房屋建筑學(xué)（第2版） 課件 第17章 單層廠房設(shè)計(jì)

本章應(yīng)重點(diǎn)掌握

第17章單層廠房設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)：重點(diǎn)掌握單層廠房采光、通風(fēng)設(shè)計(jì)的基本原理。重點(diǎn)掌握單層廠房定位軸線劃分的方法。

本章應(yīng)了解

了解、掌握單層廠房排架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件組成。認(rèn)識(shí)、理解單層廠房平面、立面、剖面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。初步認(rèn)識(shí)單層廠房立面設(shè)計(jì)及內(nèi)部空間處理的特點(diǎn)。第17章單層廠房設(shè)計(jì)17.1

單層廠房組成17.2

單層廠房平面設(shè)計(jì)17.3

單層廠房剖面設(shè)計(jì)17.4

單層廠房定位軸線17.5立面及內(nèi)部空間設(shè)計(jì)17.1

單層廠房組成

單層廠房的房屋的組成1.生產(chǎn)工段(也稱生產(chǎn)工部)2.輔助工段3.庫(kù)房部分4.行政辦公生活用房每一幢廠房的組成應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的性質(zhì)、規(guī)模、總平面布置等因素來確定。裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)的單層廠房構(gòu)件組成

單層廠房的構(gòu)件的組成見下圖。

單層廠房的構(gòu)件的名稱1.承重結(jié)構(gòu)橫向排架：基礎(chǔ)、柱、屋架（或屋面梁）縱向聯(lián)系構(gòu)件：基礎(chǔ)梁、連系梁、圈梁、吊車梁等。支撐系統(tǒng)：屋架支撐、柱間支撐等。2.圍護(hù)結(jié)構(gòu):外墻、屋頂、地面、門窗、天窗等。3.其他:隔斷、作業(yè)梯、檢修梯等。

17.2單層廠房平面設(shè)計(jì)

17.2.1總平面對(duì)平面設(shè)計(jì)的影響17.2.2平面設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝的關(guān)系17.2.3平面設(shè)計(jì)與運(yùn)輸設(shè)備的關(guān)系17.2.4單層廠房常用平面形式17.2.5

單層廠房柱網(wǎng)選擇17.2.6廠房生活間設(shè)計(jì)17.2.1總平面對(duì)平面設(shè)計(jì)的影響一般工廠主要是由建筑物和構(gòu)筑物所組成。工廠總平面設(shè)計(jì)常是根據(jù)全廠的生產(chǎn)工藝流程、交通運(yùn)輸、衛(wèi)生、防火、氣象、地形、地質(zhì)以及建筑群體藝術(shù)等條件，確定這些建筑物與構(gòu)筑物之間的位置關(guān)系；合理的組織人流、貨流，避免交叉和迂回；布置各種工程管線;進(jìn)行廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)及綠化、美化布置等。見下圖。（1）廠區(qū)人流、貨流組織對(duì)平面設(shè)計(jì)的影響（2）地形的影響:地形對(duì)廠房平面形式有直接影響。只要工藝條件允許，為了節(jié)約投資，廠房平面形式，應(yīng)根據(jù)地形條件作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使之與地形相適應(yīng)。見圖[鑄工車間橫剖面]。

（3）氣象條件的影響：主要影響因素有兩個(gè)：一是日照，二是風(fēng)向。理想的朝向應(yīng)該是：夏季室內(nèi)不受陽(yáng)光照射，又要易于進(jìn)風(fēng)，有良好的自然通風(fēng)條件。某機(jī)械廠總平面布置圖生產(chǎn)工藝是工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一。17.2.2平面設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝的關(guān)系（1）生產(chǎn)工藝流程的影響

生產(chǎn)工藝流程是指某一產(chǎn)品的加工制作過程，即由原材料按生產(chǎn)要求的程序，逐步通過生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)手段進(jìn)行加工生產(chǎn)，并制成半成品或成品的全部過程。

單層廠房里，工藝流程基本上是通過水平生產(chǎn)運(yùn)輸來實(shí)現(xiàn)的。平面設(shè)計(jì)必須滿足工藝流程及布置要求，使生產(chǎn)線路短捷、不交叉、少迂回，并具有變更布置的靈活性。例：機(jī)械工廠的金工裝配車間（2）生產(chǎn)狀況的影響：

不同性質(zhì)的廠房，在生產(chǎn)操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同的生產(chǎn)狀況。（3）生產(chǎn)設(shè)備布置的影響：

生產(chǎn)設(shè)備的大小和布置方式直接影響到廠房的平面布局、跨度大小和跨間數(shù)，同時(shí)也影響到大門尺寸和柱距尺寸等。

17.2.3

廠房平面設(shè)計(jì)與運(yùn)輸設(shè)備的關(guān)系（1）起重運(yùn)輸設(shè)備的類型輕型吊車（Q≤5t）梁式吊車（Q≤5t）橋式吊車（5～100t）地面軌道交通（2）起重運(yùn)輸設(shè)備與廠房平面設(shè)計(jì)的關(guān)系

起重運(yùn)輸設(shè)備影響廠房的平面布置和平面尺寸。見[機(jī)械加工裝配車間平面]圖如廠房?jī)?nèi)要求進(jìn)入火車車皮，則應(yīng)在平面圖上布置鐵軌。火車車皮進(jìn)入處的門，其尺寸必須適合車皮運(yùn)行及安全要求。機(jī)械加工裝配車間生產(chǎn)工藝流程機(jī)械加工裝配車間平面圖17.2.4單層廠房常用平面形式

