关于天津大无缝特殊管材深加工基地项目工业厂房的设计感悟

摘要：随着现代建筑的转变，工业厂房设计不仅考虑功能的实用性，还应赋予建筑以科技化，人性化，多元话的特性；建筑空间满足工艺要求，也能体现工业建筑的艺术美。赋予了现代工业建筑新的设计理念。恰好这个项目给了我们这个机会，让我们可以在厂房建筑上尝试一些新技术。

关键词：工业厂房、无动力通风器、采光带、岗位燃气辐射采暖、格构柱、节能、绿色、环保

中图分类号：X324文献标识码： A

2011年我们承接了一个富有挑战性的项目――天津大无缝特殊管材深加工基地项目工业厂房。

本项目以扩展专业管的深加工能力及新增大口径特殊管材热处理能力为目标，建设一座年生产成品能力为24万吨的大口径管材深加工及特殊管材热处理车间，并建设储存量约为4万吨的综合仓库。目的是使各个轧管厂的生产成本得到良好控制，离线精整作业设备集中布置并具备大口径特殊管材热处理能力，减少不必要的倒运，减少外委加工，节省场地租赁费，达到整合资源、合理布局、经济效益最大化。

本项目厂址位于天津钢管集团股份有限公司南侧，东起三号路延伸路，西至一号路延伸路，位于三煤气铁道线以北，炼钢南侧铁道线以南。占地面积约为23万m2。该场地南侧紧靠京塘二线，交通较为便利，地势平坦，地面高程变化不大，土石方量较小，适宜进行工程建设。

1、工业厂房设计理念

传统观念上的工业厂房大都是由大跨度、大开间、大面积开窗、大跨度屋架结构体系形成的相似外观。单调而缺少个性的外观、巨大的空间尺度使人感觉它们仅仅是工业生产、设备材料、产品等的容纳物，而非具有亲和性的人性化场所。这正是工业厂房建筑设计的一个极大的误区和亟待改善的地方。

随着现代建筑的转变，工业厂房设计除了考虑功能的实用性，还应赋予建筑以科技化，人性化，节能环保的特性，使工业厂房满足其使用功能，也能体现工业建筑的艺术美，赋予了现代工业建筑新的设计理念。

1.1节能设计

节能是可以持续发展的工业厂房最普遍、也是最明显的特点。它包括以下的两个方面，一是建筑营运低能耗； 二是建造工业厂房过程本身低能耗。这两个方面从我们的设计中体现出来。

1.1.1 无动力通风器

地处寒冷地带的厂房，考虑到气候条件，建筑立面多以封闭形式出现。立面开窗面积不足导致厂房内的通风换气往往是依靠机械排风。而这次我们采用了屋顶的无动力通风器，帮我们大大的降低了建筑物换气方面的耗能。利用屋顶通风器和墙面门窗洞口形成自然送风口，增强厂房的通风换气效果。并且在厂房内设有生产工艺区域增设单独的小型通风器（例如：打磨车间），以达到除尘、通风、换气的作用。

通过与设备专业核实计算后得知，厂房屋顶采光通风器的有效排风面积可达3340平方米，当屋顶采光通风器的风速为1m/s时，厂房的通风量为12024000m3/h，此时，厂房的平时换气次数可达到12.1次/h，即厂房平时通风量亦可满足厂故通风所需风量的要求。

1.1.2 采光带

自然采光大致可分为三个途径：窗户、天窗、高侧窗，要获得最佳昼光效果，应考虑增加窗户数量，而不是增大一扇窗户或玻璃尺寸，天窗和高侧窗可让光线深入建筑内部，可以获得更多的自然光线。利用屋顶采光带增加自然采光，正常情况下白天厂房内不用照明且采光均匀，以此达到节能减排的目的。

由于厂房的跨度偏大，内部照明方面这次考虑了墙面采光窗和屋顶采光带相结合的方式。可以通过阶段式建筑剖面或增加屋顶面积来增加顶部采光的机会，顶部采光的照度水平约为等面积侧面采光的3倍，顶部采光源的分布长度不应大于洞口距地面高度的1~2倍。

1.1.3 辐射采暖

工业建筑和其它公共建筑相比，人们需要在其中高强度、快节奏、长时间地工作，因而，它是更需要人性化关怀的场所。良好的工作条件和宜人的内部环境可以减轻人们的工作疲劳，促进人们的身心健康。随着社会的进步，工业厂房建筑的设计主体从以生产设备为中 心越来越朝着以人为本方向发展。人的因素在建筑中越来越显得重要。应改变只重生产工艺要求，轻视人的行为和心理需求的倾向，真正体现对人的人文关怀。工业建筑中的空间及环境与人相融合。让人们置身于工业厂房建筑的良好环境中产生归属感、生活感和亲切感。最终达到提高员工的生活质量及工作效率的目标。然而在如此大空间的厂房中工作，工人们冬季的采暖成为了我们需要解决的首要问题。经过多种方法的对比和研究我们选择了一种更为环保和节能的方式――燃气红外线辐射采暖。

