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1、房屋建筑学房屋建筑学1第十六章 工业建筑概述本章提要和学习目标本章提要和学习目标概概 述述第一节第一节工业厂房的类型工业厂房的类型第二节第二节单层工业厂房内部的起重运输设备单层工业厂房内部的起重运输设备第四节第四节单层工业厂房的结构类型和组成单层工业厂房的结构类型和组成第三节第三节 本章小结本章小结2本章提要和学习目标本章提要和学习目标 本章提要本章提要:概述了工业建筑的特点、类型及设计要求。概述了工业建筑的特点、类型及设计要求。学习目标学习目标:了解工业建筑的类型、特点和设计要求；掌握单层了解工业建筑的类型、特点和设计要求；掌握单层工业厂房内的起重运输设备的类型、特点及其对厂房设计的工业厂房
2、内的起重运输设备的类型、特点及其对厂房设计的影响；重点掌握单层工业厂房的相关技术术语、结构类型和影响；重点掌握单层工业厂房的相关技术术语、结构类型和组成。组成。3工业建筑是指为各类工业生产使用而建造的建筑物工业建筑是指为各类工业生产使用而建造的建筑物,一般称厂房。一般称厂房。一工业建筑的特点一工业建筑的特点 (一一)满足生产工艺要求满足生产工艺要求 (二二)内部有较大的通敞空间内部有较大的通敞空间 (三三)采用大型的承重骨架结构采用大型的承重骨架结构 (四四)结构、构造复杂，技术要求高结构、构造复杂，技术要求高 二工业建筑的设计要求二工业建筑的设计要求 (一一)符合生产工艺的要求符合生产工艺的
3、要求 (二二)满足有关的技术要求满足有关的技术要求 (三三)具有良好的经济效益具有良好的经济效益 (四四)满足卫生等要求满足卫生等要求第一节第一节 概述概述4三有关单层工业厂房的技术名词三有关单层工业厂房的技术名词 纵向纵向：是指厂房的长度方向；横向：是指厂房的宽度方向。：是指厂房的长度方向；横向：是指厂房的宽度方向。跨度跨度：指单层工业厂房中相邻两条纵向轴线之间的距离（：指单层工业厂房中相邻两条纵向轴线之间的距离（图图161(a)）。）。柱距柱距：指单层工业厂房中相邻两条横向轴线之间的距离（：指单层工业厂房中相邻两条横向轴线之间的距离（图图161(a)）。）。厂房高度厂房高度：单层工业建筑的
4、高度是指由室内地坪到屋顶承重结构最低点：单层工业建筑的高度是指由室内地坪到屋顶承重结构最低点的距离，通常以单层工业厂房中的柱顶标高来代表单层工业厂房的高度。一的距离，通常以单层工业厂房中的柱顶标高来代表单层工业厂房的高度。一般均为般均为300mm的整倍数。的整倍数。在单层工业厂房的设计中，还会涉及到轨顶标高和在单层工业厂房的设计中，还会涉及到轨顶标高和牛腿顶面标高（牛腿顶面标高（图图161(b)）。）。柱网柱网：指单层工业厂房中纵向轴线与横向轴线纵横交叉共同形成的轴线：指单层工业厂房中纵向轴线与横向轴线纵横交叉共同形成的轴线网。其交点处设置承重柱。这种平面称为柱网平面（网。其交点处设置承重柱。
5、这种平面称为柱网平面（图图161(a)。第一节第一节 概述概述5一按厂房用途划分一按厂房用途划分 (一一)主要生产厂房主要生产厂房:用于完成产品从原料到成品的加工的主要工艺过程的用于完成产品从原料到成品的加工的主要工艺过程的各类厂房。例如：机械厂的铸造、锻造、热处理、铆焊、冲压、机加工和装配各类厂房。例如：机械厂的铸造、锻造、热处理、铆焊、冲压、机加工和装配车间。车间。(二二)辅助生产厂房辅助生产厂房:为主要生产车间服务的各类厂房。如：机修和工具等车为主要生产车间服务的各类厂房。如：机修和工具等车间。间。(三三)动力用厂房动力用厂房:为工厂提供能源和动力的各类厂房。如：发电站、锅炉房为工厂提供