確定單層廠房平面形式的因素主要有：生產(chǎn)規(guī)模大小、生產(chǎn)性質(zhì)、生產(chǎn)特征、工藝流程布置、交通運(yùn)輸方式以及土建技術(shù)條件等。（1）矩形平面

單跨平面--是構(gòu)成其它平面形式的基本單位。平行多跨組合平面--適用于直線式的生產(chǎn)工藝流程。

垂直跨組合平面--適用于垂直式的生產(chǎn)工藝流程。

正方形平面--此種平面形式經(jīng)濟(jì)方面較優(yōu)越。見下表。（2）L、П、Ⅲ形平面

特點(diǎn)：外墻較長(zhǎng)，廠房各跨寬度不大，外墻上可多設(shè)門窗，使廠房?jī)?nèi)有較好的自然通風(fēng)和采光條件；在垂直相交處結(jié)構(gòu)、構(gòu)造處理均較復(fù)雜；廠房?jī)?nèi)各種管線較長(zhǎng)，故造價(jià)較高。見表平面形式不同廠房造價(jià)比

17.2

單層廠房平面設(shè)計(jì)17.2.5

單層廠房柱網(wǎng)選擇（1）柱網(wǎng)尺寸的確定

柱網(wǎng)的尺寸是由柱距和跨度組成。見圖。必須符合國(guó)家規(guī)范《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》BJ6-86的有關(guān)規(guī)定。單層廠房柱網(wǎng)尺寸示意（2）起重運(yùn)輸設(shè)備與廠房平面設(shè)計(jì)的關(guān)系

跨度尺寸的確定：見[跨度與設(shè)備布置的關(guān)系]圖生產(chǎn)工藝中生產(chǎn)設(shè)備的大小及布置方式；車間內(nèi)部通道的寬度；滿足《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的要求：

當(dāng)屋架跨度≤18米時(shí)，采用擴(kuò)大模數(shù)30M的數(shù)列(M-基本模數(shù)，100mm)

當(dāng)屋架跨度＞18米時(shí)，采用擴(kuò)大模數(shù)60M的數(shù)列

當(dāng)工藝布置有明顯優(yōu)越性時(shí)，跨度尺寸亦可采用21米、27米、33米。柱距尺寸的確定：我國(guó)單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)主要采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，其基本柱距是6米。相應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件如基礎(chǔ)梁、吊車梁、連系梁、屋面板、橫向墻板等，均已配套成型。柱距尺寸還受到材料的影響，當(dāng)采用磚混結(jié)構(gòu)的磚柱時(shí)，其柱距宜小于4米，可為3.9米、3.6米、3.3米?？缍扰c設(shè)備布置的關(guān)系擴(kuò)大柱網(wǎng)為了使廠房具有相應(yīng)的靈活性和通用性，宜采用擴(kuò)大柱網(wǎng)。常用擴(kuò)大柱網(wǎng)(跨度×柱距)為12×12、15×12、18×12、24×12、18×18、24×24（米）等。12米柱距在工程中的應(yīng)用通常有帶托架和不帶托架兩種方案。此外，在擴(kuò)大柱網(wǎng)中還有正方形或趨近正方形柱網(wǎng)，常用尺寸為12×12、18×18、24×24（米）等。12米柱距

12米柱距在工程中的應(yīng)用通常有帶托架和不帶托架兩種方案。帶托架(托梁)方案

多跨廠房中列柱采用12米柱距，邊列柱采用6米柱距，中列柱間設(shè)12米托架（托梁），屋架間距仍保持6米，屋面板、墻板都是6米。這種方案除托架（托梁）、托架處柱與基礎(chǔ)外，其余構(gòu)件與6米柱距系統(tǒng)一致。不帶托架方案

廠房的中、邊列柱均采用12米拄距，屋面板與墻板長(zhǎng)度也采用12米。

這種方案廠房的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，構(gòu)件數(shù)量、類型減少，有利建筑工業(yè)化。擴(kuò)大柱網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是：提高廠房面積的利用率見圖[擴(kuò)大柱網(wǎng)與設(shè)備布置]

有利于大型設(shè)備的布置和產(chǎn)品的運(yùn)輸。適應(yīng)生產(chǎn)工藝變更及生產(chǎn)設(shè)備更新的要求。

減少構(gòu)件數(shù)量，但增加了構(gòu)件重量，見下表。

減少柱基礎(chǔ)土石方工程量。矩形平面144×24米單層廠房各柱網(wǎng)構(gòu)件數(shù)量比較擴(kuò)大柱距后增加設(shè)備的布置圖深基礎(chǔ)設(shè)備距柱的最小距離17.2

單層廠房平面設(shè)計(jì)17.2.6

廠房生活間設(shè)計(jì)

為了滿足工人在生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)衛(wèi)生及生活上的需要，保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，給工人創(chuàng)造良好的勞動(dòng)衛(wèi)生條件，應(yīng)設(shè)生活間。（1）生活間的組成

①生產(chǎn)衛(wèi)生用室：浴室、存衣室

②生活衛(wèi)生用室：休息室、吸煙室、廁所、女工衛(wèi)生室、小吃部、保健站等。

③行政辦公室：辦公室、會(huì)議室、學(xué)習(xí)室、值班室、計(jì)劃調(diào)度室等。

④生產(chǎn)輔助用室：工具室、材料庫(kù)、計(jì)量室等。（2）生活間的布置

生活間的位置應(yīng)便于職工上下班；避免生產(chǎn)中產(chǎn)生的有害物質(zhì)及高溫的影響；盡量減少對(duì)廠房天然采光和自然通風(fēng)的影響；有利于地面、地下及高空各種管線的布置，不妨礙廠房的擴(kuò)建；生活間的造型及色彩應(yīng)與廠房統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

