工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的幾個(gè)特點(diǎn)

查曉禮

0 引言

工業(yè)建筑本質(zhì)上作為現(xiàn)代新技術(shù)和新材料的主要載體,作為一種公認(rèn)的房屋類型始于19世紀(jì)下半葉,它起源于工業(yè)革命最早的英國,隨后在美國、德國等國家開始興建。工業(yè)建筑是非常重要的建筑類型,無論過去還是現(xiàn)在,工業(yè)建筑在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域一直占有重要的地位。工業(yè)建筑具有一般建筑的共性,又具有突出的個(gè)性,所以在設(shè)計(jì)上有著與民用建筑設(shè)計(jì)不同的特點(diǎn)。

1 工業(yè)建筑與民用建筑設(shè)計(jì)的不同特點(diǎn)

1.1 服務(wù)目的不同

一般來講,民用建筑是以滿足人們的生活、工作等需要為主要目的;工業(yè)建筑是以滿足生產(chǎn)需要、保證設(shè)備的安全及生產(chǎn)的順利進(jìn)行和人們在其內(nèi)正常工作為主要目的。工業(yè)建筑作為直接服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)的建筑類型,顧名思義是人們進(jìn)行集約化生產(chǎn)的場所,工業(yè)建筑首先就是要滿足生產(chǎn)中的場地、運(yùn)輸、庫存等基本生產(chǎn)要求,同時(shí)還要提供人們在勞作中的環(huán)境與舒適。

1.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)要求不同

對(duì)民用建筑而言,結(jié)構(gòu)側(cè)移指標(biāo)要考慮裝修材料的要求;考慮到人在建筑中生活工作的舒適性,很多超高層建筑要進(jìn)行舒適度驗(yàn)算。對(duì)工業(yè)建筑而言,一個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)良的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu),必然是能保證設(shè)備安全及正常工作的結(jié)構(gòu),但結(jié)構(gòu)中存在的設(shè)備千差萬別,設(shè)備的最佳工作環(huán)境各不相同,對(duì)結(jié)構(gòu)的需求更是多樣性的,所以很難從中找到規(guī)律。工業(yè)建筑中結(jié)構(gòu)的主要目標(biāo)就是滿足設(shè)備的需求,并保證設(shè)備能良好的工作,但結(jié)構(gòu)工程師對(duì)設(shè)備的不了解和考慮設(shè)備后技術(shù)上的難操作性使這一基本目標(biāo)很難達(dá)到,所以工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)指標(biāo)只能是基于結(jié)構(gòu)的,而不是基于結(jié)構(gòu)中設(shè)備、管道等的。

1.3 與民用建筑設(shè)計(jì)的程序不同

工業(yè)建筑設(shè)計(jì)與民用建筑設(shè)計(jì)最大的區(qū)別是工業(yè)建筑設(shè)計(jì)比民用建筑設(shè)計(jì)多了一道工藝設(shè)計(jì)。對(duì)于工業(yè)建筑來說,首先要對(duì)其進(jìn)行工藝設(shè)計(jì),然后分析工藝設(shè)計(jì)人員提供的生產(chǎn)工藝資料。

工業(yè)建筑建筑形式和結(jié)構(gòu)形式的選擇,主要是由工藝、設(shè)備、生產(chǎn)操作及生產(chǎn)要求等諸多因素所決定的,在做建筑設(shè)計(jì)時(shí),要與工藝專業(yè)多進(jìn)行交流,按照工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求設(shè)計(jì)。例如,在做選煤廠設(shè)計(jì)時(shí),由于原材料為顆粒狀,每道工序都是由上到下,重力流動(dòng)中逐漸進(jìn)行。因此,對(duì)選煤廠設(shè)計(jì)的關(guān)鍵核心部分是弄清生產(chǎn)線豎向流程。由該流程上標(biāo)示的設(shè)備確定廠房平面、層高及建筑高度。選煤廠有較多的設(shè)備及與其連接的各類輸送管道(如圖1所示),由這些設(shè)備管道和工作人員的活動(dòng)范圍確定平面開間及跨度;根據(jù)設(shè)備的各階段連接確定廠房的層高和高度。整個(gè)平面、層高確定后,按工藝要求進(jìn)行復(fù)核調(diào)整,直至達(dá)到工藝生產(chǎn)要求。