6、能源和动力的各类厂房。如：发电站、锅炉房等。等。(四四)储藏类建筑储藏类建筑:储存各种原料、半成品或成品的仓库。如：材料库、成品储存各种原料、半成品或成品的仓库。如：材料库、成品库等。库等。(五五)运输工具用房运输工具用房:停放、检修各种运输工具的库房。如：汽车库和电瓶车停放、检修各种运输工具的库房。如：汽车库和电瓶车库等。库等。二按厂房生产状况分二按厂房生产状况分 (一一)冷加工厂房：这类厂房指的是在正常温度和湿度状态下加工非燃烧物冷加工厂房：这类厂房指的是在正常温度和湿度状态下加工非燃烧物质和材料的生产车间。质和材料的生产车间。(二二)热加工厂房：这类厂房指的是在高温和熔化状态下，加工非燃
7、烧的物热加工厂房：这类厂房指的是在高温和熔化状态下，加工非燃烧的物质和材料的生产车间。质和材料的生产车间。(三三)恒温恒湿厂房：在稳定的温、湿度状态下进行生产的车间。恒温恒湿厂房：在稳定的温、湿度状态下进行生产的车间。(四四)洁净厂房：为保证产品质量，在无尘、无菌、无污染的洁净状况下进洁净厂房：为保证产品质量，在无尘、无菌、无污染的洁净状况下进行生产的车间。行生产的车间。第二节第二节 工业厂房的类型工业厂房的类型6三按车间特点来划分三按车间特点来划分 (一一)灵活车间：指柱距较大、跨度尺寸也较大的生产厂房，它可灵活车间：指柱距较大、跨度尺寸也较大的生产厂房，它可以满足工艺要求并随时进行设备的调
8、整。以满足工艺要求并随时进行设备的调整。(二二)联合车间：就是把几个车间合并成一个面积较大的车间。联合车间：就是把几个车间合并成一个面积较大的车间。四按跨度的数量和方向划分四按跨度的数量和方向划分 (一一)单跨厂房单跨厂房:指只有一个跨度的厂房（指只有一个跨度的厂房（图图162）。）。(二二)多跨厂房：指由几个跨度组合而成的厂房，车间内部彼此相通。多跨厂房：指由几个跨度组合而成的厂房，车间内部彼此相通。此类厂房也可根据工艺要求的不同此类厂房也可根据工艺要求的不同,做成厂房高度不等的做成厂房高度不等的“高低跨高低跨”（图图162）。）。(三三)纵横相交厂房：指由两个方向的跨度组合而成的工业厂房，
9、车纵横相交厂房：指由两个方向的跨度组合而成的工业厂房，车间内部彼此相通（间内部彼此相通（图图163）。）。第二节第二节 工业厂房的类型工业厂房的类型7六按层数划分六按层数划分 (一一)单层工业厂房：单层工业厂房是指层数仅为一层的工业厂房。单层工业厂房：单层工业厂房是指层数仅为一层的工业厂房。这类厂房主要用于重工业类的生产车间，如冶金工业类的钢铁厂、冶炼这类厂房主要用于重工业类的生产车间，如冶金工业类的钢铁厂、冶炼厂，机械制造工业类的汽车厂等。厂，机械制造工业类的汽车厂等。特点：设备及加工件体积大、重量重，有较大动荷载，车间内以水特点：设备及加工件体积大、重量重，有较大动荷载，车间内以水平运输为
10、主。生产过程中的联系靠厂房中的大型起重运输设备和各种车平运输为主。生产过程中的联系靠厂房中的大型起重运输设备和各种车辆进行（辆进行（图图162）。）。(二二)多层工业厂房：多层工业厂房是指层数在二层及以上的厂房，多层工业厂房：多层工业厂房是指层数在二层及以上的厂房，常用的层数为二六层。它主要用于轻工业类的厂房中，如电子类的电常用的层数为二六层。它主要用于轻工业类的厂房中，如电子类的电子元件、电视仪表，印刷行业中的印刷厂、装订厂等。子元件、电视仪表，印刷行业中的印刷厂、装订厂等。特点：设备轻、体积小，大型机床一般安装在底层，小型设备一般特点：设备轻、体积小，大型机床一般安装在底层，小型设备一般安
11、装在上部楼层。车间运输分垂直和水平两大部分。垂直运输靠电梯，安装在上部楼层。车间运输分垂直和水平两大部分。垂直运输靠电梯，水平运输则通过小型运输工具，如电瓶车、传送带等（水平运输则通过小型运输工具，如电瓶车、传送带等（图图164）。）。(三三)混合厂房：同一厂房内既有多层也有单层，单层或跨层内设置混合厂房：同一厂房内既有多层也有单层，单层或跨层内设置大型生产设备，多用于化工和电力工业大型生产设备，多用于化工和电力工业(图图165)。第二节第二节 工业厂房的类型工业厂房的类型8七科研、生产、储存综合建筑七科研、生产、储存综合建筑(体体)在同一建筑里既有行政办公、科研开发，又有工业生产、产品储在同
