查曉禮

0 引言

工業(yè)建筑本質上作為現代新技術和新材料的主要載體,作為一種公認的房屋類型始于19世紀下半葉,它起源于工業(yè)革命最早的英國,隨后在美國、德國等國家開始興建。工業(yè)建筑是非常重要的建筑類型,無論過去還是現在,工業(yè)建筑在建筑設計領域一直占有重要的地位。工業(yè)建筑具有一般建筑的共性,又具有突出的個性,所以在設計上有著與民用建筑設計不同的特點。

1 工業(yè)建筑與民用建筑設計的不同特點

1.1 服務目的不同

一般來講,民用建筑是以滿足人們的生活、工作等需要為主要目的;工業(yè)建筑是以滿足生產需要、保證設備的安全及生產的順利進行和人們在其內正常工作為主要目的。工業(yè)建筑作為直接服務于工業(yè)生產的建筑類型,顧名思義是人們進行集約化生產的場所,工業(yè)建筑首先就是要滿足生產中的場地、運輸、庫存等基本生產要求,同時還要提供人們在勞作中的環(huán)境與舒適。

1.2 設計指標要求不同

對民用建筑而言,結構側移指標要考慮裝修材料的要求;考慮到人在建筑中生活工作的舒適性,很多超高層建筑要進行舒適度驗算。對工業(yè)建筑而言,一個設計優(yōu)良的工業(yè)建筑結構,必然是能保證設備安全及正常工作的結構,但結構中存在的設備千差萬別,設備的最佳工作環(huán)境各不相同,對結構的需求更是多樣性的,所以很難從中找到規(guī)律。工業(yè)建筑中結構的主要目標就是滿足設備的需求,并保證設備能良好的工作,但結構工程師對設備的不了解和考慮設備后技術上的難操作性使這一基本目標很難達到,所以工業(yè)建筑的設計指標只能是基于結構的,而不是基于結構中設備、管道等的。

1.3 與民用建筑設計的程序不同

工業(yè)建筑設計與民用建筑設計最大的區(qū)別是工業(yè)建筑設計比民用建筑設計多了一道工藝設計。對于工業(yè)建筑來說,首先要對其進行工藝設計,然后分析工藝設計人員提供的生產工藝資料。

工業(yè)建筑建筑形式和結構形式的選擇,主要是由工藝、設備、生產操作及生產要求等諸多因素所決定的,在做建筑設計時,要與工藝專業(yè)多進行交流,按照工藝和結構設計的基本要求設計。例如,在做選煤廠設計時,由于原材料為顆粒狀,每道工序都是由上到下,重力流動中逐漸進行。因此,對選煤廠設計的關鍵核心部分是弄清生產線豎向流程。由該流程上標示的設備確定廠房平面、層高及建筑高度。選煤廠有較多的設備及與其連接的各類輸送管道(如圖1所示),由這些設備管道和工作人員的活動范圍確定平面開間及跨度;根據設備的各階段連接確定廠房的層高和高度。整個平面、層高確定后,按工藝要求進行復核調整,直至達到工藝生產要求。

在做結構設計時也要與工藝設計協調。廠房都是為生產服務的,廠房設計中結構專業(yè)作為配套專業(yè)首先應滿足工藝要求,結構設計也只能服從于工藝條件。而工藝設計人員在工藝布置時,經常與結構設計發(fā)生矛盾,要開洞的地方是框架梁,設備本來可以沿梁布置卻布置在了跨中等。所以結構設計人員應多與工藝協調,盡量了解工藝布置,使設計和施工盡量減少不必要的麻煩。

1.4 荷載作用不同

荷載計算是結構計算的條件,荷載取值的準確性直接關系到計算結果的準確性,工業(yè)建筑中的設備不僅要考慮靜荷載,還要考慮動荷載影響,計算過程極其復雜。基于生產工藝流程和相應配制的設備,以及生產操作、設備維護更新等實際要求,工業(yè)建筑的樓面荷載均很大。如許多工業(yè)廠房的吊車梁上有吊車荷載,吊車荷載最大輪壓超過70 t,吊車荷載是由兩組移動的集中荷載組成,一組是移動的豎向垂直輪壓,另一組是移動的橫向水平制動力,吊車荷載具有沖擊和振動作用,且是重復荷載,如果車間使用期為50年,則在這期間重級工作制吊車荷載重復次數可達到(4～6)×105次,中級工作制吊車一般亦可達 2×106次,因此要考慮疲勞而引起的強度降低,進行疲勞強度驗算。