在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也要與工藝設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。廠房都是為生產(chǎn)服務(wù)的,廠房設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)專業(yè)作為配套專業(yè)首先應(yīng)滿足工藝要求,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也只能服從于工藝條件。而工藝設(shè)計(jì)人員在工藝布置時(shí),經(jīng)常與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生矛盾,要開洞的地方是框架梁,設(shè)備本來可以沿梁布置卻布置在了跨中等。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)多與工藝協(xié)調(diào),盡量了解工藝布置,使設(shè)計(jì)和施工盡量減少不必要的麻煩。

1.4 荷載作用不同

荷載計(jì)算是結(jié)構(gòu)計(jì)算的條件,荷載取值的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,工業(yè)建筑中的設(shè)備不僅要考慮靜荷載,還要考慮動(dòng)荷載影響,計(jì)算過程極其復(fù)雜。基于生產(chǎn)工藝流程和相應(yīng)配制的設(shè)備,以及生產(chǎn)操作、設(shè)備維護(hù)更新等實(shí)際要求,工業(yè)建筑的樓面荷載均很大。如許多工業(yè)廠房的吊車梁上有吊車荷載,吊車荷載最大輪壓超過70 t,吊車荷載是由兩組移動(dòng)的集中荷載組成,一組是移動(dòng)的豎向垂直輪壓,另一組是移動(dòng)的橫向水平制動(dòng)力,吊車荷載具有沖擊和振動(dòng)作用,且是重復(fù)荷載,如果車間使用期為50年,則在這期間重級(jí)工作制吊車荷載重復(fù)次數(shù)可達(dá)到(4～6)×105次,中級(jí)工作制吊車一般亦可達(dá) 2×106次,因此要考慮疲勞而引起的強(qiáng)度降低,進(jìn)行疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。

另外,工業(yè)建筑由于每一層平面均不相同,平面漏空多,加上設(shè)備的分布,使得整棟樓的質(zhì)量分布極不均勻,質(zhì)量的剛心嚴(yán)重偏離。同時(shí)由于開洞面積太大并常有樓層錯(cuò)層現(xiàn)象,導(dǎo)致樓板局部不連續(xù),其側(cè)向剛度也不規(guī)則,所以工業(yè)建筑不利于抗震,地震時(shí)容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn),在設(shè)計(jì)時(shí)要采取相應(yīng)措施克服這種不利影響。

1.5 預(yù)留孔和預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓)較多

工業(yè)建筑為了滿足工藝的需要,需要安裝大量的設(shè)備,故需要大量埋設(shè)預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓),同時(shí)要設(shè)許多預(yù)留孔,各預(yù)留孔和預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓)與軸線的幾何關(guān)系以及空間(上下層間)幾何關(guān)系非常復(fù)雜,而且相互間幾何關(guān)系要求非常精確,所以每層的標(biāo)高和螺栓埋設(shè)位置都要求非常精確。這就要求設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)施工圖中詳細(xì)標(biāo)明預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓)的大小規(guī)格及準(zhǔn)確的定位尺寸。特別是如果在結(jié)構(gòu)施工圖中未畫出預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓),往往造成預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓)漏埋,現(xiàn)場補(bǔ)設(shè)預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓)既費(fèi)事又浪費(fèi),既增加了業(yè)主的投資,又拖延了施工進(jìn)度。這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在出圖之前應(yīng)認(rèn)真設(shè)計(jì)、復(fù)核,要求結(jié)構(gòu)施工圖中須注明預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓)的大小及定位尺寸,技術(shù)交底時(shí),須向施工單位闡明這一點(diǎn)。預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓)一定要選擇相應(yīng)的受力預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓),所以要與工藝專業(yè)進(jìn)行多交流,按照工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求設(shè)計(jì)預(yù)埋件(預(yù)埋螺栓)。

1.6 工業(yè)建筑不注重人性化設(shè)計(jì)

