安徽广播电视大学建筑工程教学部
《建筑构造》教案(魏海林)
10 工业建筑概论
章节组成： 10.1 概论 10.2 单层厂房设计
10.3 单层厂房定位轴线的划分
主要知识点：厂房分类、单层厂房结构组成、运输起重设备、平面布置、厂房高度、采光方式、采光通风天窗、屋顶形式、厂房定位轴线、跨度、柱距
10.1 概论
10.1.1 工业建筑的特点和分类
10.1.1.1 工业建筑的特点
1、厂房的建筑设计在适应生产工艺要求的前提下，应为工人创造良好的生产环境并使厂房满足适用、安全、经济和美观的要求。
2、厂房内部具有较大的敞通空间。
3、当厂房宽度较大时，屋顶上往往设有天窗；屋顶构造复杂，屋顶承重结构袒露于室内。
4、单层厂房多采用钢筋混凝土排架结构承重；多层厂房广泛采用钢筋混凝土骨架承重；特别高大的厂房，或有重型吊车的厂房，或高温厂房，或地震烈度较高地区的厂房，宜采用钢骨架承重。 10.1.1.2 工业建筑的分类
1、按厂房的用途分：主要生产厂房、辅助生产厂房、动力类厂房、贮藏类建筑、运输类建筑。
2、按车间内部生产状况分：热加工车间、冷加工车间、有侵蚀性介质作用的车间、恒温恒湿车间、洁净车间。
3、按厂房层数分：单层厂房、多层厂房、混合层次厂房。
10.1.2 单层厂房的结构组成
采用钢筋混凝土排架结构，其结构构件的组成见图10-3。 10.1.2.1 承重结构
1、横向排架 由基础、柱、屋架组成，主要是承受厂房的各种荷载。
2、纵向连系构件 由吊车梁、圈梁、连系梁、基础梁等组成，与横向排架构成骨架，保证厂房的整体性和稳定性；纵向构件主要承受作用在山墙上的风荷载及吊车纵向制动力，并将这些力传递给柱子。
3、支撑系统构件 屋架支撑和柱间支撑系统，支撑构件主要传递水平风荷载及吊车安徽广播电视大学建筑工程教学部
《建筑构造》教案(魏海林) 产生的水平荷载，起保证厂房空间刚度和稳定性的作用。
图10-3 单层厂房构件部位示意
10.1.2.2 围护结构
包括外墙、屋顶、地面、门窗、天窗、地沟、散水、坡道、消防梯、吊车梯等。 10.1.2.3 厂房内部的起重运输设备
1、单轨悬挂式吊车
吊车由运行部分和起升部分组成。单轨悬挂式吊车适用于小型起重量的车间，一般起重量为1～2t。
2、梁式吊车
梁式吊车由起重行车和支承行车的横梁组成。吊车轨道可悬挂在屋架下弦上或支承在吊车梁上。确定厂房高度时，应考虑该吊车净空高度的影响，结构设计时应考虑吊车荷载的影响。
3、桥式吊车(图10-6) 由桥架和起重小车两大部分组成。桥架由两榀钢桁架或钢梁制作，支承在吊车梁的轨道上，沿厂房纵向运行；起重小车支承在桥架上，沿厂房横向运行。
桥式吊车跨度用LK表示(即桥架车轮间距离)，厂房跨度用L表示，LK＝L-2e，e表示吊车轨道中心线与纵向定位轴线之间的距离，常采用750mm。
吊车有单钩、双(或主、副)钩之分，Q＝5t，表示单钩吊车；Q＝20t／5t，表示主钩起重量为20t，副钩起重量为5t。
其它运输设备：例如电动平板车、电瓶车、载重汽车、火车等。 安徽广播电视大学建筑工程教学部
《建筑构造》教案(魏海林) 1-钢梁;2-运行装置;3-轨道;4-提升装置;5-吊钩;6-操纵开关; 7-吊车梁
图10-5 梁式吊车
(a) 桥式吊车立面图 (b)桥式吊车平面图
图10-6 桥式吊车
10.2 单层厂房设计
10.2.1 单层厂房平面设计
10.2.1.1 厂房平面形式和生产工艺的关系
厂房平面形式与工艺流程、生产特征、生产规模等有直接的关系。常用的平面形式有矩形、方形、L形、II形和山形等。 10.2.1.2 柱网的选择和尺寸的确定
柱网:厂房中，承重结构的柱子在平面上排列时所形成的网格(见图10-9)。柱网的选择，其实质是选择厂房的跨度与柱距。
跨度:屋架或屋面梁的跨度，即纵向定位轴线的间距。 柱距:相邻两柱之间的距离，即横向定位轴线的间距。 安徽广播电视大学建筑工程教学部
《建筑构造》教案(魏海林)
图10-9 单层厂房平面柱网布置示意
柱距和跨度尺寸必须符合国家规范《厂房建筑模数协调标准》(GBT6—86)的有关规定。当屋架跨度≤18m时，采用扩大模数30M的数列；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，跨度尺寸可采用21m、27m、33m。单层厂房的柱距应采用扩大模数60M的数列，采用钢筋混凝土或钢结构时，常采用6m柱距，有时也可采用12m柱距。单层厂房山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数15M的数列。
10.2.2 单层厂房剖面设计
10.2.2.1 生产工艺对剖面设计的影响
生产设备体形、工艺流程、生产特点、加工件的大小和重量以及垂直起重运输工具的种类和起重量等都直接影响厂房的剖面形式。 10.2.2.2 厂房高度的确定
