16.4.1 外墙
单层厂房的外墙按其材料不同可分为砖墙、砌块墙、板材墙、轻型板材墙等;按其承重形式可分为承重墙、承自重墙和填充墙等。
当单层厂房的跨度及高度不大,且没有或只有较小的起重运输设备时,可采用承重砌体墙直接承担屋盖与起重运输设备等荷载;当单层工业厂房跨度及高度较大、起重运输设备较重时,通常由钢筋混凝土或钢排架柱来承担屋盖与起重运输设备等荷载,而外墙仅起围护作用,这种围护墙称为承自重墙;某些高大厂房的上部墙体及厂房高低跨交接处的墙体,采用架空支承在与排架柱连接的墙梁上,这种墙称为填充墙。承自重墙和填充墙是厂房外墙的主要形式,如图16.41所示。
图16.41 外墙的类型
16.4.1.1 承自重砖墙及砌块墙
单层工业厂房通常为装配式钢筋混凝土排架结构,其墙体只起围护作用,主要采用承自重墙和填充墙的形式。
(1)墙与柱的相对位置。排架柱与墙的相对位置通常有四种方案,如图16.42所示。其中,方案(a)构造简单、施工方便、热工性能好,便于厂房构配件的定型化和统一化,采用较多;方案(b)把排架柱局部嵌入墙内,比前者稍节约土地,可在一定程度上加强柱列的刚度,但基础梁等构件复杂,施工麻烦;方案(c)和方案(d)基本相同,虽可加强排架柱的刚度,但结构外露易受气温变化影响,基础梁等构件复杂化,施工不便。
图16.42 墙与柱的相对位置
(2)墙与柱的连接。为使墙与柱之间有可靠的连接,通常做法是沿柱高度方向每隔500～600mm预埋伸出两根ϕ6钢筋,砌墙时把伸出的钢筋砌在墙缝里,如图16.43所示。
图16.43 墙与柱的连接
(3)墙与屋架的连接。屋架的上弦、下弦或屋面梁可采用预埋钢筋与墙体拉接,屋架的腹杆也可通过预埋钢筋与墙拉接,但当预埋钢筋不方便时,可在腹杆预埋钢板焊接钢筋与墙体拉接,如图16.44所示。
图16.44 墙与屋架的连接
(4)纵向女儿墙与屋面板的连接。纵向女儿墙是纵向外墙高出屋面的部分,其厚度一般不小于240mm,高度应满足安全和抗震的要求。
为保证纵向女儿墙的稳定性,在墙与屋面板之间常采用钢筋拉结,即在屋面板横向缝内放置一根ϕ8～12钢筋(长度为板宽度加上纵墙一半和两头弯钩的长度),与在屋面板纵缝内及纵向外墙中各放置一根ϕ8～12钢筋(长1000mm)相连接,拉结构造如图16.45所示。
图16.45 纵向女儿墙与屋面板的连接
(5)山墙与屋面板的连接。为保证山墙的稳定性和抗风要求,除与抗风柱及端柱拉结外,在非地震区,一般还应在山墙上部沿屋面设置两根ϕ8钢筋于墙中,并在屋面板的板缝中嵌入一根ϕ8～12(长1000mm)钢筋与山墙中钢筋拉结,如图16.46所示。
图16.46 山墙与屋面板的连接
16.4.1.2 大型板材墙
板材墙能充分地利用工业废料,不占用农田,是工业厂房用墙的发展趋势。而大型板材墙可成倍地提高工作效率,加快建设速度,同时它还具有良好的抗震性能。因此大型板材墙是我国工业建筑应优先采用的外墙类型之一。
(1)墙板的类型很多,可根据不同的需要作不同的分类。
1)按其受力状况分。有承重墙板和非承重墙板;工业厂房中使用的墙板一般为非承重墙板。
2)按其规格尺寸分。有基本板、异型板和补充构件。基本板是指形状规整、量大面广的基本形式的墙板;异型板是指量少、形状特殊的板型,如窗框板、山尖板、可长板等;补充构件是指与基本板、异型板共同组成厂房墙体围护结构的其他构件,如转角构件、窗台板等。
3)按其保温性能分。有保温墙板和非保温墙板。
4)按其在墙面的位置分。有一般板、檐下板和山尖板等。