工業(yè)建筑作為生產(chǎn)資料,理所當(dāng)然要為生產(chǎn)服務(wù),所以過去工業(yè)建筑設(shè)計(jì)只講生產(chǎn)要素,不重視環(huán)境和人文關(guān)懷,但是在生產(chǎn)過程中,操縱生產(chǎn)的最活躍因素是人,以人為中心來創(chuàng)造良好的工作和生活環(huán)境是不言而喻的。人性化設(shè)計(jì)必將要求建筑師摒棄傳統(tǒng)的重生產(chǎn)工藝,輕人的行為、心理要求的傾向,將建筑設(shè)計(jì)的中心從以往的生產(chǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)移到以人為本的理念上來,重視并努力體現(xiàn)對(duì)人的關(guān)懷。做到工業(yè)建筑既能適應(yīng)生產(chǎn)工藝的需要,又為勞動(dòng)者創(chuàng)造符合現(xiàn)代文明的生產(chǎn)生活環(huán)境。在工業(yè)建筑空間設(shè)計(jì)上,創(chuàng)造工業(yè)建筑的空間及環(huán)境與人相融合,讓人們置身于工業(yè)建筑中,產(chǎn)生歸屬感、生活感和親切感的良好生活環(huán)境,最終達(dá)到提高員工的生活質(zhì)量及工作效率的目的。民用建筑設(shè)計(jì)中經(jīng)常提到的一句話“人性化設(shè)計(jì)理念”,在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中很少體現(xiàn),我們應(yīng)該把民用建筑設(shè)計(jì)中以人為本“人性化設(shè)計(jì)”理念充分的運(yùn)用于工業(yè)建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中。

1.7 工業(yè)建筑設(shè)計(jì)缺少藝術(shù)性

歷史上,由于受經(jīng)濟(jì)條件及思想認(rèn)識(shí)等限制,在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中往往只考慮滿足當(dāng)時(shí)企業(yè)生產(chǎn)工藝的要求,使工業(yè)建筑設(shè)計(jì)幾乎成了生產(chǎn)設(shè)備外殼的簡單包裝?，F(xiàn)今,工業(yè)建筑設(shè)計(jì)上仍然存在這種傾向,一座座花費(fèi)了大量金錢卻毫無個(gè)性的建筑拔地而起,一個(gè)個(gè)面目雷同的工業(yè)區(qū)、廠房遍布祖國各地,如圖2所示的鋼結(jié)構(gòu)廠房在各工業(yè)園區(qū)都能見到,它們簡直就是企業(yè)或公司用來“圈地”的工具,許多項(xiàng)目存在土地利用率不高、耗能、環(huán)境污染嚴(yán)重、工作環(huán)境及生活條件差等一系列問題。

在新時(shí)期,隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)及社會(huì)文明的不斷進(jìn)步,工業(yè)建筑也應(yīng)該擺脫舊的模式,走向一個(gè)具有時(shí)代特征,蘊(yùn)藏著文化內(nèi)涵,體現(xiàn)審美傾向的新形態(tài)。在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)體現(xiàn)新特征,新思路,新模式。因此在工業(yè)廠房立面設(shè)計(jì)時(shí),在滿足功能要求的基礎(chǔ)上,特別要注意合理地確定窗子和墻面上柱子、勒腳、窗間墻、窗臺(tái)線、挑檐板及女兒墻等各個(gè)構(gòu)件的關(guān)系,合理地劃分和組合,構(gòu)成統(tǒng)一的藝術(shù)整體,以求得廠房整個(gè)體形的簡潔美觀。

2 結(jié)語

在做工業(yè)建筑設(shè)計(jì)時(shí),在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分吃透和理解整個(gè)工程的工藝流程和要求,并針對(duì)每一項(xiàng)工業(yè)建筑多深入、多了解、多琢磨、多學(xué)習(xí),就會(huì)發(fā)現(xiàn)工業(yè)建筑里所蘊(yùn)含的文化性、特殊性、時(shí)代性,甚至是許多民用建筑所不及的;就能設(shè)計(jì)出既滿足現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的要求,又能達(dá)到結(jié)構(gòu)美和建筑與空間形象美的統(tǒng)一的工業(yè)建筑作品來。

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