淺談工業(yè)廠房的建筑特點與特殊設(shè)計方法的應(yīng)用

程緒斌

摘 要:工業(yè)廠房作為工廠車間進(jìn)行集約化生產(chǎn)的場所,其建設(shè)必須滿足設(shè)備存放、原料儲存、產(chǎn)品運輸?shù)然旧a(chǎn)需要,并同時為工作人員提供舒適的作業(yè)環(huán)境,因此,工業(yè)廠房的規(guī)劃設(shè)計具有很多不同于民用建筑的特點。本文重點介紹了工業(yè)廠房在防振、隔聲等設(shè)計中的特殊要求,并對加強廠房荷載能力的地面處理技術(shù)做出了簡要分析。

關(guān)鍵詞:工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計防振隔聲地面處理

中圖分類號:TU27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-198X(2012)05(b)-0039-01

1 工業(yè)廠房的建筑特點概述

工業(yè)廠房作為工廠車間進(jìn)行集約化生產(chǎn)的場所,其建設(shè)必須滿足設(shè)備存放、原料儲存、產(chǎn)品運輸?shù)然旧a(chǎn)需要,并同時為工作人員提供舒適的作業(yè)環(huán)境,因此,工業(yè)廠房的規(guī)劃設(shè)計具有很多不同于民用建筑的特點。工業(yè)建筑設(shè)計要求建筑符合生產(chǎn)實際,因此不同行業(yè)、不同工藝、不同設(shè)備以及不同的生產(chǎn)條件對建筑結(jié)構(gòu)的要求存在很大的差別,這也使其設(shè)計指標(biāo)趨于多元。然而,工業(yè)建筑的設(shè)計仍有一定的規(guī)律可循。設(shè)計總是從對廠房中實際工藝及其生產(chǎn)資料的分析開始的,通過生產(chǎn)內(nèi)容決定建筑的結(jié)構(gòu)形式、規(guī)模,及建材的選擇,根據(jù)工藝流程及設(shè)備的連接次序設(shè)定廠房的層高及層數(shù),按設(shè)備、管線、人員及材料流動范圍確定平面的開間和跨度,并依據(jù)工藝特點對廠房進(jìn)行防火、防潮、防腐蝕等技術(shù)處理。

隨著我國經(jīng)濟的崛起及生產(chǎn)需求的不斷增大,廠房建筑的設(shè)計規(guī)劃也得到了快速的發(fā)展。但應(yīng)該看到,一些廠房在設(shè)計細(xì)節(jié)的把握上仍不完善,主要表現(xiàn)在:(1)廠房隔振、隔音效果不理想,導(dǎo)致工作環(huán)境質(zhì)量下降,不利于生產(chǎn)效率的提高和員工身心的健康發(fā)展。(2)廠房荷載計算不精確,影響建筑的承壓能力與抗震水平。工業(yè)建筑的荷載計算與工藝流程相關(guān),且在設(shè)備維護(hù)、更新等實際操作中常發(fā)生變化,建筑在其使用年限內(nèi)還存在疲勞導(dǎo)致的強度降低,因此計算方法非常復(fù)雜。此外,由于廠房每層平面設(shè)置不同,設(shè)備分布不均勻、漏空多,因而質(zhì)量的剛心嚴(yán)重偏離。開洞面積過大和樓層交錯等現(xiàn)象,也可能導(dǎo)致樓板局部不連續(xù),側(cè)向剛度不規(guī)則。如不在設(shè)計中體現(xiàn)出有針對性的處理措施,就很有可能使其廠房地面因荷載問題出現(xiàn)沉降、塌陷、甚至斷裂,給安全生產(chǎn)埋下隱患。因此,必須針對廠房在生產(chǎn)中的實際情況,對其進(jìn)行特殊的設(shè)計和處理。

2 工業(yè)廠房中建筑結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計方法

2.1 防振設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)振動的成因主要包括鍛錘、壓力沖床等設(shè)備造成的瞬時振動,空壓機、振動篩等周期性反復(fù)振動,以及吊車、機床等振源引發(fā)的隨機性振動,這些振動不但會導(dǎo)致建筑構(gòu)件出現(xiàn)疲勞損壞、基礎(chǔ)下沉、廠房傾斜、樓板斷裂等安全問題,也會降低設(shè)備的精密度,并影響操作人員的工作狀態(tài)。

