Thiết kế nhà máy cơ khí - Chương 2: Thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy cơ khí

CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ, QUY HOẠCH TỔNG 
MẶT BẰNG NHÀ MÁY CƠ KHÍ
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
NỘI DUNG
2.1. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy cơ khí.
2.2. Cấu trúc tổng quát của một nhà máy cơ khí
2.3. Sơ đồ cấu trúc tổng quát của nhà máy cơ khí
2.4. Thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng cơ khí
2.5. Quy hoach mặt bằng phân xưởng sản xuất
2.6. Kết cấu nhà xưởng
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.1. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy
cơ khí.
2.1.1. Tổng quát về địa điểm xây dựng nhà máy cơ
khí
Vai trò quan trọng đối với quá trình sản xuất của nhà
máy thiết kế trước mắt và lâu dài
Cần phải phù hợp với quy hoạch dài hạn về phân vùng
kinh tế của trung ương và của địa phương
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.1.2. Những nguyên tắc cơ bản để xác
định địa điểm xây dựng nhà máy cơ khí.
Gần nguồn cung cấp vật liệu (sắt thép) năng lượng (điện
năng, nhiên liệu, khí). Lao động và gần thị trường tiêu thụ
sản phẩm trước mắt và lâu dài.
Phù hợp với quy hoạch dài hạn về kinh tế và quốc phòng của
trung ương và địa phương.
Có đủ điều kiện thiên nhiên (khí hậu, địa chât, thuỷ văn)
thuận lợi cho quá trình sản xuất của nhà máy, đảm bảo chất
lượng sản phẩm, phát huy năng lực và hiệu quả sản xuất theo
thiết kế.
Đảm bảo đủ điều kiện xây dựng và mở rộng trước mắt và lâu
dài về diện tích mặt bằng, địa chất ổn định, bền vữ, không
ảnh hưởng đến các mặt hoạt động kinh tế – chính trị- văn
hóa xã hội và đời sống dân cư ở các vùng lân cận
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.1.2. Những nguyên tắc cơ bản để xác
định địa điểm xây dựng nhà máy cơ khí.
Đảm bảo an ninh quốc phòng và kinh tế (có điều kiện
và khả năng duy trì sản xuất khi có chiến tranh)
Chú ý khả năng hợp tác, liên doanh, liên kết sản xuất
trong vùng công nghiệp và vùng kinh tế.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.1.3. Phương pháp tính toán xác định
địa điểm xây dựng nhà máy cơ khí
Địa điểm tối ưu để xây dựng nhà máy cơ khí
Ki = Kci + T. Kvi nhỏ nhất
Trong đó:
Ki: chi phí toàn bộ ứng với địa điểm i (đồng)
Kci: là chi phí xây dựng nhà máy tại địa điểm i (đồng)
Kvi: là chi phí vận chuyển hàng năm trong sản xuất
ứng với địa điểm i(đồng/năm)
T: là thời hạn sử dụng nhà máy (năm)
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.1.4. Thủ tục về xác định địa điểm xây
dựng nhà máy cơ khí
Lập dự án xây dựng công trình
Khảo sát thực địa vị trí xây dựng
Lập hồ sơ về xác định địa điểm xây dựng để trình duyệt lên
cơ quan hành pháp quốc gia hoặc tỉnh
- Tờ trình xét duyệt địa điểm xây dựng
- Dự án xây dựng công trình
- Giải trình về phương án địa điểm, lựa chọn địa điểm tối ưu
theo các luận cứ kinh tế kỹ thuật, chính trị xã hội, đời sống,
môi trường
- Bản đồ địa điểm dự kiến
- Các văn bản xác nhận tính hợp lý của địa điểm dự kiến do
cơ quan chức năng lập
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.2. Cấu trúc tổng quát của một nhà máy cơ khí
Cấu trúc của nhà máy cơ khí tuỳ thuộc vào các yếu tố sau:
Quy mô sản xuất
Mặt hàng
Kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất
Thành phần cấu trúc của một nhà máy cơ khí gồm:
Các phân xưởng sản xuất chính
Các phân xưởng phụ
Hệ thống kho tàng
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.2. Cấu trúc tổng quát của một nhà máy cơ khí
Hệ thống năng lượng
Hệ thống vận chuyển
Hệ thống vệ sinh kỹ thuật, an toàn lao động
Các bộ phận quản lý- điều hành sản xuất trạm thông
tin liên lạc, trạm gác.
