工业厂房设计

工业厂房设计（共12篇）

工业厂房设计 篇1

工业厂房的建设是工业生产和管理的重要内容, 也是保障工业生产活动和工厂人员生活休息的重要场所。工业厂房设计的合理性和科学性是当前工业厂房设计建设的重要要求, 其中结构材料的稳固性和耐久性是保障厂房安全合理的重要条件, 钢结构作为当前最经济实用的厂房建筑材料, 被广泛应用于生产车间、员工生活场所的建设。

1 钢结构的应用优势

钢结构的应用优势, 具体表现在:1钢结构自重轻, 布置灵活。相比其它建筑材料, 钢结构在同等跨度和负载情况下, 自重较轻 (约为钢筋混凝土屋架的1/3左右) , 且便于运输和吊装。钢结构的最大跨度可达48m左右, 且在梁高相同的前提下, 钢结构的开间可比混凝土结构的开间大55%左右, 布置更为灵活, 能够满足厂房建筑设计的大跨度要求。2钢结构拆、装简便, 工期短。钢结构机械化生产程度较高, 梁、屋架、柱等可由专业化金属构件厂生产, 质量安全、可靠。在现场组装时, 只需根据设计要求安装相关的螺栓和紧固件, 为房产施工节约了大量人力、物力投入, 同时也缩短了工期。

2 工业厂房的钢结构设计

2.1 防火设计方面

相比混凝土结构, 钢结构更容易受温度变化影响, 防火能力较差。因此, 要加强对钢结构隔热和防火设计的重视, 确保工业厂房的安全性和可靠性, 保证工业生产的稳定进行。相关设计人员应对工业厂房的火灾危险性类别进行明确区分和定义, 确定厂房的防火等级。同时, 还要严格按照相关规范和防火要求, 使用达到防火等级的钢构件, 最大限度避免火灾对钢结构的毁灭性影响。当前, 为提高钢构件的耐火极限, 通常以钢结构表面涂覆防火涂料的方式, 确保钢结构厂房的防火等级。除此之外, 设计人员还要多角度、全方位分析, 做好相应的预防工作, 比如合理设计疏散楼梯和安全出口, 以便厂房发生火灾时对人员的紧急疏散, 将火灾事故损失降到最低。

2.2 防腐设计方面

钢结构的自身性质决定了其在大气中容易被氧化, 发生腐蚀, 潮湿的环境使其氧化加剧, 钢结构腐蚀更明显、更严重。钢结构腐蚀使得构件截面缩小, 表层局部产生锈坑, 受力时出现应力集中现象, 使得钢结构的寿命明显缩短。设计人员要结合工业厂房的具体环境, 制定出合理的方案和应对措施, 最大限度防止钢结构腐蚀情况的发生。当前, 我国钢结构防腐蚀主要通过在钢结构材料外面覆盖防锈防腐涂料来完成, 将氧气、水蒸气、氯离子等腐蚀因子与钢结构相隔离, 从而实现对钢结构的有效保护。在进行防腐材料涂刷时, 要针对不同部位的防锈防腐要求, 改变涂料的厚度。

2.3 抗震设计方面

抗震设计是工业厂房钢结构设计的重要环节, 尤其是在地震多发的地带, 必须加强钢结构的防震设计, 切实提高钢结构厂房的抗震能力, 使厂房具备较高的抗震性和安全性。设计时, 钢结构的布置应均匀对称, 结构传力应明确有效, 以减少震动对厂房的破坏。同时, 应选择科学合理的连接方式, 确保屋架与屋面板, 屋架与柱子之间的连接可靠, 避免节点破坏。此外, 还应加强柱与墙的拉结, 通过适当的高宽比调整及减震方式, 最大限度提高厂房的抗震能力。

3 工业厂房钢结构施工时要注意的问题与措施

3.1 地脚螺栓的埋设

地脚螺栓的稳定与否关乎到钢结构工业厂房的稳定性, 它的精确度与否关系到钢结构定位, 因此在进行施工的过程中, 应该注意做好地脚螺栓工作, 将轴线位控制在两毫米左右, 标高为五毫米左右。在施工时, 可以将平面控制网的轴线投测到柱基础面上, 全部闭合, 保证螺栓的精度。

3.2 吊车梁系统的安装

进行吊车梁系统的安装时, 要按照规范, 从柱间的支撑跨进行安装, 可以在柱间支撑安装连接后构成稳定的空间钢度单元, 在对端部截面的吊车梁底部安装时可以调整垫板。当进行制动板和吊车梁的连接时, 可以先进行吹拧, 然后铺整。

3.3 构件的堆放

进行钢结构工厂厂房的建设时, 需要的构件很多, 占用的空间较大, 如果不合理地堆放, 就阻碍构件的安装使用和施工的正常进行, 甚至出现安全问题。可以将急需安装的构件照需要吊装的顺序进行直接堆放, 后使用的放在下面, 不急使用的放在外面, 进行存放的时候应该进行专人的管理, 并且做好供货清单的记录。

4 工业厂房钢结构施工时保障施工质量的措施

4.1 高强螺栓的安装

高强螺栓的安装包括两个步骤:首先, 构件初始就位时先用临时普通螺栓固定;校正之后, 再将普通螺栓替换成高强螺栓, 最终拧紧。在工业厂房中, 钢结构件间的连接绝大部分是通过高强螺栓实现的, 由此可见高强螺栓的安装在钢结构施工中的重要性。

对于高强螺栓日常的管理、使用要注意以下一些事项:1高强螺栓日常的管理要保证连接板接触面的平整。若接触面不平整时, 可以根据接触面间间隙的大小酌情处理。例如, 间隙小于1.0mm可不处理;大于3.0mm时, 要加垫板, 并对垫板两面进行喷砂处理, 使安装的摩擦面处于干燥状态, 以满足摩擦系数的要求。应根据厂房中使用的位置, 领取相应规格、数量的高强螺栓, 尽量避免当天高强螺栓的剩余, 若有剩余, 要将高强螺栓放在包装箱内。2高强螺栓在安装时, 要轻装、轻卸, 利用光头撬棍及冲钉对正上下 (或前后) 连接板的螺孔, 使螺栓自由进入, 不能将螺栓强行穿入, 否则会损坏螺纹以及改变扭矩系数。

4.2 钢结构的安装校正

在立柱、梁安装完成后, 要及时进行安装校正。进行钢结构的安装校正时, 要考虑到风力、地形、日照等多种因素。在钢结构中, 每完成一个构件的安装后, 就要进行校正。若检查出现问题后, 要采用千斤顶进行校正, 校正完成后, 要及时进行加固。

4.3 安装过程中的焊接工艺

工业厂房钢结构中需要进行大量的焊接工作, 但是由于施工中焊接环境条件复杂, 焊接的质量难以保证。为了确保钢结构的焊接质量, 要由相关技术人员严格按照焊接工艺进行焊接, 以达到接焊缝的设计要求。根据焊接的相关规定, 立柱、屋架、梁等要采用一、二级焊缝, 不能有咬变、缺口、裂纹、焊瘤等缺陷。在焊接完成后, 要对焊缝进行一级行无损检测。

5 结语

工业的发展离不开工业厂房的建设, 高质量的工业厂房建设对生产的安全性和稳定性, 以及工人的生活质量都有重要的促进作用。钢结构设计以其良好的稳定性和灵活性, 成为当前厂房设计中主要的设计方式。在进行钢结构设计时, 要综合考虑设计和施工过程中的遵循的原则和注意的问题, 以便保证厂房建设的顺利进行, 促进厂房建设质量的有效提高。

参考文献

[1]陈将奇.钢结构在工业厂房设计中的应用[J].门窗, 2015 (1) :113-115.

[2]罗辉.钢结构工业厂房设计分析[J].电子制作, 2015 (3) :260.

[3]胡军安.工业厂房钢结构设计的现状及发展前景[J].四川水泥, 2015 (7) :98.

工业厂房设计 篇2

屋顶是房屋最上层起覆盖作用的围护和承重结构，其最主要的功能之一是“遮风雨”。工业厂房：多为单层工业框、排架结构、大型屋面板。屋面因跨度较大和受外力影响而变形较大，所以屋面防水问题更成了一大心病了。屋面防水工程是工程的施工重点,防水工程施工质量要求非常高,工业厂房屋面防水工程是一项系统工程, 它涉及到设计水平, 防水材料质量, 防水施工技术以及使用过程中的管理等各方面因素,在防水工程施工过程中要严格按照设计和规范要求施工,加强管理和质量控制,施工前要向每一位施工人员做好技术交底,施工中严格检查各个环节,特别是细部,才能确保工程质量。由于屋面面积大, 出水口标高, 变形缝, 女儿墙等因素的影响, 一定程度上增加防水工程的难度。因此，如何做好工业厂房屋面防水工程质量控制，如何控制、提高防水工程质量就显得至关重要。

近年来，我国民用建筑的屋面防水得到了显著改善，但工业厂房的屋面防水还没有引起足够的重视，屋面渗漏现象依然没有得到相应改观，尤其是钢筋混凝土结构厂房。其根本原因，有设计方面的，有施工方面的。做好防水设计是防水质量保证的前提,在工程设计中，把绝大部分的精力用在建筑平面、立面上，而结构设计则关心结构布局、基础设计等。工业厂房，尤其是有一定规模的工业项目，其设计是由有相应专业设计资质的设计单位承担的，一是“重结构、轻建筑”几乎是所有工业项目的普遍现象，多数的防水设计只是根据地区自然条件，工程特点进行设计，简单随意套用图集进行设计，造成防水设计并不适用于该工程，以致屋面防水完成后一两年就发生渗漏现象。而且，与民用建筑设计相反，工业厂房的设计中建筑设计几乎是整个项目设计的最后一道设计程序，在选材上，也可能会由于防水资料的不齐全出现不当，缺少严格的把关及审核，从而使防水设计不合理，使建筑物出现渗漏。另外一方面，设计单位缺少有经验的建筑设计人员，有经验的设计人员不愿从事工业建筑的设计。综上，有关设计单位以设计人员应该重视屋面防水设计，结合具体工程严格按照要求进行防水设计。

