淺析工業廠房建筑設計

1 引言

近年來，由于工業的蓬勃發展，越來越多的企業意識到工業廠房設計對于企業形象的塑造有著積極的影響。 高品質的工業廠房建設不僅能夠促進企業的發展， 也有利于生態環境的改善以及城市形象的美化。 設計工業廠房時，在遵循工業建筑設計原則的同時， 更應考慮企業的具體需求以及人員的使用感受， 只有這樣才能設計出有文化內涵且環境宜人的工業建筑作品。

2 工業廠房建筑設計原則

2.1 結合生產工藝要求

工業廠房按生產性質主要分為生產廠房、 輔助生產廠房和配套庫房。 不同產品的生產車間自然有著不同的生產工藝，在工業廠房設計流程中， 通常由工藝設計人員先繪制好工藝流程平面圖， 而后建筑設計師根據此圖要求進行建筑的平面布置、立面設計。 在進行建筑設計時一定要將產品生產流程融入設計中，這是非常重要的一個環節，也是工業建筑設計與民用建筑設計的不同之處。 可以說，生產工藝基本決定了工業廠房的平面布局。

對于工藝要求較高的工業廠房， 其自身工藝的差異性在主導其內部功能的同時，也影響著其外部形態。 生產工藝常常會要求廠房立面加大開窗或減小開窗， 其造型也不那么靈活自由。 在廠房的外觀造型與內部工藝契合度較高的基本條件下，通常根據廠房的外觀，基本可以推測出它的生產類型。 如精密零部件生產廠房往往實墻面積大而開窗面積小、 發電廠鍋爐房的外觀造型大多為階梯式的梯形。 某發電廠鍋爐房外景圖如圖1 所示。

圖1 某發電廠鍋爐房外景圖

而對于生產工藝要求較低的輕工業類廠房，由于生產工藝的干涉小，其外觀設計具備較大的靈活性。 設計此類廠房時，保證其采光需求的同時往往可以對外觀進行公建化處理。

建筑設計師在工業廠房的設計中， 應以生產工藝為基本出發點，安排好工藝流程與平面功能的關系，將建筑特點與功能相結合，力求給出一個符合使用需求、富有特色的設計作品。

2.2 選擇合理結構形式

工業廠房的結構形式主要分為混凝土框架結構廠房、鋼結構廠房。 其中，鋼結構廠房根據吊車起吊重量的差別又分為輕鋼結構廠房和重鋼結構廠房。

混凝土結構廠房與鋼結構廠房兩者在結構性能上差異較大。 混凝土結構廠房主要材料為鋼筋及混凝土，由于材料的穩定性強、耐久性好，混凝土結構廠房具備良好的整體性和優越的防火性能。 但混凝土的自重大、抗裂性差，導致結構的抗震性能差。 近年來，隨著鋼結構體系的大力推廣以及其自身的結構優勢，在大跨度廠房中越來越多地選用鋼結構體系。

與傳統的砌體結構相比，鋼結構體系質量輕且截面小，具有良好的塑性和韌性，能夠更好地適應振動荷載。 鋼結構體系施工周期短， 所有構件均在工廠預制加工完成后送至現場搭建拼裝，通常來說，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，鋼結構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的環境污染， 大大減少砂、石、灰用量的同時，也減輕了對不可再生資源的破壞。 鋼結構廠房結構示意圖見圖2。

圖2 鋼結構廠房結構示意圖

任何結構都會有優點和缺點，鋼結構也不例外。 由于鋼材耐熱不耐火、潮濕環境下易腐蝕的缺點，常常需要在鋼構件外側涂刷防腐、防火涂料，但這種涂裝防護也并非一勞永逸，隔一段年限便要翻新，因而其維護成本偏高。

綜上所述，合理的結構選型是工業廠房設計的重中之重。在工業廠房的結構選擇時， 要結合項目的具體要求選擇最佳的廠房結構形式。 如：工期要求緊的單層輕型工業廠房可優先選用輕鋼門式剛架結構； 抗震要求高的多層工業廠房可優先選用混凝土框架結構。

2.3 塑造良好建筑形象

工業廠房屬于生產類型建筑，其建筑形象受工藝流程、結構材料、施工條件等諸多因素的制約，往往被認為可讓設計師發揮的余地小。 而隨著近年來工業的快速發展，工藝的革新以及建筑材料的更新使得工業廠房的體型處理愈加靈活多變，尤其鋼結構廠房外圍護結構采用的是壓型鋼板而非傳統磚墻，使得廠房造型可以更加輕盈。