生活間的布置方式有三種：見[廠房外部不同位置的生活間]

位于廠房外部不同位置的生活間鳥瞰圖①毗連式生活間

毗連式生活間是緊靠廠房外墻(山墻或縱墻)布置的生活間。優(yōu)點(diǎn)：①距離短、聯(lián)系方便：②共用外墻，節(jié)省材料；③充分利用空間；占地較?。虎軐?duì)車間保溫有利；⑤易與總平面圖人流路線協(xié)調(diào)一致；⑥可避開廠區(qū)運(yùn)輸繁忙的不安全地帶。缺點(diǎn)：①影響車間的采光和通風(fēng)；②車間內(nèi)部的振動(dòng)、灰塵、余熱、噪聲、有害氣體等，對(duì)生活間干擾大。毗連式生活間和廠房的結(jié)構(gòu)方案不同，荷載相差大，應(yīng)設(shè)置沉降縫。處理方案有兩種。見下圖。眥連式生活間沉降縫的處理②獨(dú)立式生活間獨(dú)立式生活間是距廠房一定距離、分開布置的生活間。優(yōu)點(diǎn)：生活間和車間的采光、通風(fēng)互不影響；生活間布置靈活；生活間和車間的結(jié)構(gòu)方案互不影響，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造容易處理。

缺點(diǎn)：生活間和車間的采光、通風(fēng)互不影響；生活間布置靈活；生活間和車間的結(jié)構(gòu)方案互不影響，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造容易處理。

獨(dú)立式生活間適用于散發(fā)大量生產(chǎn)余熱、有害氣體及易燃易爆炸的車間。獨(dú)立式生活間與車間的連接方式有三種。見下圖。獨(dú)立式生活間與車間連接的三種方式③廠房?jī)?nèi)部式生活間廠房?jī)?nèi)部式生活間是將生活間布置在車間內(nèi)部可以充分利用的空間內(nèi)。只要在生產(chǎn)工藝和衛(wèi)生條件允許的情況下，均可采用這種布置方式。

優(yōu)點(diǎn)：使用方便、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)省建筑面積和體積的。缺點(diǎn)：只能將生活間的部分房間布置在車間內(nèi)，如存衣室、休息室等，車間的通用性也受到限制。內(nèi)部式生活間有下列幾種布置方式：

①在邊角、空余地段布置生活間

②在車間上部設(shè)夾層。夾層可支承在柱子上，也可以懸掛在屋架下。

③利用車間一角布置生活間。

④在地下室或半地下室布置生活間。但是需要設(shè)置機(jī)械通風(fēng)、人工照明，且構(gòu)造復(fù)雜、費(fèi)用較高，故一般較少采用。17.3

單層廠房的剖面設(shè)計(jì)剖面設(shè)計(jì)是從廠房的建筑空間處理上滿足生產(chǎn)對(duì)廠房提出的各種要求。

17.3.1廠房高度的確定17.3.2廠房的天然采光17.3.3廠房的自然通風(fēng)

17.3.1廠房高度的確定

廠房高度指室內(nèi)地面（相對(duì)標(biāo)高定為±0.000）至柱頂(或傾斜屋蓋最低點(diǎn)、或下沉式屋架下弦底面)的距離。確定廠房的高度必須根據(jù)生產(chǎn)使用要求以及建筑統(tǒng)一化的要求，同時(shí)，還應(yīng)考慮到空間的合理利用。（1）柱頂標(biāo)高的確定

①無(wú)吊車廠房：按最大生產(chǎn)設(shè)備及其使用、安裝、檢修時(shí)所需凈空高度確定；同時(shí)兼顧采光和通風(fēng)，一般不低于4米。根據(jù)《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，應(yīng)符合300mm的倍數(shù)。②有吊車廠房

在多跨廠房中，由于廠房高低不齊，使結(jié)構(gòu)和構(gòu)造復(fù)雜化，增加造價(jià)，見圖[高低跨處的構(gòu)造處理]。因此，根據(jù)《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定：在采暖和不采暖的多跨廠房，當(dāng)高差值等于或小于1.2M時(shí)不宜設(shè)高度差；在不采暖的廠房中，當(dāng)高跨一側(cè)僅有一個(gè)低跨，且高差值等于或小于1.8M時(shí)，也不宜設(shè)高度差。見圖[某金工車間剖面方案]。對(duì)于采用梁式或橋式吊車的廠房來說：

柱頂標(biāo)高H=H1+H2

軌頂標(biāo)高H1=h1+h2+h3+h4+h5

軌頂至柱頂高度H2=h6+h7

根據(jù)《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，柱頂標(biāo)高H應(yīng)為300mm的倍數(shù)。h1--需跨越的最大設(shè)備高度

h2--起吊物與跨越物間的安全距離，一般為400～500mm

h3--起吊的最大物件高度

h4--吊索最小高度，由起吊物件的大小和起吊方式?jīng)Q定，一般＞1米

h5--吊鉤至軌頂面的距離，由吊車規(guī)格表中查得

h6--軌頂至吊車小車頂面的距離，由吊車規(guī)格表中查得

h7--小車頂面至屋架下弦底面之間的安全距離，應(yīng)考慮到屋架的撓度、廠房可能不均勻沉陷等因素，最小尺寸為220mm，濕陷黃土地區(qū)一般不小于300mm。如果屋架下弦懸掛有管線等其它設(shè)施時(shí)，還需另加必要的尺寸。確定廠房高度的因素有吊車廠房高度的確定高低跨處構(gòu)造處理（2）剖面空間的利用

