段晓星
(中船第九设计研究院工程有限公司,上海200063)
在船厂建筑设计中,无论是功能,还是体量,高大厂房永远顶着主角的光环,而站房就像配角一样。其实,作为给全厂车间、辅助生活提供支持的建筑,站房是必不可少的。而且船厂站房类型多样,要求也不尽相同,笔者根据多年船厂建筑设计经验,从以下多个方面分析总结出船厂站房建筑设计的若干设计要点。
2.1.1 给排水站房
这类站房为船厂提供日常生产、生活及消防用水,一般由泵房和水池组成,泵房、水池可以设于地下,也可以设于地上。通常包括给水泵房、杂用水泵房、消防泵房等。
2.1.2 动力站房
这类站房为船厂提供日常各类生产所需气体及液体,如氧气、氮气、二氧化碳、乙炔、天然气、液化石油气、压缩空气等。气体站一般由站房和室外罐区、场地、围墙共同组成一个站区,站房含气体间及控制室、值班室等。通常包括液氧气化站、二氧化碳气化站、液化天然气气化站、油泵房、空压站等。
2.1.3 电力站房
这类站房为船厂提供日常生产、生活及消防用电,通常包括配、变电站等。
2.1.4 环保站房
这类站房处理船厂排放的生活污水、一般生产废水和经过预处理后的含油废水、酸碱废水等,一般由泵房和水池组成,水池通常设于地下。通常包括污水处理站等。
2.2.1 丁、戊类站房
火灾危险性分类为丁、戊类的站房包括所有给排水站房、电力站房、环保站房、动力站房里的氮气、二氧化碳、蒸汽、热水、压缩空气站房等。这类站房的火灾危险性较低,无防爆及特别的防火要求,但是,含高压气体的空压站需要考虑压力泄爆问题(非消防泄爆)。
2.2.2 甲、乙、丙类站房
火灾危险性分类为甲、乙、丙类的站房包括提供和处理甲、乙、丙类气体或液体的动力站房,如液氧气化站,液化天然气气化站、调压计量加能站、油泵房等。这类站房的火灾危险性高,属于易燃易爆的场所,需要做防爆设计,有特别的防火要求。
船厂站房建筑一般集中布置,尽量靠近负荷中心,减少管线的距离,同时,应注意以下几个问题。
站房内有各类设备,有些电气设备对防水要求较高,如电力站房;部分站房如给排水站房设有地下室,室内外高差不宜太低,一般为300mm。
部分站房有异味,如污水处理站,应布置在厂区主导风向的下风向,且尽量远离厂区生活区及厂区外贴临的生活区。部分站房有噪声,如空压站,应与其他生产厂房设置一定间距,远离生活区,周边设置绿带及道路隔离。部分站房火灾危险性较大,如部分动力站房,应根据防火规范要求,与其他建筑保持较大的防火间距[1]。
4.1.1 独立站房的平面设计
由于船厂规划及建设时间的不同,大多站房按照功能独立建设,这类站房可以灵活布置平面功能。
给排水站房通常由泵房、配电间兼值班室、水池组成。泵房可设于地下室或地上,泵房外相隔3m 左右设置水池,水池可为半地下。
给排水站房的泵房地上区域、空压站的空压机间内通常有电动葫芦、桥吊等吊车,这类吊车不设驾驶室。
动力站房通常由控制室、气化间、室外罐区组成。站区内设置室外气体罐,周边设置围墙,与气化间和控制室相连。站房内通常设置动力管沟,动力管沟一般采用钢筋混凝土地沟,通常待管子安装完毕后填细黄沙。
空压站通常由空压机间、控制室和室外罐区组成。空压机间占地面积大、空间高,直接对外设置大门,对罐区设置小门。控制室贴临空压机间,空压站的室外罐区一般设置在室外平台上,室外平台可以采用钢筋混凝土框架或钢结构框架。
电力站房通常由低压室、高压室、电容器间及控制室组成,有时只有配电间及控制室。各房间之间均设门连通,低压室、高压室、电容器间直接对外开门。电力站房内设置电缆地沟。
环保站房通常由操作室、电控室兼值班化验室、设备操作间、风机房、水池组成。环保站房通常的平面布局为:地上1 层设置操作室、电控室兼值班化验室、设备操作间、风机房,地下设置水池。
4.1.2 复合站房的平面设计
部分改建、扩建的船厂建设用地局限,需要站房组合建造,成为复合站房。丁戊类复合站房组合时,需要为空压站站房前后留出设备平台及院子的空间、电力站房的进出线空间。丁戊类与甲乙类站房组合建造时,应避免将甲乙类站房设置在中间,要给甲乙类站房尽量多的泄爆外墙面;丁戊类站房与甲乙类站房之间设置防爆墙隔开。
