工業廠房設計要點

王家棟

【摘要】對于工業廠房來說，建筑設計的方法必須根據工業建筑要滿足工藝要求的特點進行設計，不同類型的工藝對建筑物的要求不同，各個設計專業必須結合不同的情況而對建筑物進行相應設計。本文著重描述幾類常見廠房的設計要點。

【關鍵詞】廠房設計;工藝流程;要點

本人在設計院從事過大量的工業建筑設計工作，總結了多年來對工業廠房設計的經驗，希望通過本文和大家共享工業廠房設計的心得。工業廠房是指用于滿足生產的需要而建的建筑物，也包括為生產服務的輔助用房。按照生產廠房所生產的產品的特性，可以分為以下三類廠房：

1、有爆炸危險性和火災危險性的廠房。

2、生產環境惡劣的廠房：生產廠房內的環境中比較潮濕、高溫、有大量灰塵、蒸汽、振動、煙、霧、酸堿腐蝕性氣體和液體、有輻射性物質的生產廠房。

3、普通生產廠房：除了有1、2類性質的廠房。

對于以上三類廠房，在設計過程中都需要考慮廠房的安全性、實用性、耐久性。其結構形式主要以鋼結構、鋼筋混凝土框架結構為主，高度和建筑面積比較小的建筑物可以做成磚混結構的。工業廠房的火災危險性劃分為甲、乙、丙、丁、戊類。不論其火災危險性屬于哪類，鋼結構廠房的柱子、墻體都必須做防火處理。鋼結構廠房中的鋼材屬于不燃材料，但是如果遇到火災，鋼材的耐火極限僅為15分鐘。鋼材在450℃-650℃的溫度炙烤下，15分鐘后就會失去承載能力而發生變形或者坍塌，從而導致廠房失去穩定性和安全性。為了避免鋼材的防火不足，我們可以想辦法把鋼材保護起來，從隔熱、降低溫度傳播速度、延緩鋼材升溫等角度考慮，從而提高鋼材的耐火時間。具體方法有以下幾種：

1、用專業的噴涂設備在鋼結構表面噴涂一定厚度的防火涂料，使得鋼材得以保護，避免其在一定時間內被火炙烤的失去穩定性和安全性。具體耐火時間根據不同性質廠房的耐火等級確定。這種采用涂刷防火涂料的做法是最經濟的處理措施，這種方法可以適用于異形鋼結構構件，不會破壞廠房的美觀性，是常用的一種防火措施。

2、在鋼結構廠房的空心構件中通過充入冷水來達到給鋼結構降溫的目的。這種方法可以通過空心構件中不斷充入循環的冷水，把受熱的空心鋼構件的熱量源源不斷的通過冷水帶走，從而使得鋼材構件一直處于低溫狀態而不會失去穩定性和安全性，安全的屹立于廠區之中。

3、鋼結構廠房的鋼構件可以安裝在耐火材料制成的墻體和吊頂里，其實就是鋼材被耐火材料包起來，如果遇到大火，使得火焰不能對其進行燃燒和破壞。這種方式既簡單又經濟。

生產環境惡劣的廠房是最復雜的廠房設計，其在設計方面的要求比較高。一般注意事項有以下情況：

1、此類廠房的通風必須做到位，通風一般采用自然通風和機械通風。如果廠房內空氣要求潔凈度比較高、對環境有污染、廠房內的空氣有酸堿等腐蝕性氣體和液體的情況下，為了避免污染環境，必須采用通過潔凈、排污處理的機械通風。如果采用自然通風，應該合理設置進風口和排風口的位置和尺寸。建筑物有窗戶的迎風面要布置在全年風向比較多的地方，利用室內外空氣不同的溫度差所形成的熱量壓力作用所產生的氣壓流而形成的風壓達到最經濟、最有效的自然通風效果。但是由于自然風向的不確定，不能完全利用自然風向的通風動力進行通風。另外一種自然通風方式可以利用廠房一般比較高，利用不同高度的風壓差，從下側窗口進風，上側窗口出風，從而把廠房內的余熱、灰塵等污染性氣體排出廠房外部。如果高層窗戶面積不夠，還可以在屋面設置屋面通風器進行通風，其通風效果更好。

