1 引言

近年來(lái)，由于工業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)意識(shí)到工業(yè)廠房設(shè)計(jì)對(duì)于企業(yè)形象的塑造有著積極的影響。 高品質(zhì)的工業(yè)廠房建設(shè)不僅能夠促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展， 也有利于生態(tài)環(huán)境的改善以及城市形象的美化。 設(shè)計(jì)工業(yè)廠房時(shí)，在遵循工業(yè)建筑設(shè)計(jì)原則的同時(shí)， 更應(yīng)考慮企業(yè)的具體需求以及人員的使用感受， 只有這樣才能設(shè)計(jì)出有文化內(nèi)涵且環(huán)境宜人的工業(yè)建筑作品。

2 工業(yè)廠房建筑設(shè)計(jì)原則

2.1 結(jié)合生產(chǎn)工藝要求

工業(yè)廠房按生產(chǎn)性質(zhì)主要分為生產(chǎn)廠房、 輔助生產(chǎn)廠房和配套庫(kù)房。 不同產(chǎn)品的生產(chǎn)車(chē)間自然有著不同的生產(chǎn)工藝，在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)流程中， 通常由工藝設(shè)計(jì)人員先繪制好工藝流程平面圖， 而后建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)此圖要求進(jìn)行建筑的平面布置、立面設(shè)計(jì)。 在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)一定要將產(chǎn)品生產(chǎn)流程融入設(shè)計(jì)中，這是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是工業(yè)建筑設(shè)計(jì)與民用建筑設(shè)計(jì)的不同之處。 可以說(shuō)，生產(chǎn)工藝基本決定了工業(yè)廠房的平面布局。

對(duì)于工藝要求較高的工業(yè)廠房， 其自身工藝的差異性在主導(dǎo)其內(nèi)部功能的同時(shí)，也影響著其外部形態(tài)。 生產(chǎn)工藝常常會(huì)要求廠房立面加大開(kāi)窗或減小開(kāi)窗， 其造型也不那么靈活自由。 在廠房的外觀造型與內(nèi)部工藝契合度較高的基本條件下，通常根據(jù)廠房的外觀，基本可以推測(cè)出它的生產(chǎn)類(lèi)型。 如精密零部件生產(chǎn)廠房往往實(shí)墻面積大而開(kāi)窗面積小、 發(fā)電廠鍋爐房的外觀造型大多為階梯式的梯形。 某發(fā)電廠鍋爐房外景圖如圖1 所示。

圖1 某發(fā)電廠鍋爐房外景圖

而對(duì)于生產(chǎn)工藝要求較低的輕工業(yè)類(lèi)廠房，由于生產(chǎn)工藝的干涉小，其外觀設(shè)計(jì)具備較大的靈活性。 設(shè)計(jì)此類(lèi)廠房時(shí)，保證其采光需求的同時(shí)往往可以對(duì)外觀進(jìn)行公建化處理。

建筑設(shè)計(jì)師在工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)中， 應(yīng)以生產(chǎn)工藝為基本出發(fā)點(diǎn)，安排好工藝流程與平面功能的關(guān)系，將建筑特點(diǎn)與功能相結(jié)合，力求給出一個(gè)符合使用需求、富有特色的設(shè)計(jì)作品。

2.2 選擇合理結(jié)構(gòu)形式

工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)形式主要分為混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房、鋼結(jié)構(gòu)廠房。 其中，鋼結(jié)構(gòu)廠房根據(jù)吊車(chē)起吊重量的差別又分為輕鋼結(jié)構(gòu)廠房和重鋼結(jié)構(gòu)廠房。

混凝土結(jié)構(gòu)廠房與鋼結(jié)構(gòu)廠房?jī)烧咴诮Y(jié)構(gòu)性能上差異較大。 混凝土結(jié)構(gòu)廠房主要材料為鋼筋及混凝土，由于材料的穩(wěn)定性強(qiáng)、耐久性好，混凝土結(jié)構(gòu)廠房具備良好的整體性和優(yōu)越的防火性能。 但混凝土的自重大、抗裂性差，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的抗震性能差。 近年來(lái)，隨著鋼結(jié)構(gòu)體系的大力推廣以及其自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，在大跨度廠房中越來(lái)越多地選用鋼結(jié)構(gòu)體系。

與傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)體系質(zhì)量輕且截面小，具有良好的塑性和韌性，能夠更好地適應(yīng)振動(dòng)荷載。 鋼結(jié)構(gòu)體系施工周期短， 所有構(gòu)件均在工廠預(yù)制加工完成后送至現(xiàn)場(chǎng)搭建拼裝，通常來(lái)說(shuō)，一座10 000 m2的單層大跨度廠房只需40 d便可組建完成。 此外，鋼結(jié)構(gòu)的施工方式主要是干式施工，能有效避免混凝土濕式施工所帶來(lái)的環(huán)境污染， 大大減少砂、石、灰用量的同時(shí)，也減輕了對(duì)不可再生資源的破壞。 鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)示意圖

任何結(jié)構(gòu)都會(huì)有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)也不例外。 由于鋼材耐熱不耐火、潮濕環(huán)境下易腐蝕的缺點(diǎn)，常常需要在鋼構(gòu)件外側(cè)涂刷防腐、防火涂料，但這種涂裝防護(hù)也并非一勞永逸，隔一段年限便要翻新，因而其維護(hù)成本偏高。

綜上所述，合理的結(jié)構(gòu)選型是工業(yè)廠房設(shè)計(jì)的重中之重。在工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)選擇時(shí)， 要結(jié)合項(xiàng)目的具體要求選擇最佳的廠房結(jié)構(gòu)形式。 如：工期要求緊的單層輕型工業(yè)廠房可優(yōu)先選用輕鋼門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)； 抗震要求高的多層工業(yè)廠房可優(yōu)先選用混凝土框架結(jié)構(gòu)。

2.3 塑造良好建筑形象

工業(yè)廠房屬于生產(chǎn)類(lèi)型建筑，其建筑形象受工藝流程、結(jié)構(gòu)材料、施工條件等諸多因素的制約，往往被認(rèn)為可讓設(shè)計(jì)師發(fā)揮的余地小。 而隨著近年來(lái)工業(yè)的快速發(fā)展，工藝的革新以及建筑材料的更新使得工業(yè)廠房的體型處理愈加靈活多變，尤其鋼結(jié)構(gòu)廠房外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用的是壓型鋼板而非傳統(tǒng)磚墻，使得廠房造型可以更加輕盈。

在設(shè)計(jì)工業(yè)建筑群體的形象時(shí)， 為保證參觀使用者良好的空間感受應(yīng)盡量采用循序漸進(jìn)的布置原則。 建筑造型首先遵循生產(chǎn)工藝的要求，工藝要求抬高的地方就高些，要求降低的地方就矮些， 同時(shí)結(jié)合廠區(qū)的物流動(dòng)線形成錯(cuò)落有致的建筑群體形象。 此外還應(yīng)考慮氣候條件的影響，若廠區(qū)位于寒冷氣候區(qū)，為了防寒節(jié)能廠區(qū)宜采用集中緊湊式布局；若廠區(qū)位于炎熱氣候區(qū)， 建筑群體宜采取錯(cuò)列式布局以獲得良好的通風(fēng)效果[1]。

在設(shè)計(jì)單體工業(yè)建筑外觀造型時(shí)， 在滿(mǎn)足建筑采光通風(fēng)等基本要求的前提下，盡量采用統(tǒng)一中求變化的設(shè)計(jì)原則。 建筑形象既不能過(guò)于單一，給人以沉悶的壓抑感；也不能過(guò)于自由，與使用功能相脫節(jié)。 對(duì)于混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房來(lái)說(shuō)，由于其開(kāi)窗形式基本不受維護(hù)墻的限制， 在設(shè)計(jì)建筑立面時(shí)可通過(guò)窗洞口的有規(guī)律重復(fù)形成一定的節(jié)奏韻律， 也可通過(guò)開(kāi)設(shè)帶形窗或幕墻以形成虛實(shí)對(duì)比。 對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)廠房來(lái)說(shuō)，其外墻面所采用的壓型鋼板或金屬夾芯板本身就質(zhì)感較強(qiáng)， 通過(guò)橫板、豎版不同的排列組合即能實(shí)現(xiàn)建筑本身連續(xù)的韻律感。

工業(yè)廠房的立面由于生產(chǎn)線要求可分為長(zhǎng)邊和山墻面。為了豐富工業(yè)廠房的建筑形象，在長(zhǎng)邊設(shè)計(jì)時(shí)可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?，如通過(guò)立柱、線腳等建筑構(gòu)配件進(jìn)行分割，化整為零；入口處加設(shè)門(mén)框，并通過(guò)綠化花草的點(diǎn)綴增強(qiáng)出入口的標(biāo)識(shí)性；將外露雨水管進(jìn)行包裹，局部弱化處理。 在山墻面設(shè)計(jì)時(shí)可以采用轉(zhuǎn)角弧形窗或大面積幕墻與實(shí)體墻部分做些對(duì)比。 這些處理思路都是為了使廠房形象更為靈巧生動(dòng)，從而擺脫工業(yè)廠房冰冷機(jī)械的傳統(tǒng)形象。 某廠房建筑形象效果圖如圖3 所示。

