第十四章 单层厂房剖面设计
目的要求：
•1、了解厂房剖面设计的具体任务；
•2、了解剖面设计的影响因素及与平面设计的关系；
•3、掌握厂房通风和采光的设计。
一、生产工艺对剖面设计的影响和剖面设计的任务
•生产工艺对厂房剖面设计影响:生产设备的体型、工艺流程、生产特点、操作要求、起重运输设备的类型及起重量等。
•平面设计：主要从平面形式、柱网选择、平面组合等方面解决生产对厂房提出的各种要求；
•剖面设计：主要从厂房的建筑空间处理上满足生产对厂房提出的各种要求。
剖面设计的任务
1、确定厂房高度；
2、处理车间的采光、通风和屋面排水问题；
3、合理选择围护的形式及其构造。
某20t氧气顶吹转炉厂房剖面图
二、厂房高度的确定
•概念：单层厂房的高度是指室内地面到屋架下弦或屋面梁的下表面的垂直距离。
•一般情况屋架下表面的高度即是柱顶与地面之间的高度——也可指地面到柱顶的高度。
（一）柱顶标高的确定
1、无吊车厂房
•①根据最大生产设备的高度和其安装、检修时所需的净空高度确定；
•②从心理角度考虑应避免单层厂房跨度大、高度低而产生压抑感；
•③考虑到采光、通风柱顶标高不应低于3.9m；•④从卫生角度考虑，确定厂房高度时，应遵守卫生标准的要求，应保证每人占有空气量不小于13m3、面积不小于4m2。
•⑤柱顶标高还应符合扩大模数3M数列，砖混结构厂房的柱顶标高可符合1M数列。
2、有吊车厂房•H——柱顶标高，应符合3M数列；
•H 1—吊车轨顶标高，由工艺设计人员提出；
•h——轨顶至吊车上小车顶部的高度；
•C h —屋架下弦底面至吊车小车顶面的安全空隙。
•（1）屋架下弦及支撑可能产生的下垂挠度；
•（2）柱列基础纵横向可能产生的不均匀沉降及构件制作时可能产生的误差影响吊车的正常运行；根据起重量可分为300、400和500mm；
•（3）下弦悬挂有管线等其他设施时，要增加。
h
C h H H ++=1
•H 2——柱牛腿标高，应符合扩大模数3M数列，
•如牛腿标高大于7.2M时，应符合扩大模数6M数列；
•H 3——吊车梁高、吊车轨高及垫层厚度之和。
3
21H H H +=
3、多跨厂房高差处理
经济角度：
•设高差增加造价（C元/m）；
•低部抬高增加造价（Y元/m2 ），抬高低部屋面、地面造价不增；
•低部抬高的临界宽度W=C/Y
•当低部的实际宽度小于W时，可不设高差，把低部与高部拉平；
•当低部的实际宽度大于W时，应设高差。
（二）室内地坪标高的确定
•一般情况下，单层厂房室内地坪与室外地面须设置高差，以防雨水侵入室内。
但为了便于运输工具进出厂房和不加长门口坡道的长度，一般取150～200mm。
•1、当厂房跨度平行等高线布置，地形坡度又较大时，若工艺条件许可，可将厂房不同跨度的地坪标高分别布置要不同的台阶上，以节省土石方及基础工程量。
•2、当跨度垂直等高线布置，地形坡度又较大时，若工艺条件许可，可将同一跨度地坪分段布置在不同标高的台阶上，也可将局部做成两层，吊车轨顶仍保持同一标高。
•3、利用地形较低的部分设置地下室、半地下室，作为辅助用房及成品库。
（一）天然采光的基本要求•照度：单位面积上所接受光通量的多少，单位用lx（勒克斯）表示；•采光系数：C=（E n /E w ）×100%
•E n 为室内工作面上某点的照度
•E w 为同一时刻露天场地上的照度
三、天然采光
1、满足采光系数最低值的要求
2、满足采光均匀度要求：工作面上的采光系数的最低值与平均值的比值，通过采光曲线示意图来表示。
3、避免在工作区产生眩光
眩光：在人的视线范围内出现比周围环境特别明亮而又刺眼的光线。
侧窗采光难以保证均匀度，一般不作要求；
顶部采光时，对I~Ⅳ级采光等级的采光均匀度不宜小于0.7；
为保证采光均匀度的规定，相邻天窗中线间的距离不宜大于工作面至天窗下沿高度的两倍。
•高低侧窗结合布置采光，可提高远窗点的照度，可改善厂房的采光均匀度。
•高侧窗窗台宜高于吊车梁面约600mm，低侧窗窗台一般宜略高于工作面的高度，工作面一般为0.8m。
（2）顶部采光（天窗）
•利用开设在屋顶上的窗子进行采光，用于侧向不能开窗或连续多跨的厂房。