5)按其所用材料分。有单一材料墙板和复合材料墙板。单一材料墙板有钢筋混凝土槽形板、空心板、配筋轻混凝土墙板(如粉煤灰硅酸盐混凝土墙板、各种加气混凝土墙板)等,如图16.47、图16.48所示。复合材料墙板一般做成轻质高强的夹心墙板,如图16.49所示,其面板有预应力钢筋混凝土板、石棉水泥板、普通钢板等,夹心材料有矿棉毡、泡沫塑料等,充分发挥了芯层材料的高效热工性能和面层外壳材料的承重、防腐等性能,使材料各尽所长。
图16.47 钢筋混凝土槽形板、空心板
(a)槽形板;(b)空心板
图16.48 配筋轻型混凝土板
图16.49 组合墙板
(2)墙板的规格尺寸。单层厂房基本墙板的规格尺寸应符合我国厂房建筑模数协调标准的规定,并考虑山墙抗风柱的柱距。墙板的长度和高度一般符合3M的模数,板长有4500mm、6000mm、7500mm、12000mm等规格,有时根据生产工艺的需要,也可采用9000mm的板长。板高有900mm、1200mm、1500mm、1800mm四种规格。板厚应符合1/5M模数,并按结构计算确定。
(3)墙板的布置。墙板在墙面上的布置方式可分为横向布置、竖向布置和混合布置三种类型。最广泛采用的是横向布置,其次是混合布置,竖向布置采用较少。
横向布置时板型少,以柱距为板长,制作、安装与板缝处理均较方便。山墙墙板布置与侧墙相同,山尖部位可布置成台阶形、人字形、折线形等,如图16.50所示。台阶形山尖异型板少,但连接用钢量较多,人字形则相反,折线形介于两者之间。
图16.50 山墙山尖墙板布置
(4)墙板与柱的连接。板柱连接应安全可靠,便于制作、安装和检修。一般分为柔性连接和刚性连接两类。
1)柔性连接。柔性连接的特点是:墙板与厂房骨架以及板与板之间在一定范围内可相对独立位移,能较好地适应振动引起的变形。设计烈度高于7度的地震区宜用此法连接墙板。
柔性连接的构造形式一般有螺栓挂钩柔性连接、角钢挂钩柔性连接和压条柔性连接。
螺栓挂钩柔性连接是在水平方向用螺栓挂钩将板柱拉结在一起的连接方式,如图16.51所示。一般在竖直方向每隔3～4块板用柱上的钢支托支承竖向的墙板荷载。这种连接方式的优点是安装时一般无焊接作业,维修换件也较容易,但用钢量较多,暴露的零件较多,在腐蚀性环境中必须严加防护。
图16.51 螺栓挂钩柔性连接
角钢挂钩柔性连接是利用焊在柱和墙板上的角钢相互搭挂连接,如图16.52所示。其优点是用钢量较少,暴露的金属面较少,有少许焊接作业,施工方便快捷,但墙板与厂房骨架间的相对独立位移较差。而且必须严格保证预埋件的位置及板材的安装位置,否则就不能实现挂的准、挂的快的优点。
图16.52 角钢挂钩柔性连接
压条柔性连接是在柱上预埋或焊接螺栓,利用压条和螺母将两块墙板压紧固定在柱上,再将螺母和螺栓焊牢,如图16.53所示。其优点是墙板上不需另作预埋件,构造简单,省钢材,竖缝密封性好,抗震性能好,但对施工精度要求高,施工程序多,不易检查和维修。
图16.53 压条柔性连接
2)刚性连接。刚性连接是将每块板材与柱子用型钢焊接在一起,无需另设钢支托,如图16.54所示,墙板自重完全由柱承担,连接件钢材用量少,但墙板与厂房骨架间失去了的相对独立位移的条件。在振动和不均匀沉降引起的荷载作用下,墙易产生裂缝破坏。主要用在地基条件较好,振动影响小和地震烈度小于7度的地区。
图16.54 刚性连接构造
3)板缝的处理。对板缝的处理首先要求是防水,并应考虑制作安装的方便,对保温墙板还应注意满足保温要求。根据不同的情况,可以做成各种形式。水平缝可做成平口缝、高低错口缝、企口缝等。综合考虑制作、施工以及防止雨水的重力和风力渗透等因素,错口缝是比较理想的,应多采用这种形式。水平缝形式及处理如图16.55所示。垂直缝可做成直缝、喇叭缝、单腔缝、双腔缝等,如图16.56所示。
