第八章：多層工業(yè)建筑設(shè)計(jì)8.1多層工業(yè)建筑概論8.2多層廠房平面布置8.3多層廠房結(jié)構(gòu)方案8.4多層廠房層數(shù)及層高確定8.5樓、電梯間和生活間的布置8.6多層廠房技術(shù)的經(jīng)濟(jì)分析第八章多層工業(yè)建筑設(shè)計(jì)8.1多層工業(yè)建筑概述多層廠房的特點(diǎn)〔1〕生產(chǎn)在不同標(biāo)高的樓層進(jìn)行。各層間除了解決好水平方向的聯(lián)系外，突出解決好豎向?qū)娱g的生產(chǎn)聯(lián)系。〔2〕廠房占地面積較小，節(jié)約用地，降低根底工程量，縮短廠區(qū)道路、管線、圍墻等長度。〔3〕屋頂面積較小，一般不需要設(shè)置天窗，故屋面構(gòu)造簡單，雨雪排除方便，有利于保溫和隔熱處理。〔4〕廠房一般為梁板柱承重，柱網(wǎng)尺寸較小，生產(chǎn)工藝靈活性受到限制。對大荷載、大設(shè)備、大振動(dòng)的適應(yīng)性較差，須作特殊的結(jié)構(gòu)處理。多層廠房的適應(yīng)范圍〔1〕生產(chǎn)上需要垂直運(yùn)輸?shù)钠髽I(yè)。這類企業(yè)的原材料大局部為粒狀和粉狀的散粒或液體。經(jīng)一次提升〔或升高〕后，可利用原料的子重自上而下傳送加工，直至產(chǎn)品成型。例如面粉廠、造紙廠、啤酒廠、乳品廠和化工廠的某些生產(chǎn)車間；〔2〕生產(chǎn)上要求在不同層高上操作的企業(yè)。如化工廠的大型蒸餾塔、碳化塔等設(shè)備，高度比較高，生產(chǎn)需要在不同層高上進(jìn)行；〔3〕生產(chǎn)環(huán)境有特殊要求的企業(yè)。由于多層廠房層間房間體積小，容易解決生產(chǎn)所要求的特殊環(huán)境，如恒溫恒濕，凈化潔凈、無塵無菌等。屬于這類企業(yè)的有儀表、電子、醫(yī)藥及食品類企業(yè)。〔4〕生產(chǎn)上雖無特殊要求，但設(shè)備及產(chǎn)品較輕，運(yùn)輸量也不大的企業(yè)。設(shè)備、原料及產(chǎn)品重量較輕的企業(yè)〔樓面荷載小于20KN／m2〕，單件垂直運(yùn)輸小于30KN的企業(yè)。〔5〕生產(chǎn)工藝上雖無特殊要求。但建設(shè)地點(diǎn)在市區(qū)，廠區(qū)基地受到改擴(kuò)建的企業(yè)。多層通用廠房的適用范圍及特點(diǎn)多層通用廠房是專為出租和出售而建設(shè)的沒有固定工藝要求的通用性多層廠房，又叫多層單元廠房或工業(yè)大廈。出租或出售可以分層和分單元進(jìn)行，適用于具備以下條件的工廠：〔1〕要求生產(chǎn)時(shí)間短，盡量出產(chǎn)品；〔2〕生產(chǎn)規(guī)模不大；〔3〕生產(chǎn)設(shè)備重量小，對環(huán)境污染小；〔4〕對水、電、氣供給要求簡單。與一般多層廠房相比，通用廠房的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：在一個(gè)工業(yè)區(qū)內(nèi)應(yīng)有多種單元類型以滿足不同規(guī)模的廠家的需要。單元面積一般為150~1500m2。盡可能選用較大的柱距及跨度，以利于生產(chǎn)線的靈活布置與改造。廠房內(nèi)裝修僅作簡單處理，廠家租用和購置后，再按需要進(jìn)行二次裝修，包括吊頂和隔墻。廠房內(nèi)應(yīng)標(biāo)明地面或樓面的允許使用荷載。各單元應(yīng)有獨(dú)立的測浴等衛(wèi)生設(shè)備及完整的消防設(shè)備。8.2多層廠房平面布置