確定廠房高度時(shí)，應(yīng)在不影響生產(chǎn)使用的前提下，充分發(fā)掘建筑空間的潛力，降低建筑造價(jià)。見圖[剖面空間的利用]。

當(dāng)廠房?jī)?nèi)有個(gè)別高大設(shè)備或需高空間操作的工藝環(huán)節(jié)時(shí)，為了避免提高整個(gè)廠房的高度，可采取降低局部地面標(biāo)高的方法；也可利用兩榀屋架間的空間來布置個(gè)別特殊高大的設(shè)備某金工車間的剖面方案比較（3）室內(nèi)地坪標(biāo)高的確定

廠房室內(nèi)地坪的絕對(duì)標(biāo)高是在總平面設(shè)計(jì)時(shí)確定的。室內(nèi)外高差取150～200mm，常用坡道連接。在山地建廠時(shí)，應(yīng)結(jié)合地形，因地制宜。見圖[室內(nèi)地坪標(biāo)高的確定]。車間各跨利用不同標(biāo)高的臺(tái)階廠房垂直于等高線布置當(dāng)廠房?jī)?nèi)地坪有兩個(gè)以上不同高度的地平面時(shí)，定主要地平面的標(biāo)高為±0.00017.3.2廠房的天然采光單層廠房主要采用天然采光，當(dāng)天然采光不能滿足時(shí)，才輔以人工照明。（1）天然采光的基本要求

①采光系數(shù)最低值：《工業(yè)企業(yè)采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50033--91中將我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的視覺工作分為V級(jí)，并提出了各級(jí)視覺工作要求的室內(nèi)天然光照度最低值及各級(jí)采光系數(shù)最低值。見表[作業(yè)場(chǎng)所工作面上的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值]。

工作面上采光系數(shù)是否符合要求，應(yīng)選擇建筑物典型剖面工作面上的采光曲線進(jìn)行檢驗(yàn)。見[采光曲線示意圖]。

②采光均勻度：是指工作面上采光系數(shù)最低值與平均值之比。

頂部采光，I～Ⅳ級(jí)采光等級(jí)的采光均勻度不宜小于0.7；側(cè)窗采光不做規(guī)定。

③應(yīng)避免在工作區(qū)產(chǎn)生眩光。室內(nèi)工作面上某一點(diǎn)的照度與同時(shí)間露天場(chǎng)地上照度的百分比表示，這個(gè)比值稱為室內(nèi)某點(diǎn)的采光系數(shù)C。見下圖。即：C=En/Ew×100%C--室內(nèi)某點(diǎn)的采光系數(shù)(％)，

En--室內(nèi)某點(diǎn)的照度(Lx)；

Ew--同一時(shí)間的室外照度(Lx)；室內(nèi)工作面上應(yīng)有一定的光線，光線的強(qiáng)弱是通常用照度來衡量的，照度表示單位面積上所接受的光通量的多少。但由于室外天然光線隨時(shí)都在變化，室內(nèi)的照度值也隨之而變化。因此，室內(nèi)某點(diǎn)的采光情況不可能用這個(gè)變化不定的照度值來表示，而是以采光系數(shù)C來表示。采光系數(shù)的確定采光系數(shù)C注：①表中所列采光系數(shù)值適用于我國(guó)Ⅲ類光氣侯區(qū)．采光系數(shù)值是根據(jù)室外臨界照度為5000Ｌx制定的。②亮度對(duì)比小的Ⅰ、Ⅱ級(jí)視覺作業(yè)，其采光等級(jí)可提高一級(jí)采用。作業(yè)場(chǎng)所工作面上的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值生產(chǎn)車間和工作場(chǎng)所的采光等級(jí)舉例采光曲線示意單層廠房天然采光方式

（2）采光方式見圖A.側(cè)面采光

B.頂部采光

C.混合采光

側(cè)面采光分單側(cè)采光和雙側(cè)采光。采光側(cè)窗分高側(cè)窗和低側(cè)窗。側(cè)面采光經(jīng)濟(jì)適用、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能采用這種方式。單向低側(cè)窗光線方向性強(qiáng)、均勻度差、衰減幅度大。見下圖。提高側(cè)窗位置，能使遠(yuǎn)窗點(diǎn)的采光系數(shù)提高、照度增加，使廠房采光的均勻度得到提高。一般中等照度要求的廠房，側(cè)窗采光對(duì)水平工作面的有效進(jìn)深為工作面至窗上緣高度的2倍。應(yīng)盡可能采用雙側(cè)采光。當(dāng)側(cè)面采光不能滿足要求時(shí)，可采用混合采光方式或輔以人工照明。由于側(cè)面采光的方向性強(qiáng)，故布置側(cè)窗時(shí)要避免可能產(chǎn)生的遮擋：高側(cè)窗窗臺(tái)宜高于吊車梁面600mm，低側(cè)窗窗臺(tái)高度一般為工作面的高度，同時(shí)為便于開關(guān)，通常取1000mm左右。見下圖。廠房縱向光線均勻性與窗間墻的寬度有關(guān)。窗間墻不宜設(shè)得太寬，通常等于或小于窗寬，必要時(shí)可作成不設(shè)窗間墻的通長(zhǎng)帶形窗。

