Thiết kế Kiến trúc 2
-- 74 --
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ NHÀ SẢN XUẤT NHIỀU TẦNG
4.1 Các khái niệm chung
4.1.1 Đặc điểm nhà sản xuất nhiều tầng
Nhà sản xuất nhiều tầng sử dụng cho các ngành sản xuất có trang thiết bị nhẹ đặt
trực tiếp lên sàn tầng như các xí nghiệp công nghiệp nhẹ, sản xuất dụng cụ đo lường, xí
nghiệp in… Nhà sản xuất nhiều tầng cũng thích hợp với các xí nghiệp có dây chuyển
sản xuất theo chiều dứng và nguyên liệu có thể tự chảy từ trên xuống dưới do trọng lực
của chúng như các nhà máy xay xát gạo, chế biến thức ăn gia súc, tuyển quặng… Nhà
sản xuất nhiều tầng cũng được sử dụng khi đất xây dựng bị hạn chế. Trong nhà công
nghiệp nhiều tầng khẩu độ lớn, không gian giữa kết cấu đỡ sàn, mái được sử dụng làm
tầng kĩ thuật bố trí các đường ống thông gió, đường dây điện, cấp nước, cấp nhiệt…
trong nhiều trường hợp bố trí cả các phòng sinh hoạt, phục vụ.
Ưu điểm của NSX nhiều tầng:
– Sử dụng được công nghệ và giao thông vận chuyển nhờ trọng lực.
– Giảm khoảng cách giữa các phân xưởng.
– Tiết kiệm đất đai, đặc biệt với các XNCN sửa chữa lại, phù hợp với việc
bố trí trong đô thị có quỹ đất hạn hẹp
– Giảm chi phí năng lượng cho giải pháp điều hòa vi khí hậu,
– Giảm được diện tích xây dựng mạng lưới giao thông vận tải, đường ống
kỹ thuật bên ngoài công trình.
– Giảm được diện tích kết cấu bao che công trình (tường, mái) che trên một
đơn vị diện tích sàn, thuận tiện cho việc tổ chức thoát nước mưa trên mái
do chiều rộng nhà thường không lớn.
– Giảm được khối lượng đào móng, san nền.
– Giảm được không gian vô ích nằm trong giới hạn của kết cấu đỡ mái (vì
mái nhà công nghiệp nhiều tầng chỉ nằm ở tầng trên cùng, diện tích nhỏ so
với nhà công nghiệp một tầng có cùng diện tích sử dụng cho sản xuất).
– Thuận lợi cho việc bố trí các phòng sản xuất có yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm
không đổi. Dễ tổ chức thông gió, chiếu sáng tự nhiên vì chiều rộng nhà
công nghiệp nhiều tầng thường không lớn.
– Dễ tổ hợp hình khối, đường nét kiến trúc phù hợp với yêu cầu thẩm mỹ
của công trình, của đường phố và thành phố.
Nhược điểm cơ bản của NSX nhiều tầng:
– Không sử dụng được cho các loại sản xuất có gây ra chấn động, tải trọng
lớn;
– Tổ chức hệ thống giao thông vận chuyển hàng hóa và đi lại phức tạp; diện
tích giao thông vận chuyển bên trong nhà lớn (do phải bố trí các loại cầu
Thiết kế Kiến trúc 2
-- 75 --
thang, nút giao thông, luồng người, luồng hàng, hành lang phục vụ cho
mỗi tầng).
– Kích thước lưới cột bị hạn chế (do tải trọng tĩnh và tải trọng động trên sàn
lớn) nên chỉ có thể bố trí được các loại thiết bị sản xuất không quá nặng,
cồng kềnh. Chiều rộng nhà không lớn.
– Không bố trí được cầu trục ở các tầng. Tầng trên cùng khi lưới cột mở
rộng cũng chỉ có thể bố trí cầu trục treo hoặc cầu trục chạy trên vai cột loại
nhẹ.
– Khó thay đổi dây chuyền sản xuất, cải tạo, phát triển, mở rộng nhà (nếu
mở rộng nhà quá mức sẽ khó lấy ánh sáng tự nhiên và thông thoáng cho
các tầng bên dưới).
– Tăng giá thành và làm phức tạp công tác xây lắp.
4.1.2 Phân loại nhà sản xuất nhiều tầng
NSX nhiều tầng rất đa dạng, có
thể phân loại theo số lượng nhịp (loại ít
nhịp, loại nhiều nhịp); nhà một mục đích
hay nhiều mục đích; NSX có lưới cột
vuông hay gần vuông; kiểu nhịp hay nhà
nhịp lớn. Hiện nay NSX nhiều tầng được
phân loại chủ yếu theo đặc điểm kiến
trúc xây dựng. Chúng có thể được phân
thành nhiều loại sau:
[1] Nhà phổ biến
– Nhà có thông số xây dựng thống nhất, nhịp bằng nhau, bước cột và chiều
cao thống nhất.
– Đây là loại phổ biến nhất, được ứng dụng cho nhiều SX.
– Chúng đáp ứng yêu cầu CNH rất cao.
[2] Nhà hợp khối một nhịp với nhiều nhịp
– Loại nhà này mang đặc tính của nhà một nhịp (có cần trục treo, cầu trục,
nhịp lớn) và đặc tính của nhà nhiều tầng;
– Tầng trên cùng là kiểu nhà một nhịp, còn các tầng dưới là kiểu nhà nhiều
tầng loại phổ biến có lưới cột bé.
[3] Nhà hỗn hợp
– Có số nhịp, số tầng, chiều cao các tầng không đồng đều do liên quan đến
các thiết bị SX lớn nhỏ không đồng đều, đặt trên những cốt cao khác nhau.
– Điều này làm phức tạp hóa giải pháp kết cấu – kiến trúc ngôi nhà.
– Mặt bên ngôi nhà thường thay đổi theo đòi hỏi của công nghệ sản xuất.
[4] Nhà sản xuất có tầng kỹ thuật
Hình 41: Nhà sản xuất nhiều tầng
Thiết kế Kiến trúc 2
-- 76 --
– Có lưới cột và chiều cao thống nhất;
– Có thêm tầng kỹ thuật để tận dụng không gian đặt thiết bị, đường ống kỹ
thuật phục vụ sản xuất và tổ chức điều hòa vi khí hậu trong nhà.
[5] Nhà sản xuất hai tầng: Trong XD CN hiện nay trên thế giới đã và đang sử dụng
một loại nhà có rất nhiều ưu việt, đó là NSX hai tầng.
– Đây là loại nhà có tầng một rất thuận lợi cho việc bố trí các thiết bị nặng,
cần có móng riêng, hoặc các công nghệ liên quan đến nước;
– Tầng hai dùng cho bố trí các thiết bị nhẹ.
– Các hệ thống kênh rãnh, đường ống kỹ thuật được bố trí trong các tầng kỹ
thuật nằm trong không gian kết cấu mái hoặc sàn.
– Tùy theo yêu cầu của công nghệ, lưới cột của NSX hai tầng có thể thay đổi
cho phù hợp.
[6] Nhà sản xuất nhiều tầng đóng kín:
– NSX đóng kín hoàn toàn không sử dụng/ hoặc một phần chiếu sáng tự
nhiên, sử dụng điều hoà không khí quanh năm hoặc chỉ sử dụng điểu hoà
không khí vào mùa hè, có thể lấy ánh sáng tự nhiên qua cửa sổ từ tường
bao hoặc cửa mái. Tuy nhiên chủ yếu vẫn là sử dụng ánh sáng nhân tạo.
– NSX đóng kín thích hợp cho một số ngành sản xuất cần phải đảm bảo độ
tối cần thiết, thí dụ trong NSX các vật tư phim ảnh, NSX đóng kín không
cho phép bụi lọt vào môi trường sản xuất làm giảm chất lượng sản phẩm,
ảnh hưởng tới chế độ hoạt động của máy móc, thí dụ trong các ngành sản
xuất điện tử, bán dẫn v.v…
– Không cho phép vật liệu xây dựng có hiện tượng bị hư hỏng hoặc nước
thẩm thấu qua mái, tường gây ẩm có thể làm tổn hại tới sản phẩm.
[7] Nhà sản xuất nhiều tầng lộ thiên, bán lộ thiên: Do tiến bộ của khoa học kỹ
thuật nhiều thiết bị sản xuất hoạt động hoàn toàn tự động ít bị tác động của môi trường,
không cần có người điều khiển đứng cạnh máy, phòng điều khiển có thể đặt xa các thiết
bị này thí dụ thiết bị lên men trong nhà máy bia, thiết bị lọc hoá dầu, trạm sản xuất bê
tông tươi v.v… do vậy cho phép đặt các xưởng sản xuất trên ở dạng lộ thiên hoặc bán
lộ thiên.
– Giảm vốn đầu tư cho phần kiến trúc xây dựng.
– Giảm được thời hạn xây dựng, đưa nhanh công trình vào sử dụng.
– Nâng cao tính linh hoạt của cơ sở sản xuất, khi cần thay đổi thiết bị sản
xuất cũng đơn giản, nhanh chóng.
– Lưu ý: Khi bố trí xưởng sản xuất lộ thiên cần phải tính đến thời gian kéo
dài của mùa mưa, cường độ của các trận mưa, độ hắt của các giọt mưa, tình
hình gió bão hàng năm, nhiệt độ và tia nắng mặt trời v.v… ảnh hưởng tới hoạt
động của thiết bị máy móc khi đặt lộ thiên, bán lộ thiên.
Thiết kế Kiến trúc 2
-- 77 --
– Đảm bảo điều khiển từ xa các máy móc thiết bị trong trường hợp công nghệ
không đòi hỏi chỗ thao tác cho công nhân bên cạnh.