站房地坪通常采用钢筋混凝土地坪。有爆炸危险性的甲乙丙类房间地坪应采用不发火细石混凝土地坪。给排水站房地下泵房地坪需要设置防水层。电力站房地面在地沟边缘需要预埋角钢,电缆沟一般采用钢盖板,方便移动。
站房附属露天堆场地坪设计应根据地基情况、使用要求确定,一般采用碎石地坪、混凝土地坪、钢筋混凝土地坪等。
汇流排站房需设置装卸平台,平台护角需采用橡胶保护垫。
给排水站房、动力站房(除空压站外)、电力站房、环保站房的屋面均为钢筋混凝土屋面,屋面通常采用建筑找坡,坡度不小于2%。
空压站的空压机间屋面、有爆炸危险性的甲乙丙类房间屋面通常采用彩色压型钢板屋面,屋面采用结构找坡,坡度不小于5%。船厂站房位于海边,风荷载较大,彩色压型钢板屋面宜采用360°咬合锁边连接。
站房外墙通常采用砌块砌筑,比较常用的有混凝土小型空心砌块、蒸压加气混凝土砌块等,具体采用便于采购且适合当地气候的材料。
空压站内墙通常采用穿孔板或玻璃棉、岩棉等材料满足吸声要求。动力站房的站区围墙有镂空金属围墙和实体砌块围墙2 种形式,考虑到未来维护容易,可采用实体砌块围墙。
站房顶棚一般采用内墙涂料。海边及潮湿地区宜采用防霉防潮涂料。电力站房顶棚不应设置砂浆粉刷,防止坠落影响设备运行。空压站顶棚通常采用穿孔板或玻璃棉、岩棉等材料作为吸声吊顶。
站房的层高根据设备及工艺使用的净高,结合屋面梁的高度确定;剖面应注意吊车与柱、牛腿、内隔墙、屋架之间的关系。高窗位置确定应考虑与吊车梁的关系,避免吊车梁遮挡高窗,影响站房采光与通风。
站房一般规模不大,立面不适合过于烦琐,应以简洁、明快、实用、美观为设计原则,与整个厂区建筑风格协调统一。当部分站房组合在一起达到一定体量后,可利用体块的大小,外窗的疏密进行体块穿插、虚实变化的设计,如某北方造船厂的空压站、变电站、泵房的复合站房设计,以灰白两色表现不同功能体块的穿插,以竖向长窗营造优雅的韵律感[2]。
站房外墙面层通常采用涂料或面砖,具体应与厂区总体风格相协调。
站房大门需要坚固耐用,一般采用彩钢板大门或钢大门,开启方式一般为平开门、推拉门、卷帘门等。门洞宽度大于6m,不宜设置卷帘门。船厂位于海边,风压值较大,站房窗宜采用铝合金推拉窗,不宜采用平开窗。
空压站的空压机间通向控制室的门窗应为隔声门窗。空压机间的外墙百叶应为消声百叶。电力站房的外门窗玻璃应采用夹丝玻璃,玻璃内测加设钢丝网,网孔尺寸不大于10mm×10mm。
有爆炸危险性的甲乙丙类房间的外门窗玻璃应采用安全玻璃。有瓶组存放的房间玻璃为磨砂玻璃,防止阳光直射。
由于站房(空压站除外)建筑面积小,且一般为单层,丁戊类站房的防火分区、疏散距离及安全出口基本都满足规范。地下泵房至一层的楼梯应为封闭楼梯间,一层直接开门向室外。
有爆炸危险性的甲乙丙类站房应设置泄压设施,通常采用彩钢板轻质屋面作为泄爆设施,泄爆面积应进行计算,应符合GB 5001—2014《建筑设计防火规范》(2018 版)[3]的要求。彩钢屋面板+保温隔热层+吊顶的总质量不宜大于60kg/m2。当采用彩钢板屋面时,耐火等级小于0.5h,防火墙应高出屋面0.5m以上;防火墙两侧的门、窗、洞口之间的水平距离应不小于2.0m。
气体站的控制室、值班室等人员长期停留房间宜直接开门向站区外,通过站区围墙上的门进入室外罐区。
站房的钢梁、钢屋架、钢楼梯、钢平台等承重构件应刷防火涂料,耐火极限应满足GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(2018 版)规定。
站房节能设计应满足GB 51245—2017《工业建筑节能设计统一标准》。有采暖、空调要求的一类站房建筑总窗墙比应不大于0.5,屋顶透光部分的面积与屋顶总面积之比应不大于0.15。
设有采暖设备及有人值班的站房外墙面宜设置保温层,保温层厚度结合厂区一般辅助楼墙面保温厚度确定。站房屋面均应设置保温层,保温层厚度结合厂区一般辅助楼屋面保温厚度确定,宜采用A 级不燃材料。
船厂站房是整个船厂的动力之源,它的设计是否合理直接影响到造船、修船的效率。对于站房的建筑设计不但要考虑消防、节能等建筑措施,还要考虑站房所处的不同地域,要因地制宜,采用合理的设计策略。本文对于站房的总结还只是沧海一粟,希望对于今后同类型的建筑设计具有一定参考意义。