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房屋建筑学
1.8.2.2.4 16.2.4 柱网选择

16.2.4 柱网选择

在厂房中,为支撑屋顶和起吊设备等必须设置柱子,为确定柱位,在平面图上应布置定位轴线,在纵向定位轴线与横向定位轴线相交处设置柱子,如图16-5所示。

无论是单层厂房还是多层厂房,承重结构柱子在建筑平面上排列所形成的网格就称为柱网。柱网的尺寸是由柱距和跨度组成的。纵向定位轴线之间的距离称为跨度,横向定位轴线之间的距离称为柱距。柱网的选择实际上就是选择厂房的跨度和柱距。柱距和跨度尺寸必须符合国家规范《厂房建筑模数协调标准》(GBJ6—1986)中的相关规定。

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图16-5 柱网布置示意图(单位:mm)

1.柱网尺寸的确定

柱网尺寸是根据生产工艺的特征,综合考虑建筑材料、结构形式、施工技术水平、地基状况、经济性以及有利于建筑工业化等因素来确定的。

(1)跨度尺寸的确定

跨度尺寸主要是根据下列因素来确定。如图16-6所示。

①生产工艺中生产设备的大小及布置方式。设备大,所占面积也大,设备沿横向或纵向布置成一排或若干排,都会影响跨度的尺寸。

②车间内部通道的宽度。不同类型的水平运输设备,如电瓶车、汽车、火车等所需通道宽度是不同的,同样影响跨度的尺寸。

③符合《厂房建筑模数协调标准》(GBJ6—1986)中的相关规定。根据①、②项所得的尺寸,最终调整符合模数制的要求——当屋架跨度不大于18m时,采用扩大模数30M的数列,即跨度尺寸是18m,15m,12m,9m,6m;当屋架跨度大于18m时,采用扩大模数60M的数列,即跨度尺寸是18m,24m,30m,36m,42m等。

(2)柱距尺寸的确定

我国单层工业厂房设计主要采用装配式钢筋混凝土结构体系,其基本柱距是6m,而相应的结构构件如基础梁、吊车梁、联系梁、屋面板、横向墙板等,均已配套成型,并有供设计者选用的工业建筑全国通用构件标准图集,在设计、制作、运输、安装等方面都积累了丰富的经验。这种体系至今在设计中仍被广泛采用。

柱距尺寸还受到材料的影响,当采用砖混结构的砖柱时,其柱距宜小于4m,可以为3.9m,3.6m,3.3m等。

2.扩大柱网

随着科学技术的发展,厂房内部的生产工艺、生产设备、运输设备等也在不断地变化、更新、发展。为了适应这种变化,厂房应有相应的灵活性和通用性。除剖面设计应满足这些要求外,平面设计也需要满足这些要求。所以,宜采用扩大柱网的方法,也就是扩大厂房的跨度和柱距。常用扩大柱网(跨度×柱距)为12m×12m,15m×12m,18m×12m,24m×12m,18m×18m,24m×24m等。

扩大柱网的优点是:

(1)可以提高厂房面积的利用率。为使设备基础与柱基础不发生碰撞,需在柱周围留出一定的距离(大约50mm),如图16-7所示。在6m柱距的厂房中,每一柱距内只能布置一台机床,若将柱距扩大到12m,则每一柱距内可以布置三台机床。这样布置,可以明显提高面积利用率,减少柱子占用的结构面积,如图16-8所示。

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图16-6 跨度尺寸与设备布置及通道宽度的关系示意图

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图16-7 深基础设备柱距的最小距离

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图16-8 扩大柱距后增加设备布置示意图

(2)有利于大型设备的布置和产品的运输。现代工业企业中,如重型机械厂、飞机制造厂等,其产品具有高、大、重的特点。柱网愈大,愈能满足生产设备的布置要求以及产品的装配和运输要求。

(3)能适应生产工艺变更及生产设备更新的要求。柱网扩大后,使生产工艺流程的布置具有较大的灵活性。

(4)能减少构件数量,但增加了构件重量,如表16-1所示。

表16-1 矩形平面144m×24m单层厂房各柱网构件数量比较(单位:mm)

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(5)减少柱基础土石方工程量。

随着产品更换和工艺变革的需要,扩大柱网在国内的应用已日渐增多。例如机械、冶金、电力等工程中厂房采用12m柱距的实例已经很多。12m柱距在工程中的应用通常有下面的两种方案:

①带托架方案

多跨厂房中列柱采用12m柱距,边列柱采用6m柱距,中列柱之间设12m托架(托梁),屋架间距仍保持6m,屋面板、墙板都是6m。这种方案除托架(托梁)、托架处柱与基础外,其余构件与6m柱距系统一致,这样,比较符合我国目前的施工水平和材料供应情况,建设起来比较方便。

②不带托架的方案

厂房的中列柱、边列柱均采用12m柱距,屋面板与墙板长度也采用12m。这种方案使厂房的结构形式简单,施工吊装方便,构件数量、类型减少,有利于建筑工业化,技术经济指标也比较优越。

在扩大柱网设计中,还有正方形或趋近正方形柱网布置方案,如图16-9所示。柱网的跨度与柱距相等或大致相等。其优点是纵、横向都能布置生产线,当需要进行技术改造、更新设备和重新布置生产线时,不受柱距的限制,使厂房具有更大的通用性和灵活性。

厂房内的起重运输设备可以采用悬挂式吊车、桥式吊车和梁式吊车等,吊车梁支承在专用的柱子上,这种柱不和厂房柱相关联,当工艺改变时,便于拆卸,不影响厂房结构。由于这种柱网在设备布置、运输设施、土建施工等方面均较灵活方便,故有“灵活车间”之称。但土建造价相对较高。常用柱网尺寸有12m×12m,18m×18m,24m×24m等。

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图16-9 正方形柱网布置示意图