Bài giảng Nguyên lý thiết kế kiến trúc công nghiệp - Chương 6: Thiết kế nhà và công trình sản xuất công nghiệp - Đinh Trần Gia Hưng

THIẾT KẾ NHÀ VÀ CÔNG TRÌNH SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP 1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng ƯU ĐIỂM : Tiết kiệm diện tích đất xây dựng, giảm thiểu hệ thống giao thông, chiều dài các hệ thống kỹ thuật, tường rào trong khu đất xây dựng Giảm diện tích vật liệu bao che. Phù hợp khi dây chuyền sản xuất theo phương đứng. Tính chất sản xuất ít ô nhiễm , ít dùng nước , công nghiệp nhẹ, công nghiệp sạch. Thuận tiện trong tổ hợp hình khối kiến trúc nhờ các phân vị cao, phân vị tầng. NHƯỢC ĐIỂM Tải trọng trên mặt sàn hạn chế (< 2,5 tấn/m2), do tải không truyền trực tiếp lên nền nhà, rất hạn chế tải trọng động, rung. Giao thông theo phương đứng phức tạp: thang máy, thang nâng hàng, thang thoát hiểm. Đối với nhà nhiều tầng, chiều cao sàn bị giới hạn, nhịp nhà L bị hạn chế để đảm bảo kết cấu và thông thoáng, ánh sáng cho các tầng dưới. Kinh phí XDCB cao. 1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng CÁC CĂN CỨ ĐỂ LỰA CHỌN: Yêu cầu của dây chuyền sản xuất phải tổ chức theo phương đứng (tận dụng quá trình tự rơi, tự chảy của các dạng nguyên liệu). Hoặc do yêu cầu thao tác sản xuất ở các tầng khác nhau. Các XNCN có yêu cầu kỹ thuật đặc biệt về tổ chức cách ly, tổ chức các hệ thống đường ống kỹ thuật phục vụ sản xuất. Do hạn chế qũy đất xây dựng, trong khi nhu cầu diện tích sự dụng lớn. 2. Thiết kế mặt bằng chung: DẠNG MẶT BẰNG: - Mặt bằng hình chữ nhật – có sân trong khép kín hình chữ nhật - Mặt bằng hình chữ U – E – L – T – I - Mặt bằng hình tròn hoặc đa giác đều CÁC GIẢI PHÁP BỐ TRÍ: - Bố trí tại trung tâm khu đất - Bố trí theo chu vi khu đất Bố trí theo đơn nguyên đối xứng hoặc bất đối xứng - Bố trí theo bố cục tự do 2. Thiết kế mặt bằng chung: PHÂN KHU CHỨC NĂNG TRÊN MẶT BẰNG:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: 1- nút giao thông vận chuyển 2- kho chứa hàng 3- xưởng sản xuất 4- sân bãi 5- khu phụ trợ - phục vụ 1 1 2 2 3 4 5 2. Thiết kế mặt bằng chung: Các định hướng bố trí không gian theo chiều ngang: Trong mỗi tầng sản xuất bao bồm các chức năng sau : Mặt bằng bố trí công đoạn sản xuất, phụ trợ sản xuất, kho trung chuyển hàng hoá, các bộ phận giao thông theo phương đứng, ngang ( hành lang, cầu thang, sảnh) và các công trình phục vụ. Các bộ phận phục vụ (hoặc chỉ các nút giao thông) nên được bố trí tập trung, tránh trường hợp bố trí rãi rác trong phân xưởng. Vị trí của các bộ phận này so với khu vực sản xuất chính được nói cụ thể trong phần tổ chức các nút giao thông trong công trình. Cần đặc biệt quan tâm tới các lối ra vào của hàng hoá và công nhân bên trong phân xưởng sản xuất. Tuỳ theo mức độ yêu cầu về an toàn công nghiệp, vệ sinh công nghiệp, tính bảo mật, cách ly mà người ta có nhiều giải pháp khác nhau cho vấn đề này. 2. Thiết kế mặt bằng chung: Trong việc lựa chọn lưới cột, người ta có thể sử dụng 2-3 loại mạng lưới, tuynhiên, việc thay đổi mạng lưới cột nên hạn chế ở mức tối thiểu để đảm bảo khả năng thống nhất hoá cao nhất cho vấn đề xây dựng công trình. Xác định mạng lưới cột: + Kích thước ô sàn: 6x9 – 6x12 – 9x12 – 9x15 m + Loại ô vuông: 6x6 – 9x9 - 12x12m, 15x15, 18x18 m Các căn cứ để xác định: + Yêu cầu bố trí dây chuyền công nghệ + Tải trọng trên mặt sàn + Tổ hợp hình khối kiến trúc của khối nhà + Yêu cầu bố trí thông thoáng và chiếu sáng + Định hướng tổ chức tính linh hoạt trong không gian nhà CN + Tổ chức mạng lưới kỹ thuật trong nhà CN. + Tính thống nhất hoá trong xây dựng. Bố trí Khe lún; + Đất chịu tải không đều, mặt bằng nhà lớn. + Giữa hai nhà có chênh lệch độ cao. (cao tầng và thấp tầng) + Giữa hai nhà có bố trí tải trọng khác nhau trên mặt nền nhà. Kết hợp với khe nhiệt. Tổng