高层厂房建筑概说
出处:按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第943页(5807字)
(一)高层厂房建筑发展现状
随着我国四个现代化建设的发展和工业技术改造的需要,城市(尤其是大中城市)建设日趋紧张的情况下,在少占地多占大气空间前提下。最近十几年来,在大量建设高层民用建筑的同时,有些城市(其中包括经济特区和沿海开放的城市)还陆续建成一批又一批高层厂房建筑。可以预料,今后,将会继续建设更多的高层工业建筑,迫切需要我们研究方面的防火设计问题,以便可靠地保障高层厂房建筑的消防安全。
(二)高层厂房建筑起始高度的划分
高层厂房建筑的起始高度的确定。与民用高层建筑起始高度划分一般一致,即高度(指建筑物室外地平面到其檐口或女儿墙的高度)超过24m的2层及2层以上的厂房。主要根据如下:
1.登高消防器材。目前我国的消防登高车辆的工作高度只有23m、18m和16m三种登高平台车和28m的云梯车,不仅数量少,而且性能不稳定。一般地说,24m以下的工业建筑发生火灾,仅能利用23m登高平台车进行扑救,其余的登高平台车就不能奏效。
2.消防车的供水能力。我国目前城市消防队伍的装备仍然是以解放牌底盘改装的消防车为主,其发动机功率仅有95马力还较多,车速低,加速性能不良,发生火灾后,不仅难以及时赶赴火灾现场,而且在最不利的情况下,直接吸水扑救火灾的最大高度约24m,再高一些的建筑,就难以满足扑救需要。
3.为什么提出高度超过24m的2层及2层以上的厂房、仓库才算高层工业建筑呢?这是因为有些大型厂房(大型炼钢厂房、轧钢厂房、重型机床厂房等)、大型库房(如大型飞机库房等)是单层的,但其地面总高在24m以上,甚至有的单层厂房高达30多米至40米。因这类厂房、库房火灾危险性较小,厂房本身又是钢筋混凝土结构或钢结构,耐火等级较高,仍算单层工业建筑,消防设施要求低一些,这样,既可保障基本安全,又能节约投资。
(三)高层厂房建筑发展的特点
据调查,目前上海、广州、深圳、厦门、南通、宁波、汕头、珠海、中山、南海、杭州、天津、北京等城市兴建的高层厂房建筑,大多为电子、彩电、医药、服装、针织、手表、食品、仪器仪表、轻工机械等,这些行业的火灾危险来说,多属于丙、丁、戊类,其中以丙类生产火灾危险性所占比例最大。据了解,我国香港特别行政区的工业建筑相比,其生产种类和火灾危险性与国内其他城市大致机似,不过种类多些,厂房多些,如还有家用电器、制革、塑料制品、橡胶制品、家俬、工艺美术、电脑等。
(四)高层厂房建筑基本特点
1.开发式工业小区的规模
据调查了解,从已建的规模来看,最小的不足1km2,最大的为5km2左右,这根据国外建设经验所决定的,特别是起步阶段的面积以1km2左右为宜,否则会投资过大而难以实施。其开发式工业小区的基本要求是:
(1)要有合理的规模和工业组成;并且现代化交通和通讯条件,充足的能源和供水。
(2)统一规划,合理利用土地,降低开发费用,减少工厂投资和压缩准备工作时间,尽快地发挥投资效益。
(3)在能源、运输、基础设施、公共设施、科技信息等方面进行协作和社会化,统一建设和管理这些设施,以降低经营管理费用和取得最佳的经济效益。
(4)防止环境污染,提高环境保护的投资效益,有效地保护环境,并为工作人员提供良好的生产条件和生活条件。
(5)有利于改善城市景观和加快城市建设的进程;要使工业小区与居住区有合理的布局,有方便的交通条件,完善的生活设施,以适应工作和生活的需要。
(6)要合理地预留工业发展区,为后期工业小区的开发创造有利条件。举例见图3-5-1和图3-5-2。
图3-5-1 大连经济技术开发区规划示意图
1-浮法玻璃厂;2-轮胎厂;3-卫生洁具厂;4-标准件厂;5-钢缆厂;6-阀门厂;7-层压板厂;8-工业管件厂;9-毛纺厂;10-精密仪器厂;11-日用制鞋厂;12-制药公司;13-轴承厂;14-电机厂;15-链条厂;16-餐具厂;17-服装厂;18-录像磁带厂
图3-5-2 上海漕河泾微电子工业区规划示意图
(a)上海漕河泾微电子工业区总体规划;
1-P厂;2-无线电厂;3-研究所;4-仓库;5-集中供热;6-变、配电所
(b)P厂总平面布置图(专业工厂)
1-生产厂房;2-综合楼;3-维修车间;4-综合仓库;5-化学品库;6-一级污水处理;7-备用电源;8-发展用地;9-门卫室
2.钢筋混凝土的框架结构占的比例最大。
据不完全了解,不论新开发的工业小区、抑或独立新建高层厂房、扩建高层厂房、改建的高层厂房建筑,采用钢筋混凝土框架结构占大多数,但有少数高度较高或综合性高层厂房,由于实际的需要,采用框剪结构体系的或剪、简结构体系的,按照实际需要,决定采用何种结构体系均可。
3.高层厂房建筑层数和高度逐渐增多
