1工业厂房的建筑特点概述

工业厂房作为工厂车间进行集约化生产的场所,其建设必须满足设备存放、原料储存、产品运输等基本生产需要,并同时为工作人员提供舒适的作业环境,因此,工业厂房的规划设计具有很多不同于民用建筑的特点。工业建筑设计要求建筑符合生产实际,因此不同行业、不同工艺、不同设备以及不同的生产条件对建筑结构的要求存在很大的差别,这也使其设计指标趋于多元。然而,工业建筑的设计仍有一定的规律可循。设计总是从对厂房中实际工艺及其生产资料的分析开始的,通过生产内容决定建筑的结构形式、规模,及建材的选择,根据工艺流程及设备的连接次序设定厂房的层高及层数,按设备、管线、人员及材料流动范围确定平面的开间和跨度,并依据工艺特点对厂房进行防火、防潮、防腐蚀等技术处理。随着我国经济的崛起及生产需求的不断增大,厂房建筑的设计规划也得到了快速的发展。但应该看到,一些厂房在设计细节的把握上仍不完善,主要表现在:

(1)厂房隔振、隔音效果不理想,导致工作环境质量下降,不利于生产效率的提高和员工身心的健康发展。

(2)厂房荷载计算不精确,影响建筑的承压能力与抗震水平。工业建筑的荷载计算与工艺流程相关,且在设备维护、更新等实际操作中常发生变化,建筑在其使用年限内还存在疲劳导致的强度降低,因此计算方法非常复杂。此外,由于厂房每层平面设置不同,设备分布不均匀、漏空多,因而质量的刚心严重偏离。开洞面积过大和楼层交错等现象,也可能导致楼板局部不连续,侧向刚度不规则。如不在设计中体现出有针对性的处理措施,就很有可能使其厂房地面因荷载问题出现沉降、塌陷、甚至断裂,给安全生产埋下隐患。因此,必须针对厂房在生产中的实际情况,对其进行特殊的设计和处理。

2工业厂房中建筑结构的特殊设计方法

2.1防振设计

建筑结构振动的成因主要包括锻锤、压力冲床等设备造成的瞬时振动,空压机、振动筛等周期性反复振动,以及吊车、机床等振源引发的随机性振动,这些振动不但会导致建筑构件出现疲劳损坏、基础下沉、厂房倾斜、楼板断裂等安全问题,也会降低设备的精密度,并影响操作人员的工作状态。设计中首先应合理布置建筑结构,根据振动设备运行特点,将同类设备对称或反对称布置,以使其振动相互有所抵消。其次,应在振动设备下尽量布置有梁,减轻对结构影响,并充分利用伸缩缝和楼梯间的间隔,起到隔振作用。结构计算上要充分考虑设备扰力大小、方向、离心作用及振动扩大系数,保证结构构件有足够的安全储备及刚度。增设斜撑,减少跨度,或在有振动设备的楼板上部以钢筋隔根拉通,双层双向布筋,防止楼板与梁交接处裂缝;加强楼板刚度,增加楼板厚度,增加大质量的惯性作用,减少振动能量输出。此外,为有效降低高频振动的干扰,应在振动设备的四周设置防振沟,其深度须超过干扰振动波长的2/3以上。

2.2隔声设计

很多设备在工作时伴有噪音,在噪音高达110分贝以上时,环境就会对工作人员的健康造成显著影响,因此必须采取措施,减弱或消除室内噪声。降低噪声的建筑材料主要包括吸声材料和隔声材料两种,前者多是透气、疏松、多孔的纤维状、颗粒状或发泡材质,声音容易进入和透过其中,且很少反射;后者则多是铅板、铜板一类的重而密实的材质,材质中不存在孔隙,声音大部分发生了反射而无法投射至材质的另一侧。吸声材料和隔声材料使用目的的侧重不同,吸声处理的效果主要表现在减低厂房内的混响音,并缩短室内的混响时间,但降噪量一般不超过10分贝,而隔声处理则能避免噪音对相邻房间的传播和干扰,其效果根据具体材质构件的不同而变化,一般在30～50分贝之间。现在常通过两种材料相结合的方式发挥其不同优势和特色。如加厚与隔壁房间的分隔墙,并在其中使用隔声材料,降低噪声源对隔壁的干扰,而对室内顶棚做吸音处理,提高其降噪效果。在墙体外侧做隔声处理(以纤维增强水泥板+玻璃丝绵+压型钢板+厚石膏板等结构)的同时,在其内侧加吸声层(如玻璃丝绵+穿孔压型钢板),减弱复合墙板间的声音反射量。此外,吸声材料单独用于车间内的隔声屏或管道包扎时,可以吸收和降低声源在房间的噪声,但无法有效隔绝外界的噪音源,因此可将吸声材料和隔声材料相结合,将其作为隔声构造的一部分使用。

2.3大荷载地面处理

首先应综合考虑地面动、静荷载等各种因素,对工艺中的冲击作用、振动作用等进行计算,并进行准确的疲劳强度验算,提高其荷载计算结果的准确性,为强化厂房的承重能力提高基础。其次应对荷载压力较大的局部甚至整个地面做技术处理,提高其稳定性。轻钢结构因其强度高、自重轻、施工简便等优点被目前被广泛运用于工业厂房的大荷载地面处理中。其具体处理方法是:钢梁上铺压型钢板后绑钢筋,以钢板作为底模上浇混凝土,将二者浇为一体,钢板可以做下层受拉构件考虑。地面做法分为配筋地面、构造配筋地面和不配筋地面。配筋地面是根据地面承载力大小计算出配筋量,通常地面有比较重的荷载或地基土质较差的需要配筋,无特殊要求的地面可采用构造配筋,而厂房面积较小,荷载均布不大时,则可不配筋。面层处理通常有以下几种:金属骨料耐磨面层、钢纤维地面、聚氨酯地面和混凝土固化剂地面等,通过配钢丝网来提高面层抗裂能力。虽然楼地面有垫层、面层之分,但应一起浇捣,使两层间的紧密接合,避免开裂、空鼓等现象的发生。对于大面积的地面、楼面,还应按一定距离预留伸缩缝。

3结语

工业建筑设计中必须充分考虑具体厂房的生产规模、设备类型和工艺特点,准确把握冲击、振动等的作用形式和程度,优选防振、隔音的建筑材料,并采用先进的处理技术进行有效的重点部位强化与完善,以期使厂房建筑在满足生产要求的同时,展现现代建筑的人性化设计理念,实现良好的社会效益和经济效益。