hợp thành khe biến dạng. + Kết cấu bệ tông: 40 – 60m + Kết cấu thép: 60 – 90m Các yêu cầu khi thiết kế : » Giải pháp kết cấu nhà: Chịu lực và bao che. » Thể hiện được vật liệu và kỹ thuât xây dựng » Thấy được cách bố trí các thiết bị máy móc sản xuất, thiết bị vận chuyển, tổ chức giao thông. » Các giải pháp thông thoáng chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo, chống thấm và cách nhiệt » Tạo được không gian kiến trúc nội thất trong nhà. 3. Thiết kế mặt cắt : 3. Thiết kế mặt cắt : Phân khu NCN nhiều tầng theo phương đứng Phân khu nhà công nghiệp nhiều tầng theo phương đứng -Tầng trệt: bố trí các phân xưởng có sử dụng thiết bị nặng, cồng kềnh, sinh ra nhiều tải trọng động, các bộ phận sản xuất có liên quan nhiều đến ẩm ướt, sinh ra nhiều nước thải hoặc các hệ thống kho tàng để thuận lợi cho việc xuất nhập hàng hoá. - Các tầng giữa: Bố trí các công đoạn sản xuất. - Tầng trên cùng: Bố trí các bộ phận sản xuất dễ gây cháy nổ, sản sinh nhiều nhiệt thừa, các loại không gian sản xuất có sử dụng cần trục, công nghệ sản xuất có yêu cầu sử dụng các không gian đa năng hoặc có yêu cầu chiếu sáng tự nhiên cao. - Các công trình kỹ thuật phụ trợ sản xuất hoặc phục vụ sản xuất: được bố trí phân tán theo các không gian sản xuất. Có thể lưu ý các khoảng không gian thừa trong các không gian sản xuất để bố trí các công trình này hoặc tổ chức thành các tầng riêng biệt trong trường hợp thật sự cần thiết (chủ yếu do yêu cầu công nghệ ) Xác định chiều cao nhà: Chiều cao tầng được xác định từ mặt sàn hoàn thiện của tầng dưới đến mặt sàn hoàn thiện của tầng trên (hoặc đến dạï dưới của kết cấu mang lực mái đối với tầng trên cùng) Các chiều cao cơ bản : 3,6 – 5,4 – 6,0 – 7,2m. (Các thông số chiều cao lớn áp dụng cho những trường hợp nhà sản xuất có sử dụng các loại thiết bị lớn, nên được chọn bố trí ở tầng trệt) Số lượng chiều cao trong một khối nhà không nên quá 2-3 loại chiều cao khác nhau. Cần chọn lựa để kết hợp các không gian chức năng có chiều cao yêu cầu tương tư nhau được bố trí trong cùng một tầng. 3. Thiết kế mặt cắt : Căn cứ để xác định chiều cao: -Trang thiết bị + hàng hoá trong trang thái động . - Người + không gian thao tác và tiện nghi- an toàn. - Các công trình kỹ thuật. (hệ thống đường ống cung cấp khí nén, gas, hơi nước, ống dẫn nhiệt, dẫn bụi) và các công trình phục vụ (văn phòng quản lý, khu vệ sinh). Ở một số dạng SX đặc biệt có thể bố trí độc lập các tầng kỹ thuật nằm trên các không gian sản xuất, chiều cao thông thường từ 2.0-2.8m. - Yêu cầu thông thoáng + chiếu sáng. Mặt cắt ngang  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: Mặt cắt ngang  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: Mặt cắt dọc  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: Về cơ bản, các bộ phận kết cấu tương tự như nhà một tầng. Ngoài ra, có sự hiện diện của bản sàn và hệ dầm đà. Có 2 loại: + hệ sàn có dầm + hệ sàn không dầm (sàn nấm) Các phương án: Dạng đúc tại chỗ toàn bộ. Lắp ghép toàn bộ. Lắp ghép, kết hợp đúc tại chỗ (bán lắp ghép) 4. Lựa chọn giải pháp khung: Đặc điểm của sàn có dầm : - Khả năng chịu lực cao. - Kích thước nhịp lớn. - Dễ thi công. - Hạn chế : chiều cao của hệ thống dầm làm tăng chiều cao của nhà Đặc điểm sàn không dầm : - Khả năng chịu lực thấp hơn. - Kích thước nhịp nhỏ. (8x8-10x10) - Giảm chiều cao nhà do không có hệ dầm. - Vệ sinh – hiệu quả thẫm mỹ cao - Hạn chế : thi công phức tạp và chi phí đầu tư cao  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: HỆ KHUNG BTCT NCN NHIỀU TẦNG Bê tông cốt thép Chịu nén tốt, khả năng tạo hình đa dạng, chịu được ẩm của nước, xâm thực của môi trường, giá thành rẻ hơn thép. Hạn chế: Chịu tải trọng động thì kém, tải trọng nặng nề. Ưùng dụng cho mọi công trình bê tông cốt thép như chịu lực cao, sản xuất dùng nhiều nước..  