淺析化工建筑中的“三要素”

周超（天津市化工設計院，天津300193）

淺析化工建筑中的“三要素”

周超
（天津市化工設計院，天津300193）

雖然化工廠房是一種不同于民用建筑的建筑類型，其設計自有其特殊性。但是還是要滿足建筑三要素（實用、堅固、美觀）的要求。本文通過對建筑功能、建筑技術和建筑外觀這三方面的分析，并結合規范，在滿足安全生產的前提下，旨在得出如何設計出符合工藝生產要求的化工廠房。

化工建筑的構成要素主要包括建筑功能、建筑技術和建筑形象。建筑功能是指建筑要滿足生產工藝的使用要求。建筑技術是指建造化工廠房所應具備的物質條件，包括建筑材料，建筑設備，結構形式和施工技術。建筑形象是指廠房外部的建筑形體、建筑色彩、材料質感、內外裝修等。下面，就從以上三方面入手，結合一些本人參與設計的工程項目，分析一下在化工建筑中，如何滿足化工建筑“三要素”（實用，堅固，美觀）。

1建筑功能

1.1建筑類型

工業建筑是指供人民從事各類生產活動的建筑物和構筑物。（1）化工建筑類型繁多，按照用途可分為生產廠房、輔助生產廠房、動力用廠房、倉儲建筑、附屬用房以及各種用途的構筑物；按生產特征可分為熱加工廠房、冷加工廠房和潔凈廠房等；（2）按工業建筑的空間形式可分為單層廠房、多層廠房、高層廠房和地下、半地下廠房。

1.2設計要求

不同類型的廠房，在設計時其側重點也有所不同，但是它們都要滿足一些基本原則：

首先，要滿足工藝生產要求，這是不同于民用建筑的一個重要特點。民用建筑要以人的使用流線作為平面布置的重要依據，但是化工建筑中工藝流程直接影響了建筑內部的平面布置次序。另外不同廠房的生產特點不同，對建筑內部的要求也不盡相同。比如在齊翔順酐工程的危險品庫，在生產過程中會產生易爆氣體且有腐蝕性，所以它不能與值班室等人員使用頻率高的房間貼建，此外要采用防爆墻與周圍房間隔開，屋頂采用輕質屋面易于泄爆，鋼構件均刷防火、防腐蝕涂料，此外房頂還增設了排煙風機，有效減少有害氣體的累積。

其次，要選擇合理經濟的結構形式。不同的生產工藝和生產要求決定了建筑物的結構形式。鋼筋混凝土框架結構是我們目前化工廠房設計中用的比較多的結構形式，因為它施工方便，耐火耐腐蝕性較好，更容易滿足工藝生產需求。然而當遇到對建筑跨度、空間有較高要求的廠房時，由于采用鋼筋混凝土結構不太經濟合理，就會采用鋼結構。鋼結構本身施工更為便捷簡單，多用在大跨度、大空間的廠房、倉庫中。但是鋼結構本身在防火、防腐蝕中不占優勢，所以在設計中要涂防火、防腐漆，滿足《建筑設計防火規范》GB50016-2014中的要求。當以上兩種結構形式都無法滿足工藝生產要求時，還會采用混合結構體系。比如在齊翔順酐工程的控制樓設計中，控制樓主要采用鋼筋混凝土框架結構；但是主控室由于設備布置要求，房間內不能有柱子，在設計中便改為采用井字樓蓋結構形式。又如天津托普索的生產車間中，為了采光需要增設了中庭，但是中庭跨度比較大，便在中庭處采用輕鋼結構，其他部分仍用鋼筋混凝土結構。

再次，要滿足生產環境的要求。一般的生產車間都要有良好的采光，在建筑設計時，我們要加強自然采光，但由于廠房進深大，要達到均勻的采光會比較困難，這時就需要增加人工照明。另外由于廠房在生產過程中經常會產生一些危害氣體，因此廠房的通風也尤為重要，在設計中要爭取做到自然通風為主，機械通風輔助?；谝陨线@些考慮，對于廠房、倉庫的開窗形式，窗戶高度都要做到合理、經濟、適用。此外，還有一些特殊情況需要我們在建筑設計中特殊考慮，比如會產生噪聲的生產廠房要設計隔音減噪的措施。例如在齊翔順酐工程的控制樓里，自控室內有精密儀器，要求與會產生較大振動的房間分開布置，因此變壓器室與控制室分別布置在建筑兩端；此外，嘉林科醫一期工程的中試車間，由于對室內對潔凈度有要求，建筑內部裝修要做潔凈設計，此外還需其他專業配合做凈化處理，使內部環境得到嚴格控制。

