除焦油、循环用水等设备和洗涤塔、冷却塔。高压锅炉房和煤气站还应采取防雷、防爆设施。

②氢气站、氧气站、乙炔发生站、压缩空气站。在总平面布置上这些动力站应靠近其用量较大的车间,以便于瓶罐运输或缩短管线。氢气站、氧气站和乙炔发生站都有较大的火灾和爆炸危险性,因此氧气站应设在乙炔发生站和向大气中排放可燃气体的车间的上风位,乙炔发生站应设在压缩空气站的下风位。这类站房相互间要有一定的安全距离。它们所用原料主要是建筑周围的空气,所以应保持所处地段空气的洁净。

氧气站有制氧和灌瓶两部分,产量大的分设成两个车间。充瓶台前设高 2米的防护墙,以防气瓶爆炸伤人。

乙炔发生站一般为独立建筑,产量小的可与用气车间合并,但须以实墙分隔,以利防火。

压缩空气站有较大的振动和噪声,要远离有防微振要求的车间。规模小的(产量一般每小时小于1000立方米),可贴建于厂房一侧。

这些动力站房一般采用单层,柱距尺寸多为6米,跨度为12、15、18米不等。大中型站房设备较多时,可设置检修用的小型单轨吊车。

发展趋势

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工业生产技术发展迅速,生产体制变革和产品更新换代频繁,厂房在向大型化和微型化两极发展;同时普遍要求在使用上具有更大的灵活性,以利发展和扩建,并便于运输机具的设置和改装。工业建筑设计的趋向是:①适应建筑工业化的要求。扩大柱网尺寸,平面参数、剖面层高尽量统一,楼面、地面荷载的适应范围扩大;厂房的结构形式和墙体材料向高强、轻型和配套化发展。②适应产品运输的机械化自动化要求。为提高产品和零部件运输的机械化和自动化程度,提高运输设备的利用率,尽可能将运输荷载直接放到地面,以简化厂房结构。③适应产品向高、精、尖方向发展的要求,对厂房的工作条件提出更高要求。如采用全空调的无窗厂房(也称密闭厂房),或利用地下温湿条件相对稳定、防振性能好的地下厂房。地下厂房现已成为工业建筑设计中的一个新领域。④适应生产向专业化发展的要求。不少国家采用工业小区(或称工业园地)的作法,或集中一个行业的各类工厂,或集中若干行业的工厂,在小区总体规划的要求下进行设计,小区面积由几十公顷到几百公顷不等。⑤适应生产规模不断扩大的要求。因用地紧张,因而多层工业厂房日渐增加,除独立的厂家外,多家工厂共用一幢厂房的“工业大厦”也已出现。⑥提高环境质量。

建筑的区别

工业建筑是指从事各类工业生产及直接为生产服务的房屋,一般称为厂房。

工业建筑生产工艺复杂多样,在设计配合、使用要求、室内采光、屋面排水及建筑构造等方面,具有如下特点:

1.厂房的建筑设计是在工艺设计人员提出的工艺设计图的基础上进行的,建筑设计应首先适应生产工艺要求;

2.厂房中的生产设备多,体量大,各部分生产联系密切,并有多种起重运输设备通行,厂房内部应有较大的通敞空间;

3.厂房宽度一般较大,或对多跨厂房,为满足室内、通风的需要,屋顶上往往设有天窗;

4.厂房屋面防水、排水构造复杂,尤其是多跨厂房;

5.单层厂房中,由于跨度大,屋顶及吊车荷载较重,多采用钢筋砼排架结构承重;在多层厂房中,由于荷载较大,广泛采用钢筋砼骨架结构承重;特别高大的厂房或地震烈度高的地区厂房宜采用钢骨架承重;

6.厂房多采用预制构件装配而成,各种设备和管线安装施工复杂。

民用建筑:指供人们居住和进行公共活动的建筑的总称。民用建筑按使用功能可分为居住建筑和公共建筑两大类。

《中华人民共和国人民防空法》所说的“民用建筑”,是指住宅、旅馆、招待所、商店、大专院校教学楼和办公、科研、医疗用房等,必须按照国家有关规定修建战时可用于防空的地下室。这里说的“民用建筑”是区别于“军事建筑”和生产性工业建筑而言。

民用建筑指不论单位性质、投资规模和投资来源的居住建筑和公共建筑。包括:住宅及其配套设施、宾(旅)馆、招待所;学校教学楼及其附属设施;医疗用房及其附属设施;办公楼、科研楼、综合楼的非生产用房部分;商店;文化馆、影剧场(院)、体育场(馆)、图书馆、展览馆、文体活动中心、车站候车室、码头候船室、机场候机楼、商业仓库、民用车库,及其它法律法规规定的建筑等。

民用建筑功能多,用途广,民用建筑比工业建筑要复杂得多。

我国在2006年3月颁布了《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378-2006)[2] ,这是我国批准发布的第一部有关绿色建筑的国家标准。该标准用于评价住宅建筑和公共建筑中的办公建筑、商场建筑和旅馆建筑,尚未涉及工业领域。目前,全世界有数十个绿色建筑评估体系,国际上发展较成熟的绿色建筑评估系统有英国BREEAM (Building Research Establishment Environmental AssessmentMethod)、美国 LEEDTM (Leadership in Energy and Environmental Design)、多国 GBC(Green Building Challenge)等。BREEAM—Industrial 是目前世界上唯一一个面向工业建筑的绿色评估体系,各评估条款均是根据工业建筑的特点制定。
  在建筑节能标准已实现对现有民用建筑覆盖的背景下,原建设部也启动了工业建筑和生产工艺节能设计标准的制定工作。我国烟草行业率先提出“绿色工房”理念,中国建筑设计研究院节能中心在 2007 年进入我国烟草行业推动“绿色工房”技术工作,并于 2009 年初在国家烟草专卖局支持下,正式立项烟草行业《绿色工房评价标准》,并开展标准编制。烟草行业《绿色工房评价标准》的立项,标志着绿色建筑理念全面进入烟草行业,也是我国首次将绿色建筑理念引入工业领域[3] 。

随着我国节能减排政策的不断推进与实施,工业建筑节能的相关规范标准将随之出台与颁布,相关标准将对工业厂房建筑围护体系的节能环保提出更高要求,使之达到节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染的要求,工业厂房建筑将朝着绿色、环保、节能、降耗的方向发展。太空板产品已经在烟草行业应用,辽宁营口卷烟厂、四川成都卷烟厂、延吉卷烟厂、石家庄卷烟厂、宝鸡卷烟厂等都已经选用太空板产品。在工业厂房建筑节能减排政策的推动下,产品将有更大的发展空间。[4] 

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