方法论

工艺工程师不能不知的建筑常识：建筑结构与柱网

夏
夏鹏

结论摘要

工艺工程师若缺乏基础建筑知识，易导致工厂规划反复返工、效率低下。掌握常见建筑结构类型（如钢结构、框架结构）及其受力特点，有助于在早期布局中提出合理建筑参数。柱网选择直接影响工艺流线与未来改造空间，需结合工艺需求与建筑规范协同决策。

  • 工艺与建筑设计脱节是工厂规划返工的主要原因，跨专业协同亟需工艺工程师具备基础建筑常识。
  • 工业厂房主流采用钢-混凝土组合结构或框架结构，不同结构形式对柱网、净空和后期改造影响显著。
  • 无梁楼盖虽增加净高但不利于开洞改造，有梁楼板更适应工艺迭代和垂直物流需求。
工艺工程师不能不知的建筑常识：建筑结构与柱网

“你们给我一版建筑图，我一定尽我所能排到最优，但你们给我一张白纸，我是真的无能为力啊，这样重复返工，我不排了。”这是一个项目中，某车间资深工程师对我说的。

工厂规划，大家都清楚，给你一块空地（假设地块无限大），是能把工艺排到最优的。但这个排布的人，首先是需要懂一些建筑和消防的知识的，很多建筑参数是有国标框定的，完全无视这些参数，仅仅排布工艺流线，就显得有些“肆意妄为”。工艺的排布是为了得出最优的建筑参数。最终还是要映射到实体的物理建筑上的。

我们经常会批判以前“先建设后规划”的思路，由不了解工艺的设计院提前把建筑轮廓定好，再由资深工程师去规划，做到在建筑约束条件下的最优，这是这么些年来，大多数企业所用的套路。但在实际规划过程中，规划者对建筑参数必定怨天怨地，恨不得把当初的建筑设计者“杀之而后快”。有过规划经验的人，当时心里一定会嘀咕一句，这厂房，如果给我设计，一定不是这样的。但这些年的规划，真正让企业工程师从一块空地，一张白纸开始，他们往往是不知如何下手，经过几次不符合建筑标准的规划后，就开始请求设计院先出一版建筑图纸，然后又开始带着约束去规划。归根到底，我觉得现在的工艺工程师与建筑设计院还比较难进行有效沟通，之前是属于两个完全没有交集的行业，但随着社会的发展，越来越需要一些系统工程师，工艺工程师也需要懂一些基础的建筑知识，在企业不断布局迭代的过程中，也能事半功倍。

一般工厂规划，最开始就要根据工艺使用，选择最为经济实用的建筑类型和结构。本文结合项目实际经验，从规划者的角度，简要阐述下这些建筑类型的选取。

一、建筑结构

按材料来分，主要有以下四类

建筑结构，按材料来分，主要有以下四类：

1、  混凝土结构

**混凝土结构：**以混凝土为主制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等，此处单指素混凝土结构。

优点：耐火性好，整体性好。

**缺点：**自重太大，抗裂性差。

由于其整体性好，但自重太大，一般素混凝土结构，都是用于园区的一些辅助实施上，如：水池、烟囱等。

2、  砌体结构

**砌体结构：**我们俗称的砖石结构，由块材及砂浆砌筑而成。

**优点：**成本低，结构耐久性和耐腐蚀性好。

**缺点：**自重大，施工慢，整体性差，柱距小。

完全是砌体结构的厂房以很少见，基本都是民间小老板自建的小作坊。部分混合结构中，会以砌体作为剪力墙设置。

3、  钢结构

钢结构：以钢材为主的结构。

优点：质量均匀，强度高，重量轻，施工快，可配合使用大跨距的结构形式。

缺点：易腐蚀、成本高、耐火性差。

钢结构广泛的应用于单层厂房和仓库上，很多人一听钢结构，可能就直接理解为大跨距厂房，这里需要提示下，建筑的柱网主要是跟受力的结构有关，跟材料没有完全对应关系。因此，钢结构也有很多小柱网的厂房。

4、 钢-混凝土组合结构

钢筋混凝土结构是用钢筋和混凝土建造的一种结构，钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比素混凝土结构自重轻，比钢结构节省钢材和成本低等优点。

现有大多工业厂房，基本都是使用这种建筑形式。

二、根据受力形式

可分为以下5种

 根据受力形式，可以分为以下5种：

1.    混合结构

楼、屋盖一般采用钢筋混凝土结构构件，墙体和基础采用砌体结构。

2.    排架结构

主要承重体系是屋面横梁（屋架或屋面大梁）、柱及基础，主要用于单层工业厂房和仓库。这种结构，就是我们常见的大跨距单层厂房。

3.    框架结构

由横梁和柱及基础组成的主要承重体系。现有工业多层厂房中，主要是框架结构。其中，根据结构的不同，也分有梁板结构和无梁楼盖结构。

3-1 有梁楼板

最为常见的工业厂房建筑形式，力的传递形式为楼面、屋面荷载通过板传递给梁，梁传给柱子，柱子传给基础，基础传给地基。受力明确，可根据工艺需求，在板跨内开洞，实现垂直输送。

3-2 无梁楼盖

无梁楼盖与一般肋梁楼盖的主要区别是楼面荷载由板通过柱直接传给基础。这种结构传力简捷，而且增大了楼层净空，按9*9米的柱网，无梁楼盖每层一般要比有梁楼板多出0.5~0.6米的净空。但由于没有主梁和次梁，钢筋混凝土板直接支承在柱上，因而楼板的厚度较大，虽传力简单，但柱网内受力不明确，若楼层需要开口，需要直接将整个柱网里的板全部拿掉。

对于一些工艺明确，净空需求高的，可采用框架结构——无梁楼盖。但对于工艺经常会有迭代升级，未来不同楼层之间有垂直输送，整体承重较大的需求，建议在建筑上选择框架结构——有梁楼板。

4.    剪力墙结构

纵、横布置的成片钢筋混凝土墙体称为剪力墙。剪力墙和钢筋混凝土楼、屋盖整体连接形成剪力墙结构。

5.    其他形式的结构主要是高层建筑中，框架结构和剪力墙结构混合使用，如框架－剪力墙结构、框架－筒体结构等。还有一些大型的体育场、机场等建筑，使用壳体、网架、悬索等结构。

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核心要点

  1. 1 工艺工程师不懂建筑结构，容易陷入‘白纸难画’或‘带镣铐跳舞’的规划困境。
  2. 2 钢结构不等于大柱网，柱网尺寸由受力体系决定，而非单纯材料选择。
  3. 3 框架结构中的有梁楼板比无梁楼盖更适合未来工艺迭代和垂直物流集成。

常见问题

工艺工程师需要掌握哪些关键建筑知识？
至少应了解常见建筑结构类型（如框架、排架、钢结构）、柱网模数、荷载传递路径及消防/规范对厂房的基本限制。这些知识能帮助其在规划初期提出可行的建筑轮廓建议，避免后期被动调整。
为什么不能只按工艺流线排布而不考虑建筑结构？
因为所有工艺设备最终必须落位到实体建筑中，而建筑受国家规范（如防火间距、层高、柱距）约束。无视结构限制的工艺布局往往无法落地，导致重复修改甚至推倒重来，浪费时间和成本。
如何选择适合工艺需求的柱网和楼板形式？
若工艺稳定且追求高净空，可选无梁楼盖；若需频繁调整产线或设置垂直输送（如提升机、多层AGV），则推荐有梁楼板框架结构。柱网宜采用9×9米等标准模数，兼顾经济性与灵活性。