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浅谈联合厂房在铜铝加工项目设计中的作用

发表时间：2020/12/18 来源：《基层建设》2020年第24期作者：孙琳

[导读] 摘要：随着现代化铜铝加工工艺的发展和进步，本着节约能源、节约土地、节约投资成本和节约运营周期的框架下，提倡和推广联合厂房的必要性也就变得越来越重要了。

        身份证号码：41030519780919xxxx
        摘要：随着现代化铜铝加工工艺的发展和进步，本着节约能源、节约土地、节约投资成本和节约运营周期的框架下，提倡和推广联合厂房的必要性也就变得越来越重要了。总结和分析了当下已经设计完成的联合厂房相对与传统工业厂房的区别和特点，结合已完成的工程实例进一步有效阐述了联合厂房在设计使用过程中起到的积极作用，同时也提出了目前在设计使用过程中遇到的一些问题解决的问题和就解决问题采取的比较有效的解决方法。
        关键词：铜铝加工；联合厂房；应用；
        The function of joint workshop in the design of copper-aluminum processing project
        SunLin
        China Nonferrous Metals Processing Technology Co.，Ltd，luoyang Henan，471039
        Abstract：With the development and progress of modern copper and aluminum processing technology，the necessity of promoting and promoting joint plant is becoming more and more important in the framework of saving energy，saving land，saving investment cost and saving operation cycle.This paper sums up and analyzes the difference and characteristics of the combined workshop which has been designed and compared with the traditional industrial plant，and further expounds the positive role of the joint plant in the process of design and use with the completed engineering example.At the same time，it also puts forward some problems to be solved in the process of design and use，and the more effective solution to solve the problem.
        Keywords：Copper-aluminum processing；Joint workshop；put into use
        随着改革开放三十多年的稳步发展，中国逐渐发展成为全球最大的铜铝材生产国和消费国。在这样的高速成长期中，许多重大关键技术研发和新产品项目都取得了突破，行业技术装备水平也大幅提升。随着市场经济的逐渐成熟及日益完善的经济结构体系，铜铝材深加工市场的开拓和产品的多样化也得到了大幅的提高。
        铜铝加工是指用通过设备塑性加工的方法将铜铝坯料、铜铝铸锭加工成供市场需求的各类型产品，因而在此生产环节中，从熔炼铸造到挤压精整，再到铜铝板带箔材，生产的连续性就显得更加紧密。因而要求建筑空间能尽量减少过多的中间环节，使生产的连续性得到更加有效的保证，继而在设备的选型和水、电、风、气相应的管线布置也就更加节约和紧凑。
        1、提倡和推广使用联合厂房的必要性
        在原有建筑生产及建筑技术的提升下，原有传统模式的厂房逐渐被专业化的厂房所取代，原有过于繁琐的空间布局逐渐被按照生产实用功能划分为生产建筑，附属建筑和行政生活福利设施建筑所取代。随着生产的连续化、内部化、自动化的程度越来越高，土地经济指标的逐渐提升，联合厂房的出现也就在合理之中。伴随着工艺革新，管理体制的改变，贮运方式的更替，三废处理的重视，建筑技术及设备水平的提高，在铜铝加工行业应用得也就越来越广泛。提倡和推广的必要性主要表现在以下几个方面。
        1.1、符合现代化铜铝加工工业的发展趋势