側(cè)面采光高低側(cè)窗示意窗點(diǎn)采光系數(shù)和采光均勻度的關(guān)系利用高差設(shè)置高側(cè)窗的廠房剖面（3）采光天窗的形式和布置

見圖[采光天窗的形式和布置]。常見的有矩形天窗、梯形天窗、三角形天窗、M形天窗、鋸齒形天窗、橫向下沉式天窗、平天窗等。

采光天窗的布置須結(jié)合天窗形式、屋蓋結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、廠房朝向、生產(chǎn)要求等因素綜合考慮。

縱向布置：適用于南北向廠房，多采用矩形、Ｍ形、梯形、鋸齒形等天窗，平天窗也可作成采光帶沿縱向布置。為方便屋面檢修于消防，常在靠山墻及橫向變形縫兩側(cè)柱間不設(shè)天窗。

橫向布置：適用于東西向廠房，多采用橫向下沉式天窗，平天窗也可成帶橫向布置。

點(diǎn)式布置：一般采用平天窗，根據(jù)使用要求，在屋面上靈活地布置采光口，采光均勻性好。采光天窗形狀與布置矩形天窗是沿跨間縱向升起局部屋面、在高低屋面的垂直面上開設(shè)采光窗而形成的，具有中等照度。是我國(guó)廣泛采用的一種采光天窗。當(dāng)廠房為南北向時(shí)，室內(nèi)光線均勻。由于窗面垂直，積灰少，且易于防水。窗扇可開啟，能兼起通風(fēng)作用。它的缺點(diǎn)是組成構(gòu)件類型多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自重大，造價(jià)高，增加了廠房高度、抗震性能不好。為了獲得良好的采光效果，矩形天窗的寬度b宜等于廠房跨度L的1/3-1/2，天窗的高寬比h/b宜為0.3左右，不宜大于0.45，這是由于天窗過高對(duì)提高工作面照度的作用較小。矩形天窗是將矩形天窗的屋蓋由兩側(cè)向內(nèi)傾斜而形成。由于屋蓋的傾斜，其內(nèi)表面可增強(qiáng)光線的反射作用，同時(shí)，傾斜的屋蓋可以引導(dǎo)氣流。所以，Ｍ形天窗較矩形天窗的采光、通風(fēng)都更有利。但構(gòu)造較矩形天窗復(fù)雜，天窗屋面需設(shè)置內(nèi)排水，或形成縱向長(zhǎng)天溝外排水。M形天窗M形天窗

是將廠房屋蓋做成鋸齒形，窗設(shè)于垂直面上(有時(shí)也做成稍傾斜面)。這種天窗能利用天棚傾斜面反射光線。因此，采光效率較矩形天窗高。窗扇可開啟，能兼起通風(fēng)作用，窗口一般朝北或接近北向，無(wú)直射陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)、或射進(jìn)的陽(yáng)光很少，室內(nèi)光線穩(wěn)定。因此，對(duì)于要求光線穩(wěn)定，要調(diào)節(jié)溫濕度的廠房，如紡織廠多采用這種天窗形式。其它，如印染廠、機(jī)械廠等也可采用。

鋸齒形天窗

是將相鄰柱距的整跨屋面板上下交替布置在屋架的上下弦上，利用屋面板位置的高差(即屋架上下弦的高差)作采光口而形成的。橫向下沉式天窗布置靈活，可根據(jù)使用要求每隔一個(gè)柱距或幾個(gè)柱距布置，其造價(jià)較矩形天窗低。當(dāng)廠房為東西向時(shí)，橫向下沉式天窗為南北向。因此，橫向下沉式天窗多用于朝向?yàn)闁|西向的冷加工車間。同時(shí)，它排氣路線短捷，可開設(shè)較大面積的通風(fēng)口，通風(fēng)量大。所以，它還適用于對(duì)采光、通風(fēng)都有要求的熱加工車間。其缺點(diǎn)是窗扇形式受屋架限制、不標(biāo)準(zhǔn)且構(gòu)造復(fù)雜，廠房縱向剛度較差。

橫向下沉式天窗局部軸側(cè)圖橫向下沉式天窗

是在屋蓋上直接設(shè)置采光口而形成的。它可以成點(diǎn)、成塊、或成帶布置。平天窗的采光效率高，約為矩形天窗的2-2.5倍，并具有布置靈活、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于太陽(yáng)光直射車間易產(chǎn)生眩光、采暖地區(qū)玻璃易結(jié)露，造成水滴下落、玻璃表面易積塵或積雪、玻璃破碎落下傷人、以及平天窗一般不起通風(fēng)作用等問題，我國(guó)在實(shí)踐中采取了一些措施(詳見天窗部分)。由于平天窗有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，故在冷加工車間的設(shè)計(jì)中應(yīng)用較廣泛。

平天窗布置示意圖平天窗（4）采光計(jì)算

廠房立面上的窗口一般是根據(jù)廠房的采光、通風(fēng)以及立面處理等因素綜合考慮開設(shè)的，應(yīng)進(jìn)行采光計(jì)算。圖表計(jì)算法是我國(guó)目前常用的方法：在初步設(shè)計(jì)階段采用窗地面積比來估算或驗(yàn)算采光面積。見表[窗地面積比]。