多層廠房的平面設(shè)計(jì)首先要滿足生產(chǎn)工藝的要求。其次，運(yùn)輸設(shè)備和生活輔助用房的布置、基地的形狀、廠房方位等等都對平面設(shè)計(jì)有很大影響，必須全面綜合考慮。生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝的流程布置是廠房平面設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。各種不同的生產(chǎn)工藝在很大程度上決定著多層廠房的平面布置形式和各層相互關(guān)系。多層廠房的生產(chǎn)工藝流程布置可以歸納為以下三種類型：〔如教材圖8-2所示〕〔1〕自上而下式：這種布置的特點(diǎn)是把原料送至最高層后，按照生產(chǎn)工藝流程的程序自上而下的逐漸進(jìn)行加工，最后的成品由底層運(yùn)出。一些進(jìn)行粒狀和粉狀材料加工的工廠常采用這種布置方式。例如面粉廠和電池密閉調(diào)粉就屬于這一類型。〔2〕自下而上式：原料從底層按照生產(chǎn)流程逐層向上加工，最后在頂層加工成成品。這種流程方式有兩種情況：

一是產(chǎn)品流程加工要求自下而上，例如平板玻璃生產(chǎn)，底層布置溶化工段，靠垂直輥道由下而上運(yùn)行，在運(yùn)行中自然冷卻形成平板玻璃；二是有些企業(yè)，原材料及設(shè)備較重，或需要有吊車運(yùn)輸?shù)龋瑫r(shí)，生產(chǎn)流程又允許或需要將這些工段布置在底層，其他各種工段一次布置在以上各層，這就形成了較為合理的自下而上的工藝流程。例如輕工業(yè)類的手表廠、照相機(jī)廠或一些精密儀表廠的生產(chǎn)流程都屬于這種類型。〔3〕上下往復(fù)式：這是有上有下的一種混合布置式。它能適應(yīng)不同情況的要求，應(yīng)用范圍較廣。由于生產(chǎn)流程是往復(fù)的，不可防止的會(huì)引起運(yùn)輸上的復(fù)雜化，但是它的實(shí)用性較強(qiáng)，是一種經(jīng)常采用的布置方式。平面設(shè)計(jì)原那么及平面形式〔1〕平面設(shè)計(jì)原那么：在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)注意：廠房平面形式應(yīng)力求規(guī)整，以利于減少占地面積和圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積，便于結(jié)構(gòu)布置、計(jì)算和施工；按照生產(chǎn)要求，可以將一些生產(chǎn)技術(shù)相同或相近的工段布置在一起，例如要求空調(diào)的工段和對防振、防塵、防爆要求高的工段可以分別集中在一起，進(jìn)行分區(qū)布置；按照通風(fēng)、日照要求合理安排房間朝向。一般的說，主要生產(chǎn)工段應(yīng)爭取南北朝向。但是對于一些具有特殊要求的房間，如要求空調(diào)的工段為了減少空調(diào)設(shè)備的負(fù)荷，在炎熱地區(qū)應(yīng)注意防止太陽輻射熱的影響，寒冷地區(qū)應(yīng)注意減少室外低溫及冷風(fēng)的影響：具體原那么如下：1〕廠房的平面布置應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝流程、工段組合、交通運(yùn)輸、采光通風(fēng)及生產(chǎn)上各種技術(shù)要求，經(jīng)過綜合研究后加以確定；2〕廠房的柱網(wǎng)尺寸除應(yīng)滿足生產(chǎn)使用的要求外，還應(yīng)具有較大程度的靈活性，以適應(yīng)生產(chǎn)工藝的開展及變更的需要；3〕各工段間，由于生產(chǎn)性質(zhì)、生產(chǎn)環(huán)境的不同，組合時(shí)應(yīng)將具有共性的工段做水平和垂直的集中分區(qū)布置。