厂房屋面防水工程中，施工是产生渗漏诸多因素中最主要的因素，施工单位对工业厂房，往往是“重主体，轻屋面”。并且职责分离，土建队伍承担建造，防水队伍承担防水施工，生生将这屋面这一完整系统分割开来。实践证明，即使设计和材料都没有问题，但只要在施工中稍有疏忽，便有可有能产生渗漏。比如，屋面排水坡度太小，防水层下的保温层铺垫不平或不实，未按规定设置分格伸缩缝，养护不好等都是造成屋面渗漏的原因。反之，即使设计上存在某些不足或是防水材料有些缺陷。通过精过精心施工也可能加于弥补，可见施工的关键性。设计方面

在委托厂房设计时，要特别注意设计人员的素质，必须由有防水设计经验的人员承担或审核，设计时要根据厂房的特点，确定厂房的屋面防水等级和屋面做法，综合考虑厦门地区的自然条件(多降雨、多台风等沿海地区气候)，防水材料情况、经济技术水平等.对厂房屋面防水构造认真进行设计，重要部分要有大样详图;选材要考虑其耐久性能，在设计文件中要详细注明品种、规格和性能的要求，同时水落管的管径、数量、和保温层的厚度.结构找坡等应通过计算确定。另外，在组织设计图纸会审时，会同施工单位，对厂房屋面排水坡度，找平层厚度和技术要求，几道设防;防水卷材、防水涂层的厚度，以及增设隔离层，保护层标高等问题进行复核，若有不当之处，及时提出，经设计人员更改后，形成会审纪要。从设计上提高屋面防水的能力。施工方面

浅谈钢结构工业厂房设计 篇3

【关键词】钢结构；工业厂房；设计

目前，在我国建筑行业发展的过程中，钢结构材料应用得十分的广泛，这不仅可以有效的提高建筑结构各方面的使用性能，还有利于建筑结构的美观设计。而在工业厂房设计施工的过程中，人们也将其钢结构材料应用到其中，并且将钢结构材料作为主要的建筑承重结构。这样不仅有效的提高了工业厂房结构的稳定性和可靠性，还加快了钢材施工的进度。下面我们就对钢结构工业厂房设计的相关要点进行简要的介绍。

一、钢结构工业厂房的优越性

目前，在我国工程厂房设计施工的过程中，人们主要是将钢结构材料作为其主要的施工材料，其优点主要体现在以下几个方面：

1、在工业厂房现场施工的过程中，由于钢结构材料可以进行工业化的批量生产，而且采用的机械设备在施工的过程中在工程施工中可以进行现场拼装。因此这就大幅度的缩短了工程施工的工期，降低了工程投资成本。

2、将钢结构材料和混凝土结构材料相比，钢结构材料有着质量轻，强度高等方面的特点，因此在实际应用的过程中，不仅可以大幅度的降低建筑结构在使用中所产生的荷载，还有效的提高了厂房结构的稳定性和可靠性。而且钢结构在使用时也有着较强的耐腐蚀性能，这也使得工业厂房结构在使用是不会受到外界环境因素的影响，其结构的稳定性和耐久性出现问题。

3、钢结构材料在使用的过程中强度比较高，投资成本也比较的，而且还可以多次的回收利用，这就使得钢结构工业有着良好的环保节能功能，为我国社会经济的可持续发展打下了扎实的基础。

二、钢结构厂房设计特点

目前，我们钢结构厂房建设施工的过程中，所采用的钢结构构件主要是由钢板和热扎、冷弯连接的钢结构承重构件。其厂房设计形式属于门式钢架轻钢结构体系。目前，这种施工工艺我国厂房工程建设施工中也已经比较成熟，它不仅良好的灵活性，可以根据用户的意志来对其钢结构厂房设计体系进行适当的改进，而且还具有极强的承载能力，施工人员可以采用轻型H型钢，来对钢结构工业厂房的稳定性和可靠性进行有效的提高。近年来，我们已经将钢结构厂房广泛的应用在工业厂房、车间、仓库等厂房结构的建设施工当中。

根据相关的数据分析，钢结构厂房设计的特点主要表现在以下几个方面：自重轻、强度高，可以适应于跨度大、空间较大的厂房设计当中；而且随着科学技术的不断发展，人们也将许多先进的建筑设计方法应用在钢结构厂房结构设计施工当中，这就使其厂房结构的抗震性能和刚性得到明显的提高。而且钢结构材料在实际应用的过程中，我们可以采用多次重复的回收利用，这样不但节约了工程施工的成本，还有着良好的节能环保作用。

三、工业厂房结构设计的基本要求

多层厂房因为工艺布置的要求，一般都需要大空间，结构通常采用框架结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。结构布置的原则是：尽量使柱网对称均匀布置，使房屋的刚度中心与质量中心相近，以减小房屋的空间扭转作用，结构体系要求简捷、规则、传力明确。避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩，以及竖向变化过多的外挑和内收，力求沿竖向的刚度不突变或少突变。

1、地震区的厂房宜少设或不设防震缝

地震区房屋的伸缩缝是合一的，当房屋较长时，宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝；施工中，每隔40m设置一道800mm一个1400mm宽的后浇带，后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段；在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位，适当提高配筋率；加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。

2、合理布置电梯间的位置

多层厂房由于设备、货物很重，竖向运输的需要，均要设置电梯。钢筋混凝土电梯井筒刚度很大，应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响，在结构布置上尽量避免电梯井筒布置在建筑物的角部和端部。

四、钢结构厂房设计应注意的重要方面

1、钢结构厂房图纸设计的重要性

图纸是工程施工的依据，在钢结构厂房的设计期间，要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审，检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”，争取在施工之前解决问题，减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。

2、对钢结构厂房支撑系统的设计原则

为了保证钢结构厂房的空间工作，提高其整体刚度，承受和传递纵向水平力，防止杆件产生过大的变形，避免压杆失稳，以及保证结构的整体稳定性，应根据厂房结构的形式，车间吊车的设置，振动设备以及厂房的跨度、高度，温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统，并与屋盖横向水平支撑的布置相协调。

3、钢结构厂房耐热能力设计的重要性

钢结构工业厂房防火能力很差，当钢材受热在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度降低，塑性增大；温度在250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构塌落。

4、钢结构厂房抗震性设计的重点

在对钢结构厂房做抗震设计时应注意：首先，在厂房建设前要充分考虑加强其结构的抗震性，以应对复杂多变的地质变化，虽然钢材在重力刚性等条件上有抗震的优势，但是在总体布置方面也要力求安全最大化，要求厂房结构的质量和刚度均匀分布，使厂房受力均匀，使其受到外力作用时，可以将作用力均匀抵消，这样就不会加剧作用里在刚性弱的地方聚积，给安全造成威胁，同时还要多采用钢架和横向结构，利用钢结构的受力性来减少横向结构变形。

其次，在建设过程中要充分考虑杠杆失稳的问题，钢结构在强度上可以充分满足建设需要，所以要在支撑系统上多做文章，提高厂房结构整体稳定性，对钢结构厂房尤为重要。

最后，在地震作用下，存在着低周疲劳作用，设计时应注意其对厂房的影响。对结构连接点的设计，应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服，应使结构构件能进入塑性工作，充分吸收地震能量发挥其抗震能力。

五、结束语

由此可见，在钢结构工业厂房设计的过程中，我们不仅要对钢结构厂房强度、抗震性能、耐久性等方面性能进行严格的要求，还要充分的体现出钢结构厂房的环保性能，从而有效的提高工业厂房结构的稳定性和可靠性。

参考文献

[1]耿云峰.论钢结构工业厂房的设计与施工[J].今日科苑，2008（20）

[2]陈吉武.某两层钢结构工业厂房设计与研究[J].安徽建筑，2005（04）

[3]楚建新，闫永久.浅谈多层钢结构工业厂房的设计[J].山西建筑，2004（21）

工业厂房设计 篇4

关键词：钢结构,工业厂房设计,应用

在最近几年我国工业发展的形势来看, 因为国内外钢结构设计新技术以及新加工工艺不断出现, 强度较高的建材、耐腐蚀和高效防火的涂料的成功研制, 使得钢结构在当前建筑领域当中得到了非常迅速的发展。尤其是在轻钢结构和轻质、高强、抗震新能较高、工厂化加工与制造、施工周期短、装配化施工安装、外形美观以及节能环保等特性, 在当前工业厂房的生产和设计中替代了传统形式的钢筋混凝土结构的厂房, 得到了较为广泛的应用。复合型彩色压缩钢板的快速发展, 标志着当前工业厂房的屋盖体系与厂房外围结构脱离传统形式的钢筋混凝土结构的大型面板的时代已经到来, 这也为钢筋结构创造出了一个非常良好的发展前景, 这也会有效的带动厂房设计的整体结构朝着便捷、环保的方向上发展。

1 钢结构设计的优劣势

1.1 钢结构开间较大

当前我国大部分的工业厂房的设计当中, 因为大多数的厂房设计的规模较大, 其中符合大跨度要求的钢结构就得到了人们广泛的应用, 钢结构实际最大的跨度最大可以达到48米, 和传统形式的混凝土结构相比, 在保证相同的梁高的前提下, 钢结构实际的开间要比混凝土大50%以上, 这也有效提升了布设柱网的灵活性。这种性能可以使钢结构可以达到300米以上的纵向温度区段长以及150米的横向温度区段长, 充分满足了工业厂房建设需要达到的不舍变形的相关规定。

1.2 钢结构的重量比较小

在工业厂房的设计和建设过程中, 钢结构建筑相比传统的混凝土结构, 钢结构具备质量较轻的优势性, 这在很大程度上有效缓解了地基所承载的压力。另外, 钢结构体系在很大程度上解决了混凝土结构抗震性能较低、建筑工艺较为繁琐的劣势性冷弯薄壁钢结构非常适用在住宅建设工程中, 因为防腐蚀高强冷轧镀锌钢板的制造的钢体结构很大程度提升了刚体在使用以及施工过程中的抗腐蚀性, 这对延长轻钢结构的使用寿命起到了保障性作用。