12、一建筑里既有行政办公、科研开发，又有工业生产、产品储存的综合性建筑，是现代高新产业界出现的新型建筑。存的综合性建筑，是现代高新产业界出现的新型建筑。第二节第二节 工业厂房的类型工业厂房的类型9一单层工业厂房荷载的传递一单层工业厂房荷载的传递 单层工业厂房中的荷载有动荷载和静荷载两大类。单层工业厂房中的荷载有动荷载和静荷载两大类。动荷载主要来自吊车运行时的起动和刹车力，此外还有地震荷载、动荷载主要来自吊车运行时的起动和刹车力，此外还有地震荷载、风荷载等。风荷载等。静荷载包括建筑物的自重、吊车的自重和雪荷载、积灰荷载等。静荷载包括建筑物的自重、吊车的自重和雪荷载、积灰荷载等。就传递路线而言，上述荷
13、载又可分为：就传递路线而言，上述荷载又可分为：竖向荷载竖向荷载、横向水平荷载横向水平荷载、纵向水平荷载纵向水平荷载三部分。其传递路线见三部分。其传递路线见图图166、图图167、图图168和和图图169。第三节第三节 单层工业厂房的结构类型和组成单层工业厂房的结构类型和组成10二单层工业厂房的结构类型二单层工业厂房的结构类型 多层工业厂房多以钢或钢筋混凝土多层工业厂房多以钢或钢筋混凝土框架结构框架结构或或框架剪力墙结构框架剪力墙结构为主，为主，层数在五层以下的非地震区也有用混合结构的。层数在五层以下的非地震区也有用混合结构的。单层工业厂房的结构形式种类略多，其中比较多用的是排架结构和单层工业厂
14、房的结构形式种类略多，其中比较多用的是排架结构和刚架结构两种形式。刚架结构两种形式。而单层工业厂房的结构形式种类略多，其中多用的而单层工业厂房的结构形式种类略多，其中多用的是排架结构和刚架结构两种形式。就屋面而言，还有是排架结构和刚架结构两种形式。就屋面而言，还有V形折板结构、单形折板结构、单面或双面曲壳结构（面或双面曲壳结构（图图16-11）、筒壳结构等。）、筒壳结构等。(一一)排架结构排架结构 排架结构是由柱子、柱基、屋架排架结构是由柱子、柱基、屋架(屋面梁屋面梁)构成的一种骨架体系。构成的一种骨架体系。特点：把屋架看成为一个刚度很大的横粱。屋架特点：把屋架看成为一个刚度很大的横粱。屋架(
15、屋面粱屋面粱)与柱子的与柱子的连接为铰接，柱子与基础的连接为刚接。每一榀排架之间，通过吊车梁、连接为铰接，柱子与基础的连接为刚接。每一榀排架之间，通过吊车梁、连系梁（墙梁或圈梁）、屋面板以及支承系统连结，其作用是保证横向连系梁（墙梁或圈梁）、屋面板以及支承系统连结，其作用是保证横向排架的稳定。排架的稳定。第三节第三节 单层工业厂房的结构类型和组成单层工业厂房的结构类型和组成111钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 这种骨架结构多采取预制装配的施工方式。结构构成主要由横向骨这种骨架结构多采取预制装配的施工方式。结构构成主要由横向骨架、纵向连系构件以及支撑构件组成，如架、纵向连系构件以及支撑构件组成，如
16、图图1612所示。所示。横向骨架横向骨架主要包括钢筋混凝土屋面大粱主要包括钢筋混凝土屋面大粱(钢筋混凝土屋架或钢屋架钢筋混凝土屋架或钢屋架)、钢筋混凝土柱子、柱基础；钢筋混凝土柱子、柱基础；纵向构件纵向构件包括钢筋混凝土的屋面板、连系梁、吊车梁、基础梁等。包括钢筋混凝土的屋面板、连系梁、吊车梁、基础梁等。这种结构建设周期短、坚固耐久，具有一定的抗腐蚀能力。与钢结这种结构建设周期短、坚固耐久，具有一定的抗腐蚀能力。与钢结构相比可节省钢材，造价较低，故在国内外工业建筑中应用十分广泛。构相比可节省钢材，造价较低，故在国内外工业建筑中应用十分广泛。但是其自重大，抗震性能比钢结构工业建筑差。但是其自重大