2、在采用墻面側窗、屋面天窗通風的過程中會出現嚴重的飄雨問題，使得廠房內出現漏雨的現象。為了解決這個問題，可以在側墻的高窗部位不采用可開啟的窗戶，采用不開啟的采光帶就可以。

a）在窗戶上設置擋雨板，擋雨板加高，做成全封閉的矩形通風天窗，擋風板與屋面成傾斜狀，以防止所有角度的飄雨現象。將排風窗設置在靠近廠房檐口的部位，其上部不得有墻面，避免產生渦流而導致飄雨的現象發生。

b） 在自然通風設計時要避免進氣短流的問題。通常說的進氣短流就是指由進氣口進入場內的空氣氣流在還未進入作業區范圍內之前，就已經被加熱而上升到天窗的排氣口而排到了廠房外部的現象，為了盡量避免這種現象的發生，一般情況下外墻上部的可開啟窗一般做成不可開啟的采光帶，在采光帶上局部做少量的可開啟窗。

c）在較高處排風窗下口位置的墻面與豎向擋風板的中間設置水平擋風板，且不得有讓雨水下來的間隙，這樣即可以避免風雨從縫隙流入廠房內又可以避免雨水從縫隙流入室內和下部的側窗內，從而避免了廠房的不利環境。在廠房屋面的設計過程中一般設置有組織排水處理，從而避免了屋面雨水滲漏入室內。

d）當采取機械排煙的情況下，為了運行時通風管道的運行能耗和運行成本都達到最低，管道里的風阻達到最小，最好選擇直線型的管道，同時盡量減少拐彎的線路。盡量使用標準長度的直線型管道，最少量的減少各種變徑和接頭。螺旋圓風管、圓形風管的風速可以達到最大化。當風速過高的時候則會引起風管壁的共振而產生噪聲，一般情況下會產生低頻噪聲。當使用螺旋風管和較大的送風風速，則可以顯著的降低投資成本。跟相似的矩形風管系統相比，圓形風管系統可以節省16%的材料，同時，圓形風管的安裝成本也大大低于矩形風管。

3、如果工業廠房內部有放射線的危險物品，必須在此房間的六面設置防輻射處理。包括其墻壁的門窗、通風口、穿線孔、傳片箱、觀察窗等都要設置防護措施，一般情況下，設置240毫米厚的實心磚墻只要灰漿飽滿不留縫隙即可達到2毫米鉛當量，一般情況下需要選擇適合的材料，必須經過專業的防護計算確定材料的厚度。輻射監控主要有個人的計量檢測、工作場所檢測和環境檢測。一般情況下是甲方的使用科室提供參數，設計院按照此要求進行設計，然后由專業檢測部門進行檢測驗收。合格后方可驗收通過。

4、對于有腐蝕性質的廠房，輸送侵蝕性氣體、液體的管道要采用密閉措施鋪設在廠房內所有管道的最下層，以免對其他管線造成影響。此類廠房在總平面布局的時候，要布置在總平面的下風側，其建筑物的長軸應垂直于本地區的四季主導風向布置。所有門、窗應采用木質、塑料或者玻璃鋼材質。所有構件應該根據廠房所產生物質的腐蝕性質涂刷相應的防腐涂料。樓、地面應采用耐酸、耐堿的地坪。

總之，工業廠房的設計是一門專業性非常強的學科，需要建筑、結構、水、暖、電都必須同步參與，設計院各個專業要互相無縫銜接、互相配合，以達到滿足甲方工藝方面的使用需要，從而向業主提供一個實用、美觀、安全、耐久的建筑物。

參考文獻：

[1]蔣祖華.《工業工程典型案例分析》[M].清華大學出版社