1.3 可以有效的提升施工效率

制造厂商在制造工业厂房所用的钢结构部件, 通过高强度和机械化的生产使得所制造的金属构件的精准度和质量都得到了充分的保证。生产出来的钢结构部件需要从生产基地运输到建筑施工现场, 在进行组装工作中只需要将部件实施螺栓固定和其他的一些简单的加固操作即可, 这种方式很大程度降低了施工周期, 并且有效简化了施工的程序, 充分保证建筑质量、缩短了施工周期, 更有利于厂房提早建设完成创造出更多的经济效益。

1.4 钢结构建筑存在的局限性

当前钢结构的防火性能偏低, 尽管当前钢结构的具备的优良性能得到了建筑行业中人们普遍的认可, 但是钢结构中存在的不足也需要得到人们充分重视。通常在钢结构厂房当中, 其中主体结构严重缺少混凝土和钢筋混凝土所具有的隔绝性能, 造成在发生火灾状况时没有一定的安全保障, 会带来较大生命财产威胁。同时钢结构也存在抗腐蚀性能较差的状况, 例如时间过长出现氧化的状况, 要是没有第一时间采取有效的防护措施, 就会引起更大面积的腐蚀状况, 导致钢结构强度严重下降。

2 钢结构在工业厂房设计中的具体应用

2.1 施工概况

以某合金制造厂, 熔化浇铸主要集中在厂房内部, 因为工艺设计流程比较复杂, 室内温度非常高以及受到酸性气体的影响比较严重, 因此对此厂房的设计要求更加的严格, 造成厂房设计的复杂性。厂房第一层设计为平面矩形, 整体建筑面积大约为9400㎡, 长度为98m, 宽度为95m, 整体跨度为24m, 网架底标高度为11.9m, 檐口高度为15.5m。主跨内部设有1台16t/3.2t、一台20t/5t工作制桥式起重机, 轨顶高9m。

2.2 施工方案的确定

因为受到施工工艺以及流程配置要求的限制, 其中主厂房主要选用的是钢柱结构的网架结构, 顶部为正方四角锥焊接网架。中柱截面设定为H型钢结构并且用钢板进行焊制。厂房的周围设置为6m左右的抗风柱, 柱体用于垂直支撑, 在设备管道的外部进行布置。钢结构相互间的衔接采取的是摩擦性高强度螺栓, 充分保证了整体钢结构抗侧弯的强度和稳定性。

3 钢结构在工业厂房设计过程中需要注意的问题

3.1 钢结构设计需要注意防火设计

钢结构在工业厂房中的应用具备很多的优势, 但是其中也存在一定的不足。钢结构的防火性能较差, 在钢材部件受到100℃以上的高温时, 随着温度不断的上升, 钢材会出现抗拉强度降低的状况, 塑性不断变大, 在温度达到250℃的时候, 钢材的抗拉强度会有一定的提升, 但是塑性却有着较为明显的下降, 并且还会出现蓝脆的状况, 当温度超过250℃以上的时候, 钢结构会出现徐变的状况, 在达到500℃的时候钢材的强度会变得非常低, 严重的会出现垮塌的状况, 因此对钢结构的设计必须要注意防高温和防火性能。

在对钢结构设计的过程中, 首先需要选取合适的钢结构防火方式来对钢结构加以有效的保护, 也就是将钢结构的耐高温的极限提升到相关规定的范围之内, 防止钢结构在遇到特殊高温的时候出现垮塌的状况。当前对钢结构的防火设计最常见的方式就是在钢结构的表面涂上一层防火材料, 在处于高温环境下对钢结构加以有效的保护, 最大程度提升钢结构的防火性能。

3.2 钢结构设计需要注意防腐蚀设计

由于钢结构有的需要常年暴漏在大气环境当中, 进而就很容易受到空气腐蚀作用, 当钢结构厂房中的一些腐蚀性物质或者是钢结构长时间处在比较潮湿的环境中, 钢结构出现腐蚀的状况就会更加的明显。钢结构腐蚀不但会造成钢结构整体截面的缩减, 同时还会出现钢结构表层产生大量的绣坑, 造成钢结构的破坏。为了有效防止刚体结构出现腐蚀的状况, 最长用的方式就是在刚体表面涂防腐蚀剂作为防腐层, 这种防腐层具有良好的致密性、疏水性以及电阻较大和附着力较强的有点, 可以有效的隔绝大气中的水蒸气、氯离子等腐蚀作用, 从而起到了保护钢结构的作用。

4 结束语

通过对工业厂房结构设计中钢结构设计的应用的分析和研究, 可以看到国内外钢结构设计新技术以及新加工工艺不断出现, 强度较高的建材、耐腐蚀和高效防火的涂料的成功研制, 使得钢结构在当前建筑领域当中得到了非常迅速的发展。尤其是在轻钢结构和轻质、高强、抗震新能较高、工厂化加工与制造以及节能环保等特性, 在当前工业厂房的生产和设计中替代了传统形式的钢筋混凝土结构的厂房, 得到了较为广泛的应用。复合型压缩钢板的快速发展, 标志着当前工业厂房的屋盖体系与厂房外围结构脱离传统形式的钢筋混凝土结构的大型面板的时代已经到来, 这也为钢筋结构创造出了一个非常良好的发展前景, 这也会有效的带动厂房设计的整体结构朝着便捷、环保的方向上发展。

参考文献

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[2]辛晓山.钢结构框架体系在工业厂房中的应用以及最优方案设计[J].价值工程, 2011, 28:112.

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工业厂房设计 篇5

关键词：节能视角;工业厂房;电气设计

随着近年来经济的迅猛发展，能源消耗愈发加重，且资源短缺问题越来越受到人们的关注。要保持经济持续增长、工业持续有效的发展，必须严格实施节能策略。因此，电力工程设计过程中应从节能设计的角度从全局出发，结合自身生产需求，根据电气系统在运行过程中总结的案例及经验进行分析，找到节能方向，并确定优化要点。有针对性的采取优化措施，在不影响系统运行的前提下，降低能耗，合理利用资源，将节能设计策略应用到实际中。优化系统，从根本上实现节能。工业厂房特点及其电气节能设计理念

1.1工业厂房的特点

按照建筑结构可以将工业厂房分为单层工业建筑和多层工业建筑。多层的多见于轻工业、电子产品、医用等行业，一般层数不高，照明设计与常见的实验楼类似，其负荷需求大。结构设计多采用钢筋砼骨架结构承重。而单层多为用于生产的厂房机械加工等的行业，其设备荷载较大，一般采用钢筋砼排架结构承重。在用途方面，工业厂房是用来生产或存储商品的建筑物。在厂房电气设计中，节能、环保应该作为设计重点，厂房内的电气设备都需要负荷节能减排的标准。

厂房建筑的设计需要满足生产工艺要求;厂房中有非常多且大的生产设备，不同环节之间有着密切的联系，且空间开敞，供起重、设备等通行;为了满足室内的通风需求，厂房一般会设计得比较高，空间大，并且通常在屋顶设置天窗;厂房屋面的防水、排水构造常常很复杂;厂房多采用预制构件装配而成，各种设备和管线安装施工复杂。

1.2优化配电设计

工业厂房电气节能设计的目的是降低电力成本、提高经济收益。优化电气的配电设计主要在于改良配电系统的适用性。主要表现为：在满足设备的用电总负荷条件下还需要供电可靠、安全、控制等要求。工业电气的用电特点有：总负荷容量大、设备种类繁多，还要连续不间断供电。优化配电的设计中，除了满足用电设备的供电要求，还需要提高电气设备的质量，全面提高用电效率。除此外，系统中还要做好防漏电、触电的保护措施。选择导体除了要求其导电性能良好，而且需要导体的绝缘层性能良好。不同的电压等级。此外，供配电系统还需要简单、可靠，所以需要尽量减少供配电的环节。如《供配电系统设计规范》中明确说明：“供配电系统应简单可靠，同一电压等级的配电级数高压不宜多于两级;低压不宜多于三级。”

1.3提高电气系统的运行效率

要提高电气系统的运行效率，就需要加强对设备的检修管理工作，保证供电系统的正常工作。如定期部署工作内容，召开集体会议，定期对设备使用能效评定分析，总结造成设备的故障原因。制定出最佳的检修方案，减少故障时间，提高检修的效率。所以要多培养复合型技术人员，提高人员的综合素质，加强开展电厂电气设备的检修管理工作。结合工作中的实际情况分析总结，采取合理的技术措施，增强对设备运行故障的处理能力，有针对性的制定检修方案。通过适当合理的调整负荷提高配电网的运行效率，减少电力系统的电能损耗，提高电气系统的运行效率。

2电气节能设计的具体内容

2.1 配电线路系统的节能设计

电能输送过程中，就会有损耗。在实际情况中，用电负荷不仅布置分布不集中，而且所占比重大。因此减少线路的总长度是降低能源消耗的方向之一。

电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。配电线路输送电能的过程中，只要输送电能的导体中存在电阻，就会出现电能的损耗。在而导线的电阻受四方面影响，导线的长度、材质、横截面积、温度。在不考虑导线的材质、横截面积、温度的情况下，导线越长其电阻越大。在配电线路的用电负荷大小及负荷位置确定的情况下，可以通过合理设计线路，缩短配电线路，减少导线的长度，达到降低电阻减少电能损耗的目的。另外在配电设计输送电能的导体的选择中，要优先选用电阻小的材质做导线，如在导线的长度、横截面积、温度相同的情况下，铜的导电性能比铝导线的导电性能好，输送电能过程中发热量小。同时适当增加导线电阻的横截面积同样可减小电路中的电阻，降低电能损耗。

2.2照明系统的节能设计

在工业厂房设计中，电气系统离不开照明部分。但照明在工业中的消耗的电能很大。从长远的角度考虑，若在这一部分的设计中能够做到节能，将会在未能的几年中节约的电能将是一个庞大的数据。因此在工业厂房的电气设计中，照明节能设计必定考虑。除了需要严格满足照明设计规范限定值外(分别具体的计算不同的生产需要配备的照度值及其亮度需求)。同时对照明灯具、光源的选择也需要以节能为基础选择。如照明采用智能控制系统，可以随时在不需要的情况下关闭开关，减少不必要的电能损失。灯具选择LED，LED灯的优点是：(1)节能。白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4。(2)长寿。寿命可达10万小时以上，对普通家庭照明可谓“一劳永逸”。(3)可以工作在高速状态。节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉。(4)发光亮度高，没有灯光闪烁不定的现象。是多数电力企业在工业厂房照明系统中的首选。电源分配中，需要按三相均匀配置，以减少电路中的电能耗损。