17、，抗震性能比钢结构工业建筑差。图图1613所示为这种骨所示为这种骨架结构几种常见的预制钢筋混凝土柱的形式。架结构几种常见的预制钢筋混凝土柱的形式。2钢结构钢结构 钢结构工业建筑的主要承重构件全部采用钢材制作（钢结构工业建筑的主要承重构件全部采用钢材制作（图图1614）。）。这种骨架结构自重轻，抗震性能好，施工速度快，主要用于跨度巨这种骨架结构自重轻，抗震性能好，施工速度快，主要用于跨度巨大、空间高、吊车荷载重、高温或振动荷载大的工业建筑。对于那些要大、空间高、吊车荷载重、高温或振动荷载大的工业建筑。对于那些要求建设速度快，早投产、早受益的工业建筑也采用钢结构。但钢结构易求建设速度快，早投产、早
18、受益的工业建筑也采用钢结构。但钢结构易锈蚀，保护维修费用高，耐久性能较差，防火性能差，使用时应采取必锈蚀，保护维修费用高，耐久性能较差，防火性能差，使用时应采取必要的防护措施。要的防护措施。第三节第三节 单层工业厂房的结构类型和组成单层工业厂房的结构类型和组成12(二二)刚架结构刚架结构 门式刚架门式刚架(简称门架简称门架)，是一种梁柱合一的结构形式（，是一种梁柱合一的结构形式（图图1610）。）。刚架可用钢筋混凝土制作，也可用钢结构制作。但刚架属于平面结构体刚架可用钢筋混凝土制作，也可用钢结构制作。但刚架属于平面结构体系，不能够承受较大的吊车荷载。系，不能够承受较大的吊车荷载。第三节第三节
19、单层工业厂房的结构类型和组成单层工业厂房的结构类型和组成13三单层厂房的构件组成三单层厂房的构件组成 从从图图1612中，我们可以看到单层工业厂房主要由以下部分组成：中，我们可以看到单层工业厂房主要由以下部分组成：(一一)屋盖结构：其中包括有屋面板、屋架屋盖结构：其中包括有屋面板、屋架(或屋面梁或屋面梁)及天窗架、及天窗架、托架等。托架等。(二二)吊车粱：吊车梁安放在柱子伸出的牛腿上。它承受吊车自重、吊车粱：吊车梁安放在柱子伸出的牛腿上。它承受吊车自重、吊车上的起重量以及吊车刹车时产生的冲击力，并将这些荷载传给柱子。吊车上的起重量以及吊车刹车时产生的冲击力，并将这些荷载传给柱子。(三三)柱子：
20、它是厂房的主要承重构件它承受着屋盖、吊车梁、柱子：它是厂房的主要承重构件它承受着屋盖、吊车梁、墙体上的荷载，以及山墙传来的风荷载，并把这些荷载传给基础。墙体上的荷载，以及山墙传来的风荷载，并把这些荷载传给基础。(四四)柱基：即柱子的基础。它承担作用在柱子上的全部荷载，以柱基：即柱子的基础。它承担作用在柱子上的全部荷载，以及基础粱承担的部分墙体的荷载，并由基础传给地基。柱基采用独立式及基础粱承担的部分墙体的荷载，并由基础传给地基。柱基采用独立式基础。基础。(五五)外墙围护系统：它包括厂房四周的外墙、抗风柱、墙梁和基外墙围护系统：它包括厂房四周的外墙、抗风柱、墙梁和基础粱等。这些构件所承受的荷载主
21、要是墙体和构件的自重以及作用在墙础粱等。这些构件所承受的荷载主要是墙体和构件的自重以及作用在墙上的风荷载等。上的风荷载等。(六六)支撑系统：支撑系统包括有柱间支撑和屋盖支撑两大部分，支撑系统：支撑系统包括有柱间支撑和屋盖支撑两大部分，其作用是加强厂房结构的空间整体刚度和稳定性。它主要传递水平风荷其作用是加强厂房结构的空间整体刚度和稳定性。它主要传递水平风荷载以及吊车产生的冲击力。载以及吊车产生的冲击力。第三节第三节 单层工业厂房的结构类型和组成单层工业厂房的结构类型和组成14常用的吊车有以下几种：常用的吊车有以下几种：一单轨悬挂式吊车一单轨悬挂式吊车 单轨悬挂式吊车单轨悬挂式吊车（图图1615
