大型车间厂房设计概述

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【摘要】现代建筑设计应当是注入了人的思想和理念的过程。工业建筑也不再单单是工业厂房那么简单， 它已经融入了人们的生活。同时良好的工厂环境可以树立企业形象、增强凝聚力、陶冶情操、增进健康、吸引人才，并给所在地区带来益处。让人们享受现代工业建筑的艺术美，这是现代工业建筑的新思路，本文主要对某工业厂房的建筑设计进行了分析。

【关键词】工业厂房；建筑设计

工业厂房是为生产产品提供工作空间的建筑物，其建筑设计的目的是为了创造一个合理的生产空间和工作场所。所谓合理，需要考虑多方面的因素，如功能分区、空间尺度、采光通风、环境色彩以及经济造价等，建筑师要在“经济、实用、美观”的前提下，设计出能把功能、技术、艺术有机结合起来的使用空间，必须要注意以下几点：

1、厂房外墙立面形式的探索

以往设计的工业厂房， 外墙立面以横向分格为主， 墙下部和上部的钢窗均可起到采光与通风作用。由于厂房进深大， 需要的开窗面积就大， 大面积的开窗也满足了热性质厂房在散热时必须有大面积进风口的要求。这些窗往往连在了一起成为窗带。由于厂房的起重机大， 其行车梁也大， 在行车梁高度的较大范围内采光与通风受到遮挡， 开窗也就没有意义。同时， 结合生产工艺的整体要求， 许多能源介质管线均集中布置在吊车梁附近的位置。所以， 以往所见到的厂房形式通常为下部大窗并形成带形窗， 上部由于行车梁上部的高度有限， 窗相对矮些， 也形成窗带， 如果行车梁的上部空间较大， 或行车梁上层还有一层行车梁， 则上部形成二条或多条横向窗带， 如炼钢厂房的上部就有多条横向采光带。对于这些热性质的工业厂房， 侧墙上部的开窗面积已不能满足车间散热时作为出风口面积的要求， 厂房屋盖上通常要设置屋顶气楼， 或屋顶通风器： 改进的屋顶气楼。屋顶通风器满足厂房散热时出风口的面积要求后， 侧墙上部的窗户就可以不要开启了， 但采光作用还会有。大型厂房设置可开启的高侧窗的缺点是： 1） 高窗开启不方便， 常缺乏管理。下雨时， 雨水会从未关闭的窗口飘进来。2）钢结构墙体在窗洞处均需包边， 如果施工不好， 该处是雨水渗漏的薄弱点。3）现在的钢窗一般为平开窗而非推拉窗， 大型厂房高侧窗的绝对高度很高， 狂风暴雨时， 存在窗扇脱落的危险。所以， 现在， 大型厂房的高侧窗一般改进为以玻璃纤维树脂（ FRP）采光板做成的采光带了。这种下部为大面积的带形窗，上部为横向采光带的厂房外墙立面形式是20世纪80年代初至20世纪末所设计的典型的厂房外墙立面形式。近10年来， 通过对工业厂房的建筑设计进行认真分析和研究， 得出厂房外立面采用竖向分格不失为一个可取的建筑形式。如上所述的厂房进深大， 那么作为侧面采光， 墙面从上至下均能采光。侧墙上部的窗开得越高， 其采光就越深。由于屋顶通风器的使用， 可以用玻璃纤维树脂（ FRP）采光板代替钢窗， 如用FRP 板做成竖向采光带来进行采光，采光深度会更深， 加上工业厂房对采光的均匀度要求不是很高， 这样， 可以克服上述高侧窗所存在的缺点。利用FRP板和彩色压型钢板的板带特性可使墙面排水顺。通常， 墙面板为竖铺， 可以将FRP板与彩色压型钢板墙面板制成相同的板型（波高、波宽尺寸） ， 在横向上可相互搭接， 由自攻螺钉固定在墙梁上。既施工简单， 又质量可靠。彩色压型钢板色彩丰富， 通过对各种颜色的墙面板和FRP板采光带的不同搭配与组合， 可以使墙面形成各种自由的组合形式， 获得一定的艺术效果。这一处理手法在文献[ 1]中已作过详细的论述。在自然通风方面， 虽然有屋顶通风器作为排风口， 但侧墙下部的进风口是不能没有的。侧墙下部的开窗同样需要满足要求， 只是窗洞开口和门洞开口应与竖向分格式样结合在一起考虑， 有意识地避开它们对竖向分格的影响， 也可以结合竖向采光带间断布置窗户。对于一些散热量不是很大的厂房，可以用彩色铝合金百叶窗来作为进风口， 铝合金百叶窗的颜色可与墙面板的颜色取得一致， 使竖向色带延续至侧墙底部， 使各种竖向色带得以完整地表现。

本次设计的墙面板组合形式与以往的墙面板组合形式又有了新的变化， 设计中既要考虑新建厂房与已有建筑的协调与统一， 又要考虑形式的变化与多样， 彼此仿佛相似， 却又不同。两种立面组合形式