2.3无功功率补偿设备节能设计

线路损耗和变压器损耗对电能质量形成了很大影响。而无功功率补偿在线路中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中占有着非常重要的位置。而在工业厂房中，线损占据着主导地位。合理的选择无功补偿装置，不但可以最大限度的减少电网的损耗，而且可以电提高网质量;运行中的输电线路，由于线间和线对地间的电容效应也产生部分无功功率，称为线路的充电功率。选择感性负载，来减少一些大功率设备的电能损耗，改良电网的功率因数、平衡系统电压以及降低输送线路的功率损耗。如尽量选择在负荷中心设置变电所，达到缩短变电所低压出线线路、减少电能在线路上的损耗。还可以在系统中增加无功功率补偿设备，来提高设备的功率因数，达到为供配电系统节能。而无功功率补偿是根据无功功率损耗来确定的。如，用高压电容器补偿高压无功功率，低压电容器补偿低压电容。集中补偿和分散补偿也多被广泛应用。在工业设计中，要优先选择就地补偿方式，达到更好的补偿效果，还可降低功率损耗，达到节能。

2.4节能教育

除了在配电系统设计及设备的选择优化外，还需要对员工进行节能教育，提高节能意识，提高职工技能操作水平，从个人出发随时随地做到节能。1结语

在工业厂房的电气设计中，电气节能设计能够降低工业生产过程中的电能损耗，减少电气的消耗，既能良好的响应节能减排政策，还能够有效为企业节约成本，提高企业在市场中的竞争力，为人们创造良好的生活环境。将电气节能运用到工业设计中，使我国经济快速、持续稳定的发展。综合上述，工业厂房的电机设计工作中，要提高对节能工作的注意，在绿色技术方面深入研究，落实各项节能技术，降低能耗，从而有效提高经济效益和社会效益。

参考文献

工业设计与工业制造的关系 篇6

关键词：机械；制造业；工业革命；现代工业；设计思潮

中图分类号：TB47文献标识码：A文章编号：2095-4115（2014）08-112-1

许多工业设计的准则早在工业社会之前就已经建立起来了。从设计的萌芽阶段，即从旧石器时代一直延续到新石器时代，由于当时生产力极其低下，并受到材料的限制，人类的设计意识和技能是十分原始的，工匠常常是集设计与制造为一身的。原始人类利用天然的石块或棍棒作为工具，打制出较为粗造的石器，当时人类的设计是在满足生存最基本的需要的工具的基础上发展起来的。

然而，一旦最基本的需求得到了满足，其他的需求也会不断涌现。产品的生产与制造就有保障生存发展到了使生活更为舒适，更为有意义。于是，人类便由设计的萌芽阶段走向了手工艺设计阶段。这个时期，在设计的各个领域，如陶瓷、家具、交通工具等方面，都留下了无数的杰作。这些丰富的设计文化正是我们今天工业设计发展的重要源泉。由于手工业阶段生活方式和生产力水平的局限，设计的产品大都是功能较为简单的生活用品，其制造方式主要依靠手工劳动。生产者和设计者往往是一个人。

这个时期，生产者可以有自由发挥的余地，制造出的产品具有丰富的个性和特征，而装饰成了体现设计风格和提高产品身价的重要手段，这一点与现代批量生产的方法是完全不同的。由于设计、生产、销售的一体化，是设计者与消费者彼此非常了解，这就在设计者与使用者之间建立了一种信任感，使设计者有一种对产品和使用者负责的责任心。此时的实际与制造是一体化的。

文艺复兴时期的工业设计更是增加了科学性，并有较大的发展，各种工程技术、机械的发展相当发达。技师们勤苦研究运输方法、军用机械及水利工具等，以求提高生产效率。文艺复兴的巨匠达芬奇甚至设计了飞行器，并绘制了飞行器的结构原理图，但是因为条件所限，未能建造。建筑师桑加洛在1465年的笔记里画着12种建筑用的起重机械，而且都使用了复杂的齿轮、齿条、丝杠、杠杆等。

17世纪中叶到19世纪，资产阶级革命使一切都处于动荡之中，不仅打破旧的生产关系，解放了生产力，促使了科学技术的进步，而且也克服了长期禁锢思想意识的封建传统教条，使资本主义启蒙思想得到传播。工业设计的发展是与资本主义经济增长紧密联系的。工业革命后，新材料、新技术和新的功能要求不断出现。更重要的是，随着社会的富足和批量消费成为现实，商业得到很大发展，设计成了工业过程劳动分工中的一个重要专业，并成为社会日常生活中一项重要内容。设计的思潮也开始转变。至此设计与制造业逐渐分体。新旧思潮开始斗争，新的技术与功能不断促进设计风格的变化。

产品的设计与投产之间的时间延长，生产过程也标准化了，导致了对产品进行仔细规划的风气，设计师的作用更加受到重视。而在这一阶段设计与产品密切相关的有名人物并不是艺术家或者设计师，而是诸如切普代尔、魏德伍德和保尔顿这样的企业家和发明家，他们率先在艺术与工业之间架起了桥梁。在19世纪，机械化一直是人们讨论设计理论与实践问题的焦点。人们一方面为机制产品寻求一种合适的美感，另一方面也是在思考机器对社会各方面带来的深远影响。

两次世界大战之间的年代是现代工业设计在经历漫长的阶段之后走向成熟的年代。在这时期，设计流派纷坛，杰出人物辈出，推动了现代工业设计的形成与发展，并为第二次世界大战后工业设计的繁荣奠定了基础。战后的工业设计无论是在设计上还是在理论上、实践上和教育体系上，都有极大的发展，与工业设计密切相关的一些基本学科，如人机工程学、市场学、设计心理学，都得到了发展和完善。而制造技术也在二战后得到迅速发展，制造业的发展让设计更好地发挥到极致。

产品造型设计是在研究人机协调，并运用艺术规律和科学技术手段，设计和塑造产品形态的一种创造性活动。而中国的设计正处在一个尴尬境地，作为制造大国，却很少有高新科技产品，设计型人才创新能力低下。目前世界每10双运动鞋中有1双是“中国制造”，电脑整机95%以上的零件在中国加工。中国制造在为国际知名品牌“打零工”，收获漂亮数据的背后，却是中国制造缺少自主品牌、受制于人的尴尬现实。美国人说“重视设计，可以富国”，苹果公司的产品风靡全球。其手机或平板电脑是市面上很具设计感的产品，苹果公司在iPhone的设计中创意地引进了Multi-touch触控屏幕、重力传感器等，加上其独特的使用接口设计，让iPhone一举在操作界面上大幅领先其他品牌手机。

综上所述，工业设计与工业制造相辅相成。制造技术是设计实现的基础，设计又是提高制造效率和产品质量的关键。所以工业设计在现代制造业中的作用不容置疑。设计是一种生产力，能够提升品牌、促进销售、提高消费者满意度。中国制造要摆脱“世界工厂”的困境，就必须打造属于自己的品牌。

参考文献：

[1]何人可编著.工业设计史[M].北京：北京理工大学出版社，1991.

[2]刘观庆主编.工业设计资料集[M].北京：中国建筑工业出版社，2007，10.

[3]王受之.世界现代设计史[M].北京：中国青年出版社，2002，9.

作者简介：

工业厂房通风设计探析 篇7

关键词：工业厂房,通风,气流,设计

0 引言

近些年来，随着祖国各地的经济发展，工业厂房也在全国各地遍地开花。工业厂房种类繁多，结构复杂，其工艺特点差异较大，故每类车间的通风方式也不尽相同。随着工业现代化进程的加快，机加工，涂装，装配冲压等功能的工业联合厂房有了快速发展，大大提高了土地的使用率和生产效率，成为工业建筑发展的新方向。而机加工，焊接等生产方式产生的热量远大于其他生产方式，故本文就以机加工车间为例对厂房通风设计进行分析。厂房通风有自然通风和机械通风两种通风方式。自然通风是利用空气的自然流动将室外的空气引入室内，将室内空气和热量排到室外。自然通风的效果与厂房的结构形式，进出风口的位置等因素有关，并与厂房建筑所在地区的气候条件和周围环境有很大的关系。机械通风是以风机为动力，使厂房内部空气流动，达到通风降温和排除污染气体的目的。它的通风效果比较稳定，并可根据需要进行调节，但设备费较高，耗量较大。

1 自然通风的基本原理

根据自然通风原理的不同，自然通风分为热压通风和风压通风两种。厂房内部由于生产过程中产生的热量(如燃烧的炉子和加热的产品所发生的热量等)以及人体散发热量的影响，室内空气膨胀，密度减小而使热空气上升。如果天窗开启，由于热空气的上升，天窗内侧的气压大于天窗外侧的气压，使室内热气不断排出，室外的冷空气通过设在厂房底部的进风口进入室内，如此循环，取得自然通风的效果，这种通风方式称为热压通风。热压作用与进出风口的高差有关和室内外空气的密度有关，室内外空气密度差和进风口高差越大，则热压作用越显著。

风压通风原理，当风吹过建筑物时，遇到建筑物的阻碍，迎风面空气压力增大，形成正压区，用“+”表示。当气流通过房屋两侧和上方时，气流变窄，风带加大，形成负压区，用“-”表示。空气飞越建筑物后，在建筑物背风面形成涡流，形成负压区，用“-”表示。因此，对厂房进行自然通风设计时，宜将厂房的进风口设在正压区，排风口设在负压区，使室内外空气更好地进行交换。利用风的流动产生空气压力差而形成通风的方式为风压通风。