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: HỆ KHUNG THÉP NCN NHIỀU TẦNG Thép : Chịu lực kéo tốt, chịu lực tải trọng động lớn. Nhẹ so với BTCT trong điều kiện thi công nhanh. Hạn chế: dễ bị rỉ sét, giá thành cao. Ứng dụng: đa dạng, tránh khu vực gần biển, sản xuất dùng nước nhiều .  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: Ngoại trừ tầng trên cùng có khả năng thông gió và chiếu sáng tự nhiện qua cửa số mái, tất cà các tầng còn lại chỉ có thể tận dụng thông qua các hệ thống cửa sổ bên Vì thế cần mở rộng diện tích cửa nhằm tăng cường khả năng này Cần xem xét yêu cầu vệ sinh và chiếu sáng của từng loại hình nhà máy để chọn lựa giải pháp tối ưu nhất 5. Thiết kế thông gió và chiếu sáng:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: 6. Tổ chức giao thông:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: 6. Tổ chức giao thông: Không gian giao thông bao gồm 2 lọai: không gian giao thông ngang và không gian giao thông đứng. Không gian giao thông đứng đóng vai trò phân phối tới các giao thông ngang, hình thành nút giao thông, thường là điểm đầu hoặc điểm cuối của một hoặc một số công đọan sản xuất. Là nơi cung cấp không khí sạch cho các tầng, là nút của các hệ thống kỹ thuật. Nút giao thông thường bao gồm: các phương tiện vận tải hàng hóa theo chiều đứng (cầu thang kỹ thuật, thang máy (thang nâng hàng), một số phương tiện đặc biệt như thiết bị trượt, gầu tải), thang vận chuyển của công nhân, thang thóat hiểm Tại nút giao thông, tổ chức lối vận chuyển nguyên liệu sản xuất, bán thành phẩm, thành phẩm ra vào phân xưởng, bố trí các lối ra vào của nguồn vật tư phụ khác theo yêu cầu dây chuyền công nghệ sản xuất và giải pháp xây dựng nhà.  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: 1- nút giao thông vận chuyển 2- kho chứa hàng 3- xưởng sản xuất 4- sân bãi 5- khu phụ trợ - phục vụ 1 1 2 2 3 4 5 6. Tổ chức giao thông:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: 6. Tổ chức giao thông: MẶT BẰNG TẦNG SẢN XUẤT ĐIỂN HÌNH 6. Tổ chức giao thông:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: Luồng hàng hoá Luồng công nhân SƠ ĐỒ GIAO THÔNG Tại nút giao thông, có thể tổ chức các công trình vệ sinh, thay quần áo, văn phòng phân xưởng, không gian trung chuyển hàng hóa tạo thành các bộ phận phục vụ nhà sản xuất. Khoảng cách giữa các nút giao thông đứng phục vụ công nhân phụ thuộc việc tổ chức các lối phân tán người, yêu cầu phòng hỏa, mức độ chịu lửa của công trình, bán kính phục vụ của các công trình phụ khoảng cách không quá 70m, số lượng tối thiểu là 2. Chiều rộng thang bộ vận chuyển phụ thuộc lưu lượng nhân công (và hàng hoá vận chuyển nếu có).  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: Các trường hợp bố trí các nút giao thông: - Bố trí ở các vị trí đầu hồi của khối nhà - Xây dựng ghép thêm ở 2 bên tường dọc khối nhà - Bố trí ở giữa khối nhà - Bố trí ở giữa 2 khối nhà.  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: Các tải trọng thang thường được sử dụng: -Vận tải hàng hoá : 100 – 500 – 2.000 - 3.000 – 5.000 kg - Vận tải người (nếu có ) : 300 – 500 – 1.000 kg (Kính thước thang máy: tham khảo các tài liệu kỹ thuật)  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: » Có nhiều lợi điểm do tổ chức hình khối có sự tham gia của các bộ phận được phân vị theo chiều cao. » Tính chất công trình có nhiều đặc điểm giống kiến trúc dân dụng nên giải pháp sử dụng vật liệu, tổ chức hình khối đa dạng, đạt được hiệu quả kiến trúc cao » Các yếu tố cấu thành mặt đứng được sắp theo theo một bố cục có tỷ lệ hài hoà, cân đối, tạo nên các dáng vẻ khác nhau của công trình. Đồng thời thể hiện những đặc trưng khác nhau của các loại hình nhà máy. 7. Thiết kế mặt đứng:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG:  NHÀ CÔNG NGHIỆP NHIỀU TẦNG: