工业厂房设计的创新探索

杨天毅

摘要：为了满足工业生产的要求，工业企业设计成既满足安全和耐久性的要求，又满足工业生产的特点。复杂的多学科工业车间，旨在建设现代化车间，不仅积累经验，而且提高工厂发展标准，重点关注产品设计原则，改进车间的创新概念和思路，减少材料损耗，确保材料设计的经济性，并改善布局，此外，减震器、防火措施等建设厂房的重要组成部分，都是结构设计中必须实现的工业消费环境的真正改善。

关键词：工业厂房；设计；创新

引言

随着工业4.0、智能制造概念的普及，智能工厂作为智能制造的重要组成部分，已成为现代工业工厂的标配。在这种潮流驱动下，工业厂房设计必须紧跟时代的发展，了解行业发展趋势，利用现代化技术，不断创新。下面借助一个项目实例，来探索一下工业厂房设计的创新。

1工业厂房建筑结构设计优化概述

车间结构优化与设计过程的质量密切相关，在车间设计中起着重要作用。设计师需要优化和编辑概念设计和视觉设计。在概念设计中，设计者必须使用现有的结构布局作为基础，根据其专业知识、工作经验和规格设计的大小，根据标准的要求优化、升级和编辑概念设计。为了满足建筑行业的实际需求，工程师们必须支持设计优化的效率，同时考虑到结构外形、环境条件、资产、材料可用性、生产工艺等诸多因素。优化视觉设计时，设计师需要根据实际需求开发各种建筑设计，以此作为开发多元化方案的基础，并进行评估和分析。

2工业厂房建筑结构设计要点

2.1采用新型材料和生产工艺

根据工艺需求，联合厂房大门最大门洞26m宽、16m高，且大门有保温隔热及抗风密闭要求。经过考察调研，也结合了建筑室内、外空间、外立面效果等，特制了大型双轨推拉门，还需加设人行疏散小门。门扇主要采用了钢型材骨架-保温夹芯板，提高整体强度抗风型强等特点；门扇传动装置以上设了大面积天然采光窗，增加采光率和美观性。整体门扇的传热系数≤2.0W/（m2·K），采光板采用新型玻璃纤维增强聚酯（FRP）板，具有轻质耐久、高透光等特点。门扇上轨道设导向器，地轨专门配设了钢筋混凝土地梁，并考虑排水。

2.2防火设计

与此同时，整个工业车间建筑工程一般面向钢结构，与混凝土结构相比，钢结构设计在结构稳定性和可塑性方面具有性能优势。但是，与混凝土结构相比，防火性能并不理想。由于钢的导热系数较高，较高的温度会影响钢的性能。在100° C的温度下，钢的拉伸性能降低。当温度稳定上升时，钢的强度在上升到250° C时下降。当温度上升到500℃时，钢性能会下降，甚至可能导致建筑结构崩溃。从工厂安全的角度改进厂房设计优化，例如b .钢温度上升到150℃时，应考虑工厂的防火性能，以确保工厂的热安全。

2.3建设场地

采用桩基与厚板式地坪相结合、桩基与复合地基地坪相结合的结构方案，分别解决不同区域重载地坪的地基处理问题。厂房、堆场及道路等地坪荷载很大，最大达30t/m2。设计一方面针对国外同类工厂资料通过大量的有限元软件建模计算，分析地基的实际受力，计算表明地基实际受力明显小于国外专家的建议值，从而适当减小地坪荷载（减少30%左右），并得到各方认可；另一方面根据厂房、厂区各个区域的地坪荷载分布，根据建设场地当地特点，采用合适的地基处理方案，综合采用桩基地坪、复合地基地坪等，保证地基稳定的同时又尽量控制造价。

2.4改进工业厂房抗震设计

第一，工业厂房设计人员应首先创建总体布局，熟悉结构设计的具体要求，确保工厂结构布局的科学逻辑结构，提高结构设计质量。选择侧向结构材料时，通常优先考虑钢结构的使用，工程师应利用钢结构的动态性能优势，尽量减少外部和结构荷载的负面影响。第二，设计者应注意对横向结构变化的分析，其中规定了控制负面因素的适当措施。工业设施在实践中容易受到外部影响，主要原因是内部结构设计不完善，导致稳定性差和框架质量不达标。第三，在地震分析中，应注重外部环境的作用，进一步完善结构中现有连接点的不足之处，选择适当的可定义标准。

2.5优化厂房建筑结构

想要对工业厂房的建筑设计和建筑结构进行优化，首先应该挑选适合、高质量的建筑材料。这样才能提高建筑体的整体质量和稳定性。建筑结构需要不同种类的建筑材料进行有机结合，这些材料在性能和质量上存在很大的差异，只要合理运用这些性能差异，才能充分适配建筑结构的服务需求，而且材料差异也会对建筑体最后呈现出的效果有很大的影响。

2.6暖通

采用先进的调湿空调系统和除湿处理系统，成功地解决了高大厂房的恒温恒湿难题。全厂房均有湿度控制要求，配套公用系统专业性强，工艺设备安装环境条件苛刻。近2万m2的联合厂房温度要求15～28℃、湿度要求在30%～70%，大空间厂房控制难度很大。本项目空调采用集中式全空气二次回风调湿空调系统，配合新风转轮除湿处理系统，能够很好地控制湿度。调湿过程中需要消耗大量热能，系统配置了风冷热泵热回收系统，制冷的同时进行余热回收，很大程度上降低了调湿能耗。

2.7节能环保优化设计

构造块设计过程中应考虑节能环保的设计要素，以提高车间的生产率。在屋顶设计中使用明亮的设计元素，以增强日光反射并科学优化能耗。在寒冷气候地区，通过提高室内坞站环境的利用率来降低能耗。利用强化风扇改善散热和气流，提高车间舒适度，降低空调负荷。

2.8立面设计

在建立车间时，设计人员必须优化车间在颜色分布、形状设计、尺寸等方面的外观，并考虑颜色构成。例如，在输入位置选择一种反冲颜色，以确保输入的三维外观和清晰度，从而使员工可以切换到工作状态。与此同时，设计者可以用玻璃纤维背光罩取代窗户，以降低生产线、完整性和工厂现代化。

3制造技术创新

3.1智能测量技术应用

针对大部件的尺寸检验，引进莱卡激光跟踪仪进行空间尺寸的三维测量，相对于传统卡尺提高测量精度和效率。此外，在发电机定子块安装的圆度控制方面，开发3D空间测量与成像技术，对定子安装圆度进行实施仿真，保证了装配精度。这对产品的质量控制水平提升到了一个新的高度。

3.2自动化装配系统

针对叶片轴承的安装，开发了螺栓自动紧固机器人系统，实现轮毂自动转身、螺栓的自动紧固。该机器人可胜任4.5m以上的轴承直径，为国内同工位最大机器人系统。针对直驱发电机的磁钢安装工序，开发磁钢磁化与安装一体化双机器人系统，完成磁钢的自动上料、充磁、磁通量检验、热磁周转、磁钢安装的全自动化，保证了磁钢作业的安全性，并极大提高安装效率。

3.33D打印机的引进与应用

通过3D打印机的引进与应用，可实现工艺半实物模拟，提高工艺设计水平，并且可以快速响应工装、备件打印，减少车间由于备件问题而导致的停产，有效降低了产线停机率。

结束语

现代化新型工业的生产特点，对工业厂房的设计提出了更高的要求，设计师只有不断学习、不断创新才能适应时代的发展。运用建筑语言、结构技术手段充分展现工业厂房特有的空间形象，发挥地域文化特色、塑造企业形象、彰显企业文化内涵，赋予工业厂房时代特征。

参考文献

[1]林青.简述工业厂房建筑结构设计优化[J].门窗,2019(09):114-115.

[2]王学宇,谢赟.智能制造背景下工业厂房设计的几点思考[J].科技创新与应用,2019(08):80-81.

[3]邓颖祥.对工业厂房结构设计的分析[J].中外企业家,2019(03):114-115.

[4]阚兴全.化工工业厂房暖通设计探究[J].现代物业(中旬刊),2018(12):93.

[5]王子嘉.浅谈工业厂房结构设计要点[J].山东工业技术,2018(13):93