Các bộ phận phục vụ sinh hoạt- văn hóa xã hội y tế
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.3 Sơ đồ cấu trúc tổng quát của nhà máy cơ khí
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4. Thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng cơ khí
2.4.1. Tài liệu cần thiết.
Tài liệu về địa điểm xây dựng nhà máy.
Chương trình sản xuất
Tài liệu về các dây chuyền công nghệ chế tạo sản phẩm cơ
khí
Tài liệu thiết kế, quy hoạch từng hạng mục công trình
Sơ đồ cấu trúc tổng quát của nhà máy, từng phân xưởng, bộ
phận
Nhu cầu về lao động phân chia theo ngành nghề, giới tính,
nơi cư chú
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4. Thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng cơ khí
Nhu cầu về động lực (điện, nước, khí ) cho từng
phân xưởng, bộ phận
Nhu cầu về văn hoá xã hội, y tế
Dữ liệu về nhà máy cần có (đối với thiết kế cải tạo,
mở rộng công trình cũ)
Thiết kế mẫu (đối với thiết kế công trình mới)
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4.2. Nguyên tắc thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng
bố trí các phân xưởng, bộ phận phù hợp với quá
trình công nghệ và tổ chức sản xuất, đảm bảo tính
liên tục của quá trình sản xuất và tính hợp lý của
quá trình vận chuyển.
Xác định sơ đồ bố trí tổng mặt bằng phù hợp với
địa hình cụ thể.
Với khu đất hình chữ nhật dài:
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4.2. Nguyên tắc thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng
Khu đất hình vuông
Một số sơ đồ bố trí khác.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4.2. Nguyên tắc thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng
Chia nhà máy thành các khu vực theo các đặc điểm của
các hạng mục
Đảm bảo khoảng cách hợp lý giữa các toà nhà
Thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng phải chú ý các yêu
cầu sản xuất trước mắt và lâu dài theo dự kiến mở rộng
và phát triển sản xuất của nhà máy
Chú ý hợp khối các phân xưởng, bộ phận có quan hệ
sản xuất chặt chẽ trong một phạm vi không gian
Tận dụng các đường giao thông sẵn có và bố trí hợp lý
sơ đồ vận chuyển trong nội bộ nhà máy
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4.2. Nguyên tắc thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng
Chú ý bố trí hệ thống cây xanh trong mặt bằng nhà máy để
cân bằng môi trường
Bố trí các công trình bảo vệ nhà máy như tường cổng  hợp
lý
Chú ý khả năng sử dụng các công trình công cộng sẵn có của
nhà máy lân cận để giảm chi phí xây dựng và nâng cao hiệu
suất sử dụng các công trình này.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4.3. Trình tự thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng
nhà máy cơ khí.
Nghiên cứu, phân tích các tài liệu ban đầu, chú trọng các
điều kiện cụ thể của địa hình xây dựng, lập sơ đồ cấu trúc
tổng quát của nhà máy thiết kế.
Lập các phương án quy hoạch mặt bằng sơ bộ
Tính toán thiết kế quy hoạ
ch về công nghệ cho các hạng mục công trình
Thiết kế, quy hoạch sơ đồ vận chuyển vật liệu hợp lý theo
quá trình sản xuất
Phân tích mối quan hệ giữa các phân xưởng, bộ phận để điều
chỉnh các phương án quy hoạch tổng mặt bằng sơ bộ.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4.3. Trình tự thiết kế, quy hoạch tổng mặt
bằng nhà máy cơ khí.