Hình 42: Nhà sản xuất nhiều tầng đóng kín
Hình 43: Nhà sản xuất nhiều tầng lộ thiên và bán lộ thiên
4.1.3 Lựa chọn kiểu nhà
Việc lựa chọn kiểu nhà tùy thuộc vào các yếu tố sau:
– Khả năng tổ chức dây chuyền công nghệ SX và đặc điểm kích thước, giải
pháp bố trí thiết bị SX, phương tiện vận chuyển.
– Yêu cầu của XD đô thị và khả năng của khu đất.
– Đặc điểm, khả năng và kỹ thuật xây dựng, tính hợp lý – kinh tế….
Theo kinh nghiệm xây dựng công nghiệp chung, nếu không có gì khống chế,
người thiết kế nên chọn NSX nhiều tầng có dạng đơn giản, có tính linh hoạt và khả năng
CNH xây dựng cao nhất.
4.1.4 Phạm vi ứng dụng
NSX nhiều tầng thường được sử dụng cho các ngành CN nhẹ, hóa chất, thực
phẩm, cơ khí nhẹ, điện tử, may mặc, dày dép, v.v…
4.1.5 Nội dung thiết kế
Các nội dung khi thiết kế NSX nhiều tầng:
[1] Bố trí các bộ phận chức năng;
[2] Xác định các tham số cơ bản của NSX nhiều tầng;
Thiết kế Kiến trúc 2
-- 78 --
[3] Hệ thống trục phân chia trong NSX nhiều tầng;
[4] Lựa chọn giải pháp kết cấu của NSX nhiều tầng;
[5] Tổ chức giao thông vận chuyển trong NSX nhiều tầng;
[6] Bố trí hệ thống cung cấp và đảm bảo kỹ thuật NSX nhiều tầng;
[7] Giải pháp xây dựng đáp ứng yêu cầu chiếu sáng tự nhiên trong NSX nhiều tầng;
[8] Tổ chức thẩm mỹ trong kiến trúc công nghiệp;
4.1.6 Lựa chọn số tầng trong nhà sản xuất nhiều tầng
Nhiệm vụ quan trọng khi thiết kế NSX nhiều tầng là lựa chọn số tầng; việc xác
định số tầng hợp lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố như sau:
[1] Đặc điểm của dây chuyền công nghệ
Rất nhiều ngành công nghiệp dây chuyền sản xuất quyết định số tầng nhà:
ví dụ gian tuốc bin trong nhà máy nhiệt điện, gian máy nén khí trong nhà
máy phân đạm, nhà đặt lò nấu, tạo hình trong nhà máy thủy tinh.v.v… chỉ
có thể làm 2 tầng. Ngược lại một số nhà máy công nghệ sản xuất cho phép
lựa chọn số tầng bất kỳ, khi đó việc lựa chọn số tầng chỉ còn phụ thuộc
vào các yếu tố khác như trong các nhà máy điện tử, sản xuất đồng hồ, dệt
may, thiết bị quang học v.v…
Nếu dây chuyền công nghệ nằm ngang, đồng thời có máy móc – thiết bị
sản xuất nặng, cồng kềnh, cần vận chuyển hàng hóa bằng ô tô, tàu
hỏa…nên chọn loại NSX một tầng là hợp lý và kinh tế nhất.
Kích thước và trọng lượng của thiết bị máy móc: nếu kích thước, trọng
lượng thiết bị lớn chỉ có thể đưa thành NSX ít tầng, thường là 2 tầng, tầng
dưới cho thiết bị nặng, gây rung động, tầng 2 cho thiết bị trọng lượng có
thể lớn nhưng ít gây chấn động hoặc rung động hơn.
Thực tế có nhiều trường hợp, các dây chuyền nằm ngang có các thiết bị
sản xuất kích thước bé, nhẹ (khi tải trọng trên sàn < 2000 kg/m2) có thể bố
trí chúng trong những NSX nhiều tầng để tiết kiện diện tích đất xây dựng.
Với loại dây chuyền sản xuất thẳng đứng hoặc kết hợp (công nghệ xay bột,
hóa chất, CN nhẹ, thực phẩm, v.v…) thì số tầng nhà phụ thuộc hoàn toàn
vào yêu cầu của công nghệ.
[2] Đặc điểm khu đất xây dựng
– Khi xây dựng trên khu đất chật hẹp của thành phố, hoặc của KCN;
– Xây dựng trong các xí nghiệp được cải tạo lại hoặc mở rộng;
– Xây dựng trên khu đất có địa hình phức tạp,v.v..
Người ta hay chọn loại NSX nhiều tầng.
[3] Ý đồ tổ hợp kiến trúc
– Số tầng nhà được lựa chọn để bố trí trên khu đất XN hay KCN phải phù
hợp với ý đồ thẩm mỹ kiến trúc trong mối quan hệ tổ hợp kiến trúc chung.
[4] Đặc điểm môi trường vi khí hậu trong nhà