图16.55 墙板水平缝的构造
图16.56 墙板垂直缝构造
1—截水沟;2—水泥砂浆或塑料砂浆;3—油膏;4—保温材料;5—垂直空腔;6—塑料挡雨板
墙板在勒脚、转角、檐口、高低跨交接处及门窗洞口等特殊部位,均应作相应的构造处理,以确保其正常发挥围护功能。
16.4.1.3 轻质板材墙
在单层工业厂房中,石棉水泥波瓦、塑料外墙板、金属外墙板等轻质板材墙的使用日益广泛。这种墙板除传递风荷载外,不承受其他荷载,墙自重由厂房骨架承担。
它们的构造基本相同。目前我国采用较多的轻质板材墙是波纹石棉水泥瓦墙。石棉水泥瓦墙板通常是悬挂在柱之间的横梁上,横梁一般为T形或L形断面的钢筋混凝土预制构件,其长度应与柱距相适应,两端搁置在柱的牛腿上,通过预埋件与柱焊接牢固。横梁的间距应与瓦板长相适应,瓦板与横梁的连接可采用螺栓与铁卡子将两者夹紧,瓦板缝上下搭接不小于100mm,左右搭接为一个瓦垅,瓦板应顺主导风向搭接。由于石棉水泥瓦板是一种脆性材料,为避免碰撞损坏,墙角、门洞和勒脚等部位常采用砌筑墙或钢筋混凝土墙板予以保护。
石棉水泥波瓦墙板具有自重轻、造价低、施工简便的优点。多用于南方中小型热加工车间、防爆车间和仓库。对于高温高湿和有强烈振动的车间不宜采用。
16.4.1.4 开敞式外墙
在我国南方炎热地区,为使厂房达到良好的散热效果,一些热加工车间常采用开敞式或半开敞式外墙。开敞式外墙通常是在下部设矮墙,上部的开敞口设置挡雨板。这种外墙的主要特点是即能通风又能防雨,其外墙构造主要就是挡雨板的构造,常用的有:
(1)石棉水泥波瓦挡雨板,如图16.57所示。其基本构件有型钢支架(或钢筋支架)、型钢檩条、中波石棉水泥波瓦挡雨板和防溅板。挡雨板的垂直间距视车间挡雨要求与飘雨角而定。这种挡雨板重量轻、施工方便、拆装灵活,但瓦脆性大,易受损坏,适用于一般的热加工车间。
图16.57 石棉水泥波瓦挡雨板
(2)钢筋混凝土挡雨板。钢筋混凝土挡雨板分为有支架钢筋混凝土挡雨板和无支架钢筋混凝土挡雨板。一般适用于高温车间。
图16.58为有支架钢筋混凝土挡雨板,其基本构件有支架、挡雨板和防溅板。挡雨板直接放置在支架上,支架固定在柱子上,挡雨板与支架、支架与柱子均通过预埋件焊接固定。其特点是自重大,耐久性好。
图16.58 有支架钢筋混凝土挡雨板
如图16.59所示为无支架钢筋混凝土挡雨板,是直接将挡雨板固定在柱距之间,挡雨板与柱子通过角钢与预埋件焊接连接。其特点是构件少,构造简单,但风大雨多时飘雨多。
图16.59 无支架钢筋混凝土挡雨板
16.4.2 侧窗及大门
16.4.2.1 侧窗
单层厂房的侧窗主要是作采光和通风之用,同时对于不同生产工艺的厂房如有爆炸危险车间、恒温恒湿车间、洁净车间等,其侧窗还应满足泄压、保温隔热、防尘等一些特殊要求。工业厂房侧窗的规格和种类与民用建筑用窗基本相同,只是工业厂房的侧窗面积往往较大,必须选择若干个基本窗进行拼装组合方能得到所需的尺寸和窗型,这种窗一般称为拼框组合窗。工业厂房窗洞口宽度一般在900～6000mm之间,当窗洞口宽度小于2400mm时,取300mm的倍数;大于2400mm时,取600mm的倍数。窗洞口高度一般在900～4800mm之间,当窗洞口高度为1200～4800mm时,取600mm的倍数。
16.4.2.2 大门
工业厂房大门主要是供生产运输、人流通行及疏散之用,其外形尺寸和重量均较大。
