构件预制工厂规划设计包括对构件预制工厂建设进行工厂总平面设计（包含厂区规划、生产线工艺规划、厂内物流系统、厂外物流系统、厂内人流系统、厂外人流系统、垂直起吊系统、安全防护系统、生产工艺系统、人员配置、给排水系统、蒸汽养护系统等）、工艺设计、生产系统规划、设备选型及经济测算分析等内容。
（一）总平面设计原则和工厂总平面布置
1.总平面设计原则
建筑工业化的主要手段就是构配件生产的工厂化，合理的工厂布置设计可以减少使用成本，提高生产效率。总平面设计要遵循以下原则：
（1）总平面设计必须执行国家及地方的规范、标准，按设计任务书进行，如《建筑设计防火规范》、《民用建筑设计通则》、《工业企业总平面设计规范》、跟生产内容相对应的专项设计规范、建设规划局出的规划建设要点等。
（2）总平面设计必须以所在城市的总体规划、区域规划为依据，符合总体布局规划要求，如场地出入口位置、建筑体形、层数、高度、公建布置、绿化、环境等都应满足规划要求，与周围环境协调统一。同时，建设项目内的道路、管网应与市政道路与管网合理衔接，以满足生产要求、方便生活。
（3）总平面设计应结合当前土地的自身条件，如地形、地势、地质、方位、水文、气象等自然条件，依山就势，因地制宜。
（4）总平面设计应结合地形，合理地进行用地范围内的建筑物、构筑物、道路及其他工程设施的平面布置，如建筑物面积、高度及出入口的位置等。
（5）总平面设计应考虑建筑物之间的距离，其距离应满足生产、安全、日照、通风、抗震及管线布置等各方面要求。
（6）总平面设计应对原有的不可拆除的建筑物、构筑物或设施等，进行重新布局，考虑其供电能力、供排水能力及通风照明能力等。
（7）总平面设计应尽力降低成本，把资源、设备、空间、能源等有效地最大化利用。
2.工厂总平面布置
PC工厂按照可行性研究报告中的规划进行设计和布局，同时兼顾整个工厂内各生产项目的投资顺序和PC生产线日后提能扩产的要求。PC工厂整体由构件生产区、构件成品堆放区、办公区、生活区、相应配套设施等组成，具体可分为PC生产厂房、办公研发楼、成品堆场、混凝土原材库、成品展示区、实验室、锅炉房、钢筋及其他辅材库房、配电室、宿舍楼、餐饮楼等。构件生产车间由PC构件生产线、钢筋加工生产线、车间内PC构件临时堆放区、混凝土搅拌运输系统、高压锅炉蒸汽系统、桥式门吊系统、动力系统等组成。
预制构件工厂的基本设置大体上都一样，按功能分为三大区域：生活办公区、生产区、存放区，见图1-3、图1-4。总平面布置根据项目各单项工程、工艺流程、物料投入产出、废弃物排出及原料贮存、内外交通运输等情况，按地块的自然条件、生产要求与功能以及行业、专业的设计规范进行安排。
图1-3 某构件预制工厂总平面布置方案一
图1-4 某构件预制工厂总平面布置方案二
（1）生产区。
生产区一般为大跨度单层钢结构厂房，车间设计2～4跨不等，生产区长度为120～180 m，单跨宽24～27 m，每跨车间内需配桁车至少2台，其起吊高度不小于7 m。地面作硬化处理，硬化层不低于20 mm厚。生产线振动系统工位及蒸养房工位地面需作地基处理，主要布置部品部件生产线和钢筋加工线、混凝土搅拌站等，部品部件生产线可布置综合环形生产线（可生产叠合板、内外墙板）、固定模台生产线、楼梯阳台空调板生产区等。
①综合环形生产线。
综合环形生产线主要产品为带保温外墙板，也可兼顾生产内墙板（含内承重墙和内隔墙）和叠合板。综合环形生产线采用高精度、高结构强度的成型模具，经布料机把混凝土浇筑在模具内，振动台振捣后并不立即脱模，而是经预养护和蒸汽养护，使构件强度满足设计强度时才进行拆模处理，拆模后的PC构件成品运输至成品暂存区或室外成品堆放区，而空模台沿输送线自动返回，形成了自动化环形流水作业，见图1-5。
环形生产线根据生产构件类型的不同，在工位布置上会有一定的变化，但其整体思路都是一种封闭的连续的环形布置。环形生产线具有效率高、能耗低的优势，但一次性投入的资金大，是目前国内普遍采用的PC构件生产流水线方式。
②固定模台生产线。