設(shè)計中首先應(yīng)合理布置建筑結(jié)構(gòu),根據(jù)振動設(shè)備運行特點,將同類設(shè)備對稱或反對稱布置,以使其振動相互有所抵消。其次,應(yīng)在振動設(shè)備下盡量布置有梁,減輕對結(jié)構(gòu)影響,并充分利用伸縮縫和樓梯間的間隔,起到隔振作用。結(jié)構(gòu)計算上要充分考慮設(shè)備擾力大小、方向、離心作用及振動擴大系數(shù),保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件有足夠的安全儲備及剛度。增設(shè)斜撐,減少跨度,或在有振動設(shè)備的樓板上部以鋼筋隔根拉通,雙層雙向布筋,防止樓板與梁交接處裂縫;加強樓板剛度,增加樓板厚度,增加大質(zhì)量的慣性作用,減少振動能量輸出。此外,為有效降低高頻振動的干擾,應(yīng)在振動設(shè)備的四周設(shè)置防振溝,其深度須超過干擾振動波長的2/3以上。

2.2 隔聲設(shè)計

很多設(shè)備在工作時伴有噪音,在噪音高達(dá)110分貝以上時,環(huán)境就會對工作人員的健康造成顯著影響,因此必須采取措施,減弱或消除室內(nèi)噪聲。

降低噪聲的建筑材料主要包括吸聲材料和隔聲材料兩種,前者多是透氣、疏松、多孔的纖維狀、顆粒狀或發(fā)泡材質(zhì),聲音容易進(jìn)入和透過其中,且很少反射;后者則多是鉛板、銅板一類的重而密實的材質(zhì),材質(zhì)中不存在孔隙,聲音大部分發(fā)生了反射而無法投射至材質(zhì)的另一側(cè)。吸聲材料和隔聲材料使用目的的側(cè)重不同,吸聲處理的效果主要表現(xiàn)在減低廠房內(nèi)的混響音,并縮短室內(nèi)的混響時間,但降噪量一般不超過10分貝,而隔聲處理則能避免噪音對相鄰房間的傳播和干擾,其效果根據(jù)具體材質(zhì)構(gòu)件的不同而變化,一般在30～50分貝之間?，F(xiàn)在常通過兩種材料相結(jié)合的方式發(fā)揮其不同優(yōu)勢和特色。如加厚與隔壁房間的分隔墻,并在其中使用隔聲材料,降低噪聲源對隔壁的干擾,而對室內(nèi)頂棚做吸音處理,提高其降噪效果。在墻體外側(cè)做隔聲處理(以纖維增強水泥板+玻璃絲綿+壓型鋼板+厚石膏板等結(jié)構(gòu))的同時,在其內(nèi)側(cè)加吸聲層(如玻璃絲綿+穿孔壓型鋼板),減弱復(fù)合墻板間的聲音反射量。此外,吸聲材料單獨用于車間內(nèi)的隔聲屏或管道包扎時,可以吸收和降低聲源在房間的噪聲,但無法有效隔絕外界的噪音源,因此可將吸聲材料和隔聲材料相結(jié)合,將其作為隔聲構(gòu)造的一部分使用。

2.3 大荷載地面處理

首先應(yīng)綜合考慮地面動、靜荷載等各種因素,對工藝中的沖擊作用、振動作用等進(jìn)行計算,并進(jìn)行準(zhǔn)確的疲勞強度驗算,提高其荷載計算結(jié)果的準(zhǔn)確性,為強化廠房的承重能力提高基礎(chǔ)。其次應(yīng)對荷載壓力較大的局部甚至整個地面做技術(shù)處理,提高其穩(wěn)定性。輕鋼結(jié)構(gòu)因其強度高、自重輕、施工簡便等優(yōu)點被目前被廣泛運用于工業(yè)廠房的大荷載地面處理中。其具體處理方法是:鋼梁上鋪壓型鋼板后綁鋼筋,以鋼板作為底模上澆混凝土,將二者澆為一體,鋼板可以做下層受拉構(gòu)件考慮。地面做法分為配筋地面、構(gòu)造配筋地面和不配筋地面。配筋地面是根據(jù)地面承載力大小計算出配筋量,通常地面有比較重的荷載或地基土質(zhì)較差的需要配筋,無特殊要求的地面可采用構(gòu)造配筋,而廠房面積較小,荷載均布不大時,則可不配筋。面層處理通常有以下幾種:金屬骨料耐磨面層、鋼纖維地面、聚氨酯地面和混凝土固化劑地面等,通過配鋼絲網(wǎng)來提高面層抗裂能力。雖然樓地面有墊層、面層之分,但應(yīng)一起澆搗,使兩層間的緊密接合,避免開裂、空鼓等現(xiàn)象的發(fā)生。對于大面積的地面、樓面,還應(yīng)按一定距離預(yù)留伸縮縫。

3 結(jié)語

工業(yè)建筑設(shè)計中必須充分考慮具體廠房的生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備類型和工藝特點,準(zhǔn)確把握沖擊、振動等的作用形式和程度,優(yōu)選防振、隔音的建筑材料,并采用先進(jìn)的處理技術(shù)進(jìn)行有效的重點部位強化與完善,以期使廠房建筑在滿足生產(chǎn)要求的同時,展現(xiàn)現(xiàn)代建筑的人性化設(shè)計理念,實現(xiàn)良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

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