据104座高层生产厂房资料统计,厂房高度超过24m至30m的有50座,占40.3%,31至50m的有62座,占50%,50m以上的有14座占9.3%。从层数看,多数为6-9层,10层及10以上的居少数。从层高看,首层设有吊车的,层高达8~10m,无吊车的一般为5~6m。二层以上的楼层层高一般为4~6m。而高层民用建筑的层高多为2.9~3.6m,故厂房各层的空间要比民用建筑大。
4.综合性生产厂房大量兴建
目前兴建的单一产品的工业高层楼仍然占一定比例,但综合性的工业大厦不断增多,如有的高层工业楼,底下几层作仓库,上部几层作生产车间;又如有的高层工业大厦几层做车间,几层作办公楼、几层作营业厅;再如有的工业建筑先建好作为商品生产用房,向外出售或出租,一幢工业楼可能有几家或十几家租用,生产的产品有多种或数十种,甚至几百种。
5.高层厂房面积较大
国内建设的高层厂房,柱距一般为6m,少数的有9m;厂房长度一般为50~80m,最长达119~120m,厂房宽度为15~24m,最宽达30m。这是指单跨高层厂房,多跨面积则更大。高层厂房占地面积一般为600~1600m2,少数大的占地面积达3000m2,建筑总面积一般4000~15000m2,少数大的达30000m2。
现有的高层工业建筑均采用钢筋混凝土框架结构体系,能达到一、二级耐火等级要求。少数综合厂房,由于结构承载的要求,可以采框剪结构或框筒结构体系。
6.可燃物量(火灾负荷)较多
工业建筑内多数为丙类生产,其原料、成品、半成品,均是可燃的。据对一些典型高层厂房的调查,如服装厂每平方米地板面积可燃物重量一般为25~75kg,家具厂一般为50~150kg,塑料制品厂一般为25~50kg。即比一般民用建筑每平方米可燃物要多出一倍到若干倍,则火灾负荷要增大1倍到若干倍。
(五)高层工业厂房空间组合类型
高层厂房的建筑空间一般由主体空间(主要生产部分),辅助空间(生活、办公、辅助等用房以及技术层,空调机房等)和联系空间(门厅、楼梯间、电梯间、走廊通道及管道等)所组成。主体空间在体型上占主要地位,不同生产工艺的主体空间,其大小、形状等均不相同。辅助空间的体量一般均小于主体空间,可自行组合或组合在主体空间内。两者要配合恰当,达到丰富厂房造型的作用。联系空间则具有灵活多变的特点,更由于它空间形体的多样化,能起到权衡协调的作用,是厂房体型组合中的可塑部分。现对常见的四种组合形式简要分述如下:
1.空间不同形式一般形式
常见的三种组成空间的不同组合,见图3-5-3。
图3-5-3 三种组成空间的不同组合示意图
2.现对工业厂房常用的设计手法(水平划分法、垂直划法、混合划分法),举列如下:
(1)门窗的设计水平为主划分,见图3-5-4a。
(2)门窗的设计以垂直式划分,见图3-5-4b。
(3)门窗的设计以混合式划分,见图3-5-4c。
图3-5-4 (a)门窗的设计以水平式划分示意图(b)门窗的设计以垂直式划分示意图(c)门窗的设计以混合式划分示意图
3.通风采光影响
(1)明亮的大面带形窗厂房;
(2)强烈自然通风的半敞开式厂房;
(3)设置遮阳板的厂房;
(4)争取朝向的锯齿形窗户厂房;
(5)不设窗的大片实墙面厂房。上述五种通风采光影响,见图3-5-5。
图3-5-5 通风采光影响示意图
(a)明亮的大面积带形窗;(b)需强烈自然通风的半敞开式厂房;(c)设置遮阳板的厂房;(d)争取朝向的锯齿形窗;(e)不设窗的大片实墙面厂房
4.建筑结构影响。设计多层和高层厂房,常遇到结构形式举列如下:
(1)框架结构;
(2)无梁结构;
(3)装配式墙板结构。上述三种结构示意图详见图3-5-6。
图3-5-6 建筑结构影响示意图
(a)框架结构;(b)无梁结构;(c)装配式墙板结构
(六)高层通用厂房
1.高层通用厂房的形式
(1)分段式。每段约为500~1500m2,可分段出租或出售。见图3-5-7。
图3-5-7 分段式厂房平面图
(2)一段式。每层约1000~1500m2,少数厂房可为5000m2,可分层出租或出售。见图3-5-8。
图3-5-8 一段式厂房平面图
(3)大单元井列式。每单元式约500~1500m2,可分层分单元出租或出售。见图3-5-9。
图3-5-9 大单元井列式厂房平面图
(4)小单元集团式。每小单元约为150~500m2,公用通道和楼梯、电梯,按小单元出租或出售。见图3-5-10。
图3-5-10 小单元集团式厂房平面图
2.通用厂房适用于具备下列条件的工厂:
(1)要求投产时间短,尽快出产品;
(2)生产规模不大;
(3)生产设备重量小;
(4)对环境污染小;
(5)对水、电、气供应的要求简单。
3.通用厂房的荷载、层高,柱网参考数据,见表3-5-1。
表3-5-1 荷载、层高、柱网参考数据
注:适用于电器、电子仪表、轻工、服装加工、部分机械加工、食品等行业。