在进行厂房剖面和通风设计时，应根据热压和风压的通风原理综合考虑其对厂房通风效果的影响，合理地布置进出风口的位置，选择合理的通风天窗形式，组织好自然通风。

2 机械通风的基本原理

依靠通风机造成的压力差，通过风机来输送空气，排走室内粉尘或有害气体，保持室内空气新鲜的设计。这类通风方法称为机械通风。机械通风分为全面通风和局部通风两种形式。全面通风是对整个房间进风换气，用送入室内的新鲜空气把整个房间里面的有害物质浓度稀释到卫生标准的允许浓度以下，同时把室内被污染的污浊空气直接或经过净化处理后排放到室外大气中去，全面通风包括全面送风和全面排风。两者可同时或者单独使用。局部通风是指利用局部气流，使局部地点不受污染，形成良好的空气环境。局部通风包括局部送风和局部排风。

在进行厂房剖面和通风设计时，应根据局部地点和全面通风综合考虑其对厂房通风效果的影响，合理布置送风口、排风口的位置，选择合理的风机形式，组织好机械通风。

通常在建筑物的通风设计中，风压和热压的作用是同时存在的，但由于风压作用的不确定性，决定了一般以考虑热压为主。但建筑仅依靠自然通风，有些厂房还不能满足通风要求，还需要机械通风配合达到完美的通风要求。

3 通风设计问题分析

工业厂房通风设计主要的目的在于通过对工艺流线的分析，建筑开窗位置的研究，来设计室内空气流通线路。以科学的消除室内粉尘和有害气体或热量，创造良好的工作环境。由于生产工艺情况的不同性，地区风向的差异性，建筑形式的不同性，不同地区的厂房应区别对待。

3.1 建筑朝向的选择

不同地区的风向均有一个参考值，工业厂房的通风设计必须根据风向合理地确定建筑朝向和进排风口位置。为了得到良好的通风条件，在工厂总图布置时需仔细研究当地风玫瑰图，尽量使厂房的主要进风口朝向夏季主导风向。以鹤壁富士康厂房为例，鹤壁风玫瑰图中表示鹤壁盛行东北风，故鹤壁富士康厂房通风口设在西南侧，即为风压的负压区，见图1。

按照热压作用自然通风的基本原理，加大进排风口的高差，利用自然通风的形成，通常情况下，厂房的排风可采用高侧窗，而对于散发大量余热的热加工车间，为保证排风的稳定，多采用避风天窗。对于进风则多利用进风侧窗和门洞。鹤壁富士康厂房为保证烟雾不停留在车间中部，C2仅为采光窗，不通风，这样有利于压差加大，有利于通风。进风侧窗的高度选择应根据具体的工艺条件区别的对待。

3.2 气流的合理组织

由于受到自然条件的限制，具有多变性，为不可控因素。富士康鹤壁园区自然通风是靠C1进风，形成正压区，通过厂房中部C3排风，C3是自然风压下的负压区，此为风压的气流组织。

由于厂房内生产活动产生大量的热，热压通风起主要作用。要保证通风的顺畅，充分条件是有足够大面积的进风口、出门口并且合理布置进、出风口。合理设计进、排气口面积。在满足所要求通风换气次数的条件下，设计计算出出风口的面积，进气口面积应约等于排气口面积。

按热压作用工业厂房的自然通风原理，在设计过程中应尽量降低中和面的高度，因为中和面低，才可能使室外进入厂房的新鲜空气绝大部分或全部经过工作区，这对降低工作区的温度，提高自然通风的效果有显著的作用，在实际工程设计中，经常出现附房设施把主体厂房周边围得严严实实，使得厂房进风窗面积无法满足要求，即使加大了天窗的面积，通风效果还是不理想。因此，在工业厂房的工程设计中，应在不影响工艺生产需要的前提下，尽量把阻挡在厂房侧墙的辅助建筑移位，以留出足够的进风面积，保证自然通风的效果。

克服进气短流问题，也是气流组织的有效途径。所谓进气短流，是指由进气口进入厂房内的新鲜空气，在未进入作业区范围之前，就已经被加热而上升至天窗排气口，排出室外的现象。在图1中就是C2进气经过车间上层直接由C3排出室外的过程。这样带走的热量或粉尘很少，起不到通风的作用。显而易见，这样的进气，没有起到提高作业区空气质量和改善作业区热环境的作用，因此，为提高厂房通风效果，应尽量避免这种进气短流的现象。而鹤壁富士康厂房就在此方面做了处理，将C2仅做为采光窗，不做通风窗，这样就避免了进气短流现象。

气流的合理组织远离不开机械通风。在风压和热压通风不畅的情况下，机械通风就成为主力军。风机的选择应根据建筑形式，生产工艺合理选择，以便取得最佳机械通风效果。机械通风对悬浮在厂房中的烟尘，比自然通风要好得多，可再采取一定的附加措施以保证厂房内良好的工作环境。

3.3 对多跨热加工厂房的通风设计

有一些多跨热加工厂房，如富士康的机加工厂房，河南创世电机的压铸车间等等，这类厂房内不但散烟气热量很大，而且是多跨，有的厂房宽度竟达百米以上，因此是厂房通风设计中的技术难题。为了有良好的通风效果，一般在建筑及生产工艺布局的基础上设置露天跨，这样能解决部分通风问题，但由于生产工艺的不同性，很多厂房设计不成露天跨。此种情况下，采取机械送风的方式直接送入一部分室外新鲜空气，送风口设在工作面高度，排风口则通过天窗排风。这种机械通风辅助自然通风的方式是解决多跨热加工厂房通风的良策。

3.4 对通风设备装置的选择

进风装置主要有对开窗，推拉窗，上悬窗，中悬窗，进风百叶窗等，推拉窗外形美观，密封性好，不易损坏，但开窗面积一般只有50%。在夏热冬冷和夏热冬暖地区，采用进风活动百叶窗的居多，这种窗开启方便，开启角度可实行远方控制，不易损坏，外形美观。在寒冷地区，因冬季冷风渗透量大，一般可在外窗设置固定百叶，在里面设置保温密闭门。

排风装置主要有天窗和屋顶排风帽，排风机。天窗是一种常见的排风装置，但也有一定弊端，在实际运用中，天窗开启和关闭很繁琐，玻璃易损坏，因此往往达不到预期效果。排风帽是用彩色压型钢板或玻璃钢组合而成的自然通风装置。它具有结构简单、重量轻、不用电力等优点，是工业厂房通风首先。动力排风机是根据工艺情况的不同，选择不同风机型号，可达到排风效果。总之，进风排风装置的选择要根据现场情况确定。在无动力进风和排风装置能满足的情况下，尽量不用动力装置。

4 工业厂房通风应用的总结

合理的通风设计方案对于提高厂房内的热舒适性及能源利用率具有十分重要的意义。通过对富士康鹤壁园区的工业厂房的建筑通风设计的研究，感觉到如何组织好厂房内部的进、排气流，降低厂房内部散发的大量余热及有害气体量，成为目前工业厂房通风设计亟待解决的关键问题。

自然通风作为一种经济有效的通风方式，在工业厂房的通风设计中具有一定的优越性，特别是在当今节能社会的背景下，作为一种节能的通风方式，应给予足够的重视。利用流体力学的原理，在计算机上模拟车间环境，从而便于得到最优的气流组织设计方案，对工业厂房的前期设计有很大帮助。

工程设计中虽然应尽可能地考虑自然通风，但由于工艺的需求，各车间的散热量较大，其很难满足厂房内部热环境的要求，故自然通风在工业厂房中有一定局限性，还需要机械通风给予补充。

通过对以上的理解研究，在工业厂房通风设计上需注意以下几方面:1)在满足工艺条件的情况下，尽可能开大进出风口面积。2)在合理布置进出口位置时，要考虑地域性的风向问题。3)在满足工艺条件情况下，合理安排进出风口周围布局。4)合理增加机械通风装置，满足通风需求。

参考文献

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[2]全国民用建筑工程设计技术措施[J].暖通空调,2009(3):31-32.

[3]蔡增基,龙天渝.流体力学泵与风机[M].第4版.北京:中国计划出版社,2000.

[4]余季鸣,马亚翔.工业厂房自然通风设计存在的问题及局限性[A].2007年浙江省暖通空调动力学术年会论文集[C].2008.

[5]李庆福.厂房自然通风设计中应注意的问题[J].工业建筑,2002,32(6):25-28.

[6]孙权.特大厂房通风系统设计[J].建筑科学,2010,2(10):97-100.

工业厂房通风设计的探讨 篇8

机械通风是指为实现通风换气而设置的由通风机和通风管道组成的系统。工业厂房建筑面积大, 人员分布不均, 通风设计时在满足作业环境要求的前提下优先考虑自然通风, 有利于降低设备运行耗能。在需设置机械通风时要根据工业厂房的建筑及使用要求合理设置通风系统。

1 有组织自然通风设计中的问题及改进措施

(1) 合理设计进、排气口面积。厂房自然通风是利用厂房内外空气的温度差所形成的热压作用和室外空气流动时产生的风压作用, 使厂房内外空气不断交换, 形成自然通风。但由于风压作用受自然条件限制, 具有多变性, 无风时即无风压作用, 因此不宜作为厂房自然通风的动力考虑。在厂房自然通风设计中, 必须合理协调进、排气口面积, 力求进气口面积不小于排气口面积, 这应该是提高自然通风效果的极为重要和有效的技术措施。然而, 在实际工程设计中, 某些加工主体厂房, 由于缺乏精心的合理规划, 造成公辅设施建筑和生活福利建筑, 把主体厂房围得严严实实、水泄不通, 使厂房失去了大片可开设进气口的宝贵位置, 而厂房自然通风设计中。又未认真进行研究推敲, 只是迁就于既定的建筑设计现状, 不管合理与否, 消极的拼命加大天窗面积, 将天窗高度加大至8m左右, 结果导致进气口面积不足排气口面积的1/3, 使厂房自然通风模式形成极不合理的状况。虽然为厂房自然通风天窗增加了大量建设投资, 却未获取应有的通风效果。

(2) 尽量避免进气短流问题。所谓进气短流, 系指由进气口进入厂房内的新鲜空气, 在未进入作业区范围之前, 就已经被加热而上升至天窗排气口排出室外的现象。显而易见, 这样的进气, 没有起到提高作业区空气质量和改善作业区热环境的作用。因此, 为提高厂房自然通风效果, 应尽量避免这种进气短流的现象。