        现代化铜铝加工工业发展的趋势是社会化、协作化、专业化、联合化。集中、完整是大规模生产的发展趋势，将生产过程的全部或大部分集中在一起的联合厂房的出现，既适应了现代化工业的专业化生产和生产协作的扩大，又利于工艺改革和更新。因而采用先进的生产工艺和科学管理方式，让劳动生产率得到了大幅的提高。
        1.2、适应生产工艺发展的可变性
        生产工艺的革新、生产组织的改进、生产规模的扩大以及生产决策的变化，会对厂房不断提出调整和扩大补充的要求。联合厂房能够适应内部调整和向外部扩充的灵活多变的要求。通过面积置换进行内部调整，通过某生产设备迁出另建实现向内部扩充生产线。而按照传统设计方法建造起来的彼此分散、又相互牵制的厂房建筑群难以满足要求。
        1.3、缩短产品周转距离，提高生产效率
        在连续生产过程中，要求生产流线连续、通顺和便捷，因而力求各厂房的布置集中，紧凑。联合厂房将生产过程中有联系的各个工序以最集中的方式在一起，这样就能够最大限度的保证生产过程中的连续化、便捷化，有效地缩短产品周转距离，减少往返运输的次数，从而有利于减少运输成本和能源消耗。
        1.4、节约用地的设计理念符合国情，也满足国策
        随着国民经济的持续健康增长，为了发挥产业优势、拉长铜铝加工产业链条，相对节能、环保、高附加值的铜铝加工项目大量上马，基本建设用地也在成倍的增加。可是我们国家还是一个在发展中的农业大国，土地中的耕地后备资源非常有限，不断增长的用地需求必然和农业用地产生矛盾，节约用地的意义就显得尤为重要。
        1.5、节约投资，减少建设的周期
        联合厂房相比分散化的厂房，节约了很多建筑结构构件，和围护材料，缩短了管沟、管线的敷设长度，减少了雨污水收集、排放的距离，使得很多区域可以共同施工，共同建设。有效的提高了施工的效率，有效的缩短了建设的周期，有效的节约了建设投资的费用。
        1.6、现代化铜铝加工工业生产的特征
        铜铝加工的厂房建筑即是生产工艺过程的场所，也是职工从事劳动生产的地方。相比以往传统的工业建筑设计则更强调要从人文、环境的要求出发，要求工业生产和建筑设计的综合发展一体化，提高环境、艺术性。联合厂房的建筑体型本身很大，相对容易创造出丰富的建筑艺术面貌以及相对有夸张的艺术表现力，可以把生产所需求的物质和精神相适应的建筑空间进行二次创新，把现代化工业生产的实质通过组合空间的宏大面貌、科技水平展示出来。

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        1.7、展示了富有冲击力的视觉效果
        传统铜铝加工工业厂房常采用兵营式布置，总体视觉单调没有活力，仅仅满足生产的基本需求。采用联合厂房以后，改变了原有的模式化的视觉效果，大规模生产的气势，统一的建筑设计风格共同创造出一个气势磅礴的景象。成为整个厂区的标志性建筑，同时对企业来说也成为体现企业的规模、工艺水平的重要标志。在已建成的如上海大屯项目板带联合厂房、天津忠旺1#板带联合厂房上体现的尤为突出。
        2、联合厂房在建筑设计中的应用
        联合厂房是将各个生产工艺不同的厂房根据工艺生产的需求有效的布置在一起，从平面和空间上组合起来的建筑产品，与完全独立化的各个车间在设计源头上有本质的差别，在体量、组合关系、材质上的设计理念有了更高层次的要求。
        2.1、从可相互容纳的生产工艺过程进行设计整合
        根据生产过程和程度的不同可分为生产全过程的合并和生产局部过程的合并。生产过程的合并是指从原材料开始到成品出厂，基本组合在一个大空间厂房内，生产工艺流程比较简单、生产过程相互干扰和影响力比较小，前后工序间的联系紧密程度较高。与此同时把远期要发展的生产线和现有的生产线进行直接组合在一个厂房内，现有的生产线进行统一划分，统一管理，尽可能在空间组合上达到最优化，预留的区域根据未来的生产规模和生产类型进行合理的划分，同时也可以暂时作为已有生产方式的临时调整和临时使用。把这种无形的远期合并到有形的现状中来。是空间组合上有形与无形的最合理表达方式。并为以后的升级预留了一定建筑空间。上海大屯项目联合厂房，占地5.9X104m2；安徽精诚项目联合厂房，占地3.3X104m2；两个联合厂房都把热轧、冷轧、退火、精整四个生产过程包括在一个空间里，同时也预留了后期发展的空间，为将来的扩建打下了基础。
        生产过程的局部合并也是为整合可以重叠的建筑空间提供了一种有效的思路。华中铝项目的挤压厂房在开始设计的时候，仅根据目前生产工艺的需要，分别设计了三个独立的挤压车间，但是从长远考虑，未来生产规模和产品类型都有可能有重叠整合的空间，在这种情况下，把联合厂房的慨念提了出来，整体布置，整体考虑，整体设计，把待上的生产线预留出来，做为中间品的临时存放区域，随着市场需求量的逐渐加大，新添设备生产线布置在原有提前规划好的区域，在没有打乱原有生产环境的同时，也保持了生产的连续性和完整性，为企业的短期运行和长期发展提供了保障。