厂房的高度：指厂房室内地坪到屋顶承重结构下表面之间的距离。在一般情况下，常以柱顶标高来衡量厂房的高度，屋顶承重结构是倾斜的，其计算点应算到屋顶承重结构的最低点。
1、无吊车厂房的柱顶标高
通常指最大生产设备及其使用、安装、检修时所需的净空高度。一般不低于3.10m，柱顶高度应符合300mm的整倍数或100mm的倍数（砖石结构承重）。
2、有吊车厂房的柱顶标高
柱顶标高 HH1H2
轨顶标高 H1h1h2h3h4h
5轨顶至柱顶高度 H2h6h7
h1——需跨越最大设备，室内分隔墙或检修所需的高度；
h2——起吊物与跨越物间的安全距离，一般为400mm～500mm； h3——被吊物体的最大高度；
h4——吊索最小高度，根据加工件大小而定，一般大于1000mm； ≤18m 安徽广播电视大学建筑工程教学部
《建筑构造》教案(魏海林) h5——吊钩至轨顶面的最小距离，由吊车规格表中查得；
h6——吊车梁轨顶至小车顶面的净空尺寸，由吊车规格表中查得； h7——屋架下弦至小车顶面之间的安全间隙。根据吊车起重量大小h7分别定为300mm、400mm、500mm。如屋架下弦悬挂有管线等其他设施时，还需另加必要尺寸。
钢筋混凝土结构的柱顶标高应符合300mm数列，轨顶标高按600mm数列确定，牛腿标高按300mm数列确定。柱子埋入地下部分也需满足模数化要求。
在工艺有高低要求的多跨厂房中，当高差值不大于1.2m时，不宜设置高度差；在不采暖的多跨厂房中高跨一侧仅有 图10-11 厂房高度的组成
一个低跨，且高差不大于1.8m时，也不宜设置高度差。所以，剖面设计中应尽量采用平行等高跨。
10.2.2.3 室内外地坪标高
室内外高差宜小，一般取100～150mm。应在大门处设置坡道。
当厂房内地坪有两个以上不同的地坪面时，主要地坪面的标高为±0.000。 10.2.2.4 采光方式
1、侧面采光
分单侧采光和双侧采光两种。单侧采光的有效进深(当生产为中等精细程度)约为侧窗口上沿至工作面高度H的2.0倍。
在有桥式吊车的厂房中，常将侧窗分上下两段布置，分别为高侧窗和低侧窗。高侧窗下沿距吊车梁顶面一般取600mm左右。低侧窗下沿(窗台)应略高于工作面的高度，工作面高一般取1.0m左右。
2、顶部采光
在屋顶处设置天窗。顶部采光容易使室内获得较均匀的照度，采光率比侧窗高。
3、混合采光
当厂房很宽，侧窗采光不能满足整个厂房的采光要求时，采用混合采光方式。 10.2.2.5 采光天窗的选择
1、矩形天窗
形式：沿厂房纵向升起局部屋面，在高、低屋面的垂直面上开设采光窗而形成。 特点：当窗扇朝向南北时，室内光线均匀，直射光较少。受污染程度小，易于防水。窗可开启，有一定的通风作用。缺点是增加了厂房的体积和屋顶承重结构的集中荷载，屋顶结构复杂，造价高，抗震性能不好。
构造尺寸：合适的天窗宽度为1/2～1/3厂房跨度。两天窗的边缘距离l应大于相邻天窗高度和的1.5倍，即l1.5(h1h2)。
2、锯齿形天窗
形式：将厂房屋盖做成锯齿形，在两齿之间的垂直面上设采光窗而形成。
特点：采光效率比矩形天窗高。窗开启时，能兼起通风的作用。天窗窗口常采用北向或接近北向，阳光不会直射入室内，室内光线均匀稳定。锯齿形天窗多适用于要安徽广播电视大学建筑工程教学部
《建筑构造》教案(魏海林) 求光线稳定和需要调节温湿度的厂房，如纺织厂、印染厂、精密仪器制造车间等。
3、横向下沉式天窗
形式：将相邻柱距的屋面板上下交错布置在屋架的上下弦上，通过屋面板位置的高差作采光口形成。
特点：可根据使用要求每隔一个或几个柱距灵活布置，采光效率与纵向矩形天窗相近，但造价较矩形天窗低；当厂房为东西向时，横向下沉式天窗为南北向，朝向好，有利于采光和通风，多适用于朝向为东西向的冷加工车间；也适用于要求通风量大的热加工车间。但是窗扇形式受屋架限制，构造复杂，厂房纵向刚度差。
4、平天窗
形式：在屋面板上直接设置采光口而形成。
特点：采光效率最高，而且构造简单，布置灵活（可以成点、成块或成带、片布置），施工方便，造价低（约为矩形天窗的1/3~1/4）。但直射光多易产生眩光，窗户一般不开启，起不到通风作用；在寒冷地区玻璃由于热阻小而易结露，形成水滴下落，影响使用；玻璃表面易积尘、积雪，且玻璃破碎易伤人。为便于排水，减少积尘，在实践中还出现了三角形天窗(图10-19) 即将玻璃面抬高(一般与水平面夹角30°～45°)，宽为3～6m，需要设天窗架，其优缺点接近平天窗。
5、折板屋顶和壳体屋顶采光天窗的布置
用于单跨或宽度不大的厂房中，其采光可利用侧窗解决。当厂房较宽时，其采光方式，除采用平天窗外，还可采用如图所示的办法解决。
建筑构造IP课稿本第10讲单层厂房基本构造、轻钢结构厂房构造