(3) 必须注意解决通风天窗的飘雨问题。近些年来, 屡屡出现通风排气天窗严重飘雨的问题, 给生产造成一定的损失。厂房自然通风设计, 解决了厂房的通风排气问题, 却带来了飘雨的弊端, 这是厂房使用功能所不能接受的。因此, 设计中必须认真予以解决。目前一般常用的是矩形通风天窗。在以往的设计中, 矩形通风天窗或在天窗垂直口设挡雨板, 或在天窗水平口设挡雨片, 其中在水平口设挡雨片的做法, 无论通风效果或防飘雨效果, 均优于前者, 所以在工业厂房中应用比较广泛。

2 机械通风设计中的问题及改进措施

(1) 机械通风的特点。自然通风缺点是风压动力小, 受室内外条件影响大, 而机械通风虽然耗能大, 但优点是可以人为地调控室内环境。因此, 对于某些有特殊要求的厂房, 则必须采用机械通风的方式, 对进入及排出的空气进行处理, 以保证车间作业环境的正常和减少对室外环境的影响。机械通风设计主要的根据是室内外的空气参数、工艺要求、环保要求以及业主的具体要求等。下面以笔者所接触的汽车厂房等工业用厂房暖通设计经验来总结阐述。

(2) 厂房机械通风设置时考虑的因素。多数厂房由于存在使用功能不同, 占地面积、柱间跨度及厂房高度比较大, 厂房内部工艺设备及平台分布复杂, 采光窗及工业门窗数量较多, 厂房以后的扩建及改建等等情况, 机械通风设计时需要综合考虑各种因素, 合理设置通风。目前一般厂房优先考虑自然通风, 在自然通风不能满足要求的情况下设置机械通风, 对于工艺设备及管道复杂的单层厂房, 普遍采用设屋顶式排风机排风, 侧墙开进风百叶自然进风或者设屋顶进风机进风。对于多层厂房, 可设置墙装或吊装风机送排风。如果设置侧墙开进风百叶, 需要合理设置进风百叶的高度, 以防止外部灰尘通过百叶进入厂房内部, 尤其对于设置于沿海一带台风常见区域的厂房, 雨水也有可能通过进风百叶进入厂房内部, 因此进风百叶需作防雨防尘等措施。对于屋顶设置通风机的方式, 笔者认为虽然能通风换气, 但对于车间下部人员活动区域的空气质量改善效果不尽理想。另外屋顶设置通风机时需要注意进排风的短路问题。笔者在工作中曾遇到业主反馈屋顶风机漏水, 这方面除了土建施工需要做好防水外, 通风设计时可在屋顶风机上设置挡雨设施。厂房内的工艺设备及管道很多, 加上建筑给排水管道及电气的桥架, 往往是管路错综复杂, 而通风管道尺寸较大, 管路占用空间大, 因此通风机设置通风管道一般较短, 避免管道之间过多的干涉问题。通风设计时应根据厂房的使用功能不同合理设置通风换气次数, 对于门窗较多且常处于开启状态的厂房, 需要校核门窗的漏风量对于通风的影响。同时对于不同用途的厂房, 厂房内的正负压要求也不同, 尤其是对于某些大型工厂, 不同用途厂房往往相邻设置, 设计通风时需要考虑相邻厂房通风换气的相互影响。另外, 设置时需要考虑此处位置的通风, 可局部设置风管加强通风死角的空气流动。

(3) 机械通风与防排烟、除尘及空调系统的协调。厂房的防烟分区往往是通过土建的梁来划分, 考虑通风防排烟管道尺寸较大, 占用空间较多, 如果分开设置会占用较多的空间, 因此一般采用通风兼防排烟系统, 但厂房常常是一套系统带多个防烟分区, 这样的通风兼防排烟系统会对电气控制提出更高的要求, 控制方面较难掌握。对于未设置机房的通风兼排烟风机除了在选用风机时提出耐高温的要求, 按照规范要求, 对风机需要作防火防烟的防护措施。对于车间内部有洁净要求或者产生有害气体超标的部分, 根据国家相关部门对室内外环境污染的相关规范规定, 往往做除尘净化设计, 一般做全新风送风, 回风经过处理后排至室外, 此时除尘的风量需要和通风风量联合考虑, 合理设置送排风量及送排风口, 尽量减少有害物对室内的污染, 保证有洁净要求的空间通风达到作业要求的标准。高大厂房的空调送风一般采用工位送冷风, 在减少能耗的情况下尽量保证人员活动区域的冷量要求, 同时也会从室外引进部分新风, 以达到工位送冷风处的空气质量要求。因此通风需要考虑工位送冷风新风部分的占用送风部分的比例, 以及通风换气对冷量损耗的影响, 综合防排烟、除尘换气及空调新风各方面因素合理确定通风换气量, 确保通风在满足暖通制冷及净化要求的前提下尽量减少能耗。

3 结语

工业厂房通风要满足节能、环保、健康的要求。厂房的内部跨度较大, 净空较高, 比较容易做自然通风的设计, 自然通风是满足健康需求的、最节能的方案。一般大空间的车间, 均采用自然通风或机械辅助通风的设计。另外, 厂房产生的废气, 利用价值低, 不适合作为一次或二次回风使用。因此厂房的机械通风大多采用部分新风甚至全新风设计。

参考文献

[1]周丽萍.某热源厂房通风改造实践研究[J].建筑热能通风空调, 2004 (5) .

[2]余季鸣, 马亚翔.工业厂房自然通风设计存在的问题及局限性[J].科技经济市场, 2007 (6) .

大型工业厂房供暖系统设计 篇9

本设计为大型单层钢结构厂房 (机械加工厂房) 的供暖设计, 厂房采暖面积为:18733.5m2, 采用机械循环热水供暖系统, 采用换热站提供的95/70℃热水, 采暖管道采用焊接钢管, 架空敷设, 高度为6m。

1 供暖系统热负荷计算

大型单层钢结构厂房如图1、图2所示, 其热负荷按建筑外轮廓体积V (m3) 估算, 计算公式如下:

式中, qNV—建筑物供暖体积热指标, 由于厂房用途为金属结构厂房, 故qNV取0.30;a—修正系数, 济南冬季供暖室外计算温度为-10℃, 故a取1.45;tNP—室内平均计算空气温度, 取值为5℃。

其中, V=VA-D+VD-G+VG-K

因此, V=313615m3

根据公式 (1) 计算得出,

2 散热器的选择

本设计采用TFD-6-8型对流辐射型散热器, 162W/片,

因此, 散热器共计13100片。

3 供暖系统的选择及系统划分

本厂房采取同程式热水供暖系统, 采用上供上回式, 厂房内管道全部外露, 该方式可节省地沟, 检修方便, 系统的散热量得以充分利用。此外, 因本厂房面积大, 散热器片数多, 为保证供暖效果, 将划分为两个供暖系统, 进行设计, 其中A-G轴厂房设3个并联环路, G-K轴厂房为1个环路, 共计4个小循环系统。

A-A轴为循环系统I, 每柱间设2组散热器, 每组25片, 共计54×2×25=2700片, 落地安装, 散热器固定于墙体。

D-D轴为循环系统II, 每柱间设4组散热器, 每组25片, 其中21-22轴、31-32轴、40-42轴处设门, 柱间散热器为50×4×25=5000片, 1轴和55轴各增加4组散热器, 每组25片, 共计200片。D-D轴散热器共计5200片, 落地安装, 散热器用角钢支架固定于地面之上。

G-G轴为循环系统III, 每柱间设2组散热器, 每组25片, 柱间开门处不设散热器, 1轴和55轴各增加2组散热器, 共计50×2×25=2500片, 落地安装, 散热器固定于墙体。

G轴-K轴厂房为小循环系统IV, 该系统单独从室外接源, 每柱间设2组散热器, 每组25片, 共计40×2×25=2000片, 落地安装, 散热器固定于墙体。

循环系统I、II、III、为三个并联环路, 其中环路II (D-D轴) 热负荷最大, 为最不利管路。各循环系统的管道水力计算

式中, ΔP—管段压力损失, Pa;

ΔPm—管段沿程损失, Pa;

ΔP i—管段局部损伤, Pa;

Δpm—单位管段沿程损失, Pa/m;

l—管道长度, m;

ν—热媒在管道内流速, m/s;

ρ—热媒的密度, kg/m3;

ζ—局部阻力系数。

热水供暖系统管道水力计算 (tg=95℃, th=70℃, K=0.2mm)

注:以下计算参照《实用供热空调设计手册》表4.3-13, (平均水温按t≈60°C, 相应的密度为983.248kg/m3) 管子的绝对粗糙度K=0.2mm的条件编制的。

选取管径时, 按平均比摩阻法选取, (60~120Pa/m) 。

热媒流量关系式:

式中, G—管段热媒流量, kg/h;

c—水的比热, c=4.18KJ/ (Kg·℃) ;

(1) 环路I管道水力计算

该循环系统中各段的组合部件如图3所示:

组合部件名称及阻力构成2个直流三通+2个闸阀+2个弯头+2个散热器ζ=2×1+2×0.5+2×1.5+2×2=10。

(2) 环路II管道水力计算

该循环系统中各段的组合部件如图4所示:

组合部件名称及阻力构成2个直流三通+2个闸阀+2个弯头+4个散热器ζ=2×1+2×0.5+2×1.5+4×2=11。

(3) 环路III管道水力计算

该循环系统中各段的组合部件与环路I管道组合部件相同, 见图3所示。

组合部件名称及阻力构成2个直流三通+2个闸阀+2个弯头+2个散热器ζ=2×1+2×0.5+2×1.5+2×2=10。

环路II与环路I环路间平衡计算:

环路II与环路III环路间平衡计算:

不平衡率= (ΔPII-ΔPIII) /ΔPIII×100%= (32671.4-29961) /29961×100%=9.04%<15%。

按规范要求, 双管同程式各并联环路之间计算压力损失不应超过15%。经计算校核, A-G轴厂房供暖设计的各并联环路之间压力损失均小于15%, 环路间平衡, 管径选取合理。