窗地面積比注：當(dāng)Ⅰ級(jí)采光等級(jí)的車間采用單側(cè)窗或Ⅱ、級(jí)采光等級(jí)的車間采用矩形天窗時(shí)，其采光不足的部分應(yīng)照明補(bǔ)充。17.3.3廠房的自然通風(fēng)單層廠房自然通風(fēng)是利用空氣的熱壓和風(fēng)壓作用進(jìn)行的。見圖[熱壓作用]、[風(fēng)壓作用]。熱壓作用由于廠房?jī)?nèi)部人體散發(fā)的熱量、機(jī)械加工生產(chǎn)的熱量提高了室內(nèi)空氣溫度，使空氣體積膨脹，密度變小而自然上升；室外空氣溫度相對(duì)較低，密度較大，便由外圍護(hù)結(jié)構(gòu)下部的門窗洞口進(jìn)入室內(nèi)，加速了室內(nèi)熱空氣的流動(dòng)。新鮮空氣不斷進(jìn)入室內(nèi)，污濁空氣不斷排出，如此循環(huán)，達(dá)到通風(fēng)的目的。這種利用室內(nèi)外冷熱空氣產(chǎn)生的壓力差進(jìn)行通風(fēng)的方式，稱為熱壓通風(fēng)。熱壓值按下列公式計(jì)算：

ΔP=H(r外－r內(nèi))

式中：ΔP-熱壓(kg/平方)

H-進(jìn)風(fēng)口中心線至排風(fēng)口中心線的垂直距離（米）

r外-室外空氣密度(kg/平方)

r內(nèi)-室內(nèi)空氣密度(kg/平方)該公式的物理意義是：熱壓值的大小與上下進(jìn)排風(fēng)口中心線的垂直距離和室內(nèi)外空氣密度差成正比。所以，在無(wú)天窗的廠房中，應(yīng)盡可能提高高側(cè)窗的位置，降低低側(cè)窗的位置，以增加進(jìn)排風(fēng)口的高差。而中部側(cè)窗可采用固定窗或便于開關(guān)的中懸窗。

熱壓通風(fēng)原理示意

當(dāng)風(fēng)吹向建筑物時(shí)，建筑物迎風(fēng)面AA’(剖面)及AD(平面)的空氣壓力增加，超過一個(gè)大氣壓，迎風(fēng)面AA’D’D區(qū)域?yàn)檎龎簠^(qū)，用符號(hào)“＋”表示；當(dāng)風(fēng)越過建筑物迎風(fēng)面時(shí)，根據(jù)單位時(shí)間流量相等的原理，則風(fēng)速加大，使建筑物頂面、背面和側(cè)面均形成小于一個(gè)大氣壓的負(fù)壓區(qū)，用符號(hào)“－”表示。在建筑物中，正壓區(qū)的洞口為進(jìn)風(fēng)口，負(fù)壓區(qū)的洞口為排風(fēng)口。這樣，就會(huì)使室內(nèi)外空氣進(jìn)行交換。這種由于風(fēng)而產(chǎn)生的空氣壓力差稱為風(fēng)壓通風(fēng)。風(fēng)繞建筑物流動(dòng)時(shí)車間剖面及平面示意圖風(fēng)壓作用（1）冷加工車間的自然通風(fēng)

冷加工車間室內(nèi)無(wú)大的熱源，主要滿足采光要求。設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的開啟扇和交通運(yùn)輸門就能滿足車間內(nèi)通風(fēng)換氣的要求。為避免氣流分散，不宜設(shè)置通風(fēng)天窗，但可設(shè)置通風(fēng)屋脊排除積聚在屋蓋下部的熱空氣。（2）熱加工車間的自然通風(fēng)

熱加工車間在生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生大量余熱和有害氣體，尤其要組織好自然通風(fēng)。

①進(jìn)、排風(fēng)口的布置：見圖[進(jìn)、排風(fēng)口的布置]。

②通風(fēng)天窗的類型：以通風(fēng)為主的天窗稱為通風(fēng)天窗。主要有矩形通風(fēng)天窗和下沉式通風(fēng)天窗兩種。

③開敞式廠房：所謂開敞式是指外墻不設(shè)窗扇而用擋雨板代替。見圖[開敞式廠房]。根據(jù)熱壓原理，熱壓值的大小與進(jìn)、排風(fēng)口的中心線距離H成正比。進(jìn)風(fēng)口布置得越低越好：南方炎熱地區(qū)進(jìn)風(fēng)口低側(cè)窗窗臺(tái)標(biāo)高，可以低于1M；北方寒冷地區(qū)熱車間的低側(cè)窗可分為上下兩排。排風(fēng)口的位置應(yīng)盡可能高。見下圖。寒冷地區(qū)低側(cè)窗進(jìn)風(fēng)口布置進(jìn)、排風(fēng)口的布置排風(fēng)口布置

為了提高熱加工車間的通風(fēng)能力和便于窗扇啟閉，低側(cè)窗宜采用平開窗和立旋窗，尤其以立旋窗為最佳，因?yàn)樗拈_啟角度可隨風(fēng)向來調(diào)節(jié)，能得到最大的通風(fēng)量。當(dāng)設(shè)有天窗時(shí)，天窗位置一般在屋脊處，且天窗宜設(shè)在散發(fā)熱量較大的設(shè)備上方。見下圖。

外墻中間部分的側(cè)窗，-般不按進(jìn)、排風(fēng)口設(shè)計(jì)，以免影響下部進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)氣量和氣流速度。但應(yīng)按采光窗設(shè)計(jì)，常采用固定窗或中懸窗。