Xét nhu cầu về diện tích của từng hạng mục công trình (phân
xưởng, bộ phận)
Bố trí từng hạng mục công trình theo các phương án quy
hoạch tổng mặt bằng sơ bộ và nhu cầu về diện tích vào phạm
vi thích hợp của từng khu đất xây dựng
Xác định diện tích dành để mở rộng sau này, diện tích cho
cây xanh, xây dựng đề án cải tạo địa hình
Lập sơ đồ quy hoạch mặt bằng nhà máy chính xác theo các
phương án tổng mặt bằng sơ bộ đã được điều chỉnh.
So sánh các phương án quy tổng mặt bằng chính xác, xác
định phương án tối ưu.
Hoàn thiện các tài liệu về thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng
nhà máy để trình duyệt.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4.4. Các chỉ tiêu về quy hoạch tổng mặt
bằng nhà máy cơ khí.
Hệ số mật độ kiến trúc (K1): Tỷ lệ giữa diện tích các hạng
mục công trình có mái che A1 và tổng diện tích khu đất.
K1 = A1/AT
Trong đó AT = A1++ A5 = Fa. A1
A1- diện tích các hạng mục công trình có mái che.
A1- diện tích đường vận chuyển ngoài trời.
A1- diện tích bến bãi, sân thể thao.
A1- diện tích dành để mở rộng sau này.
A1- diện tích còn thừa
Fa- hệ số về diện tích phụ (Fa = 4 - 5)
Giá trị chuẩn của hệ số mật độ kiến trúc K1 = 0,2 – 0,6
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.4.4. Các chỉ tiêu về quy hoạch tổng mặt
bằng nhà máy cơ khí.
Hệ số sử dụng đất (K2): Tỷ lệ giữa diện tích dùng trực tiếp
cho sản xuất và tổng diện tích khu đất xây dựng nhà máy.
K2 = (A1+ A2 + A3 )/AT 
Giá trị chuẩn của hệ số sử dụng đất
K2 = 0,45 – 0,55
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5. Quy hoach mặt bằng phân xưởng sản xuất
2.5.1. Nguyên tắc bố trí thiết bị công nghệ
Bố trí máy theo mối quan hệ về công nghệ để đảm bảo
dây chuyền sản xuất hợp lý.
Đảm bảo khoảng cách quy định giữa các máy, giữa máy
với kết cấu của xây dựng của nhà xưởng (tường, cột)
giữa máy với đường vận chuyển trong nội bộ phân
xưởng, bộ phận sản xuất.
Vị trí của từng máy đặt trong phân xưởng hoặc dây
chuyền sản xuất cần được xác định sao cho chi phí vận
chuyển trong sản xuất là ít nhất.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.2. áp dụng kỹ thuật mô hình để lập quy hoạch
mặt bằng phân xưởng sản xuất
Bản chất của kỹ thuật mô hình là dùng các mô hình
máy, thiết bị công nghệ đã thu nhỏ theo tỷ lệ quy
định (1/48; 1/50; 1/100)
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.3. Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng
a.Vị trí của các thiết bị công nghệ so với đường vận
chuyển:
- Máy được đặt song song với đường vận chuyển.
- Máy được đặt vuông góc với đường vận chuyển.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.3. Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng
- Máy được đặt nghiêng so với đường vận chuyển
một góc δ = 15 – 200
- Máy được đặt giữa hai đường vận chuyển.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
- Máy được bố trí hai bên đường vận chuyển
b. Bố trí các máy theo cấu trúc dây chuyền công nghệ (thành cụm, 
nhóm máy, thành đường dây máy thẳng).
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.3. Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng
c.Bố trí các máy đảm bảo những khoảng cách an toàn quy
định.
- Khoảng các giữa các máy với tường nhà.
Khoảng cách (m)
a b c
Máy nhỏ 0,4 0,4 0,9
Máy vừa 0,5 0,5 1,2
Máy lớn 0,7 0,6 1,2
Máy rất lớn 0,8 0,8 1,5
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.3. Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng
Khoảng cách giữa các máy so với cột nhà.
Cỡmáy d e g
Máy nhỏ 0,4 0,4 0,8
Máy vừa 0,5 0,5 0,9
Máy lớn 0,7 0,6 1,0
Máy rất lớn 0,8 0,8 1,2
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.3. Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng
Khoảng cách giữa các máy so với đường vận
chuyển, đường đi.