2建筑技術

伴隨著科學技術的日益發展，工藝流程有了很大進步，對化工廠區的設計也有了不同要求。由于現代廠房在使用上要求具有更大的靈活性，也要方便以后的改擴建，因此對于建筑的跨度和體量要求不斷提高，對于施工的機械化和一體化程度也日益增加。為了適應這些，我建議在建筑設計中要爭取做到以下幾方面:

第1、要擴大柱間距，盡量為廠房內部提供更大的空間。同時橫縱向的柱網尺寸也爭取統一，符合建筑模數，各層標高也要一致，讓建筑做到經濟最大化。第2、在建筑材料的選擇上，要選擇輕質、高強的新型材料，同時為了滿足建筑裝卸一體化的要求，要盡量選擇成品的建筑材料，盡量減少現場制作的工作量。第3、提高建筑材料的節能性。由于現在對于建筑節能要求不斷提高，在建筑設計中要盡量減少外窗面積，減少熱橋。

在山東齊翔順酐工程中，項目內采用鋼框架的子項，盡量采用相同的柱距，方便采購施工；壓型鋼板直接購買復合好的，盡量減少現場施工難度；建筑玻璃選用中空玻璃，外墻保溫層厚度的選用均滿足國家要求。

3建筑外觀

由于化工廠房屬于生產性建筑，對于化工廠房外觀的影響因素包括工藝流程、生產環境、業主要求、地域環境等等，還收到功能、結構、施工等因素的限制，使其建筑外觀的靈活性很低。以往大家都認為化工廠房的藝術性較低，通常都是在“火柴盒”上開洞。但是由于現在工藝技術的不斷更新，建筑材料的日新月異，結構形式的不斷創新，再加上建筑師對于建筑空間的理念進步，化工廠房也慢慢告別了過去單一、呆板的建筑形象，而且現在很多業主漸漸有了“品牌”意識，對于整個廠區的建筑風格都有了更高要求。在山東齊翔順酐工程的自控樓設計中，我將幾個大控制室由中心庭院展開布置，建筑內部空間都有了均勻的采光和景觀，而且整個建筑體塊穿插，立體性增強。此外，樓梯間采用打散的小窗，與成排的條形窗形成對比，增加了建筑外立面的豐富性。而且還設計了豎向的建筑分隔片墻，打破了橫向的單調，增加了豎向的建筑韻律。而且在整個廠區的布置中，其他子項也均采用這種方式，竣工后，這種新穎的建筑形式，獲得了業主的很大肯定。

總結起來，化工廠房的建筑外觀我認為在以下這些方面可以有所突破：

首先，加強廠房的體量感。由于生產流程的要求，使得在廠房中會出現很多大空間，那么在建筑空間安排時，除了考慮到工藝生產外，還要考慮到不同建筑“體塊”的穿插與組合，使得整體建筑的豐富性增強。

其次，提高廠房的藝術性。通常，由于廠房內部人為使用頻率低，而且廠房裝修也簡單，外形也較簡潔，但這并不妨礙其藝術性的發揮，比如可以通過門窗的線性構成來調整建筑物的比例，還可以采用不同色彩的建筑材料來豐富建筑外觀等。

最后，調整整個廠區的布局。在廠區總平面布置中，應盡量避免將體量大小懸殊的廠房設置在一起，整個廠房的布置產生一種漸變的韻律感，使其有規律的變化。此外還要考慮到廠區的地理氣候條件，比如寒冷地區廠房多采用集中緊湊布局，體型較大；炎熱地區為了散熱、通風，體型也較之輕巧，廠房的建筑造型及其藝術處理也應當與此地區條件相協調。

總而言之，雖然化工廠房是一種特殊的建筑形式，但無論如何也擺脫不了“功能、技術、外觀”這三方面對它的要求，要設計出既符合生產要求，又滿足現代審美要求的廠房，就要綜合考慮這幾點，權衡利弊，均衡調整，這樣才可以設計出完美的生產廠房。

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10.3969/j.issn.1008-1267.2016.02.018

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