單層廠房常用側(cè)窗開啟方式

熱車間的自然通風(fēng)是在風(fēng)壓和熱壓的共同作用下進(jìn)行的。其空氣流動(dòng)出現(xiàn)三種狀態(tài)：

矩形通風(fēng)天窗風(fēng)壓和熱壓共同作用下的三種氣流狀況示意圖

為防止迎風(fēng)面對(duì)室內(nèi)排氣口的不良影響，應(yīng)在迎風(fēng)面設(shè)置擋風(fēng)板。由于風(fēng)可以從各個(gè)方向吹來，因此，矩形天窗的兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置擋風(fēng)板，無(wú)論風(fēng)從何處吹來，均可使排風(fēng)口始終處于負(fù)壓區(qū)。設(shè)有擋風(fēng)板的矩形天窗稱為矩形通風(fēng)天窗或避風(fēng)天窗。在無(wú)風(fēng)時(shí)，車間內(nèi)部靠熱壓通風(fēng)；有風(fēng)時(shí)，風(fēng)速越大則負(fù)壓區(qū)絕對(duì)值也越大，排風(fēng)量也增大。擋風(fēng)板至矩形天窗的距離以等于排風(fēng)口高度的1.1～1.5倍為宜。當(dāng)平行等高跨兩矩形天窗排風(fēng)口之水平距離L小于或等于天窗高度h的5倍時(shí)，可不設(shè)擋風(fēng)板，因?yàn)樵搮^(qū)域的風(fēng)壓始終為負(fù)壓。

平行等高跨兩天窗之間不設(shè)擋風(fēng)板的條件

在屋頂結(jié)構(gòu)中，部分屋面板鋪在屋架上弦上，部分屋面板鋪在屋架下弦上。屋架上弦與下弦之間的空間構(gòu)成在任何風(fēng)向下均處于負(fù)壓區(qū)的排風(fēng)口，這樣的天窗稱為下沉式通風(fēng)天窗。下沉式通風(fēng)天窗有三種形式：井式通風(fēng)天窗：每隔一個(gè)或幾個(gè)柱距將部分屋面板擱置在屋架下弦上，形成一個(gè)個(gè)的“井”式天窗，處于屋頂中部的稱為中井式天窗，設(shè)在邊部的稱為邊井式天窗。下沉式通風(fēng)天窗

將部分屋面板沿廠房縱向擱置在屋架下弦上形成的天窗稱為縱向下沉式通風(fēng)天窗。它可布置在屋脊處或屋脊兩側(cè)。

橫向下沉式通風(fēng)天窗：沿廠房橫向?qū)⒁粋€(gè)柱距內(nèi)的屋面板全部擱置在屋架下弦上所形成的天窗稱為橫向下沉式通風(fēng)天窗。這種天窗采光均勻，排氣路線短，適用于對(duì)采光、通風(fēng)都有要求的熱車間。在東西朝向的車間中，采用橫向下沉式天窗可減少直射陽(yáng)光對(duì)廠房的影響。以上三種下沉式通風(fēng)天窗布置的共同特點(diǎn)是：通風(fēng)流暢，布置靈活。井式通風(fēng)天窗縱向下沉式通風(fēng)天窗橫向下沉式通風(fēng)天窗局部軸測(cè)圖縱向下沉式通風(fēng)天窗

我國(guó)南方及長(zhǎng)江流域一帶，夏季氣候都很炎熱。這些地區(qū)的熱加工車間，除采用通風(fēng)天窗外，外墻還可以采用開敞式。所謂開敞式是指外墻不設(shè)窗扇而用擋雨板代替。

開敞式廠房的優(yōu)點(diǎn)是：1)進(jìn)、排氣口的氣流阻力系數(shù)小，通風(fēng)量大；2)室內(nèi)外空氣交換迅速、散熱快、通風(fēng)降溫顯著；3)構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)比較低。它的缺點(diǎn)是：1)防寒、防雨、防風(fēng)砂能力差；2)風(fēng)速很大時(shí)，室內(nèi)煙塵彌漫，通風(fēng)不穩(wěn)定。開敞式廠房適用于防寒、防雨、防風(fēng)砂要求不高的車間。按照開敞式廠房的開敞部位，可分為四種形式開敞式廠房開敞式廠房剖面圖

在設(shè)計(jì)開敞式廠房時(shí)，應(yīng)根據(jù)廠房的生產(chǎn)特點(diǎn)、設(shè)備布置、當(dāng)?shù)仫L(fēng)速、夏季主導(dǎo)風(fēng)向、設(shè)計(jì)擋雨角等因素來確定采用哪種形式。擋雨板的出挑長(zhǎng)度和垂直間距，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)擋雨角度值來確定。擋雨板的尺寸根據(jù)所采用的建筑材料及構(gòu)造方案來確定。右圖中設(shè)計(jì)擋雨角β是根據(jù)生產(chǎn)要求、雨滴大小及風(fēng)速來確定的。防濺板高度一般為200mm。擋雨板間距與設(shè)計(jì)飄雨角β之間的關(guān)系17.4

單層廠房定位軸線單層廠房定位軸線是確定廠房主要承重構(gòu)件位置及其標(biāo)志尺寸的基準(zhǔn)線，同時(shí)也是廠房施工放線和設(shè)備定位的依據(jù)。其設(shè)計(jì)應(yīng)執(zhí)行《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ6-86的有關(guān)規(guī)定。定位軸線的劃分是在柱網(wǎng)布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