的对比见图1 和图2。厂房较长时， 通过色彩的渐变， 也可形成一定节奏的变化（图1） ； 厂房较短时，利用二元对应组合， 形成一定重复的变化（图2）。

2、一种侧墙构造形式的探索与改进

在本次设计中， 厂房北部由于生产线要穿越外墙， 外墙上要开宽21m， 高3m 的多个大洞， 其条件是： 生产线上的固定设备从洞口穿至室外， 产品在设备上运行， 产品运到室外后， 由室外半龙门吊移至露天堆场指定位置。显然， 在这种情况下开门是不行的， 任何形式的门都会关不严， 或开启不了， 由于生产的连续性要求， 也很难把门的开启与产品的运行做到联动控制。同样， 洞口设置大雨篷也不行， 产品（钢管）需要吊装， 顶篷会阻碍产品的起吊。对此问题， 最初设计的方式是洞口挂PVC 吊帘， 将洞口与设备之间遮挡， 如图3所示

这样， 虽然可以起到一定的遮风挡雨作用， 但并没有完全解决问题。其主要存在以下几个问题： 1）PVC吊帘在大风时会被吹起， 特别是洞口位于厂房的北侧， 冬天北风寒冷， 狂风带着雨水通过吊帘可吹至室内。2）吊帘与设备及产品之间的间隙还是较大，设备支架下部也没有办法封闭， 透风率仍然很大。3）由于横移台架的电缆拖链导槽底部比设备基础顶面低， 地面排水处理不当， 雨水会倒流至室内。经过分析研究与多个方案比较， 按如下外墙围护方式才能从根本解决这个问题（图4）。这种钢管侧向穿墙的方式使厂房内外之间的开口变成只有一个钢管直径大小的留孔， 通过钢管输送辊道先将钢管纵向移到室外（钢管纵向穿墙） ， 再经过钢管横移台架将钢管输送到露天堆场。这种方式在完全满足生产工艺的要求下也做到了厂房的完全封闭。

3 主厂房与贴邻建筑之间的防火关系

受场地的限制， 本工程为生产服务的辅助设施建筑如电气室、理化检验室、涂料仓库等建筑均需布置在主厂房车间外贴邻主厂房建造。在消防设计方面， 这些建筑与主厂房的关系如何， 有几个方面须明确规范要求， 正确处理二者之间的关系对优化改进设计很有帮助。这里， 除必须遵守GB 50016） 20065建筑设计防火规范6的规定外， 还应遵守电气设计规范的专门规定。根据生产性质， 主厂房的火灾危险性类别为丁类， 而设置油浸电力变压器、配电室（每台装油量> 60 kg的设备）和电缆夹层的火灾危险性类别为丙类， 根据GB 50016） 2006第31112条/ 同一座厂房或厂房的任意防火分区内有不同火灾危险性生产时， 该厂房或防火分区内的生产火灾危险性分类应按火灾危险性较大的部分确定。当符合下述条件之一时， 可按火灾危险性较小的部分确定：火灾危险性较大的生产部分占本层或本防火分区面积的比例小于5%， 且发生火灾事故时不足以蔓延到其他部位或火灾危险性较大的生产部分采取了有效的防火措施0。对电气室来讲， 由于设置有油浸变压器室、高压配电室和电缆夹层， 这些丙类性质的面积占整个电气室面积的比例肯定大于5% ， 则整个电气室的火灾危险性应定为丙类。若将电气室和主厂房作为两个不同的建筑物来考虑， 则电气室（高度比主厂房低）与主厂房相邻的一堵墙应该为防火墙， 且电气室的屋顶耐火极限不低于1100 h， 电气室与主厂房之间的防火距离应至少保证4 m， 它们之间所开的门应为甲级防火门， 穿防火墙的管线还要作严格的防火封堵处理。本工程由于场地的限制， 无法这样考虑。通过分析研究， 这样考虑它们之间的防火关系比较合适： 电气室是为主生产线服务的， 并且， 它也是属于生产性质的建筑。如果将电气室等建筑作为整个主厂房的一部分加以考虑， 需要计算变压器室、高压配电室和电缆夹层这些火灾危险性为丙类的建筑的面积占整体建筑面积的比例，若比例小于5% ， 则只需将这些火灾危险性为丙类的部分采取一定的防火措施， 如变压器室、高压配电室和电缆夹层等与其他任何部分用防火墙分开， 这样， 电气室等建筑就可以贴近主厂房建造，也不需要满足4m 防火间距的要求。这些建筑中火灾危险性为丁、戊类的部分如低压配电室、操作室、休息室和值班室等与火灾危险性为丁、戊类的主厂房可作为一个建筑物来考虑， 这样无论它们是单层还是多层，每个防火分区的最大允许建筑面积将/ 不限0， 所以， 一般地， 它们之间不需要设置防火墙， 完全可以满足建筑设计防火规范的要求。

结 语

通过本次工程实践， 对工业厂房建筑设计方面进行了一些新的尝试与探索。也许这些经验对以后工业建筑设计会有所帮助， 也是如何改进和优化工业建筑设计的一种借鉴。工业建筑在现代科学技术的支持下， 应该会不断进步与提高， 希望有一支辛勤耕耘并敢于创新的建筑设计师队伍来担当起工业建筑设计的重任， 为工业建筑开辟新的天地。

参考文献

[1] 李志文. 宝钢ERW 直缝焊管工程主厂房建筑设计[ J] . 工业建筑， 2007， 37（增刊） ： 40- 43.

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