在設計工業建筑群體的形象時， 為保證參觀使用者良好的空間感受應盡量采用循序漸進的布置原則。 建筑造型首先遵循生產工藝的要求，工藝要求抬高的地方就高些，要求降低的地方就矮些， 同時結合廠區的物流動線形成錯落有致的建筑群體形象。 此外還應考慮氣候條件的影響，若廠區位于寒冷氣候區，為了防寒節能廠區宜采用集中緊湊式布局；若廠區位于炎熱氣候區， 建筑群體宜采取錯列式布局以獲得良好的通風效果[1]。

在設計單體工業建筑外觀造型時， 在滿足建筑采光通風等基本要求的前提下，盡量采用統一中求變化的設計原則。 建筑形象既不能過于單一，給人以沉悶的壓抑感；也不能過于自由，與使用功能相脫節。 對于混凝土框架結構廠房來說，由于其開窗形式基本不受維護墻的限制， 在設計建筑立面時可通過窗洞口的有規律重復形成一定的節奏韻律， 也可通過開設帶形窗或幕墻以形成虛實對比。 對于鋼結構廠房來說，其外墻面所采用的壓型鋼板或金屬夾芯板本身就質感較強， 通過橫板、豎版不同的排列組合即能實現建筑本身連續的韻律感。

工業廠房的立面由于生產線要求可分為長邊和山墻面。為了豐富工業廠房的建筑形象，在長邊設計時可以進行適當的變化，如通過立柱、線腳等建筑構配件進行分割，化整為零；入口處加設門框，并通過綠化花草的點綴增強出入口的標識性；將外露雨水管進行包裹，局部弱化處理。 在山墻面設計時可以采用轉角弧形窗或大面積幕墻與實體墻部分做些對比。 這些處理思路都是為了使廠房形象更為靈巧生動，從而擺脫工業廠房冰冷機械的傳統形象。 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 工業廠房設計創新

傳統的工業建筑通常給人以穩固厚重感， 傳統的設計表達也多以方盒子為主。 然而隨著建筑技術的革新以及人們審美水平的提升，工業廠房越來越關注設計中的創新。

工業廠房由于內部管道的錯綜復雜， 常常難以形成完整的使用空間， 在設計中可以考慮將設備管線等布置于室外或屋頂，形成貫通的室內空間。 同時利用高架走廊串聯不同的功能分區，人員在其中穿行，如同建筑中的一個個分子，工業建筑的動態美一覽無余。 典型代表作品即巴黎蓬皮杜藝術中心（見圖4）。

圖4 巴黎蓬皮杜藝術中心外景圖

新型材料的出現也為工業廠房的設計創新提供了可能。鋁板罩殼質量輕且具備良好韌性，在工業廠房的設計中將其固定于外墻上，不僅有助于提升建筑熱工性能，還能夠展現出廠房新穎的個性。 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側，在不同的時間點亮不同的燈光，給工業建筑賦予了一種詩意的想象，也給使用者帶來別具一格的體驗。 典型代表作品即埃里克所設計的丹麥垃圾焚燒廠。

4 工業廠房發展方向

隨著我國經濟的高速發展， 工業廠房設計也進入了新階段。 新材料、新技術的成熟應用為工業廠房的輕質高強、功能多變提供了有利條件。

現代工業廠房的設計正從以生產為中心逐步過渡到以人為本的設計理念上來，這不是說不重視生產工藝，而是在滿足工藝需求的基礎上，以人員使用感受為導向，創造有歸屬感和貼近人體尺寸的空間。 對于進深過長的工業廠房可設置綠色中庭，利用中庭分隔生產區與辦公區，庭院內種植綠植，研發區與會議室圍繞中庭布置， 將工業廠房內部空間處理得更加靈動有生氣。 此外，在工業廠房設計中注重人的需求，對于業主打造品牌、樹立企業形象也大有裨益。

隨著我國工業廠房的大量建設，為提高工程施工質量、避免工程管線的碰撞，人們越來越多地引入BIM 技術。 BIM 技術即利用Revit、Bentley 和ArchiCAD 等軟件建立可視化的三維模型， 對設計施工中出現的各類實際問題進行協調優化。BIM 技術還可以進行多方案的優化對比， 直觀高效地為業主展現最優解決方法。 利用BIM 技術對工業廠房空間進行有效分解，有助于完成施工中各類資源的優化配置，在工業廠房的規劃—設計—施工中，BIM 技術愈發顯得舉足輕重。

5 結語