17.4.1橫向定位軸線17.4.2縱向定位軸線17.4.3縱橫跨連接處

柱與定位軸17.4.1橫向定位軸線

橫向定位軸線是垂直于廠房長(zhǎng)度方向(即平行于屋架)的定位軸線。

廠房橫向定位軸線之間的距離是柱距。

橫向定位軸線標(biāo)注了廠房縱向構(gòu)件如屋面板、吊車梁長(zhǎng)度的標(biāo)志尺寸、及其與屋架（或屋面梁）之間的相互關(guān)系。①中間柱與橫向定位軸線的聯(lián)系

屋架（或屋面梁）支承在柱子的中心線上，中間柱的橫向定位軸線與柱的中心線相重合。見下圖。②橫向伸縮縫、防震縫與定位軸線的聯(lián)系

橫向溫度伸縮縫和防震縫處采用雙柱雙屋架，設(shè)兩條橫向定位軸線，兩柱的中心線應(yīng)從定位軸線向縫的兩側(cè)各移600mm。兩條定位軸線間的插入距離A值，等于伸縮縫或防震縫的縫寬C。該處兩條橫向定位軸線與相鄰橫向定位軸線之間的距離與其他柱距保持一致。見下圖。③山墻與橫向定位軸線的聯(lián)系

單層廠房的山墻，按受力情況分為非承重墻和承重墻，其橫向定位軸線的劃分也不相同。見圖[山墻與橫向定位軸線的聯(lián)系]非承重山墻的抗風(fēng)柱設(shè)置承重山墻橫向定位軸線橫向定位軸線與墻柱的關(guān)系17.4.2縱向定位軸線

縱向定位軸線是平行于廠房長(zhǎng)度方向(即垂直于屋架)的定位軸線。

廠房縱向定位軸線之間的距離是跨度。

縱向定位軸線主要用來標(biāo)注廠房橫向構(gòu)件如屋架（或屋面梁）長(zhǎng)度的標(biāo)志尺寸和確定屋架（或屋面梁）、排架柱等構(gòu)件間的相互關(guān)系?？v向定位軸線的布置應(yīng)使廠房結(jié)構(gòu)和吊車的規(guī)格協(xié)調(diào)，保證吊車與柱之間留有足夠的安全距離。在支承式梁式吊車或橋式吊車的廠房設(shè)計(jì)中，由于屋架(或屋面梁)和吊車的設(shè)計(jì)生產(chǎn)制作都是標(biāo)準(zhǔn)化的，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)滿足L＝Lk+2e。①外墻、軸線與縱向定位軸線的聯(lián)系

由于吊車起重量、柱距、跨度、有否安全走道板等因素的影響，邊柱與縱向定位軸線的聯(lián)系有兩種情況：封閉式結(jié)合的縱向定位軸線非封閉式結(jié)合的縱向定位軸線邊柱與縱向定位軸線的聯(lián)系根據(jù)L＝Lk+2e,由下圖可知e＝h+K+B，則K=e-(h+B)

K--吊車端部外緣至上柱內(nèi)緣的安全距離；

h--上柱截面高度；

B--軌道中心線至吊車端部外緣的距離，查吊車規(guī)格資料。

由于吊車起重量、柱距、跨度、有否安全走道板等因素的影響，邊柱外緣與縱向定位軸線的聯(lián)系有兩種情況：（1）封閉式結(jié)合的縱向定位軸線：當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓俊?0T時(shí)，查現(xiàn)行吊車規(guī)格，得B≤260mm，K≥80mm，通常上柱截面高度h＝400mm，e＝750mm，則K＝e-(h十B)＝90mm，能滿足吊車運(yùn)行所需安全距≥80mm的要求。此時(shí)，縱向定位軸線采用封閉式結(jié)合，軸線與邊柱外緣重合。

外墻邊柱與定位軸線的關(guān)系（2）非封閉式結(jié)合的縱向定位軸線：吊車起重量Q＝30T／5T查得：B＝300mm，K≥100mm，上柱截面高度h仍為400mm，e＝750mm，則K＝e-(h十B)＝50mm，安全距離不能滿足要求，所以需將邊柱從定位軸線向外移一定距離，這個(gè)值稱為聯(lián)系尺寸，用D表示，采用300mm或其倍數(shù)。

②中柱與縱向定位軸線的聯(lián)系

在多跨廠房中，中柱有平行等高跨和平行不等高跨兩種情況。平行等高跨中柱與縱向定位軸線的聯(lián)系無(wú)變形縫平行不等高跨中柱縱向定位軸線17.4.3縱橫跨連接處柱與定位軸線的聯(lián)系

有縱橫跨的廠房，由于縱跨和橫跨的長(zhǎng)度、高度、吊車起重量都可能不相同，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，設(shè)計(jì)時(shí)，常將縱跨和橫跨的結(jié)構(gòu)分開，并在兩者之間設(shè)置伸縮縫、防震縫、沉降縫。縱橫跨連接處設(shè)雙柱、雙定位軸線。兩定位軸線之間設(shè)插入距A。見右圖。縱橫跨連接處的定位軸線劃分17.5

立面及內(nèi)部空間設(shè)計(jì)17.5.1單層廠房立面設(shè)計(jì)17.5.2單層廠房?jī)?nèi)部空間設(shè)計(jì)17.5.1單層廠房立面設(shè)計(jì)

單層廠房的立面應(yīng)根據(jù)功能要求、技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)等因素，運(yùn)用前面所講過的建筑構(gòu)圖原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，使建筑具有簡(jiǎn)潔、樸素、大方、新穎的外觀形象。①影