〔2〕平面形式由于各類企業(yè)的生產(chǎn)性質(zhì)、生產(chǎn)特點(diǎn)、使用要求和建筑面積的不同，其平面布置形式也不相同，一般有一下幾種平面布置形式：1〕內(nèi)廊式這種布置方式適用于各工段面積不大，生產(chǎn)上既需要相互緊密聯(lián)系，但是又不希望相互干擾的工段。各工段可按照工藝生產(chǎn)的要求布置在各自的房間內(nèi)，再用內(nèi)廊〔內(nèi)走道〕聯(lián)系起來。對于一些有特殊要求的的生產(chǎn)工段，如恒溫恒濕、防塵、防振的工段可以分別集中布置，以減少空調(diào)設(shè)備并降低建筑造價(jià)〔如教材圖8-3所示〕。2〕統(tǒng)間式這種布置方式適用于生產(chǎn)工藝聯(lián)系緊密，不宜分隔成小間布置，這時(shí)可以采用統(tǒng)間式平面布置〔如教材圖8-4所示〕。這種布置對自動(dòng)化流水線的操作較為有利。在生產(chǎn)過程中如有少數(shù)特殊的工段需要單獨(dú)布置時(shí)，可將他們加以集中，分別布置在車間的一端或一隅。3〕大寬間式這種加大廠房寬度適應(yīng)生產(chǎn)工段所需大面積、大空間或高精度的要求。這時(shí)，可以把交通運(yùn)輸及生活輔助用房布置在房中局部采光較差的地方，以保證生產(chǎn)所需要的采光和通風(fēng)要求〔如教材圖8-5所示〕。4〕混合式根據(jù)生產(chǎn)工藝及使用面積的不同需要，采用多種平面形式的組合布置，組成一個(gè)有機(jī)的整體，使其更好的滿足生產(chǎn)工藝的要求，并具有較大的靈活性。但是這種布置易造成廠房平面復(fù)雜、結(jié)構(gòu)類型增多、施工較復(fù)雜，并對防震不利。〔如教材圖8-6所示〕。8.2.3柱網(wǎng)選擇柱網(wǎng)的選擇首先應(yīng)該滿足生產(chǎn)工藝的需要，其尺寸確實(shí)定應(yīng)符合?建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?和?廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)?的要求。同時(shí)還應(yīng)考慮廠房的結(jié)構(gòu)形式、采用的建筑材料和其在經(jīng)濟(jì)上的合理性及施工上的可能性。在工程實(shí)踐中，結(jié)合剛剛所述的平面布置形式，多層廠房的柱網(wǎng)可以概括為以下幾種主要類型〔如教材圖8-7所示〕。〔1〕內(nèi)廊式柱網(wǎng)這種平面布置多采用對稱式。在儀表、電子、電器等企業(yè)中應(yīng)用較多，主要用于零件加工或裝配車間。常見柱網(wǎng)為〔6.0+2.4+6.0〕m×6.0m、〔7.5+3.0+7.5〕m×6.0m等。這種柱網(wǎng)布置的特點(diǎn)是用走道、隔墻將交通與生產(chǎn)區(qū)隔離，生產(chǎn)上互不干擾。同時(shí)可以將空調(diào)等管道設(shè)在走道的吊頂里，既充分利用了空間，又隱蔽了管道。這種柱網(wǎng)布置還有利于車間的自然采光和通風(fēng)。〔2〕等跨式柱網(wǎng)這種布置方式適用于機(jī)械、輕工、儀表、倉庫等的工業(yè)廠房，需要大面積布置生產(chǎn)工藝的廠房，底層一般布置機(jī)加工、倉庫或總裝配車間等，有的還布置有起重運(yùn)輸設(shè)備。這類柱網(wǎng)可以是兩個(gè)以上連續(xù)等跨的形式。用輕質(zhì)隔墻分隔后，亦可以作內(nèi)廊式平面布置。目前經(jīng)常采用的等跨式柱網(wǎng)有：〔6.0+6.0+6.0+6.0〕m×6.0m、〔7.5+7.5+7.5+7.5〕m×6.0m、〔9.0+9.0+9.0+9.0〕m×6.0m等。