其优点是：

1.在生产线上为了给每个工位设置局部岗位送暖，设置在距离标准人高度的1.5m以上布置，以达到节能要求。

2.节约能源可达30-60%，大大降低运行成本。

3.辐射采暖时建筑热损失较对流采暖时低，主要有几方面的原因：

第一，由于辐射采暖时，辐射热直接照射采暖对象，几乎不加热环境中的空气，因此辐射采暖时的空气温度比相同卫生条件下对流采暖时的空气温度低，一般可以低2-5 ℃，因此室内外温差小，所以冷风渗透量也较小；

第二，由于对流采暖时，室内空气被加热，并形成冷热空气的对流，因此室内空气温度有较大的梯度，屋顶部分温度高，地面附近温度低，一般对流采暖温度梯度约为0.5-1.0℃/米，而辐射采暖时，辐射热直接向下辐射，地面部分还可以积蓄部分热量，因此室内空气温度梯度小，相应建筑物上部的热损失也较小；

燃气辐射采暖省去了将高温烟气热能转化为低温热媒（热水或蒸汽）热能这样一个能量转换环节，且排烟温度低，热效率高;有着构造简单轻巧、发热量大、热效率高、安装方便、初投资和运行费用低、操作简单、智能化程度高、无噪声、环保洁净等优点。

1.2 绿色设计

此次项目有个有利的自然条件就是我们的甲方就是生产无缝钢管的知名厂家。如果我们的建筑原材料选择钢管，不仅可以节约材料的运输成本和时间，也可以使厂房的成本大大降低。这引发了我们对结构原材料选择与使用的一系列思考。我们对钢管和工字钢的多种受力组合方式进行了详细的论证。

双肢钢管格构柱每肢采用钢管柱，用在本工程优点是：

1）结构原材料为甲方自己生产产品，现有建筑材料，节省成本。

2）双肢钢管格构柱结构内方便设备专业和工艺厂家设置管线系统，节省空间美观大方。

3）柱脚埋入深度小，比如本工程单肢柱尺寸按照400考虑。杯口式柱脚深度1200。加上承台高度1米。承台下皮标高-2.2米（设计标高）开挖量及土方回填量小。未进入淤泥质土层。

4）刚度大，厂房变形小，安全储备大。

5）由于比表面积小，防锈油漆及防火涂料用量相对小。

根据甲方提供无缝钢管单价5900元/吨计算。此方案,总造价最低。

经过论证我们大胆的选用了无缝钢管作为主要承重构件。也就形成了如今这种独特的，结构美和建筑与空间形象美统一的，以格构柱为主的钢框架结构体系的厂房。

2、立面设计

在近几年之中，随着社会主义市场经济的发展和人民生活水平提高，建筑师在对工业厂房进行设计的过程中投入了更多的人力、物力、财力，同时，伴随着新材料和新技术的出现，为工业厂房的立面设计提供了广阔的发展空间，提高了工业厂房立面设计的水平。立面是工业厂房十分重要的外形因素，能够对经营理念和精神面貌进行准确的反映，也是科技水平在制造加工业之中的重要反映，因此，工业厂房的立面设计应该具有人性化、高科技、整齐和干净的外观形象，重视具有现代设计风格的流畅性和间接性，反映出在进行工业厂房立面设计过程中对地理、历史和人文理念的思考，融合了企业文化和企业的定位。

该项目的建筑立面我们主要从以下2个方面的着手思考：线条、色彩。

钢结构厂房的立面主要由工艺布置来决定，在满足工艺的要求下力求立面简洁恢宏同时使节点尽量简单统一。线条是表现轻钢结构建筑风格最独特的特点，均匀的线条，使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感，体现了强烈的现代工业气息。此次我们打破以往厂房横线条的模式，利用竖线条彩钢板和玻璃纤维增强聚酯采光板的有机结合，达到立面统一的效果。在立面窗户上我们采用玻璃纤维增强聚酯采光板的新型材料（简称FRP），抗紫外线99%，透光率达到72%，节能环保节约成本。

在工业厂房的色彩方面，应该满足艺术和美学的要求，赋予物质精神和文化内涵，使用适宜的色彩搭配，创建完善的员工工作环境，提高员工的工作热情，降低事故的发生效率，有效的保障员工的身体健康。因此我们采用了冷色调，重点突出主要出入口、外天沟、收边泛水等地方，既体现了现代化厂房的恢宏气势，又丰富了立面效果。

结语

工业建筑呈现的形象是充满力度感的钢结构、简洁的造型、宏大而可无限生长的空间、精细的节点构造、协同运作的机器设备等，而且其中蕴涵的往往是人类社会最为尖端的科学技术，所以工业建筑较为符合高技术建筑的设计思路。因此工业建筑的设计是高技术工业建筑的空间、结构、表皮、设备四方面因素的综合设计，值得我们研究和探讨的东西还有很多。

参考文献

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