•特点：室内照度较均匀，采光效率较侧窗高，但构造较复杂，造价较高。
（3）混合采光
•侧窗采光不能满足要求时，用天窗采光补充。
•侧面采光+顶部采光
2、采光天窗的形式
•常见的有：矩形、梯形、M形、锯齿形、横向天窗、平天窗等
（1）矩形天窗
•沿跨间纵向两侧开窗采光，具有中等照度，采光系数最高值在跨中，最低值在柱子处；
•组成：安装在屋架上的天窗架和天窗架上的天窗扇；•优点：①室内光线均匀，直射光少；
•②窗面垂直，积灰少，且易于防水；
•③窗扇可开启，能兼起通风作用；
•④窗的位置高，一般处于视野范围外，不易形成眩光。
•缺点：①增加了厂房的体积和屋顶承重结构的集中荷载；•②屋顶结构复杂；③造价高；④抗震性能不好。
矩形天窗的设计
•①天窗宽度：厂房跨度的1/2-1/3；
•②天窗位置高度：指天窗下沿至工作面的高度—厂房跨度的0.35-0.7；
•③相邻天窗玻璃间距：一般取大于相邻天窗高
度和的1.5倍，L＞1.5(h
1+h
2
)
•④天窗高度：屋面至天窗上沿的垂直距离。
矩形天窗内景
天
窗
架
矩形钢天窗
彩
钢
天
窗
扇
石棉水泥瓦天窗端壁天窗端壁板石棉水泥瓦天窗端壁
（2）梯形天窗
•将矩形天窗的玻璃做成向外倾斜
•特点：①遮挡少，水平投影面积大，可大大提高室内照度（玻璃与水平投影面成600角时，可提高室内照度60%）。
•②玻璃倾斜，容易积灰，污染严重，构造复杂，直射光多。
•现已较少用
（3）M形天窗
将矩形天窗的屋盖由两侧向内倾斜而形成 •特点：
•①屋盖倾斜，其内表面可增强光线的反射作用，同时还可引导气流；
•②较矩形天窗采光、通风都有利，但构造较矩形天窗复杂，天窗屋面需用内排水或形成纵向长天沟外排水。
（4）锯齿形天窗
是将厂房屋盖做成锯齿形，窗设于垂直面上
•特点：
•①能利用天棚倾斜面反射光线，采光效率较矩形天窗高；•②窗扇可开启，能兼起通风作用；
•③直射光少，室内光线稳定且均匀，还具有较强的方向性；
•④能保证70%的平均采光系数，能满足精密工作车间的采光要求。
•适用于：要求光线稳定，要调节温湿度的厂房；如纺织厂、印染厂等。
锯齿形天窗外观横向木屋架锯齿形天窗内景
横向木屋架锯齿形天窗内景
横向木屋架锯齿形天窗内景
横向木屋架锯齿形天窗内景
纵向双梁天窗框承重锯齿形天窗内景纵向双梁天窗框承重锯齿形天窗内景
纵向双梁天窗框连梁承重锯齿形天窗内景
纵向双梁天窗框连梁承重锯齿形天窗内景
纵向双梁天窗框承重锯齿形天窗内景纵向双梁天窗框承重锯齿形天窗内景
（5）横向天窗
•做法：将相邻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。
•优点：
•①天窗布置灵活，可根据使用要求每隔一个柱距或几个柱距布置；
•②造价较矩形天窗低（为矩形天窗的62%），采光效果与纵向矩形天窗差不多。
•③排气路线短捷，可开设较大面积的采光口，通风量大
（5）横向天窗
•缺点：
•①窗扇形式受屋架形式的限制，布置不灵活，窗扇不标准，构造复杂；
•②厂房纵向刚度差；
•③屋架高度要求较大，不宜用于跨度较小的车间。
•适用于：朝向为东西向的冷加工车间及对采光、通风有要求的热加工车间
（6）平天窗
◆做法：在屋面上直接设置采光口而形成的。
可成点，成块，
成带布置。
◆特点：
①采光效率高，为矩形天窗的2-3倍，布置灵活，构造简单，
施工方便，不需天窗架，造价低；
②阳光直射车间，易产生眩光，采暖地区玻璃易结露，造成
水滴下落；
③玻璃表面易积灰或积雪、玻璃易破碎下落伤人，平天窗不
能通风；
◆适用于：冷加工车间
（6）平天窗
（6）平天窗
（7）三角形天窗
•做法：将屋面玻璃抬高（一般与水平面成30-45°）宽为3-6m。
需设天窗架，类似平天窗。
3、采光天窗的布置
•原则：结合天窗形式、屋盖结构和构造、厂房朝向、生产要求
•布置方式
✓纵向布置（天窗带平行于屋脊）
✓横向布置（天窗带垂直于屋脊）
✓点式或块状布置
横向采光窗
四、自然通风
•厂房通风方式：机械通风和自然通风•机械通风：依靠通风机的力量作为空气流动的动力来实现通风换气的。
•自然通风：是利用自然力作为空气流动的动力来实现厂房通风换气的。