厂房大门的尺寸应根据运输工具类型、规格、运输货物的外形及通行方便等因素来确定,且应符合3M的模数。一般门的尺寸应比满载货物的车辆宽出600～1000mm,高出400～600mm。
工业厂房大门的种类较多,如按开启方式有平开门、推拉门、折叠门、升降门、上翻门、卷帘门等,在第14章中已作了介绍。
16.4.3 屋顶
单层厂房的屋顶起着围护与承重双重作用,构造处理和要求上与民用建筑基本相同,设计时应满足防水、排水、保温、隔热等要求,其中防水处理是屋面构造处理的重点。根据生产工艺的需要,工业厂房的屋顶上通常设置天窗,起通风和采光的作用。
16.4.3.1 单层厂房屋面的特点
单层厂房屋面与民用建筑屋面相比,其特点主要有以下几方面:
(1)厂房屋面承受振动荷载的影响较大。由于生产加工的需要,厂房内往往需设置吊车和大型设备,而吊车产生的冲击荷载及设备运行时产生的机械振动引起的振动荷载对屋面的影响较大,要求屋面必须有足够的强度和刚度。
(2)厂房屋面面积大,构造复杂。现在单层厂房多是多跨成片建筑,有时跨间出现高差或设各种形式的天窗,排水时需设置多道檐沟或中间天沟,致使屋面构造复杂。
(3)厂房屋面构造处理要满足不同生产条件的要求。如恒温恒湿车间保温隔热要求比一般民用建筑高;有爆炸危险的车间要考虑防爆、泄压要求;有腐蚀介质的车间要考虑防腐的要求等。
16.4.3.2 屋顶的组成
单层厂房的屋顶由承重结构和围护结构两部分组成。一般有两种形式,一种是由屋架或屋面梁、屋面板和面层组成,屋架上直接放置大型屋面板,这种屋顶结构称为无檩体系,如图16.60(a)所示;另一种是由屋架或屋面梁、檩条、屋面板和面层(指防水等覆盖层)组成,屋架上放檩条,檩条上铺小型屋面板,这种屋顶结构称为有檩体系,如图16.60(b)所示。无檩体系的屋顶构件类型少,便于工业化施工,屋顶结构刚度大,整体性及抗震性能好,目前在工程中得到广泛应用。
16.60 屋盖结构体系
(a)无檩条系;(b)有檩条系
16.4.3.3 屋面排水
(1)无组织排水是让雨水顺着屋面坡度通过檐口自由落下,也叫自由落水,如图16.61所示。其特点是排水通畅,构造简单,节省投资。常用于降雨量小的地区和屋面坡长较小、高度较低的厂房,尤其适合易积灰及有腐蚀介质的屋面,但寒冷地区的采暖厂房及在生产中有热量散出的车间,易在屋檐处结冰,拉坏檐口,故谨慎用之。
图16.61 无组织排水
(2)有组织排水。
1)有组织外排水。有组织外排水是将雨水管设置在墙外,把汇集到檐口天沟的雨水经过雨水斗由雨水管直接排到室外地面或排水沟中,如图16.62所示。其特点是排水快,排水量大,造价低,维修方便。适用于降雨量大的非寒冷地区。
图16.62 有组织外排水
当厂房纵向长度在100m以内时,高低跨天沟或平行跨天沟可不设室内雨水管,仅在两端山墙外设雨水口和落水管,天沟板过墙伸至山墙外侧,这种排水方式称为长天沟外排水,如图16.63所示。
图16.63 长天沟外排水
2)有组织内排水。有组织内排水就是将雨水管设在室内,把汇集到天沟内的雨水经落水管排至室内地下管网,再排至室外排水管道,如图16.64所示。其特点雨水管不易被冻裂,但管道设置较多,容易与其他工业管线冲突,造价高,施工和维修麻烦。有时为了减少室内地下排水管的数量,可采用内排与外排相结合的方式,称为内落外排式,如图16.65所示。
图16.64 有组织内排水
图16.65 内落外排式