按A-G轴厂房供暖设计的总管段热媒流量 (A-G轴厂房供暖平面如图5所示) , 计算式如下:15047+23447+13932=52426kg/h, 选取总入口管径为DN150。

(4) 循环系统IV (G-K轴厂房, 见图6) 管道水力计算

该循环系统中各段的组合部件与环路I管道组合部件相同, 见图3所示。

组合部件名称及阻力构成2个直流三通+2个闸阀+2个弯头+2个散热器ζ=2×1+2×0.5+2×1.5+2×2=10。

因本系统只有一个环路, 故无须计算各环路间的不平衡率, 按平均比摩阻法确定管径。

4管道热补偿计算

管道的热伸长

式中, a—管材的线膨胀系数, m/m.°C;

L—管道的计算长度, m;

t2—输送介质温度, ℃;

t1—管道安装时温度, ℃, 取为5℃。

当t2=95℃时, 钢铁的线膨胀系数a为0.012。

因此, ΔL=0.012×100×1000×L=1.2 L (mm) 。

厂房各角落的管道利用管道的转角进行自然补偿。

按照规范, 允许不装补偿器的直管段最大长度工业建筑为42m。故应在13-14轴、30-31轴、43-44轴处设管道补偿器。

所以, ΔL=42×1.2=50.4mm。

可选用波纹数为4的钢制波形补偿器, (ΔL=60mm) , 安装波形补偿器时, 应预先冷紧, 冷紧值为热伸长量的一半。其附近支架设为导向支架。

5 补充说明

按本设计确定各段管径, 焊接钢管管径大于32mm的采暖管道采用焊接方式, 管径小于32mm的采暖管道采用丝接。采暖管道变管径采用异心变径, 管顶平。采暖主管阀门采用铸钢闸阀, 供水支管阀门采用流量调节阀, 回水支管采用铸钢闸阀, 采暖立管阀门采用等径铜球阀, 供水支管末端均设手动排气阀, 均接短管、阀门引至室外, 高度为1.8米, 系统安装完毕后, 做水压试验, 试验压力为0.8MPa, 进行压力试验时, 达到试验压力后, 稳压一小时, 压力降不超过0.05MPa。在工作压力 (0.5MPa) 的1.15倍状态下, 稳压两小时, 压力降不超过0.03MPa为合格。室内明装管道、支架刷樟丹防锈漆两道, 银粉两道;室外管道均采取保温措施, 保温材料为超细玻璃棉管壳, 做法参见L04N905。

结语

按以上设计, 散热器沿墙 (窗下) 布置, 采暖方式为自然对流采暖, 散热器以自然对流加热空气, 使加热的空气沿散热器标明上浮, 形成热空气流, 在室内形成循环, 从而达到加热厂房空气, 有效达到了厂房使用的温度要求。如厂房有更高的温度要求, 可采用在厂房上层增加热风幕系统, 使热流有效向下覆盖, 从而使厂房达到更高的温度。

摘要：在采暖系统设计中, 大型工业厂房需要考虑的因素不同于一般的工业建筑和民用建筑。本文对大型单层钢结构厂房的供暖系统进行了设计, 并对其热负荷、管道水压力、管道热补偿进行了计算。

关键词：大型工业厂房,供暖系统,设计

参考文献

[1]于宗春, 李竟川, 赵世友.大空间厂房热风供暖系统设计[J].暖通空调, 2003, 33 (06) :61-63.

[2]赵宇, 高扬.高大厂房采暖设计形式探讨[J].科技创新导报, 2012 (02) :43.

浅谈工业厂房照明设计 篇10

尤其是近年来, 我国用电量增长较快。与此同时工业发展也很快, 用于工厂照明的能源增长迅速。为了节约能源, 降低能耗, 我们必须把工厂照明节能设计放到一个重要的环节上来考虑。

合理的工厂电气照明是保证安全生产、提高劳动生产率, 降低生产成本和保护工作人员视力健康和提高生产效率的必要措施。

进行工厂照明设计首先要收集各种相关数据如:工厂的生产加工的内容、工艺性质、机械设备、作业者、建筑和结构状况、管道布置、等各种数据。数据收集完后便开始进行设计了。工厂照明设计主要包括设计照度、照明方式、照明光源与灯具的选择、照明灯具的布置等四个方面。

1 确定照度标准

按各房间视觉工作的要求和室内环境的清洁状况, 根据《建筑照明设计标准》 (GB 50034-2004) 中工业建筑一般照明标准值, 确定和房间或场所的照明标准值E, 照度偏差不超过±10%, 合理的选择照度是照明节能的一个重要方面。

2 照明方式

根据工艺要求、生产性质、房间的照度规定, 选择合理的照明方式工厂室内照明方式的选择:按下列要求确定照明方式。

1) 一般照明:

在室内照亮整个室内全体并使被照面获得均匀照度。

2) 局部照明:

仅为提高小范围作业照亮。

3) 混合照明:

对于照度要求高, 工作位置密度不大, 单独采用一般照明不合理的场。

4) 分区一般照明:

同一场所内的不同区域有不同照度要求时。

5) 局部一般照明:

以机器设备为重点, 按照设备布置安装灯具并兼作室内一般照明。

在选择照明方式时要多种方案配合使用, 以达到合理的照度。

3 照明光源与灯具

3.1 照明光源的确定

首先应在满足显色性、启动时间的要求条件下, 根据场所的不同, 合理地选择光源的光效、寿命等光电特性指标, 其次是光源再启动时间, 维持率, 功率因数, 附件多少。光源的选择应优先采用节能型、高效率、长寿命的光源。

按照灯具安装高度选择光源见表1。

3.2 车间灯具的选择

选择原则如下 :光学特性:配光种类合理;遮光角符合眩光限制的要求;灯具亮度分布符合眩光限制的要求;经济指标:有较高的效率和利用系数;按照明场所的环境条件选择灯具, 合适的防护等级, 安全可靠;灯具结构易于安装、清扫和维护工作的进行。

(1) 灯具配光的合理性

配光合理可以提高光的利用率, 实现最大限度的节能。

在RCR值较小时要采用宽配光, 窄配光会使照度均匀性降低。在RCR较大时不应选用宽配光, 否则光会在空中损失, 而采用中配光或窄配光较合理。

按照室空间比选择灯具的配光可参见表2:

(2) 按照车间的高度选择灯具

一般按照车间的高度可分为高、中、低三种类型, 高顶棚一般指10米以上, 中顶棚5～10米, 而5米以下则为低矮车间。不同高度的车间采用的灯具配光不同、光源种类不同、光源瓦数大小也不同。

(3) 从节能角度选择灯具:

①灯具尽量满足工业建筑照明功率密度值。

②车间内尽量采用不带附件的灯具

灯具的附件会引起减光, 在工厂内照明应以功能为主装饰为辅。

③优先选用块板灯具

这种灯具改变反射光的路径, 增加光输出 , 延长灯泡寿命, 减少眩光, 比非块板灯效率提高5%～10%, 大大提高了光的利用率, 节能效果显著。

④充分利用天然光。

4 确定照明灯具的布置

灯具布置对照明效果维护运行有直接影响, 布灯一般考虑下列各项因素:灯的位置是否满足生产需要;工作面上照度的均匀性;照明的眩光程度。目前工厂通常采用装在屋架上的灯具来实现照明, 其方式主要有两种, 一种是点光源的间断均匀分布式, 见图1, 一种是线光源光带分布式, 见图2。

工厂照明设计除了考虑上面诸因素外, 尚应注意以下几个问题:

1) 布置是否与建筑物协调。

2) 是否便于建筑于结构安装。

3) 是否便于检修和维护。

4) 是否符合电气安全要求。

在工程实践中, 本人及时与甲方沟通, 了解情况, 结合方案比较, 采用经济性好的照明方案, 使设计更好的满足了生产需要, 同时节约了能源, 取得了较好的效果。节约能源是我国可持续发展的重要保证。作为电气设计人员, 我们要努力学习先进的节能技术, 比如:新的光源、新的灯具及照明智能控制。为实施照明节能设计做出自己的贡献。

摘要：厂房的照明设计直接关系到生产效率、产品质量及生产安全。本文从照明方式、照度标准、照明光源及灯具选择等方面着手, 从节能的角度阐述了厂房照明设计。

关键词：厂房,照明,照度,光源,灯具

参考文献

[1]GB50034-2004.建筑照明设计标准.

[2]现代建筑电气设计施工手册.中国建筑工业出版社) .

[3]工厂供电.中国建筑工业出版社.

从未来工业4.0展望工业设计 篇11

首先我们来简略了解一下“工业4.0”。“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。在学术上讲，该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统一信息物理系统（图1）相结合的手段，将制造业向智能化转型。

形象一点来说，工业4.0就是一个将生产原料、智能工厂、物流配送、消费者全部编织在一起的大网，消费者只需用手机下单，网络就会自动将订单和个性化要求发送给智能工厂，由其采购原料、设计并生产，再通过网络配送直接交付给消费者。如果用一个词来概括这个概念，那就是“互联工厂”，就是通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前所未有的价值、构建新的商业模式，甚至还能解决许多社会问题。

因此，总得来说，工业4.0主要能够解决以下问题：1.产品定制化：将工厂进一步智能化，通过智能生产工具结合互联网，从而使其摆脱复制黏贴的生产方式，让生产出的产品有了个人定制化的可能；2.尽可能降低生产成本：通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持，从而打破现阶段漫长而复杂的生产开发过程，为小企业的新品开发效率带来质的飞跃。

二 现阶段工业设计所处的位置

一般来说，产品的开发周期一般伴随着这七个步骤：设计洞察，设计定义，原型开发，工业设计，产品落地转化，产品实现以及产品营销。

在目前第三次工业革命的技术背景下，产品的落地转化以及产品实现这两个步骤往往需要投入很大的成本，而相比之下，工业设计所占的投入比值较低，普通开发者往往更愿意让工业设计去迁就之后的产品转化及产品实现，从而限制了工业设计的发挥。当前背景下，产品初期制造投入的成本之高，这边可以打个比方来说明：为了开发一台价值120元人民币的电子钟（图2），其涉及到的外观部件可能就高达23种之多，设计20种工艺（图3），为了这23种部件和20种工艺，开发厂商必须去走访30多家生产供应厂商，与之建立起有效的合作关系并且——检验每一个部件的品质，从而正式确定与各家供应商的合作关系，之后下单订单，再把这20种部件归集起来集中生产（图4）。由此可见，对于一般开发者而言，开发一款产品确实需要在初期生产中投入大量的成本，由于这个原因，很多开发者由于不愿意增加这些成本，因此尽量避开改动工业设计，从而使自己的产品能够避开高昂的初期生产费用。

那么我们可以看见，在现阶段普遍认同的整个产品开发周期中，工业设计所占的成本比重大概只有10%不到。这种现象的发生，并不是说明工业设计不受到人们的重视，相反，世界上的制造业强国都非常重视工业设计，而且目前国内越来愈多的厂商开始意识到工业设计的重要性，但发生这种现象的主要原因，还是因为初期生产成本过高，从而导致了整个产品开发周期的冗长和艰难。

三 工业4.0对于工业设计的积极意义

不难从之前的工业4.0背景中得出，工业4.0的最终目的还是运用各项技术，降低生产成本，提升生产效率，实现产品的可定制化。那么工业4.0对于工业设计的积极意义将大致体现在以下方面：

1提升工业设计在产品开发周期中的地位。工业4.0的模式降低了产品从设计转化成实际产品的成本，从而使更多厂商会把经历投入在研发设计新产品上，极大地加快产品更新速度，从而大大提升了对工业设计的需求。工业设计与制造业密切相关，制造业水平的高低制约着工业产品的生命周期，从而制约了工业设计的发挥频率。当工业4.0模式出现之后，不仅能够减轻大公司的开发成本，同时也能让更多的小公司积极参与到产品的研发之中，从而使整个市场、整个社会需要更多的工业设计资源，进一步提升了工业设计的需求量。

2可定制化的出现创造了更多的设计机遇。每一次定制都意味着一次工业设计，由于产品可以定制化，从而也让消费者可以将自己的创意融入到产品中去，或者消费者可以让设计师代劳，定制一款属于他们自己的产品。将来可能有无数的产品细节可供人们去定制，而工业设计的价值就毫无例外地能够体现在上面，并且发芽到每个产品的细枝末节上去。

3可定制化的出现拆分了产品，从而让产品的每个部件需要特别设计。由于每个部件可以由用户选择自己喜欢的一款进行生产组装，那么这些生产组装的部件本身就需要进行不同款式的设计，就好比一双鞋子（图5），现在的设计师可能进行的是针对这一款鞋子的设计，而工业4.0让鞋子的每个部分都能随心所欲地有不同变款，以后的设计师进行的很可能是对鞋底、鞋面、鞋根等不同部位的针对性设计这无疑也大大拓宽了工业设计所涉及的产品种类。

四 工业设计如何具体把握工业4.0的机遇

工业设计对于未来工业4.0的把握，我觉得应该分布在三个层面：设计执行层、商业价值层和设计服务层。

首先是设计执行层面。目前的工业设计流程是洞察客户以及市场需求，经过一系列的头脑风暴筛选，从而明确设计目标，再进行设计。之所以要费尽心思去观察整个市场，是希望能够设计出能面向更多群体的产品，从而提升销售量，只有这样才能变相地降低产品开发期间投入的大量成本。而由于未来工业4.0不仅降低了产品开发成本，同时也提升了产品的可差异化生产，因此对于市场的一系列判断可以变得更大胆，更随心所欲，只要设计得产品能被部分人认可，那么整个产品的开发过程就能够变得很有收获，大大提升设计的容差性和容错率，同时也能够解除很多设计执行中的严苛限制。

其次是商业价值层面。工业设计在工业4.0的推动下可能不再会屈居幕后，设计师能够在网上发表他喜欢的设计，而认可他的消费者会为这些设计买单，之后再将这些设计发往工厂来制造出专属自己的产品，在那个时候，设计师的个人商业价值将能够得到体现。也许在不久的将来，人人都是设计师，也或者将会有无数设计师自成品牌，形成许多独立设计个体（图6）。

之后是服务层面。工业4.0有效地缩短了从个性化创意设计到成型的整个周期。现今社会不断地发展，消费者的口味也在不断地变化，而工业4.0可以有效地应对市场，帮助设计师不断了解消费者欣赏水平的变化，依靠互联网这个广阔的开放性平台实施产品设计，加大“利基产品”的开发与生产。工业4.0在一定程度上打破了产品开发的闭环，让工业设计跳出产品开发的流程，直接与消费者对话，亦或能够通过众筹等平台试探消费者的意见，然后直接找厂商定制出产品，这样的设计服务不仅能够满足真正使用者的需求，同时也为产品开发者带来了更多的利润。

五 结语

某工业厂房改造加固设计 篇12

关键词：工业厂房,加固,改造,增大截面法,构件

1 工程背景

某工业厂房位于四川省成都市,建于2013年,由主厂房和附楼组成。主厂房采用单层4跨排架结构,下部承重结构采用现浇钢筋混凝土矩形柱,屋盖采用钢网架,跨度均为24m,柱距8m。A区附楼为表面处理厂房,采用现浇钢筋混凝土框架结构,地下1层,层高3.9m,地上1层,层高12.6m。其余B～D区附楼均为单层现浇钢筋混凝土框架结构。因厂房生产工艺调整,业主提出对主厂房和A区附楼进行改造。

1)已建主厂房内需增设一个单层厂房,厂房内设置2台起重量为1.5t的电动葫芦,厂房净高≥7m,增设厂房具体位置如图1阴影范围所示。

2)A区附楼内原生产线范围扩大,同时新增一条生产线。根据业主要求及工艺条件,A区地下1层顶板需相应接长,接长范围如图2阴影范围所示,每个区域向左侧接长2.4m。

2 改造加固方案

与一般加固改造厂房不同,该厂房加固改造设计中有如下特点。

1)受原有建筑布局限制,新增厂房无法独立自成体系。

2) A区为表面处理厂房,腐蚀性等级为强,根据现行规范,钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度允许值为0.15mm。

3)新增结构改造加固设计采用的规范应与已建厂房一致。

根据以上特点,经过分析比选,确定如下改造方案。

1)主厂房内新增部分采用钢结构(钢柱+钢梁),水平力由已建厂房钢筋混凝土排架柱承担,刚架仅承受竖向力。

2) A区分别在区域1,2左侧增设一列框架柱,将原楼板及框架梁向左侧接长2.4m,并与新增框架柱相连。改建后厂房立面简图如图3所示。

3 计算分析

3.1 设计参数

1)基本风压0.30kN/m2,基本雪压0.10kN/m2(设计基准期50年)。

2)抗震设防烈度7度,设计地震分组为第三组,设计地震加速度为0.1g;建筑场地类别为Ⅱ类;框架抗震等级为三级。

3)厂房新增部分屋面恒荷载取0.5kN/m2,屋面活荷载取0.5kN/m2。

4)根据工艺专业条件,A区附楼地下1层顶板扩充部分活荷载取值5kN/m2 (区域1),20kN/m2(区域2)。已建地下1层顶板楼面活荷载均为5 kN/m2。

3.2 主厂房内新增部分受力分析

新增部分屋面钢梁与已建厂房排架柱铰接连接,计算中已建厂房在此连接处需增设一附加荷载43kN。采用PKPM进行计算,地震作用下,改造后原排架柱柱底弯矩比改造前仅大3kN·m,改造前柱顶位移与柱高比为1/454,改造后为1/452。改造前柱底截面计算配筋为1 365mm2,改造后为1 511mm2,原排架柱实配钢筋为5φ22,满足要求,新增厂房对原有厂房影响较小(见图4与表1)。

由图4和表1计算结果可知,改造后框架梁弯矩及配筋量均比改造前小,原框架梁可满足扩建要求。

注:①表中所列计算结果为采用PKPM系列软件计算所得;②实际配筋为按裂缝限值umax=0.15mm控制的配筋;⑨As1,As2分别对应弯矩M1、M2处截面配筋

4 改造加固措施

4.1 基础加固

厂房新增部分与A区附楼毗邻处钢柱落于原A区框架柱基础上,经核算,原基础仍满足要求。在钢柱下增设短柱,短柱钢筋植入原基础(见图5)。

A区附楼采用独立柱基+结构防水板的基础形式。新增框架柱位于原结构防水板上。为满足基础抗弯和抗冲切强度要求,本工程在防水板顶部增设柱墩。框架柱与柱墩纵筋均植入原防水板。

植筋前,必须将防水板表面的泥土清理干净,防水板表面凿毛,浇筑混凝土前在新旧混凝土接触面涂刷1层结构界面结合剂。

4.2 A区边次梁加固

改造后,区域1作用于边次梁的活荷载是原边次梁的2倍,区域2则是原梁的6倍。为满足承载力及裂缝限值要求,原边次梁需进行加固。鉴于该表面处理厂房腐蚀性等级高的特殊性,综合考虑安全、经济、合理等加固原则,本工程采用增大截面法对原边次梁进行加固。原边次梁截面尺寸为300mm×600mm,采用三面加围套的加固方式,加固后,区域1边次梁截面为450 mm×700mm,区域2边次梁截面为450 mm×750mm。

4.3 A区构件接长

1)板接长

将原楼板局部凿除保护层,露出负筋,将新接板负筋与原板负筋焊接,新接板底筋植入原板。具体做法如图6所示。

2)梁接长

将原框架梁局部凿除保护层,露出原梁钢筋,将新接梁钢筋与原梁钢筋焊接。具体做法如图7所示。

5 结语

由于生产工艺发生变化需要进行结构改造加固,是工业厂房设计中经常出现的问题。设计人员应结合工程结构的受力特点,仔细研究工艺条件和业主要求,考虑现场、施工、周期、经济等各因素,确定合理可行的改造方案。

参考文献

[1]GB 50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2]GB 50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[3]中国有色工程有限公司.混凝土结构构造手册(4版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[4]瞿滨.原有主楼局部新增结构及加固改造施工技术[J].旌工技术,2014,43(10):50-54.