        2.2、从厂房的建筑空间形式的角度进行合并
        从厂房的建筑空间考虑，可以划分为平面、立体两个方向进行合并。前者是平面布置的整合，仅仅是把设备平面布置得更加紧凑，更加节约；后者是将生产设备进行立体布置，根据生产要求在空间上分层布置，这样在节约用地上的效果更加的明显。赣州江钨项目的铜线杆联合厂房就是利用炉体竖向布置，在炉台区分层设置工作平台，利用一、二层的平台空间充分布置风机房、变配电用房等。有效的提高了用地效率，同时竖炉区的厂房在高度上也成为厂区内的标志性建筑，对企业宣传起到了一定的效果。
        2.3、联合厂房的建筑设计起到的作用
        在设计前期，建筑设计就已经参与到厂房方案的比较和优化，起到了充分协调、积极促进的作用。在满足工艺设备的选型和布置后，在综合考虑辅助设施的空间组合后，优先提出进行联合厂房的设计，通过经济比较，技术创新，满足法律法规的条件下，确定好建筑的图底关系，布置人流入口、生产入口的位置。在大体量，空间组合复杂的厂房外立面，遵从主从、比例、对比、平衡、均衡、节奏、韵律等形式美的规律，运用点、线、面组成的立面造型，利用门窗、色彩、材质等元素，创造出有更多可行性的设计，把联合厂房设计成富有时代感、富有行业特点的优美建筑。
        3、联合厂房设计、使用过程中一些体会
        3.1、采光、通风、雨排水的设计
        在已有的联合厂房中，满足工艺生产的前提下，工况环境随着社会发展不断的提高标准，主要凸显在厂房内的采光、通风效果上面。由于联合厂房经常是纵横跨布置方式，纵深大，靠近车间外墙的采光窗对大进深的空间起到的作用非常有限，因而相应在厂房中间区域在厂房屋面增加大量的采光天窗，根据当地的日照环境，选择不同的采光方式，或者是点状，或者是条状。
        熔炼铸造区域的厂房通风尤为重要，一方面是生产设备属于高温熔炼状态，炉体表面温度相对较高；一方面是设备在生产过程中，有大量的烟尘产生，尽管有烟气抽尘设备收集，仍然会有部分烟尘会遗漏，导致车间内烟气弥漫。这种情况下在满足工艺的前提下，把有烟尘的区域拔高，利用热压原理，在厂房四周尽量多设置进风百叶窗，烟尘集中区域设置屋面通风器或屋面天窗，尽可能有效的把烟气排出，对工况和建筑使用寿命起到了积极的作用。在赣州江钨铜线杆项目上采用了这种措施，回访过程中得到了业主的肯定。
        联合厂房屋面的雨排水一直是一个不可以回避的问题，联合厂房往往基底面积比较大，屋面情况比较复杂，经常是外天沟加内天沟这种综合雨排水方式。但是随着大气环境的不断变化，往往经常会出现百年一遇的极端天气，根据设计基本要求已经大大超出了设计的标准，但是如果都按照百年一遇设计标准，无形的增加了设计成本，使业主被动增加了投资成本。另外从设计周期和投资成本上联合厂房的结构型式和围护体系也常采用钢结构，钢结构本身属于刚性连接，内天沟自然就成了隐性的隐患，这种情况下，一方面会采用高低跨屋面的方式化整为零，利用外排方式，尽可能的减少内天沟；一方面采用新材料、新技术，采用钢板衬底，柔性材料做屋面卷材，规避了钢结构刚性连接的自身隐患。
        3.2、消防设计
        目前铜铝加工项目已建、待建的联合厂房主要是板带厂房，包括冷轧、热轧、精整、中厚板，生产工艺中除轧机本体、轧机地下室、过滤间的火灾危险性类别为丙类，并设有CO2自动灭火设施，其余部分火灾危险性类别基本上属于丁、戊类。在这种情况下，消防排烟，消防疏散就变得尤为重要。天津忠旺项目1#板带联合厂房在保证生产工艺的连续性的情况下，把冷轧、热轧、精整、中厚板脱开，形成露天内廊，每个厂房都可以通过外墙高侧窗进行自然排烟，也同时增加了通向室外的疏散口数量，减少了需要增设机械送排风设备的费用，也提高了厂房内员工的人身安全。
        3.3、车间办公及辅助用房的设计
        传统工业厂房内的办公及辅助用房都是随着厂房内设备的位置就近布置，相对比较分散，虽然紧挨着设备方便生产，但是工况环境较差，集中处理问题的时候没有相应的办公空间，收集、整理、反馈的效率大打折扣。天津忠旺项目1#板带联合厂房除去各设备区必备的设备用房外，在热轧厂房北侧集中布置为联合厂房提供服务的办公及设备用房，通过连廊联系，形成内天庭，空间上到主要设备区域的距离也相对平均，在立面、颜色和造型上也与厂房协调一致。
        以上是本人在设计工作中对已经完成联合厂房设计的一些粗浅认知，随着科技的进步，工艺设计的改进，本人认为综合功能化越来越丰富的联合厂房会越来越得到广泛的使用。
        参考文献：
        [1]萧今声.中国铝加工业发展的成就和趋势问题.轻合金加工技术.2006年09期
        [2]张建辉.联合厂房建筑布局和防火设计的若干问题及对策.建筑知识.2016年01期
        [3]晋兆东.当代工业建筑设计新趋势探讨.四川建材.2016年04期