固定模台生产线是在固定位置放置模台，制作构件的所有操作均在模台上进行，材料、人员相对于模台流动。固定模台生产线是平面预制构件生产线中常用的一种生产方式。模台一般是一块平整度很高的钢结构平台。常用模台尺寸为预制墙板模台4 m×9 m，预制叠合楼板一般为3 m×12 m，预制柱梁构件为3 m×9 m。在生产时，模台作为构件的底模，与四周可拆卸侧模组成完整的模具。固定模台生产线自动化程度较低，需要更多工人，但是该工艺具有设备少、投资少、灵活方便等优点，适合制作墙板、楼梯、阳台、飘窗等异型复杂构件，见图1-6。
图1-5 自动流水生产区
图1-6 固定模台生产区
固定模台生产线布置时应考虑下列因素：
a.车间面积应满足模台摆放、作业空间和安全通道的需要。
b.每个固定模台要配有蒸汽管道和自动控温装置，可定做移动式覆盖缝来保温覆盖。
c.当采用运料罐车运送混凝土时，固定模台处应方便运料罐车进出。
e.混凝土的振捣多采用振动棒，板类构件可以在固定模台上安放附着式振捣器。
③异型构件生产区。
异型构件生产区主要用于生产预制楼梯、预制阳台和预制空调板等PC构件。楼梯阳台空调板的生产采用定制模具的生产工艺，通过定制与楼梯、阳台、空调板相配套的模具进行生产。阳台、楼梯构件生产台座需特殊处理。
④钢筋加工区。
钢筋加工区（图1-7）是PC构件工厂的重要组成部分，除了预应力板外，各构件工艺的钢筋加工都应设置钢筋加工车间，完成钢筋原材的调直、切断、成型、绑扎、成品储存等工序，为PC各生产区供应钢筋半成品及成品。很多工厂将钢筋车间与构件制作车间布置在一个厂房内，且钢筋加工生产线宜采用自动化数控设备，可选用数控钢筋调直切断机、数控钢筋弯曲机、钢筋网成型机、钢筋连接接头加工机械、钢筋冷加工等设备及自动桁架钢筋生产线，具体设备可根据实际生产需求配置。
图1-7 钢筋加工区
就目前国内建筑结构体系而言，钢筋加工可以采用自动化的预制构件包括叠合楼板、女儿墙、非承重内隔墙、夹芯保温板、外叶板和非承重外挂墙板等。尚无法做到钢筋加工自动化的构件包括楼梯、阳台板、柱、梁、三明治外墙板、剪力墙板、其他造型复杂的构件等。
⑤混凝土搅拌站。
构件预制工厂搅拌站有两种类型，PC构件预制工厂专用搅拌站和商品混凝土搅拌站兼给工厂供应混凝土。需要注意商品混凝土与构件混凝土的不同。最好是单独设置搅拌机系统。(www.xing528.com)
混凝土搅拌站是PC构件工厂的主要生产设施，搅拌站位置最好布置在距生产线布料点近的地方，以减少路途运输时间，一般布置在车间端部或端部侧面，通过轨道运料系统将混凝土运到布料区。对于固定模台工艺，搅拌站系统宜考虑满足罐车运输混凝土的条件。
混凝土搅拌站（图1-8）包括原材料储存区、混凝土生产区与中控室等，采用全封闭车间生产模式，以减少粉尘和噪声的污染；砂石原材料自然堆放于指定储存区；水泥、粉煤灰等掺和料采用筒仓储存。车间生产线应根据实际生产规模合理确定水泥筒仓、粉煤灰筒仓、特殊添加剂筒仓等设施。
图1-8 混凝土搅拌站
⑥材料存放区。
材料存放区用于存放车间生产用材料，例如钢筋、保温板、铝窗、瓷砖、黏合剂、预埋件及其他生产辅助材料等，存放区宜设置在生产工位附近且便于管理的位置。
（2）构件储存区。
构件预制工厂构件储存区（图1-9）不仅是构件存储场地，也是构件质量检查、修补、粗糙面处理、表面装饰处理的场所。构件储存区分为车间内和车间外两种，详见本书第五章第二节内容。室外场地面积一般为制作车间的l.5～2倍。地面尽可能硬化，至少要铺碎石，排水要通畅。室外场地需要配置16～20 t龙门式起重机，场地内有构件运输车辆的专用道路。
预制构件的储存区布置应与生产车间相邻，以方便运输，减少运输距离。检验合格的半成品可以通过同一轨道的吊车转入构件储存区，形成流水作业。
图1-9 构件储存区
（3）实验室。
实验室（图1-10）一般设在办公楼一楼或车间内，实现主要原材料及生产过程的检验与记录，主要由地方材料室、混凝土室、力学室、标养室及留样室等组成。其功能主要有：做砂石等材料的一般物理测试，进行混凝土试配、强度检验、试块养护、原材留样、配合产品研发等。
图1-10 实验室
（4）锅炉房。
预制构件生产用蒸汽主要用来进行构件的蒸汽养护。如果有市政集中供蒸汽，应采用市政供汽，但要设置自己的换热站。没有集中供蒸汽时须自建锅炉生产蒸汽，一般采用清洁能源（柴油、天然气、生物秸秆等）作为燃料。锅炉房宜就近配备，内设燃气锅炉，通过蒸汽管道为养护仓提供适宜的温度湿度条件，有效缩短构件养护时间；若距离养护仓较远，蒸汽管道应采取保温措施，以减少热能的损失。
（5）污水及废弃物处理设施。
在车间成品区尾部设置三级污水处理池，混凝土搅拌站设置污水处理循环利用系统。考虑水循环利用，根据现场条件设置雨水、废水收集循环系统。厂区内应设置专门的固体废弃物回收处，主要用于临时存放混凝土废渣等废弃物。
（6）配电室
工厂用电根据设备负荷合理规划设置配电系统，配电室宜靠近生产车间。比如，年产10万立方米预制构件的工厂用电量为80万～100万千瓦时。
（7）配套设施。
配套设施主要指生产、生活的辅助设施，包括办公楼、职工宿舍、食堂及工作休闲区等。配套设施所在区域一般应该与生产园区有明显分界，使工人工作之余能够更好地休息。根据生产能力估算所需生产人员和管理人员数量，根据人数设定办公室、食堂与宿舍建筑规模和类型。场内绿化，以为工人及管理人员提供良好的生活环境。
（8）厂区道路。
厂区道路（图1-11）在满足生产需求的同时，要做到物流顺畅有序。厂区主干道构成环状路网，各路相通。厂区物流出入口应紧邻市政道路。厂区交通要做到人、物分流。厂区道路一般采用水泥混凝土路面。主干道路面宽度不小于7 m，次干道为5 m。对厂前区、道路两侧及新建建筑物、构筑物周围皆予以绿化，种植花草和树木，以达到减少空气中的灰尘、降低噪声、调节空气温度和湿度及美化环境的目的，为工作人员创造一个良好的户外活动场所。
图1-11 厂区道路
（二）工艺设计
预制混凝土构件产品生产的全部工艺内容包括：PC构件生产的整套生产工艺流程图设计说明；构件生产工艺，包括外墙板生产工艺（包括正、反打工艺），内墙板生产工艺，叠合楼板生产工艺，空调板、女儿墙生产工艺，楼梯、阳台、PCF板等异型构件生产工艺以及其他PC构件的生产工艺；构件养护工艺设计。
（三）生产系统规划
根据产能需求及生产工艺特点提供生产系统规划，包括：依据产品种类及生产工艺，规划PC构件生产线布局方式，包括混合式生产线、外墙板生产线、内墙板生产线、叠合板生产线、固定模台生产线；混凝土拌和及运输方式的布局规划；钢筋加工系统布局规划及周转方式的确定；工厂及厂区内垂直起吊系统的规划；生产过程物料周转方式的规划；生产车间内的辅助功能区域布局与规划；生产车间内安全通道及人行通道等的规划；构件存储及运输方式规划。
（四）生产线布局、设备选型及投资测算
根据生产工艺特点规划生产线布局及相关配置，按照生产线布局配置的特点确定相关的辅助设备及设施，辅助进行其他设备的采购招标，并根据产能规划及投资规模提供构件成本分析、建厂投资测算等数据分析。
1.生产线布局规划
根据生产工艺特点规划生产线布局及相关配置，比如混合式生产线布局及配置规划、外墙板生产线布局及配置规划、内墙板生产线布局及配置规划、叠合板生产线布局及配置规划、异型构件生产线布局及配置规划。
2.辅助设备选型规划
根据生产线布局配置的特点确定相关的辅助设备及设施，包括：起重设备选型及配置规划，搅拌站设备选型及配置规划，钢筋加工设备选型及配置规划，锅炉、空压机设备选型及配置规划，供电、供水设施的规划，机修设施的选型规划，实验室设施的选型规划，工装系统的配置规划，安全防护系统的配置规划。
3.生产系统技术要求
根据自动化生产线的布局、配置，深入规划各单机设备的功能及控制要求，包括：生产车间的基本规划布局方案、生产系统给排水点的位置及相关技术要求、生产系统污水沉淀池的规划方案及污水排放等规划、生产系统电力供应规划的相关数据及相关的点位方案、生产系统蒸汽供应及用汽点的规划方案、生产系统运输道路的规划方案、其他工厂设计过程的技术支持。
4.经济测算
根据产能规划及投资规模提供构件成本分析、建厂投资测算等的数据分析，包括：提供预制构件产品成本分析、盈亏平衡分析、利润测算。
预制构件制作有不同的工艺，采用何种工艺与构件类型和复杂程度有关，与构件品种有关，也与投资者的偏好有关。合理的工厂布置是保证整个生产系统能够高效、安全和经济运行的基础。因此，工厂在布置与选址建设时，需结合区域总体规划，综合考虑周边环境、生产内容、产能需求、工艺流程、物流运输等因素。
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