Khoảng cách Máy nhỏ Máy vừa Máy lớn Máy rất lớn
h (m) 0,4 0,6 0,8 1,2
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.3. Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng
Khoảng cách giữa các máy đặt liên tiếp cạnh nhau
theo chiều dài máy.
Cỡ máy Khoảng cách
Máy nhỏ 0,4
Máy vừa 0,5
Máy lớn 0,7
Máy rất lớn 1,0
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.3. Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng
Cỡ máy Khoảng cách
Máy nhỏ 1,6
Máy vừa 1,6
Máy lớn 1,6
Khoảng cách giữa các máy đặt quay lưng vào nhau.
Khoảng cách giữa các máy đặt vuông góc với đường vận
chuyển. Cỡ máy Khoảng cách
Máy nhỏ 0,8
Máy vừa 0,9
Máy lớn 1,2
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.3. Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng
Chiều rộng của đường vận chuyển giữa hai hàng máy
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.3. Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng
Hướng
hộp
VT đường vận chuyển Chiều vận 
chuyển
kích thước B tuỳ theo phương tiện vận chuyển
Khay động Xe đẩy tay Xe chạy 
điện
Xe có 
động cơ
I Giữa 2 hàng máy đặt
qoay lưng nhau
1 chiều
2 chiều
1,0
1,4
1,3
2,0
1,8
3,0
3,5
II Giữa 2 hàng máy đặt
cùng chiều thao tác
1 chiều
2 chiều
1,4
2,0
1,7
2,6
2,3
III Giữa 2 hàng máy đặt đối
diện nhau
1 chiều
2 chiều
2,0
2,6
2,3
3,2
3,0
IV Giữa hai hàng máy đặt 
cạnh bên sát mép đường
1 chiều
2 chiều
1,0
1,4
1,3
2,0
1,8
3,0
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.5.4. Phương pháp toán và ứng dụng trong thiết kế, 
quy hoạch mặt bằng phân xưởng sản xuất.
K = nhỏ nhất
Trong đó:
Iy: là khối lượng (cường độ) vận chuyển giữa máy i và máy j
(tấn/ ngày)
Sy: là quãng đường vận chuyển giữa máy i và máy j (m)
Ky: là giá thành vận chuyển (đồng/ tấn.m)
n: là số lượng máy (số vị trí máy) của phân xưởng sản xuất
Chi phí vận chuyển K phụ thuộc vào khoảng cách vận
chuyển Sy. vậy phải bố trí máy trong phân xưởng sản xuất
sao cho quãng đường vận chuyển giữa các máy là ngắn nhất.

n
j
yyy
n
i
KSI
11
..
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.6. Kết cấu nhà xưởng
Gồm hai dạng: Nhà một tầng và nhà nhiều tầng
2.6.1. Nhà một tầng
Bố trí độc lập khi phân xưởng có tải trọng nặng
Kết cấu chịu lực của loại nhà xưởng này là bê tông thép.
Khung lắp ghép tiêu chuẩn từ vật liệu kết cấu thường.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.6.2.Nhà nhiều tầng
Phân xưởng có tải trọng nhẹ
Kết cấu chịu lực của loại nhà xưởng này là bê tông cốt
thép, khung lắp ghép tiêu chuẩn từ vật liệu kết cấu thường.
2.6.3. Kích thước chủ yếu của phân xưởng.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên
2.6.3. Kích thước chủ yếu của phân xưởng.
Bề rộng gian B0: Nhịp hay bước cột ngang
Bước cột t: Bước cột dọc
Mạng lưới cột ( B0 x t )
Chiều cao phân xưởng H
H = h1+h2+h3
- h1 là chiều cao từ nền xưởng
đến mặt đường ray của cầu trục
- h2 là chiều cao của cầu trục
- h3 là chiều cao từ mép trên của cầu trục đến mép dưới của kết cấu
chịu lực của phân xưởng.
Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên