Bài giảng Thiết kế kiến trúc - Chương 4: Thiết kế nhà sản xuất nhiều tầng - Trương Thị Anh Thư

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 hỏanên 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 Thiết kế Kiến trúc 2 -- 79 -- – Khi nhà có yêu cầu chế độ vi khí hậu bên trong phải theo yêu cầu công nghệ sản xuất hoặc tiện nghi làm việc  Lựa chọn NSX nhiều tầng kinh tế hơn rất nhiều so với NSX một tầng; [5] Mức độ nguy hiểm cháy nổ của loại NSX – Số tầng tối đa cho phép và diện tích lớn nhất giữa các tường ngăn cháy được xác định theo quy phạm “Phòng và chữa cháy cho nhà và công trình: TCVN-2622-78”. [6] Tính hợp lý và kinh tế – Ngày nay kỹ thuật xây dựng cho phép xây dựng NSX cao đến 20 tầng; – Theo kinh nghiệm thực tế thì loại NSX cao từ 2-6 tầng là hợp lý nhất, số tầng càng nhiều thì giá thành xây dựng càng cao. Hình 44: Nhà sản xuất nhiều tầng 4.2 Thiết kế mặt bằng nhà sản xuất nhiều tầng 4.2.1 Xác định hình thức mặt bằng Mặt bằng NSX nhiều tầng rất đa dạng, tính đa dạng này tuy có bị hạn chế bởi dây chuyền công nghệ nhưng nhìn chung có xu hướng sử dụng đến mức tối đa diện tích và đặc điểm hình dáng khu đất xây dựng, còn chiều rộng nhà thường bị hạn chế bởi những yêu cầu của công nghệ, điều kiện thông gió chiếu sáng. Khi thiết kế NSX nhiều tầng, để giảm khó khăn cho xây dựng đồng thời nâng cao CNH xây dựng, nên tránh chọn hình dáng mặt bằng phức tạp; trừ các trường hợp do yêu cầu của dây chuyền sản xuất, do địa hình xung quanh phức tạp hay do khu đất có hình dạng/ kích thước bất kỳ, – Hình chữ nhật là dạng mặt bằng hợp lý nhất – Các dạng mặt bằng hình chữ L, T, E, U (có sân trong) là lựa chọn tiếp theo.  Khi có sân trong, để đảm bảo chiếu sáng và thông gió tự nhiên cho các phòng SX; nên lấy Lmin của sân ≥ 2Hmax của hai khối đối diện và ≥ 20m.  Nếu không thỏa mãn yêu cầu đó cần phải bố trí cửa đón gió ở phía gió mát thổi với L ≥ 4m, H ≥ 4,5m.  Khi NSX có diện tích rộng nên tổ hợp mặt bằng từ các đơn nguyên định hình – thống nhất để đơn giản cho giải pháp kiến trúc xây dựng, thiết kế và thi công xây Thiết kế Kiến trúc 2 -- 80 -- lắp.  Khi không thỏa mãn các yêu cầu trên, nên chọn giải pháp nào có sơ đồ kết cấu chịu lực đơn giản nhất.  Các nút giao thông đứng nên có kết cấu độc lập để thuận lợi cho bố trí mặt bằng và giải pháp cấu tạo nhà. Hình 45: Mặt bằng hình chữ U của nhà sản xuất. 4.2.2 Xác định mạng lưới cột, chiều rộng và chiều dài nhà sản xuất nhiều tầng Hình 46: Các thông số xây dựng cơ bản của NSX nhiều tầng H: chiều cao tầng; L: nhịp nhà; B: bước cột Việc lựa chọn lưới cột và chiều dài, chiều rộng trong NCN nhiều tầng được thực hiện như sau: Đối với NSX có yêu cầu đặc biệt của công nghệ SX, các thông số mặt bằng nhà hoàn toàn phụ thuộc vào đặc điểm bố trí công nghệ và kích thước thiết bị sản xuất. Đối với NSX khác: phải dựa vào khả năng làm việc của kết cấu chịu lực và vật liệu, yêu cầu linh hoạt của mặt bằng và tính kinh tế. Thông thường với các ngành CN thông dụng (với tải trọng trên sàn 500- 2500kg/m2), nên chọn nhịp (L) = 12, 15m; bước cột (B) = 6m; số lượng nhịp ≤ 6. Thiết kế Kiến trúc 2 -- 81 -- Khi cần hành lang giữa, có thể lấy lưới cột với nhịp biên = 6; 9; 12m và nhịp giữa = 3 hoặc 6m, bước cột lấy thống nhất B = 6m. Với các loại nhà kiểu này, chiều rộng nhà càng lớn càng kinh tế; nếu tăng chiều rộng nhà từ 18m lên 30m, giá thành xây dựng sẽ giảm khoảng 10-15%. Lưới cột nhà công nghiệp nhiều tầng: 6x6m; 9x9m hoặc 6x12m. Khi cần tăng tính linh hoạt của NSX nhiều tầng, có thể lấy lưới cột = 6x12m; 6x18m; 12x12m; 18x18m; 6x24m; 6x30m; 6x36m hoặc lớn hơn. Trong NCN hai tầng, lưới cột trên và dưới có thể khác nhau tùy theo yêu cầu, đặc điểm sản xuất và dạng kết cấu chịu lực; tầng trên lên đến 30x6m, tầng dưới đến12x6, hoặc ngược lại.  Lưới cột trong các dạng nhà hỗn hợp về cơ bản được xác định dựa theo: – Công nghệ và thiết bị sản xuất; – Giải pháp kiến trúc và kết cấu; – So sánh sự hợp lý – kinh tế của phương án. 4.3 Bố trí sản xuất và xác định hệ thống giao thông vận chuyển Trong NSX nhiều tầng, ngoài các bộ phận chức năng thông thường như trong các NSX một tầng (1) Bộ phận sản xuất chính; (2) Cung cấp năng lượng, kho tàng; (3) Các bộ phận sinh hoạt, hành chính – quản lý; (4) Có thêm một bộ phận chức năng quan trọng khác, đó là hệ thống giao thông vận chuyển và đường ống cung cấp kỹ thuật theo phương đứng để liên hệ giữa các tầng. 4.3.1 Bố trí sản xuất Thiết kế mặt bằng NSX nhiều tầng chính là việc: Giải quyết mối quan hệ sản xuất và phục vụ trong bản thân mỗi tầng và giữa các tầng với nhau theo loại dây chuyền công nghệ được bố trí trong NSX đó. Có hai giải pháp thiết kế có tính nguyên tắc sau: (1) Tất cả các bộ phận chức năng kể trên được bố trí trong cùng một mặt bằng nhà; (2) Các bộ phận phụ hoặc chỉ có các nút giao thông và phục vụ kỹ thuật theo phương đứng được bố trí ghép liền kề bên mặt bằng chính dành cho sản xuất.  Bố trí mặt bằng sản xuất tốt sẽ đạt được phần lớn các chỉ tiêu sau đây: – Tối thiểu hoá chi phí vận chuyển nguyên vật liệu và sản phẩm; – Giảm thiểu sự di chuyển dư thừa giữa các bộ phận, các nhân viên; – Thuận tiện cho việc tiếp nhận, vận chuyển nguyên vật liệu, đóng gói, dự trữ và giao hàng; – Sử dụng không gian có hiệu quả; – Giảm thiểu những công đoạn làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và cung ứng dịch vụ; Thiết kế Kiến trúc 2 -- 82 -- – Tuân thủ các quy định về phòng chống cháy nổ, điều kiện ánh sáng, thông gió, chống rung, ồn, bụi... đảm bảo an toàn cho nhân viên khi làm việc; – Tạo sự dễ dàng, thuận tiện cho kiểm tra, kiểm soát các hoạt động; – Tạo điều kiện thuận lợi trong giao dịch và liên lạc; – Có tính linh hoạt cao để chấp nhận những điều kiện thay đổi.  Các yếu tố quyết định bố trí mặt bằng sản xuất: – Đặc điểm của sản phẩm; – Khối lượng và tốc độ sản xuất; – Đặc điểm về thiết bị; – Diện tích mặt bằng; – Đảm bảo an toàn trong sản xuất...  Thiết kế mặt bằng NSX nhiều tầng thường được tiến hành theo các bước sau: [1] Phân vùng theo phương đứng Không gian các tầng của nhà được phân chia thành những khu vực chức năng khác nhau trên cơ sở tận dụng khả năng hợp lý của chúng. Tầng trệt: nên bố trí các thiết bị nặng, cồng kềnh, các thiết bị có sinh tải trọng động, các bộ phận sản xuất có liên quan đến ẩm ướt, hoặc sinh nhiều nước thải, v.v để thuận tiện cho bố trí móng máy và xử lý thoát nước thải. Các tầng giữa dùng để bố trí các công đoạn sản xuất bình thường. Tầng trên cùng nên bố trí các bộ phận sản xuất có khả năng gây cháy nổ, sản sinh nhiều nhiệt thừa; cho loại sản xuất có sử dụng cầu trục hoặc cần không gian lớn. Tầng hầm có thể bố trí kho tàng, bộ phận phụ trợ sản xuất để tận dụng không gian. Mái bố trí các hệ thống cung cấp kỹ thuật hoặc thiết bị lộ thiên. Trong NSX hai tầng hoặc nhiều tầng kiểu khung nhịp lớn có thể tận dụng không gian trong kết cấu sàn, kết cấu mái để bố trí các bộ phận (i) Phụ trợ sản xuất; (ii) Sinh hoạt hay phục vụ kỹ thuật cho các tầng. [2] Phân vùng theo phương ngang Phân vùng theo phương ngang được thực hiện sau khi đã tiến hành phân vùng theo phương đứng. Thực tế cho thấy, phân vùng theo phương ngang thường phụ thuộc vào: (1) Cơ cấu chức năng các bộ phận sản xuất; (2) Yêu cầu chiếu sáng cho từng tầng; (3) Ý đồ tổ hợp kiến trúc cho ngôi nhà. Thông thường ở mỗi tầng có các nhóm chức năng sau: (1) Các công đoạn sản xuất chính, phụ trợ sản xuất, kho tàng; (2) Hệ thống phục vụ giao thông nằm ngang và theo phương đứng; (3) Bộ phận quản lý và phục vụ sinh hoạt phân xưởng,v.v Khi thiết kế mặt bằng tầng phải tùy theo quy mô sản xuất và kích thước mặt bằng, có thể bố trí kết hợp hoặc độc lập với nhau. Thiết kế Kiến trúc 2 -- 83 -- Có một số trường hợp, để đảm bảo vệ sinh công nghiệp, bộ phận hành chính – quản lý xưởng, phục vụ sinh hoạt cho người làm việc, v.v được tách ra và xây dựng độc lập với phân xưởng.  Các kiểu bố trí mặt bằng sản xuất: [1] Bố trí theo quá trình, hay còn gọi là bố trí theo chức năng, theo công nghệ Nhóm những công việc tương tự nhau thành những bộ phận có cùng quá trình hoặc chức năng thực hiện. Sản phẩm trong quá trình chế tạo di chuyển từ bộ phận này sang bộ phận khác theo trình tự các công đoạn phải thực hiện trên đó. Đặc điểm: phù hợp với hình thức sản xuất gián đoạn, chủng loại và mẫu mã đa dạng, thể tích của mỗi sản phẩm tương đối nhỏ, đơn hàng thường xuyên thay đổi, cần sử dụng một máy cho hai hay nhiều công đoạn. Hình thức bố trí này đòi hỏi những yêu cầu sau: – Cần có lực lượng lao động lành nghề; – Luôn cần nhiều lệnh sản xuất trong quy trình; – Nguyên vật liệu luôn di chuyển giữa các công đoạn và các phân xưởng; – Khối lượng vật tư trong quá trình gia công lớn; – Trong phân xưởng cần một địa điểm rộng để trữ vật tư chưa gia công; – Thiết bị vận chuyển vật tư vạn năng. Ưu điểm của hình thức bố trí này là: – Có tính linh hoạt cao về thiết bị và con người. – Đầu tư thiết bị ban đầu nhỏ. – Nâng cao trình độ chuyên môn. – Công việc đa dạng khiến công nhân không bị nhàm chán. Hạn chế của hình thức bố trí này là: – Chi phí sản xuất đơn vị cao. – Vận chuyển kém hiệu quả. – Việc lập kế hoạch, lập lịch trình sản xuất không ổn định. – Khó kiểm tra, kiểm soát các công việc. – Năng suất thấp vì các công việc không giống nhau, mỗi lần thay đổi công nhân lại phải mất công tìm hiểu công việc mới. – Mức độ sử dụng thiết bị không cao [2] Bố trí theo sản phẩm Sắp xếp những hoạt động theo một dòng liên tục những việc cần thực hiện để hoàn thành một công việc cụ thể. Hình thức bố trí này phù hợp với kiểu sản xuất hàng loạt, sản xuất liên tục, khối lượng sản xuất lớn hoặc những công việc có tính chất lặp lại và nhu cầu ổn định. Nó đặc biệt thích hợp với trường hợp sản xuất một hay một số ít loại sản phẩm với số lượng lớn trong một thời gian tương đối ngắn, ví dụ trong dây chuyền lắp ráp ôtô, tủ lạnh, máy giặt, nước đóng chai...Dòng di chuyển của sản phẩm có thể là theo một đường thẳng, Thiết kế Kiến trúc 2 -- 84 -- đường gấp khúc. Đặc điểm: – Vật tư di chuyển theo băng tải; – Khối lượng các chi tiết đang gia công tương đối nhỏ, phần lớn chúng được lưu giữ tạm thời trên hệ thống vận chuyển vật tư; – Công nhân đứng máy có tay nghề vừa phải, thường phụ trách nhiều máy; – Sử dụng những máy chuyên dùng đặc biệt; – Ít cần quy định chi tiết trình tự kiểm tra sản xuất; – Đầu tư lớn vào các máy móc chuyên dùng có tính linh hoạt kém. Ưu điểm của hình thức này là: – Chi phí đơn vị sản phẩm thấp; – Giảm bớt khoảng cách vận chuyển nguyên vật liệu; – Giảm bớt khối lượng lao động trong quá trình; – Giảm thời gian gia công và tổng thời gian sản xuất; – Đơn giản hóa các bước thực hiện công việc; – Hệ thống sản xuất ít khi bị ngừng vì những trục trặc của máy móc thiết bị và con người. Hạn chế: – Độ linh hoạt thấp, mỗi lần thay đổi sản phẩm lại phải sắp xếp lại mặt bằng; – Các công việc bị phụ thuộc vào thời gian và trình tự (mỗi một bộ phận trên đường dây đều phụ thuộc lẫn nhau, một máy hỏng hoặc một công nhân nghỉ việc sẽ ảnh hưởng đến tính liên tục của dây chuyền); – Công việc đơn điệu sẽ gây sự nhàm chán cho công nhân; – Chi phí bảo trì, bảo dưỡng máy móc thiết bị cao. Hình 47: Bố trí mặt bằng sản xuất dây theo sản phẩm, đường thẳng hay chữ U. [3] Bố trí theo vị trí cố định Bố trí cố định vị trí là kiểu bố trí mang tính đặc thù của dự án sản xuất, sản phẩm được đặt cố định tại một địa điểm và người ta sẽ mang máy móc thiết bị, công nhân và nguyên vật liệu đến để thực hiện các công việc tại chỗ. Hình thức này phù hợp với các sản phẩm dễ vỡ, cồng kềnh hoặc rất nặng không thể chuyển được. Ví dụ như khi sản Thiết kế Kiến trúc 2 -- 85 -- xuất máy bay, chế tạo tàu thủy, các những công trình xây dựng, xây lắp... Ưu điểm của hình thức bố trí này là: – Giảm sự vận chuyển để hạn chế những hư hỏng đối với sản phẩm và chi phí dịch chuyển. – Công việc đa dạng. Hạn chế của hình thức bố trí này là: – Đòi hỏi phải sử dụng thợ có kỹ năng cao và đa năng để có thể thực hiện các công việc có trình độ chuyên môn hóa cao – Chí phí vận chuyển thiết bị, con người và nguyên vật liệu cao. – Khó kiểm soát con người. – Hiệu quả sử dụng thiết bị thấp, vì thiết bị có thể được chuyển đến mà chưa dùng ngay. Hình 48: Bố trí mặt bằng sản xuất theo vị trí cố định 4.3.2 Xác định hệ thống giao thông vận chuyển Một vấn đề cần giải quyết khi thiết kế mặt bằng các tầng của NSX là tổ chức hệ thống giao thông vận chuyển và thoát người (1) phương ngang, (2) phương đứng. [1] Hệ thống giao thông vận chuyển phương ngang – Được bố trí theo đặc điểm của tổ chức sản xuất và thiết bị công nghệ. – Có thể bố trí xuyên qua khu sản xuất (khi thiết bị dàn trải khắp tầng) hoặc tạo thành hành lang dọc nhà, ở giữa hay biên nhà; – Khi mặt bằng sản xuất được phân khu rõ ràng hoặc tạo thành các dãy phòng nhỏ. – Các lối giao thông này phải liên hệ thuận lợi, ngắn nhất đến nơi làm việc, đến cửa ra vào, lối thoát người, đến nút giao thông đứng. – Chiều rộng của giao thông phương ngang được xác định theo nhu cầu và phương tiện vận chuyển, đi lại, thoát người khi có sự cố. Khi kết hợp thoát người, chiều rộng đường đi > 1m đối với lối đi và > 1,4m đối với hành lang. [2] Hệ thống giao thông vận chuyển phương đứng Thiết kế Kiến trúc 2 -- 86 -- Liên hệ phương đứng giữa các tầng, phải sử dụng cầu thang bậc, thang cuộn, hoặc thang máy. Phương tiện vận chuyển hàng có thể là thang nâng, băng chuyền. Phương tiện vận chuyển người là cầu thang thường hoặc thang máy. Buồng cầu thang được bố trí phân bố đều trong toàn nhà và đặt tại nơi giao nhau với các tuyến hàng lang và tiếp cận trực tiếp với bên ngoài  Cầu thang bậc: – Thiết kế riêng cho các tầng sản xuất hoặc kết hợp tầng sản xuất – tầng sinh hoạt; – Có thể đứng độc lập hoặc kết hợp với thang máy, các đường ống cung cấp kỹ thuật để tạo thành một nút giao thông – phục vụ kỹ thuật đứng. Các nút giao thông đứng này có thể bố trí giữa nhà, cạnh tường ngoài, hoặc liền kề bên ngoài. – Khi thiết kế cầu thang dùng chung cho cả các tầng sản xuất và tầng sinh hoạt có độ cao khác nhau, cần phải tính toán sao cho chiếu nghỉ của tầng này trùng với chiếu tới của tầng kia. – Số lượng cầu thang, khoảng cách giữa chúng và chiều rộng vế thang, phải được tính toán sao cho phù hợp với yêu cầu đi lại và thoát người khi có sự cố xảy ra trong xưởng.  Theo TCVN – 2622 – 78 “ Phòng cháy và chữa cháy cho nhà và công trình”: – Trong mỗi NSX nhiều tầng nên có ít nhất hai cầu thang. – Chiều rộng tổng cộng của cầu thang hoặc lối đi bên trong = 100-125 người/m – được xác định theo số lượng công nhân và số tầng nhà. – Chiều rộng lối đi trong phòng ≥ 1m; – Chiều rộng hành lang ≥ 1,4m; – Chiều rộng vế thang 1 – 2,4m – Để thống nhất hóa có thể lấy = 1,2m; 1,5m và 1,8m, nếu chiều rộng vế thang quá lớn sẽ không hợp lý và kinh tế.  Thang máy: – Là phương tiện vận chuyển đứng rất thuận lợi cho việc vận chuyển hàng hóa và con người. – Thang máy có nhiều loại. Thang máy vận chuyển hàng hóa phổ biến với sức nâng từ 100, 500, 1000, 2000kg. Thang máy vận chuyển người lao động thường có sức nâng 320, 500, 750, 1000kg. – Các loại thang này có thể đứng độc lập hoặc hợp khối với nhau trong một lồng thang, tạo thành những nút giao thông đứng; bố trí những nơi phù hợp cao nhất với dây chuyền công nghệ và sử dụng; – Khi đó lối ra của thang máy và cầu thang thường không đối mặt nhau để đảm bảo sử dụng thuận lợi và an toàn thoát người khi có sự cố. Lưu ý: Thiết kế Kiến trúc 2 -- 87 -- – Khoảng cách lớn nhất từ nơi làm việc xa nhất đến cầu thang hay cửa thoát người gần nhất phải từ 30 – 80m tùy theo hạng sản xuất, bậc chịu lửa và số tầng. – Khoảng cách xa nhất giữa hai cầu thang liền kề 150m ≥ L ≥ 48m để đảm bảo thoát người và thuận tiện cho người sử dụng. Những thông số trên đây có tính định hướng để tham khảo; khi thiết kế cần phải tuân theo yêu cầu của dây chuyền sản xuất, hướng phát triển trong tương lai và ý đồ tổ hợp kiến trúc tòa nhà. Hình 49: Một số giải pháp bố trí nút giao thông đứng trong NSX nhiều tầng. a/ bố trí trong nhà b/ bố trí liền kề c/ bố trí độc lập 1/ khu vực sản xuất 2/ nút giao thông đứng A,B,C/ chi tiết mặt bằng các nút giao thông đứng 4.4 Thiết kế mặt cắt ngang 4.4.1 Xác định chiều cao nhà sản xuất nhiều tầng Thông thường với NSX không yêu cầu công nghệ/ máy móc đặc biệt, chiều cao tầng nhà được lấy từ 3,2m – 7,2m theo bội số của 0,6m. Tuy nhiên trong những trường hợp đặc biệt, chiều cao tầng sẽ được tăng lên thích hợp khi NSX nhiều tầng chứa đựng bên trong đó các thiết bị có chiều cao lớn hoặc có một phần là NSX một tầng. 4.4.2 Các căn cứ để xác định chiều cao tầng Chiều cao tầng của các NSX nhiều tầng thông thường được xác định bằng cách nghiên cứu, thu thập các cơ sở dữ liệu liên quan đến: – Công nghệ sản xuất; đặc điểm của thiết bị sản xuất và kỹ thuật; – Yêu cầu chiếu sáng, thông gió và điều hòa vi khí hậu trong phòng. Thiết kế Kiến trúc 2 -- 88 -- – Căn cứ vào kích thước kết cấu: nếu lưới cột có kích thước lớn dẫn đến dầm đỡ sàn và mái lớn việc lắp các thiết bị đường ống kỹ thuật (thông gió, hút bụi, cấp điện, cấp hơi nước, khí ga v.v) dọc nhà có thể làm cho chiều cao không gian sản xuất bị ảnh hưởng, trong trường hợp này có thể tăng chiều cao tầng nhà. – Căn cứ vào chỉ tiêu kinh tế: theo tính toán nếu tăng chiều cao thêm lm giá thành xây dựng lm² nhà sẽ tăng > 8% do đó khi tăng chiều cao tầng nhà cần cân nhắc kỹ lưỡng khía cạnh kinh tế. Để đảm bảo thống nhất hóa trong xây lắp nhà công nghiệp nhiều tầng không nên vượt quá 2 loại chiều cao tầng (trừ tầng hầm). 4.5 Các hình thức kết cấu thông dụng Với NSX nhiều tầng, thông thường sử dụng các loại vật liệu có khả năng chịu lửa và tuổi thọ cao như BTCT hoặc thép. Với NSX có yêu cầu thấp có thể sử dụng các loại vật liệu có khả năng chịu lực kém hơn như gạch để làm tường chịu lực. Việc lựa chọn dạng khung chịu lực thường phụ thuộc vào đặc điểm tải trọng tác động lên khung, loại lưới cột, và nhiều yếu tố kinh tế kỹ thuật khác. Trong thực tế, NSX nhiều tầng thường hay sử dụng các dạng kết cấu sau:  Tường chịu lực: – Sử dụng trong NSX ít tầng, tải trọng trên sàn không lớn, không có tải trọng rung động; – Sử dụng cho các nhà phụ trợ, các XNCN địa phương.  Kết cấu chịu lực bán khung: – NSX < 5 tầng, tải trọng trên sàn < 1200kg/m2, có thể dùng loại kết cấu chịu lực bán khung: tường biên chịu lực, giữa có cột chịu lực.  Khung chịu lực: – Là kết cấu sử dụng hợp lý nhất cho NSX nhiều hơn 5 tầng; – Được sử dụng phổ biến cho NSX nhiều tầng do có nhiều ưu điểm: chịu lực tốt; độ bền cao, độ cứng lớn; tạo hình kiến trúc phong phú, khả năng CNH cao. – Kết cấu khung chịu lực có thể có 2 dạng: o Khung mắt cứng: có các lực ngang truyền vào mắt khung. o Khung giằng: các lực ngang được truyền vào lồng cầu thang, hộp nút giao thông đứng hay hệ giằng đặt giữa các khối biến dạng. – Khung BTCT có thể toàn khối, lắp ghép hay lắp ghép toàn khối, dưới dạng sàn có dầm hay không có dầm. o Loại sàn không dầm, không phổ biến: Do khả năng chiụ lực kém hơn loại khung có dầm (chỉ chiếm khoảng 9% trong xây dựng NSX nhiều tầng); Thiết kế Kiến trúc 2 -- 89 -- song rất phù hợp với các loại NSX đòi hỏi trần nhà phẳng, sạch sẽ. Lưới cột của chúng thường là 6x6m. Khi sàn nhà cần nhiều lỗ xuyên qua để đặt thiết bị thì không nên dùng loại này. o Loại sàn có dầm, được sử dụng rất phổ biến do khả năng chịu lực cao, có lưới cột lớn. Với lưới cột lớn kiểu nhịp, thường dùng khung chịu lực theo phương ngang và hệ giằng. o Kết cấu sàn có dầm bằng BTCT có thể ứng dụng cho NSX nhiều tầng có lưới cột đến 12mx12m, thậm chí có nhịp nhà đến 18m.  Kết cấu đỡ sàn, mái kiểu giàn – Thực tế trong xây dựng công nghiệp, khi NSX nhiều tầng có nhịp từ 12m trở lên, nên dùng kết cấu đỡ sàn, mái kiểu giàn để có thể tận dụng không gian thừa trong kết cấu tạo thành tầng kỹ thuật. – Loại nhà này đặc biệt thích hợp cho những công nghệ sản xuất đòi hỏi nhi