工业厂房设计要点

王家栋

【摘要】对于工业厂房来说，建筑设计的方法必须根据工业建筑要满足工艺要求的特点进行设计，不同类型的工艺对建筑物的要求不同，各个设计专业必须结合不同的情况而对建筑物进行相应设计。本文着重描述几类常见厂房的设计要点。

【关键词】厂房设计;工艺流程;要点

本人在设计院从事过大量的工业建筑设计工作，总结了多年来对工业厂房设计的经验，希望通过本文和大家共享工业厂房设计的心得。工业厂房是指用于满足生产的需要而建的建筑物，也包括为生产服务的辅助用房。按照生产厂房所生产的产品的特性，可以分为以下三类厂房：

1、有爆炸危险性和火灾危险性的厂房。

2、生产环境恶劣的厂房：生产厂房内的环境中比较潮湿、高温、有大量灰尘、蒸汽、振动、烟、雾、酸碱腐蚀性气体和液体、有辐射性物质的生产厂房。

3、普通生产厂房：除了有1、2类性质的厂房。

对于以上三类厂房，在设计过程中都需要考虑厂房的安全性、实用性、耐久性。其结构形式主要以钢结构、钢筋混凝土框架结构为主，高度和建筑面积比较小的建筑物可以做成砖混结构的。工业厂房的火灾危险性划分为甲、乙、丙、丁、戊类。不论其火灾危险性属于哪类，钢结构厂房的柱子、墙体都必须做防火处理。钢结构厂房中的钢材属于不燃材料，但是如果遇到火灾，钢材的耐火极限仅为15分钟。钢材在450℃-650℃的温度炙烤下，15分钟后就会失去承载能力而发生变形或者坍塌，从而导致厂房失去稳定性和安全性。为了避免钢材的防火不足，我们可以想办法把钢材保护起来，从隔热、降低温度传播速度、延缓钢材升温等角度考虑，从而提高钢材的耐火时间。具体方法有以下几种：

1、用专业的喷涂设备在钢结构表面喷涂一定厚度的防火涂料，使得钢材得以保护，避免其在一定时间内被火炙烤的失去稳定性和安全性。具体耐火时间根据不同性质厂房的耐火等级确定。这种采用涂刷防火涂料的做法是最经济的处理措施，这种方法可以适用于异形钢结构构件，不会破坏厂房的美观性，是常用的一种防火措施。

2、在钢结构厂房的空心构件中通过充入冷水来达到给钢结构降温的目的。这种方法可以通过空心构件中不断充入循环的冷水，把受热的空心钢构件的热量源源不断的通过冷水带走，从而使得钢材构件一直处于低温状态而不会失去稳定性和安全性，安全的屹立于厂区之中。

3、钢结构厂房的钢构件可以安装在耐火材料制成的墙体和吊顶里，其实就是钢材被耐火材料包起来，如果遇到大火，使得火焰不能对其进行燃烧和破坏。这种方式既简单又经济。

生产环境恶劣的厂房是最复杂的厂房设计，其在设计方面的要求比较高。一般注意事项有以下情况：

1、此类厂房的通风必须做到位，通风一般采用自然通风和机械通风。如果厂房内空气要求洁净度比较高、对环境有污染、厂房内的空气有酸碱等腐蚀性气体和液体的情况下，为了避免污染环境，必须采用通过洁净、排污处理的机械通風。如果采用自然通风，应该合理设置进风口和排风口的位置和尺寸。建筑物有窗户的迎风面要布置在全年风向比较多的地方，利用室内外空气不同的温度差所形成的热量压力作用所产生的气压流而形成的风压达到最经济、最有效的自然通风效果。但是由于自然风向的不确定，不能完全利用自然风向的通风动力进行通风。另外一种自然通风方式可以利用厂房一般比较高，利用不同高度的风压差，从下侧窗口进风，上侧窗口出风，从而把厂房内的余热、灰尘等污染性气体排出厂房外部。如果高层窗户面积不够，还可以在屋面设置屋面通风器进行通风，其通风效果更好。

2、在采用墙面侧窗、屋面天窗通风的过程中会出现严重的飘雨问题，使得厂房内出现漏雨的现象。为了解决这个问题，可以在侧墙的高窗部位不采用可开启的窗户，采用不开启的采光带就可以。

a）在窗户上设置挡雨板，挡雨板加高，做成全封闭的矩形通风天窗，挡风板与屋面成倾斜状，以防止所有角度的飘雨现象。将排风窗设置在靠近厂房檐口的部位，其上部不得有墙面，避免产生涡流而导致飘雨的现象发生。

b） 在自然通风设计时要避免进气短流的问题。通常说的进气短流就是指由进气口进入场内的空气气流在还未进入作业区范围内之前，就已经被加热而上升到天窗的排气口而排到了厂房外部的现象，为了尽量避免这种现象的发生，一般情况下外墙上部的可开启窗一般做成不可开启的采光带，在采光带上局部做少量的可开启窗。

c）在较高处排风窗下口位置的墙面与竖向挡风板的中间设置水平挡风板，且不得有让雨水下来的间隙，这样即可以避免风雨从缝隙流入厂房内又可以避免雨水从缝隙流入室内和下部的侧窗内，从而避免了厂房的不利环境。在厂房屋面的设计过程中一般设置有组织排水处理，从而避免了屋面雨水渗漏入室内。

d）当采取机械排烟的情况下，为了运行时通风管道的运行能耗和运行成本都达到最低，管道里的风阻达到最小，最好选择直线型的管道，同时尽量减少拐弯的线路。尽量使用标准长度的直线型管道，最少量的减少各种变径和接头。螺旋圆风管、圆形风管的风速可以达到最大化。当风速过高的时候则会引起风管壁的共振而产生噪声，一般情况下会产生低频噪声。当使用螺旋风管和较大的送风风速，则可以显著的降低投资成本。跟相似的矩形风管系统相比，圆形风管系统可以节省16%的材料，同时，圆形风管的安装成本也大大低于矩形风管。

3、如果工业厂房内部有放射线的危险物品，必须在此房间的六面设置防辐射处理。包括其墙壁的门窗、通风口、穿线孔、传片箱、观察窗等都要设置防护措施，一般情况下，设置240毫米厚的实心砖墙只要灰浆饱满不留缝隙即可达到2毫米铅当量，一般情况下需要选择适合的材料，必须经过专业的防护计算确定材料的厚度。辐射监控主要有个人的计量检测、工作场所检测和环境检测。一般情况下是甲方的使用科室提供参数，设计院按照此要求进行设计，然后由专业检测部门进行检测验收。合格后方可验收通过。

4、对于有腐蚀性质的厂房，输送侵蚀性气体、液体的管道要采用密闭措施铺设在厂房内所有管道的最下层，以免对其他管线造成影响。此类厂房在总平面布局的时候，要布置在总平面的下风侧，其建筑物的长轴应垂直于本地区的四季主导风向布置。所有门、窗应采用木质、塑料或者玻璃钢材质。所有构件应该根据厂房所产生物质的腐蚀性质涂刷相应的防腐涂料。楼、地面应采用耐酸、耐碱的地坪。

总之，工业厂房的设计是一门专业性非常强的学科，需要建筑、结构、水、暖、电都必须同步参与，设计院各个专业要互相无缝衔接、互相配合，以达到满足甲方工艺方面的使用需要，从而向业主提供一个实用、美观、安全、耐久的建筑物。

参考文献：

[1]蒋祖华.《工业工程典型案例分析》[M].清华大学出版社