(3)天沟。天沟按形成方式不同有钢筋混凝土槽形天沟和直接在钢筋混凝土屋面板上天沟处不做保温层而形成的自然天沟两种。按位置不同分有檐沟、边天沟和中间天沟(内天沟)三种。
为使天沟内的雨雪水顺利流向低处的雨水斗,沟底应分段设置坡度,一般为0.5%～1%,最大不宜超过2%,一般用焦渣混凝土垫坡,然后用水泥砂浆抹面。槽形天沟的分水线与沟壁顶面的高差应不小于50mm,以防雨水出槽而导致渗漏。天沟的单坡长度不宜超过20m,以利于排水。
16.4.4 天窗(www.xing528.com)
天窗在单层厂房中应用非常广泛,主要供采光和通风之用。常见的形式有矩形天窗、平天窗、下沉式天窗、锯齿形天窗、M形天窗等。
16.4.4.1 矩形天窗
矩形天窗(见图16.66)主要由天窗架、天窗扇、天窗屋面板、天窗侧板及天窗端壁等构件组成,如图16.67所示。
图16.66 矩形天窗
图16.67 矩形天窗的组成
为了获得良好的采光效率,矩形天窗的宽度b宜等于厂房跨L的1/3～1/2,天窗高宽比h/b为0.3左右,相邻两天窗的轴线间距L0不宜大于工作面至天窗下缘高度H的4倍,如图16.68所示。
图16.68 矩形天窗的几何尺寸
矩形天窗沿厂房纵向设置,在厂房端部和变形缝两侧的第一个柱间常不设天窗,这是为了简化构造,同时作为屋面检修和消防的通道。每段天窗的端部设上天窗屋面的消防检修梯。
矩形天窗构造简单、采光均匀、防雨效果好,窗扇开启时可作通风之用,故应用较广泛。但其构件类型多、自重大、造价高。
(1)天窗架。天窗架是天窗的承重构件,支承在屋架的上弦上,常用钢筋混凝土天窗架和钢天窗架,一般与屋架材料一致。钢筋混凝土天窗架一般有Π形、W形、双Y形等形式,如图16.69(a)所示。钢天窗架重量轻、制作及吊装方便,除用于钢屋架外,也可用于钢筋混凝土屋架。钢天窗架常用的形式有桁架式和多压杆式两种,如图16.69(b)所示。
图16.69 天窗架的形式
(a)钢筋混凝土天窗架;(b)钢天窗架
(2)天窗扇。天窗扇的主要作用是采光、通风和挡雨。通常有钢材、木材、塑料等材料制作。由于钢天窗扇具有耐久、耐高温、重量轻、挡光少、不易变形、关闭严密等优点,所以在厂房中被广泛应用。常用的钢天窗扇有上悬式和中悬式两种,上悬式钢天窗最大开启角度为45°,通风效果差,但防雨效果好;中悬式钢天窗开启角度可达60°～80°,通风效果好,但防水效果较差。
1)上悬式钢天窗。我国J815定型上悬式钢天窗的高度有三种:900mm、1200mm、1500mm。根据需要可以组合出不同的高度。上悬式钢天窗扇可通长布置也可分段布置。通长天窗扇由两个端部固定窗扇和若干个中间开启窗扇连接而成;分段天窗扇是在每个柱距内分别设置天窗扇,其特点是开启及关闭灵活,但窗扇用钢量多。
上悬式钢天窗其开启扇之间均设固定扇,起窗框的作用,固定扇的后侧宜设置倾斜的挡雨扇,以防止雨水从开启扇两侧飘入。
2)中悬式钢天窗扇。中悬式天窗扇因受天窗架的阻挡只能分段设置,一个柱距内仅设一樘窗扇。我国定型产品的中悬钢天窗高度有三种:900mm、1200mm和1500mm,可按需要进行组合。窗扇转轴固定在两侧的竖框上。
(3)天窗侧板。在天窗扇下部需设置足够高度的天窗侧板,其作用是防止雨水溅入车间及防止因屋面积雪挡住天窗扇,影响其开启。从屋面至侧板顶面的高度一般为300mm,积雪较深的地区,可增高至500mm。侧板的种类较多,当屋盖采用无檩体系时,常采用钢筋混凝土槽形板或小型平板;当屋盖采用有檩体系时,常采用石棉瓦、压型钢板等轻质材料。侧板与屋面交接处应做好防水处理,侧板是否设置保温层应与屋面一致。