〔3〕對稱不等跨式柱網(wǎng)這種柱網(wǎng)的特點(diǎn)及適用范圍根本和等跨式柱網(wǎng)類似。從建筑工業(yè)化的角度，廠房構(gòu)件類型比等跨式多，但能滿足工藝要求，合理利用面積〔如教材圖8-7c所示〕。現(xiàn)在常用的對稱不等跨式柱網(wǎng)的尺寸有：〔6.0+4.8+4.8+6.0〕m×6.0m、〔6.0+7.5+7.5+6.0〕m×6.0m、〔9.0+12.0+9.0〕m×6.0m等。〔4〕大跨度式柱網(wǎng)這種柱網(wǎng)由于取消了中間柱子，為生產(chǎn)工藝的變更提供更大的適應(yīng)性。因?yàn)閿U(kuò)大了跨度〔大于12m〕，樓層常采用桁架結(jié)構(gòu)，這樣樓層結(jié)構(gòu)的空間〔桁架空間〕可以作為技術(shù)層，用以布置各種管道及生活輔助用房。除上述主要柱網(wǎng)類型外，在實(shí)踐中根據(jù)生產(chǎn)工藝及平面布置等各方面的要求，也可以采用其他一些類型的柱網(wǎng)，如〔9.0+6.0〕m×6.0〔6.0~9.0+3.0+6.0~9.0+3.0+6.0~9.0〕m×6.0m等。8.2.4廠房寬度確實(shí)定多層廠房的寬度一般是由數(shù)個(gè)跨度組成的。它的大小除了要考慮基地的因素外，還和生產(chǎn)特點(diǎn)、建筑造價(jià)、設(shè)備布置及廠房的采光、通風(fēng)等有密切關(guān)系。不同的生產(chǎn)工藝、設(shè)備排列和其尺寸的大小常常是決定多層廠房寬度的主要因素。例如，印刷廠的大型應(yīng)刷機(jī)雙行排列時(shí)，就要求具有24m的廠房跨度；印染廠的大型印染機(jī)雙行排列時(shí)那么需要30m的廠房寬度。電視接收機(jī)的裝配車間，同樣是6m柱距，當(dāng)車間寬度為17m〔跨度組合為7.0m+3.0m+7.0m〕時(shí)，只能布置一條生產(chǎn)流線，18m〔跨度組合為9.0m+9.0m〕時(shí)，那么可以布置兩條生產(chǎn)流線。因而廠房的寬度除了受生產(chǎn)工藝設(shè)備布置方式影響外，還與跨數(shù)及組合方式也有密切的關(guān)系，在設(shè)計(jì)中應(yīng)加以具體分析比較。就造價(jià)而言，在一般情況下，增加廠房寬度會(huì)相應(yīng)降低建筑造價(jià)。這是由于寬度增大時(shí)與它相應(yīng)的外墻和窗的面積增加不多，致使單位建筑面積的造價(jià)反而有所降低的緣故〔如教材圖8-8所示〕。因而在條件許可的情況下，一般可加大多層廠房的寬度以得到良好的經(jīng)濟(jì)效果。然而應(yīng)注意較大寬度廠房，會(huì)造成采光、通風(fēng)的不利，有時(shí)候還會(huì)帶來結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的困難，因而在具體設(shè)計(jì)中，要通過綜合分析比較后才能決定寬度的具體數(shù)值。當(dāng)采用兩側(cè)天然采光時(shí)，為滿足工作時(shí)勢力的要求，廠房寬度不宜過大，一般以24~27m為佳。在大跨度的廠房中，中間局部一般均需要輔以人工照明來彌補(bǔ)天然光線的缺乏。8.3多層廠房結(jié)構(gòu)方案廠房結(jié)構(gòu)形式的選擇首先應(yīng)該結(jié)合生產(chǎn)工藝及層數(shù)的要求進(jìn)行，其次還應(yīng)該考慮建筑材料的供給、當(dāng)?shù)氐氖┕ぐ惭b條件、構(gòu)配件的生產(chǎn)能力以及基地的自然條件等。目前我國多層廠房承重結(jié)構(gòu)按其所用材料的不同一般有：混合結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)。詳細(xì)內(nèi)容將在后面第九章介紹。8.4多層廠房層數(shù)及層高確實(shí)定8.4.1多層廠房的層數(shù)確實(shí)定多層廠房的層數(shù)選擇，主要取決于生產(chǎn)工藝、城市規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)因素等。其中生產(chǎn)工藝起主導(dǎo)作用。〔1〕生產(chǎn)工藝對層數(shù)的影響生產(chǎn)工藝流程、機(jī)械設(shè)備〔大小和布置方式〕以及生產(chǎn)工段所需的面積等方面在很大程度上影響著層數(shù)確實(shí)定。廠房根據(jù)豎向生產(chǎn)流程的布置，確定各工段的相對位置，同時(shí)相應(yīng)地也就確定了廠房的層數(shù)。例如面粉加工廠，就是利用原料或半成品的自重，用垂直布置成產(chǎn)流程的方式，自上而下的分層布置除塵、平篩、清粉、吸塵、磨粉、打包等六個(gè)工段，所以確定廠房層數(shù)為6層。〔如教材圖8-9所示〕〔2〕城市規(guī)劃及其他條件的影響多層廠房布置在城市時(shí)，層數(shù)確實(shí)定應(yīng)盡量符合城市規(guī)劃、城市建筑面貌、周圍環(huán)境以及工廠群體組合的要求。此外廠房層數(shù)還會(huì)隨著廠址的地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)形式、施工方法等而有所變化。〔3〕經(jīng)濟(jì)因素影響根據(jù)國外研究資料，經(jīng)濟(jì)層數(shù)確實(shí)定和廠房展開面積的大小有關(guān)；展開面積越大，層數(shù)越可提高。此外合理層數(shù)和建筑寬度及長度也有關(guān)系。如教材圖8-10所示，以建筑寬度為30m，長度為120m的單層廠房的單位面積造價(jià)為100.圖中曲線表示，以3~5層較經(jīng)濟(jì)。當(dāng)建筑寬度和長度增加時(shí)，經(jīng)濟(jì)的層數(shù)可以為4~5層。層數(shù)再增多，一般是不經(jīng)濟(jì)的。8.4.2多層廠房的層高確定多層廠房的層高取決于特性及生產(chǎn)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備〔有無吊車或懸掛傳輸裝置〕管道的敷設(shè)所需要的空間；同時(shí)與廠房的寬度、采光和通風(fēng)要求有密切關(guān)系。〔1〕層高與生產(chǎn)、運(yùn)輸設(shè)備的關(guān)系多層廠房的層高，在滿足生產(chǎn)工藝要求的同時(shí)，還要考慮生產(chǎn)和運(yùn)輸設(shè)備〔吊車、傳送裝置等〕對廠房層高的影響。一般在生產(chǎn)工藝許可的情況下，把一些重量大、體積大和運(yùn)輸量繁重的設(shè)備布置在底層，這樣就需要相應(yīng)加大底層的層高。有時(shí)由于某些個(gè)別設(shè)備很高布置時(shí)就可以把局部樓面抬高，而形成參差層高的剖面形式。〔2〕層高與采光通風(fēng)的關(guān)系多層廠房一般采用雙面?zhèn)却安晒饩佣唷．?dāng)廠房寬度過大時(shí)，就必須提高側(cè)窗的高度，相應(yīng)需要增加廠房層高才能滿足采光要求。在一般采用自然通風(fēng)的車間，廠房凈高應(yīng)滿足?工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)?的有關(guān)規(guī)定。如冬季自然通風(fēng)用的進(jìn)氣窗，其下端一般不低于4m。用此來計(jì)算和核算廠房的層高。