22、）由电动葫芦和工字钢轨道两部分组成由电动葫芦和工字钢轨道两部分组成。工字钢轨可以悬挂在屋架（屋面梁）屋架下弦，吊车装在单轨上，工字钢轨可以悬挂在屋架（屋面梁）屋架下弦，吊车装在单轨上，按轨道线路运行或起吊重物。轨道转弯半径不小于按轨道线路运行或起吊重物。轨道转弯半径不小于2.5m，起重量为，起重量为0.5t5t。它操纵方便，布置灵活。它操纵方便，布置灵活。二梁式吊车二梁式吊车 梁式吊车由梁架和电动葫芦组成梁式吊车由梁架和电动葫芦组成，分为悬挂式吊车和支承粱式吊车，分为悬挂式吊车和支承粱式吊车两种（两种（图图1616）。）。这两种吊车的电动葫芦都挂在梁架上的工字钢轨上。运送物品时，这两种吊车的电
23、动葫芦都挂在梁架上的工字钢轨上。运送物品时，梁架沿厂房纵向移动，电动葫芦沿厂房横向移动，起重幅面较大。起重梁架沿厂房纵向移动，电动葫芦沿厂房横向移动，起重幅面较大。起重量为量为1t5t。两种吊车的不同点在于：。两种吊车的不同点在于：悬挂式梁式吊车在屋架下弦悬挂双轨，梁架悬挂在轨道上。悬挂式梁式吊车在屋架下弦悬挂双轨，梁架悬挂在轨道上。支撑式梁式吊车在两列排架柱的牛腿上设吊车粱和轨道，吊车置于支撑式梁式吊车在两列排架柱的牛腿上设吊车粱和轨道，吊车置于轨道上。轨道上。第四节第四节 单层工业厂房内部的起重运输设备单层工业厂房内部的起重运输设备15三桥式吊车三桥式吊车 桥式吊车按工作的重要性及繁忙程度
24、分为轻级、中级、重级工作制，桥式吊车按工作的重要性及繁忙程度分为轻级、中级、重级工作制，用用Jc来代表。来代表。Jc表示吊车的开动时间占全部生产时间的比率。表示吊车的开动时间占全部生产时间的比率。轻级工作制轻级工作制Jc1525；中级工作制中级工作制Jc1525；重级工作制重级工作制Jc40。第四节第四节 单层工业厂房内部的起重运输设备单层工业厂房内部的起重运输设备16 桥式吊车的起重量和起重幅面均较大。它由桥架和起重小车组成。桥式吊车的起重量和起重幅面均较大。它由桥架和起重小车组成。司机室设在桥架一端的下方（司机室设在桥架一端的下方（图图1617）。）。桥式吊车的起重量为桥式吊车的起重量为5
25、400t，甚至更大，适用于，甚至更大，适用于12m36m跨度的跨度的厂房。厂房。桥式吊车的吊钩有单钩、主副钩和软钩、硬钩之分。软钩为钢丝绳桥式吊车的吊钩有单钩、主副钩和软钩、硬钩之分。软钩为钢丝绳挂钩，硬钩为铁臂支承的钳、槽等。挂钩，硬钩为铁臂支承的钳、槽等。设有桥式吊车时，应注意厂房跨度和吊车跨度的关系，并应在柱间设有桥式吊车时，应注意厂房跨度和吊车跨度的关系，并应在柱间适当位置设置通向吊车司机室的钢梯及平台。当吊车为重级工作制或其适当位置设置通向吊车司机室的钢梯及平台。当吊车为重级工作制或其他需要时，尚应沿吊车粱侧设置安全走道板。桥式吊车的吊车跨度用他需要时，尚应沿吊车粱侧设置安全走道板。
26、桥式吊车的吊车跨度用Lk表示，厂房跨度用表示，厂房跨度用L表示。表示。L与与Lk之间的差值为之间的差值为1000mm2000mm，常用的数值为常用的数值为1500mm。除上述几种吊车形式外，厂房内部根据生产特点的不同，还有各式除上述几种吊车形式外，厂房内部根据生产特点的不同，还有各式各样的运输设备，例如：吊链、辊道、传送带等，此外还有气垫等新型各样的运输设备，例如：吊链、辊道、传送带等，此外还有气垫等新型的运输工具。的运输工具。第四节第四节 单层工业厂房内部的起重运输设备单层工业厂房内部的起重运输设备17 工业建筑具有能满足生产工艺要求、内部有较大的通敞空间、采用大型的承重骨架结构和结构、构造复杂，技术要求高的特点。正是由于工业建筑具有以上特点，所以工业建筑在进行设计时，应满足“坚固适用、技术先进、经济合理”的设计原则，在满足工艺要求的前提下，处理好厂房的平面、剖面、立面，选择合适的建筑材料，确定合理的承重结构、围护结构和构造做法。单层厂房由屋盖结构、屋面板、屋架(屋面粱)、吊车粱、柱子、柱基、外墙围护系统和支撑系统等构件组成常用的吊车有以下几种：单轨悬挂式吊车、梁式吊车和桥式吊车。本本 章章 小小 结结1819