圖3 某廠房建筑形象效果圖

3 工業(yè)廠房設(shè)計(jì)創(chuàng)新

傳統(tǒng)的工業(yè)建筑通常給人以穩(wěn)固厚重感， 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)表達(dá)也多以方盒子為主。 然而隨著建筑技術(shù)的革新以及人們審美水平的提升，工業(yè)廠房越來(lái)越關(guān)注設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新。

工業(yè)廠房由于內(nèi)部管道的錯(cuò)綜復(fù)雜， 常常難以形成完整的使用空間， 在設(shè)計(jì)中可以考慮將設(shè)備管線等布置于室外或屋頂，形成貫通的室內(nèi)空間。 同時(shí)利用高架走廊串聯(lián)不同的功能分區(qū)，人員在其中穿行，如同建筑中的一個(gè)個(gè)分子，工業(yè)建筑的動(dòng)態(tài)美一覽無(wú)余。 典型代表作品即巴黎蓬皮杜藝術(shù)中心（見(jiàn)圖4）。

圖4 巴黎蓬皮杜藝術(shù)中心外景圖

新型材料的出現(xiàn)也為工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供了可能。鋁板罩殼質(zhì)量輕且具備良好韌性，在工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)中將其固定于外墻上，不僅有助于提升建筑熱工性能，還能夠展現(xiàn)出廠房新穎的個(gè)性。 鋁板上利用激光切割出大大小小的圓洞，再將照明裝置布置在鋁板內(nèi)側(cè)，在不同的時(shí)間點(diǎn)亮不同的燈光，給工業(yè)建筑賦予了一種詩(shī)意的想象，也給使用者帶來(lái)別具一格的體驗(yàn)。 典型代表作品即埃里克所設(shè)計(jì)的丹麥垃圾焚燒廠。

4 工業(yè)廠房發(fā)展方向

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展， 工業(yè)廠房設(shè)計(jì)也進(jìn)入了新階段。 新材料、新技術(shù)的成熟應(yīng)用為工業(yè)廠房的輕質(zhì)高強(qiáng)、功能多變提供了有利條件。

現(xiàn)代工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)正從以生產(chǎn)為中心逐步過(guò)渡到以人為本的設(shè)計(jì)理念上來(lái)，這不是說(shuō)不重視生產(chǎn)工藝，而是在滿(mǎn)足工藝需求的基礎(chǔ)上，以人員使用感受為導(dǎo)向，創(chuàng)造有歸屬感和貼近人體尺寸的空間。 對(duì)于進(jìn)深過(guò)長(zhǎng)的工業(yè)廠房可設(shè)置綠色中庭，利用中庭分隔生產(chǎn)區(qū)與辦公區(qū)，庭院內(nèi)種植綠植，研發(fā)區(qū)與會(huì)議室圍繞中庭布置， 將工業(yè)廠房?jī)?nèi)部空間處理得更加靈動(dòng)有生氣。 此外，在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中注重人的需求，對(duì)于業(yè)主打造品牌、樹(shù)立企業(yè)形象也大有裨益。

隨著我國(guó)工業(yè)廠房的大量建設(shè)，為提高工程施工質(zhì)量、避免工程管線的碰撞，人們?cè)絹?lái)越多地引入BIM 技術(shù)。 BIM 技術(shù)即利用Revit、Bentley 和ArchiCAD 等軟件建立可視化的三維模型， 對(duì)設(shè)計(jì)施工中出現(xiàn)的各類(lèi)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化。BIM 技術(shù)還可以進(jìn)行多方案的優(yōu)化對(duì)比， 直觀高效地為業(yè)主展現(xiàn)最優(yōu)解決方法。 利用BIM 技術(shù)對(duì)工業(yè)廠房空間進(jìn)行有效分解，有助于完成施工中各類(lèi)資源的優(yōu)化配置，在工業(yè)廠房的規(guī)劃—設(shè)計(jì)—施工中，BIM 技術(shù)愈發(fā)顯得舉足輕重。

5 結(jié)語(yǔ)