一般在符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和其他建筑要求的前提下，宜盡可能降低廠房的層高。在某些要求恒溫恒濕的廠房中，空調(diào)管道的斷面較大，而空調(diào)系統(tǒng)的送回風(fēng)方式又不相同，這些都會(huì)影響廠房具體的層高數(shù)值。為了獲得有利的空調(diào)效果，一般送風(fēng)口和工人操作帶之間還保持一定的距離。如教材圖8-12所示。圖中H1為恒溫操作區(qū)域，H2為冷熱空氣混合區(qū)域；H3為結(jié)構(gòu)和通風(fēng)管道區(qū)域。〔3〕層高與管道布置的關(guān)系生產(chǎn)上所需要的各種管道對多層廠房的層高影響較大。在恒溫恒濕的廠房中，空調(diào)管道的高度是影響層高的主要因素。〔4〕層高與室內(nèi)空間比例廠房的層高在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，還要考慮到室內(nèi)建筑空間比例的協(xié)調(diào)。具體的層高應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要而定。〔5〕層高與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系影響廠房的層高除了上述因素外，還應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)角度予以考慮。從教材圖8-14可以看出，層高和單位面積造價(jià)的變化呈正比例關(guān)系，即層高每增加0.6m，單位面積的造價(jià)約提高8.3%左右。因此在確定層高是時(shí)候不能忽略經(jīng)濟(jì)分析。目前我國多層廠房采用的層高有4.2、4.5、4.8、5.1、5.4、6.0m等。按照?廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定，除層高大于或等于4.8m時(shí)采用6M系列，一般均采用3M系列。目前所用的層高尺寸，一般底層較其他層為高。有空調(diào)管道的層高常在4.5m以上，有運(yùn)輸設(shè)備的層高可以達(dá)6.0m以上，而倉庫的層高應(yīng)由堆貨高度來決定。在同一幢廠房內(nèi)層高的尺寸以不超過二種為宜。8.5樓、電梯間和生活間布置樓、電梯間的布置多層廠房的電梯間和主要樓梯通常布置在一起，組成交通樞紐。在滿足生產(chǎn)要求的根底上，樓、電梯的位置應(yīng)為廠房的空間組合及立面造型創(chuàng)造好條件。樓梯在平面設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)是人流、貨流互不干擾，并應(yīng)布置在明顯、易找的部位，其數(shù)量及布置應(yīng)滿足有關(guān)防火平安疏散的要求。如教材圖8-15所示為樓、電梯間在平面中的位置。應(yīng)該注意：電梯前廳需要留夠一定面積，以利貨運(yùn)回轉(zhuǎn)及貨物的臨時(shí)堆放。電梯間在底層平面最好有直接對外出入口。電梯間附近宜設(shè)樓梯或輔助樓梯，以便在電梯發(fā)生故障或檢修時(shí)能保證運(yùn)輸。常見的樓電梯間與出入口間的關(guān)系有兩種處理方式。一種是人、貨流由同一出入口進(jìn)出。樓梯與電梯的相對位置可有不同的布置方案。但不管組合方式如何，均要到達(dá)人、物流同門進(jìn)出，直捷通暢而互不相交。另一種方式是人、貨流分開進(jìn)出，設(shè)置人行和貨運(yùn)兩個(gè)出口。這種組合方式易使人、貨流分流明確，互不交叉干擾，對生產(chǎn)上要求潔凈的廠房尤其適用。8.5.2生活間及輔助房間的