(4)天窗端壁。天窗端壁是指天窗两端的承重围护构件。常见有钢筋混凝土板端壁和石棉水泥瓦端壁。钢筋混凝土端壁板常做成肋形板,代替天窗架支承屋面板,用于钢筋混凝土屋架;石棉水泥瓦端壁是用钢天窗架外挂石棉水泥瓦构成,多用于钢屋架。端壁板及天窗架与屋架的连接均通过预埋铁件焊接。
16.4.4.2 下沉式天窗
下沉式天窗是在拟设置天窗的部位,把屋面板下移铺在屋架的下弦上,从而利用屋架上下弦之间的空间构成的天窗,从而取消了天窗架和挡风板系统。其特点是不增加厂房高度及屋面荷载,但增加了构造和施工的复杂程度。
(1)下沉式天窗的类型。根据其下沉的部位不同可分为纵向下沉、横向下沉和井式下沉三种类型。
纵向下沉式天窗是将屋面板沿纵向通长下沉,使屋面形成一条或几条纵向凹槽,并在凹槽的两侧设窗而形成的。根据其下沉位置的不同,分为两侧下沉式天窗、中凹型天窗和双凹型天窗三种类型。其中两侧下沉式天窗采光效果较好,双凹形天窗次之,中凹型天窗采光效果较差。
横向下沉式天窗是将一个柱距内整跨屋面板全部下沉布置在屋架的下弦上,使屋面板形成几条横向凹槽,并在凹槽的两侧设窗而形成的。其特点是采光均匀、效果好、防水排水容易,但清灰扫雪不便,纵向刚度差,避风性能差。
井式天窗是将局部屋面板下沉铺在屋架下弦上,形成一个个凹嵌在屋架空间的井状天窗。可在井的四壁或三壁设窗,如图16.70所示。
图16.70 井式天窗
(2)下沉式天窗构造。下面以井式天窗为例谈谈下沉式天窗的构造。
1)布置形式。井式天窗的基本布置形式有一侧布置、两侧对称布置、两侧错开布置、跨中布置等几种。如图16.71所示。当天窗井布置在跨中时称中井式天窗,当天井布置在一侧或两侧时称边井式天窗。
图16.71 井式天窗的布置形式
(a)跨中设井;(b)两侧对称设井;(c)两侧错开设井或仅一侧设井
2)井底板的布置。井底板的布置有横向布置和纵向布置两种。
横向布置。在屋架下弦节点上搁置檩条,檩条上铺板,井底板平行于屋架布置。边井式天窗井底板一端支承在天沟板上,另一端支承在檩条上;中井式天窗两端均支承在檩条上。井式天窗垂直口高度受屋架结构高度的限制,为了增加垂直口的面积,可采用下卧式檩条、槽形檩条或L形檩条,以降低板的标高,增大净空高度,而且槽形和L形檩条的上部还可兼起泛水的作用。
纵向布置。即井底板两端直接支承在屋架的下弦上,垂直于屋架布置,如图16.72所示。省去了檩条并可增加天窗垂直口的净空高度,但铺板时有些板的板端与屋架腹杆相碰,为了便于布置,井底板可做成卡口板或出肋板,如图16.73所示,也可做成F形板,由F板的纵肋支承在屋架下弦节点上。
图16.72 井底板纵向布置
图16.73 井底板纵向布置的两种形式
(a)卡口板;(b)出肋板
为方便搁置檩条和井底板,屋架一般采用双竖杆屋架、无竖杆屋架或全竖杆屋架,如图16.74所示。
图16.74 用于井式天窗的屋架形式
3)排水方式。井式天窗因屋架上下弦分别铺有屋面板,排水处理较复杂,排水方式有边井式外排水和连跨内排水两种。
边井式外排水。边井式外排水有无组织外排水、单层天沟外排水和双层天沟外排水等几种形式,如图16.75所示。其中单层天沟外排水无论天沟设在上层还是下层,均设成通长天沟;双层天沟外排水一般为上层屋面设通长天沟,下层井底板外设通长天沟或间断天沟。
图16.75 边井外排水示意图
(a)无组织排水;(b)上层通长天沟;(c)下层通长天沟;(d)双层天沟
连跨内排水。相邻两跨布置井式天窗时,出现内排水,处理方式一般有上下屋面均设通长天沟或下层设通长天沟,上层设间断式天沟等几种,如图16.76所示。
图16.76 连跨内排水示意图
(a)下层通长天沟;(b)上下通长天沟
4)挡雨措施。不采暖厂房的井式天窗往往不设窗扇而作成开敞式,为避免雨水飘入室内,井式天窗常在井口处设置挡雨设施。挡雨设施的构造形式一般有井口作挑檐、水平口设挡雨片和垂直口设挡雨片三种。
井口作挑檐。井口纵向以多放一块屋面板形成挑檐,横向则由相邻屋面板加长挑出而成。也可在井口设檩条,镶边板放在檩条上形成挑檐。
水平口设挡雨片。当水平井口不大,可在井口设空格板,板上装置挡雨片。空格板是将大型屋面板的大部分板面去掉,保留边肋和两端少量的板,将挡雨片固定在空格板的边肋上。挡雨片可采用石棉瓦、钢丝网水泥片、钢板、玻璃钢等,其固定方法有插槽法和焊接法两种。
垂直口设挡雨板。垂直口处一般设置一层或两层挡雨板,其构造与开敞式厂房设置挡雨板相同,常用钢支架支承石棉瓦或钢丝网水泥瓦挡雨板,既便于通风又能防雨。
5)窗扇设置。有采暖要求的厂房,需在井口处设置窗扇。窗扇可在垂直口设置,也可在水平口设置,前者使用较多。
垂直口设置窗扇时,窗扇一般做成矩形或平行四边形两种形式。平行四边形窗扇与屋架上弦平行,制作麻烦,玻璃切割不规整,用料浪费。矩形窗扇沿屋架坡度斜挂,两端空隙用板材封闭,开启时窗扇受扭,影响耐久性。窗扇的开启方式可采用上悬式或中悬式,一般当纵向垂直口成矩形时,二者均可采用;横向垂直口因有屋架腹杆的阻挡,只能选用上悬式窗扇。
水平口可设置中悬式窗扇,窗扇支承在空格板或檩条上;也可设水平推拉式窗扇,窗扇沿井口边的导轨开闭。
6)泛水。井口周围应做150～200mm高的泛水,为防止雨水流入车间,在井底板的边缘也应设泛水,高度不应小于300mm,如图16.77所示。
图16.77 井式天窗泛水构造
16.4.4.3 平天窗
平天窗是指在建筑物顶部的对空天窗,是在屋面板上开孔,然后设置透光材料所形成。与其他采光天窗相比,具有采光效率高、布置灵活、构造简单、造价经济等优点;其缺点是易产生眩光、玻璃易积尘、损坏易伤人,需另采取通风措施。适用于一般冷加工车间。
(1)平天窗的类型。平天窗的类型通常有采光罩、采光板和采光带三种。
1)采光罩是指在屋面板上开孔设置锥形或弧形的透光材料,如玻璃罩或玻璃钢罩,如图16.78所示。
图16.78 采光罩
2)采光板是指在屋面板上开孔设置平板透光材料,如图16.79所示。
图16.79 采光板
3)采光带是指在屋面横向或纵向通长的孔洞上设置平板透光材料,如图16.80所示。
图16.80 采光带
(a)横向采光带;(b)纵向采光带
(2)平天窗的构造。平天窗的类型很多,但其构造要点是基本相同的,即井壁、横挡、透光材料的选择及搭接、安全防护、防眩光、通风措施等。
1)井壁构造。平天窗采光口四周的边框称为井壁。它主要采用钢筋混凝土浇筑,可与屋面板整体现浇也可预制装配。井壁一般高出屋面150～250mm,但应大于积雪深度;可做成垂直和倾斜两种形式,后者采光效果较好。
整浇井壁,如图16.81(a)所示,井壁与屋面板整体浇筑,若车间要求保温,则应采用双层透光材料,两层材料间所形成的封闭空间具有保温性能。透光材料与井壁均用油膏粘结。由于室内蒸汽及下层透光材料内表面温度达到露点而产生凝结水时,凝结水可通过排水沟排至屋面。透光材料容易下滑,可将金属卡钩用木螺钉固定于井壁内的预埋木块上,使透光材料被卡住。非保温整浇井壁只需设单层透光材料。
预制井壁,如图16.81(b)所示。将预制屋面板与预制井壁通过预埋件焊接成整体,透光材料与井壁用油膏粘结,金属卡钩固定于井壁的预埋木块上,再安设透光材料。由于未设排水沟,适用于不产生凝结水的厂房。若透光材料下表面会产生凝结水,则井壁应设排水沟。
图16.81 钢筋混凝土井壁构造
(a)整浇井壁(有保温要求);(b)预制井壁(无保温要求)
2)玻璃连接构造。平天窗的透光材料主要采用玻璃,当采用的玻璃在两块以上时,玻璃之间沿排水方向必须搭接,搭接长度不小于100mm。构造形式有卡钩下封口搭接、水泥砂浆封口搭接、绳索或塑料封口搭接、油膏或油灰封口搭接等,如图16.82所示。
图16.82 上下玻璃搭接构造
平天窗沿厂房纵向设置的玻璃在两块以上时,玻璃之间设横挡加以连接。横挡起支承和固定玻璃的作用,可用型钢或钢筋混凝土等材料制作。玻璃与横挡之间均用油膏粘结,并应做好防水处理。
3)安全防护。从安全性能看,透光材料可考虑选择钢化玻璃、夹层玻璃、夹丝玻璃等,因为此种玻璃破碎后,碎片不会坠落伤人。若采用普通平板玻璃或磨砂玻璃等非安全玻璃时,玻璃破碎后会坠落伤人,故需设安全防护设施。通常做法是在玻璃下面设置安全网,如镀锌铁丝安全网等。安全网固定在井壁的挂钩上或横挡上,如图16.83所示。
图16.83 安全网构造示例
4)防辐射和眩光措施。平天窗受阳光直射的强度高、时间长、易产生眩光。从热工性能方面来看,可考虑选择吸热玻璃、反射玻璃、中空玻璃等,减少太阳的辐射热。对于眩光的防止可采用磨砂玻璃、乳白玻璃等,其本身就可以避免眩光。若采用普通平板玻璃时,可在玻璃下方设遮阳格片来避免直射阳光产生的眩光和辐射热。
5)通风措施。平天窗的作用主要是采光,若需兼作自然通风时,有以下几种方式:
采光板或采光罩的玻璃窗扇做成能开启和关闭的形式,如图16.84(a)所示。
带通风百叶的采光罩,如图16.84(b)所示。
组合式通风型采光罩,如图16.84(c)所示,是在两个通风型采光罩之间加设波形石棉挡风侧板,可保证通风稳定。
设置通风屋脊,如图16.84(d)所示。通风屋脊是在屋脊处留出一条狭长的喉口,然后将此处的脊瓦或屋面板架空,形成脊状的通风口。可用砖礅或混凝土礅架空,也可用钢筋混凝土或钢支架支承架空。
图16.84 通风措施
(a)开启型窗扇;(b)通风型;(c)组合通风型;(d)通风屋脊
16.4.4.4 其他形式天窗
1.锯齿形天窗
锯齿形天窗是将厂房屋盖做成锯齿形,在其垂直面(或稍倾斜)设置采光、通风口。如图16.85所示。具有采光效率高、光线稳定等特点。多用于要求光线稳定和需要调节温湿度的厂房,如纺织、精密机械等类型的单层厂房。
图16.85 锯齿形天窗
2.梯形天窗
梯形天窗的构造与矩形天窗类似,但外形有所不同。梯形天窗的两侧采光面与水平面倾斜,一般成60°角,如图16.86所示。其采光效率比矩形天窗高60%,但均匀性较差,并有大量直射阳光,防雨性能也较差,国外常用,国内较少。
图16.86 梯形天窗
3.M形天窗
M形天窗构造也与矩形天窗类似,它是将矩形天窗的顶盖向内倾斜而成,如图16.87所示。倾斜的顶盖便于疏导气流及增强光线的反射,故其通风、采光效率均比矩形天窗高,但排水处理较复杂。
图16.87 M形天窗
4.三角形天窗
三角形天窗与采光带类似,但其外形有所不同。如图16.88所示,三角形天窗的玻璃顶盖呈三角形,通常与水平面成30°～45°角,宽度较大(一般为3～6m),须设置天窗架,常采用钢天窗架。其采光效率高,但照度的均匀性比平天窗差,构造也复杂一些。
图16.88 三角形天窗
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