当跨度尺寸≥18m时，按60M模数递增，即跨度可取18m、24m、30m和36m。
柱距采用60M系列，即6m、12m、18m等。
4.扩大柱网及其优越性
现代工业生产的生产工艺、生产设备和运输设备在不断更新变化、且其周期越来越短。
为适应这种变化、工业建筑应具有相应的灵活性与通用性，在设计中还应考虑可持续性使用，扩大挂网是途径之一。
将柱距由6m扩大至12m、18m乃至24m，如采用柱网（跨度×柱距）为12m×12m、15m×12m、18m×12m、24m×l2m、18m×18m、24m×34m等。
采用钢结构工业建筑，大柱网更易于实现。
有研究成果证明扩大柱网的主要优点是：
①可以有效提高工业建筑面积的利用率；②有利于大型设备的布置及产品的运输；③能提高工业建筑的通用性，适应生产工艺的变更及生产设备的更新；④有利于提高吊车的服务范围；⑤能减少建筑结构构件的数量，并能加快建
设速度。
20.3单层工业建筑剖面与屋面排水方式
剖面设计是厂房建筑设计的一个组成部分。
在厂房剖面设计时主要是从厂房建筑空间处理上使它满足生产对厂房提出的各种要求。
厂房剖面设计的具体任务是：
确定厂房高度，选择厂房承重结构及围护结构方案，处理车间采光、通风等问题。
剖面设计应满足以下要求：
⑴厂房剖面设计要适应工业生产所需要的足够空间；⑵具备良好的采光和通风条件；（3）屋面排水和满足室内保温隔热的围护结构；（4）经济合理的结构方案；（5）为提高建筑工业化创造条件。
20.3.1工业建筑高度的确定
1.生产工艺对工业建筑剖面设计的影响
单层工业建筑剖面设计是在平面设计的基础上进行的，剖面设计着重解决建筑在垂直空间方面如何满足生产的各项要求。
生产工艺对工业建筑剖面设计影响很大，生产设备的体形大小，工艺流程的特点，生产状况，加工件的体量与重量，起重运输设备的类型和起重量等都直接影响工业建筑的剖面形式。
2.单层工业建筑的高度
单层工业建筑的高度是指由室内地坪到屋顶承重结构最低点的距离。
在一般情况下，它与柱顶距离地面的高度基本相等，因此经常用柱顶标高来代表和衡量工业建筑的高度。
屋顶承重结构是倾斜的，其计算点应算到屋顶承重结构的最低点。
同时，柱子的长度应满足模数协调标准的要求。
图20-3-1工业建筑高度的确定
（1）柱顶标高的确定
1）无吊车工业建筑
在无吊车工业建筑中，柱顶标高是按最大生产设备高度及安装检修所需要的净空高度来确定的，且应符合《工业企业设计卫生标准》（TJ36—79）的要求，同时柱顶标高还必须符合扩大模数3M（300mm）数列规定。
无吊车工业建筑柱顶标高一般不得低于3.9m，以保证室内最小空间，同时满足采光、通风的要求。
2）有吊车工业建筑柱顶标高关系（如图20-3-1）
在有吊车的厂房中，不同的吊车对厂房高度的影响各不相同。
对于采用梁式或桥式吊车的厂房来说：
其柱顶标高可按下式来计算：
柱顶标高H＝H1十H2
轨顶标高H1＝h1十h2十h3十h4十h5
轨顶标高至柱顶高度H2＝h6十h7
式中：
h1——需要跨越的最大设备高度；
h2——起吊物与跨越物之间的安全距离，一般为400-500mm；
h3——起吊的最大物件高度；
h4——吊索最小高度，根据起吊物件的大小和起吊方式决定，一般大于1m；
h5——吊钩至轨顶面的距离，由吊车规格表中查的；
h6——轨顶至吊车小车顶面的距离，由吊车规格表中查得；
h7——小车顶面至屋架下弦底面之间的安全距离，应考虑到屋架的扰度、厂房可能不均匀沉陷等因素，最小尺寸为220mm，湿陷黄土地区一般不小于300mm。