另外,工業(yè)建筑由于每一層平面均不相同,平面漏空多,加上設備的分布,使得整棟樓的質量分布極不均勻,質量的剛心嚴重偏離。同時由于開洞面積太大并常有樓層錯層現象,導致樓板局部不連續(xù),其側向剛度也不規(guī)則,所以工業(yè)建筑不利于抗震,地震時容易產生扭轉,在設計時要采取相應措施克服這種不利影響。

1.5 預留孔和預埋件(預埋螺栓)較多

工業(yè)建筑為了滿足工藝的需要,需要安裝大量的設備,故需要大量埋設預埋件(預埋螺栓),同時要設許多預留孔,各預留孔和預埋件(預埋螺栓)與軸線的幾何關系以及空間(上下層間)幾何關系非常復雜,而且相互間幾何關系要求非常精確,所以每層的標高和螺栓埋設位置都要求非常精確。這就要求設計人員在結構施工圖中詳細標明預埋件(預埋螺栓)的大小規(guī)格及準確的定位尺寸。特別是如果在結構施工圖中未畫出預埋件(預埋螺栓),往往造成預埋件(預埋螺栓)漏埋,現場補設預埋件(預埋螺栓)既費事又浪費,既增加了業(yè)主的投資,又拖延了施工進度。這就要求結構設計人員在出圖之前應認真設計、復核,要求結構施工圖中須注明預埋件(預埋螺栓)的大小及定位尺寸,技術交底時,須向施工單位闡明這一點。預埋件(預埋螺栓)一定要選擇相應的受力預埋件(預埋螺栓),所以要與工藝專業(yè)進行多交流,按照工藝和結構設計的基本要求設計預埋件(預埋螺栓)。

1.6 工業(yè)建筑不注重人性化設計

工業(yè)建筑作為生產資料,理所當然要為生產服務,所以過去工業(yè)建筑設計只講生產要素,不重視環(huán)境和人文關懷,但是在生產過程中,操縱生產的最活躍因素是人,以人為中心來創(chuàng)造良好的工作和生活環(huán)境是不言而喻的。人性化設計必將要求建筑師摒棄傳統的重生產工藝,輕人的行為、心理要求的傾向,將建筑設計的中心從以往的生產設備轉移到以人為本的理念上來,重視并努力體現對人的關懷。做到工業(yè)建筑既能適應生產工藝的需要,又為勞動者創(chuàng)造符合現代文明的生產生活環(huán)境。在工業(yè)建筑空間設計上,創(chuàng)造工業(yè)建筑的空間及環(huán)境與人相融合,讓人們置身于工業(yè)建筑中,產生歸屬感、生活感和親切感的良好生活環(huán)境,最終達到提高員工的生活質量及工作效率的目的。民用建筑設計中經常提到的一句話“人性化設計理念”,在工業(yè)建筑設計中很少體現,我們應該把民用建筑設計中以人為本“人性化設計”理念充分的運用于工業(yè)建筑設計當中。

1.7 工業(yè)建筑設計缺少藝術性

歷史上,由于受經濟條件及思想認識等限制,在工業(yè)建筑設計中往往只考慮滿足當時企業(yè)生產工藝的要求,使工業(yè)建筑設計幾乎成了生產設備外殼的簡單包裝?，F今,工業(yè)建筑設計上仍然存在這種傾向,一座座花費了大量金錢卻毫無個性的建筑拔地而起,一個個面目雷同的工業(yè)區(qū)、廠房遍布祖國各地,如圖2所示的鋼結構廠房在各工業(yè)園區(qū)都能見到,它們簡直就是企業(yè)或公司用來“圈地”的工具,許多項目存在土地利用率不高、耗能、環(huán)境污染嚴重、工作環(huán)境及生活條件差等一系列問題。

在新時期,隨著社會的發(fā)展和科學技術及社會文明的不斷進步,工業(yè)建筑也應該擺脫舊的模式,走向一個具有時代特征,蘊藏著文化內涵,體現審美傾向的新形態(tài)。在工業(yè)建筑設計中應體現新特征,新思路,新模式。因此在工業(yè)廠房立面設計時,在滿足功能要求的基礎上,特別要注意合理地確定窗子和墻面上柱子、勒腳、窗間墻、窗臺線、挑檐板及女兒墻等各個構件的關系,合理地劃分和組合,構成統一的藝術整體,以求得廠房整個體形的簡潔美觀。

2 結語

在做工業(yè)建筑設計時,在設計中應充分吃透和理解整個工程的工藝流程和要求,并針對每一項工業(yè)建筑多深入、多了解、多琢磨、多學習,就會發(fā)現工業(yè)建筑里所蘊含的文化性、特殊性、時代性,甚至是許多民用建筑所不及的;就能設計出既滿足現代生產工藝的要求,又能達到結構美和建筑與空間形象美的統一的工業(yè)建筑作品來。

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