如果屋架下弦悬挂有管线等其他设施时，还需要加必要的尺寸。
根据《厂房建筑模数协调标准》的规定，柱顶标高H应为300mm的倍数。
轨顶的标高H1应为600mm的倍数。
由于吊车梁的高度、吊车轨道及其固定方案的不同，计算得出的轨顶标高（H1）可能与工艺设计人员所提出的轨顶标高有差异。
最后轨顶标高应等于或大于工艺设计人员提出的轨顶标高。
H1值重新确定后，再进行H值的计算。
工业建筑高度对造价有直接影响，因此在确定工业建筑高度时，注意有效地利用和节约空间，对降低建筑造价具有重要意义。
如图20-3-2和图20-3-3所示的处理方法，避免了提高整个工业建筑高度，减少空间浪费。
图20-3-2利用降低设备地坪降低图20-3-3利用屋顶空间布置设备降
工业建筑高度低工业建筑高度
为了简化结构、构造和施工，当相邻两跨间的高差不大时，可采用等高跨，虽然增加了用料，但总体还是经济的。
基于这种考虑，我国《工业建筑统一化基本规则》规定：
在多跨工业建筑中，当高差值等于或小于1.2m时不设高差；在不采暖的多跨工业建筑中，高跨一侧仅有一个低跨，且高差值等于或小于1.8m时，也不设置高差。
另外，有关建筑抗震的技术文件还建议，当有地震设防要求时，上述高差小于2.4m．宜做等高跨处理。
（2）室内地坪标高的确定
厂房室内地坪的绝对标高是在总平面时确定的。
室内地坪的相对标高实质上就是室内地坪相对于室外地面的高差，定为±0.000。
确设这样一个高差的目的是防止雨水浸入室内，同时考虑到单层工业建筑运输工具进出频繁，若室内外高差值过大则出入不便，故一般取150-200mm，且一般用坡道相连接。
如果在地形平坦的地段建造厂房，考虑到厂房的使用性质，通常室内只有一个标高；若地形情况比较复杂，在建设地段出现不同标高时，设计中，为减少土方量、减低造价，应因地制宜地结合地形等各方面情况进行考虑。
可将车间跨度顺着等高线布置，以适应生产工艺流程及运输的需要。
在工艺允许的条件下，也可将车间各跨分别布置在不同的标高上（如图20-3-4），工艺流程由高跨处向低跨流动，利用物体的自重进行运输，以减少运输费和动力消耗。
若跨度垂直等高线，地形坡度较陡时，可采用“天平地不平”的处理方法。
即在同一跨内将地坪分段布置在不同标高的台阶上，内部承重构件及屋顶高度不受影响（如图20-3-5）。
当厂房内有两个以上不同的地坪面时，主要地坪面的标高为±0.000。
图20-3-4厂房的室内地坪标高
（a）铸工车间；（b）利用地形较低一端设置底下室
1-大件造型；2-熔化；3-炉料；4-小件造型
图20-3-5厂房垂直于等高线布置
20.3.2天然采光
白天，室内通过窗口取得天然光进行照明的方式称为天然采光。
由于厂房采光的效果之间关系到生产效率、产品质量以及工人的劳动卫生条件，它是衡量厂房建筑质量标准的一个重要因素。
因此，厂房采光设计就是根据室内生产对采光的安求来确定窗口大小、形式及其布置、保证室内采光强度、均匀度及避免眩光。
采光面积的多少是根据采光的要求。
按采光系数的标准值进行计算的。
⑴天然采光的基本要求
①满足采光系数最低值的要求
室内工作面上应有一定的光线．光线的强弱是用“照度”（即单位面积上所接受的光通量）来衡量的。
由于室外天然光线变化、室内的照度也随着变化。
因此不能用这个随时变化的照度值来表示室内某点的采光情况，而是用室内外照度的相对值表示，即室内工作面上某一点的照度En与同一时刻室外全云天水平面上天然光照度Eω的百分比称为室内某点的采光系数C。
C=En/Eω×100%
式中：
En——室内工作面上某点照度lx；
Eω——同一时刻室外全天无云天地面上的天空扩散照射下的照度lx；
在采光设计中，以此不变的采光系数作为厂房采光设计的标准。
在单层厂房天然采光设计中，为满足车间内部有良好的视觉工作条件，生产车间工作面上的采光系数最低值不应低于《工业企业采光设计标准》TJ-33-79中规定的数据（如表20-3-1）
表20-3-1生产车间工作面上的采光系数最低值
要判断工作面上采光系数是否满足设计要求，应该选择厂房的典型剖面工作面上采光最不利点进行检验。
工作面一般距地面为1m高的水平面。
在横剖面上进行检验，具体做法是连接各点采光系数值形成采光曲线，它反映该剖面的采光情况（图20-3-6）。
图20-3-6采光曲线示意图
②满足采光均匀度的要求
所谓采光均匀度是指假定工作面上的采光系数最低值与平均值的比值。
设计中要求工作面上各处的照度均匀，不能出现过于明亮或阴暗的情况，以避免视力疲劳而影响操作。
《工业企业采光设计标准》中对此作了规定：
“当为顶部采光时，Ⅰ-Ⅳ级采光登记的采光均匀度大于0.07，既相临两天窗中线间的距离应下于工作面至天窗下沿高度的两倍”。
当为侧窗采光时由于照度变化大，不可能均匀，所以未做规定。
除此之外，还应该避免在工作区内产生眩光，影响视力。
⑶采光面积的确定
采光面积一般根据采光、通风等综合因素来确定。
首先可大致确定窗面积，然后根据厂房对采光的要求进行校核，验证是否符合采光标准值。
采光计算方法很多，由于一般厂房对采光要求不很精确，可按《工业企业采光设计标准》推荐的方法—一窗地面积比（表20-3-2）估算窗面积。
表20-3-2窗墙面积比
⑶采光方式
按采光口在外围护结构上不同的位置分为三种方式（图20-3-7）：
侧面采光、顶部采光以及侧面和顶部想结合的混合采光三种采光方式。
早采光口面积相同的情况下，由于其所在的位置不同，采光的效果也是各不相同的。
①侧面采光
图20-3-7单层厂房天然采光方式
它可分为单侧采光和双侧采光两种方式。
当房间较窄时．采用单侧采光．它的光自单侧采光的有效进深约为侧窗口上沿至工作面高度的两倍见图20-3-8；若进深增大．则采光的有效范围，则需采用双侧采光或人工照明等方式。
由于侧面采光的方向性强，故布置侧窗时，要避免可能产生的遮挡，在有桥式吊车的厂房中、吊车梁处不必开设侧窗．就把外墙上的侧窗分为上下两段，形成高低侧窗。
高侧窗投光远，光线均匀．能提高远窗点的采光效果；低侧窗投光近，对近窗点采光有利。
两者的有机结合、解决了较宽厂房采光的问题。
高侧窗窗台宜高干吊车梁面约600mm，低侧窗窗台高度一般应略高于工作面高度．工作面高度一般取1.0m左右（见图20-3-9）。
在设计多跨厂房时．可以利用厂房高低差来开设高侧窗，使厂房的采光均匀〔见图20-3-10〕。
图20-3-8单侧采光光线衰减示意
②顶部采光（图20-3-7）
当厂房为连续多跨时，中间跨无法通过侧窗进行采光，以满足工作面上的照度要求时，或侧墙上由于某种原因不能开设采光窗时，则可在屋顶上开设采光天窗（图20-3-11），采用顶部采光的方式解决厂房的天然采光温暖体。
顶部采光容易使室内获得较均匀的光线，采光效率较侧窗高。
但构造复杂，造价也较侧窗高。
图20-3-9吊车梁遮挡光线与高低侧窗的位置关系
图20-3-10利用高低差处设高侧窗的厂房剖面
③混合采光（图20-3-7c）
由于侧窗采光的有效进深是有限的，当厂房深度超过侧窗采光的有效进深，或侧面采光不能满足要求时，则在屋顶上开设天窗加以补充，采用混合采光的方式解决天然采光问题。
⑷采光天窗的形式和布置
①采光天窗的形式
采光天窗有多种形式，常见的有矩形、梯形、三角形、M形、锯齿形以及横向天窗、平天窗等（图20-3-12）。
图20-3-11单层厂房顶部采光示意
矩形天窗（图20-3-12）：
是沿跨间纵向升起局部屋面、在高低屋面的垂直面上开设采光窗而形成的，具有中等照度。
是我国比较广泛采用的一种采光天窗。
当厂房为南北向时，室内光线均匀。
由于窗面垂直，积灰少，且易于防水。
窗扇可开启，能兼起通风作用。
它的缺点是组成构件类型多、结构复杂，自重大，造价高，增加了厂房高度，抗震性能不好。
为了获得良好的采光效果．矩形天窗的宽度b宜等于厂房跨度L的1/3—1/2，天窗的高宽比h／b宜为0.3左右，不宜大于0.45，这是由于天窗过高对提高工作面照度的作用较小。
图20-3-12矩形天窗
M形天窗（图20-3-13）：
是将矩形天窗的屋盖由两侧向内倾斜而形成。
由于屋盖的倾斜，其内表面可增强光线的反射作用，同时，倾斜的屋盖可以引导气流。
所以，M形天窗较矩形天窗的采光、通风都更有利。
但构造较矩形天窗复杂，天窗屋面需设置内排水，或形成纵向长天沟外排水。
图20-3-13M形天窗
图20-3-14不同窗扇角度的锯齿形天窗
锯齿形天窗（图20-3-14）：
是将厂房屋盖做成锯齿形．窗设于垂直面上（有时也做成稍倾斜面）。
这种天窗能利用天棚倾斜面反射光线。
因此，采光效率比矩形天窗高。
窗扇可开启，能兼起通风作用，窗口一般朝北或接近北向．无直射阳光进入室内、能射进的阳光很少．室内光线稳定。
因此，对于要求光线稳定，要调节温湿度的厂房．如纺织厂多采用这种天窗形式。
其它，如印染厂、机械厂等也可采用。
图20-3-15横向下沉式天窗纵剖面及局部轴测投影图b-柱距
图20-3-16平天窗布置示意图
L——跨度；1——平天窗
横向下沉式天窗（图20-3-15）：
是将相邻柱距的整跨屋面板上下交替布置在屋架的上下弦上，利用屋面板位置的高差（即屋架上下弦的高差）作采光口而形成的。
横向下沉式天窗布置灵活，可根据使用要求每隔一个柱距或几个柱距布置，其造价较矩形天窗低。
当厂房为东西向时，横向下沉式天窗为南北向。
因此，横向下沉式天窗多用于朝向为东西向的冷加工车间。
同时，它的排气路线短捷，可开设较大而积的通风口，通风量大。
所以，它还适用于对采光、通风都有要求的热加工车间。
其缺点是窗扇形式受屋架限制、不标准且构造复杂厂房纵向刚度较差。
20-3-17结合屋盖结构形式设置天窗
平天窗（图20-3-16）：
是在屋盖上直接设置采光口而形成的。
它可以成点、成块、或成带布置。
平天窗的采光效率高，约为矩形天窗的2—2.5倍，并具有布置灵活、构造简单、施工方便、造价低等优点。
缺点是对于太阳光直射车间易产生眩光、采田地区玻璃易结露、造成水滴下落、玻璃表面易积尘或积雪、玻璃破碎落下伤人、以及平天窗一般不起通风作用等，我国在实践中采取了一些措施（详见天窗部分）。
由于平天窗有着明显的优点，故在冷加工车间的设计中应用较广泛。
②采光天窗的布置
采光天窗的布置须结合天图形式、屋盖结构和构造、厂房朝向、生产要求等因素综合考虑。
概括起来有纵向布置（天窗带平行于屋脊）、横向布置（天窗带垂直于屋脊）、点式或块状布置等几种形式。
纵向布置主要适用于朝向为南北向的厂房，多采用矩形、M形、梯形、锯齿形等天窗，也可采用平天窗做成采光带沿厂房屋脊纵向布置。
为了屋面检修及消防人员在屋面上活动方
便，常在第山墙及横向变形统两侧柱间不设天窗。
当天窗太长时，可将天窗分段布置，分段处柱间不设天窗。
横向布置主要适用于朝向为东西向的厂房，多采用横向下沉式天窗，平天窗也可做成横向布置。
点式或块状布置一般采用乎天窗，根据使用要求，在屋面上灵活地布置采光口，采光均匀性好。
选择采光天窗形式及布置方式应结合屋盖结构形式。
如采用屋架（或屋面梁）上铺屋面板的屋益可采用矩形、梯形、M形、乎天窗等多种形式的天窗，而采用折板、马鞍形壳板的屋盖则可利用屋面板上下布置形成的高差设置横向天窗（图20-3-17），采用壳体结构的厂房可利用壳体边缘凸起的弧形部分设置天窗（图20-3-18）。
图3-20-18壳体屋盖采光天窗的布置
20.3.3自然通风
20.3.3.1自然通风的基本原理
单层厂房自然通风是利用空气的热压和风压作用进行的。
（1）热压作用
由于厂房内部人体散发的热量、机械加工生产的热量提高了室内空气温度，使空气体积膨胀，密度变小而自然上升；室外空气温度相对较低，密度较大，便由外围护结构下部的门窗洞口进入室内，加速了室内热空气的流动。
新鲜空气不断进入室内，污浊空气不断排出，如此循环，达到通风的目的。
这种利用室内外冷热空气产生的压力差进行通风的方式，称为热压通风。
图20-3-19表示设矩形天窗的单层单跨厂房利用热压通风的示意图。
热压值按下列公式计算：
⊿P＝H（r外-r内）
式中：
⊿P——热压（kg／m2）；
H——进风口中心线至排风口中心线的垂直距离（m）；
r外——室外空气密度（kg／m3）；
r内——室内空气密度（kg／m3）。
该公式的物理意义是：
热压值的大小与上下进排风口中心线的垂直距离和室内外空气密度差成正比。
所以，在无天窗的厂房中，应尽可能提高高侧窗的位置，降低低侧窗的位置，以增加进排风口的高差。
而中部侧窗可采用固定窗或便于开关的中悬窗。
（2）风压作用
当风吹向建筑物时（图20-3-20），建筑物迎风面AAˊ（剖面）及AD（平面）的空气压力增加，超过一个大气压，迎风面AAˊDˊ区域为正压区，用符号“十”表示；当风越过建筑物迎风面时，根据单位时间流量相等的原理，则风速加大，使建筑物顶面、背面和侧面均形成小于一个大气压的负压区，用符号“-”表示。
在建筑物中，正压区的洞口为进风口，负压区的洞口为排风口。
这样，就会使室内外空气进行交换。
这种由于风而产生的空气压力差称为风压通风。
在剖面设计中，应根据自然通风的热压原理和风压原理，正确布置进风口和排风口的位置。
尽管各个风向的频率不等，但是，风可以从任何方向吹来。
所以，建筑设计应考虑各个风向都有进风口和排风口，合理组织气流，达到通风换气的目的。
应当指出，为了增大厂房内部的通风量，应考虑主导风向的影响．特别是夏季主导风向的影响。
20-3-19热压通风示意图
20-3-20风绕房屋流动时压力状况示意
20.3.3.2冷加工车间的自然通风
冷加工车间室内无大的热源，室内余热量较小，一股按采光要求设置的窗，其上有适当数量的开启扇和为交通运输设置的门就能满足车间内通风换气的要求，故在剖面设计中，着重在天然采光的设计上，而对于自然通风的处理上应使厂房纵向垂直于夏季主导风向或不小于45゜倾角，并限制厂房宽度（当风吹进室内以后，压力会逐渐减小，最多能达到50-60m左右即消失）。
在侧墙上设窗，在纵横贯通的端部或在横向贯通的侧墙上设置大门以及室内少设或不设隔墙，使其有利于“穿堂风”的组织。
为避免气流分散，影响穿堂风的流速，冷加工车间不宜设置通风天窗，但为了排除积聚在屋盖下部的热空气，可以设置通风屋脊。
20.3.3.3热加工车间的自然通风
热加工车间在生产时产生大量余热
升级会员 