Для каждой отрасли производства применяют свои унифицированные параметры промышленных зданий. Современное строительство ориентируется на применение типовых унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений.
Унифицированные параметры промышленных зданий
- пролет - расстояние между продольными осями. Пролет может быть: 6, 9, 12, 18 (через 6 метров) до 48 м;
- шаг - расстояние между поперечными осями. Может быть: 6, 12 м;
- высота - расстояние от уровня пола одного этажа до уровня пола другого. В одноэтажных - от уровня пола (0.000) до уровня низа несущих конструкций покрытия. Высота: 3.6-6 через 0.6 м; 5-10.8 через 1.2 м, 10.8-18 через 1.8 м;
- сетка колонн - совокупность расстояний между продольными и поперечными разбивочными осями.
Габаритные схемы зданий маркируют шифром:
Б 30-84
Б - бескаркасное;
30 - пролет в метрах;
84 - высота в дм.
К 24-144
К &- крановое;
24 - пролет в метрах;
144 - высота в дм.
Для каждой отрасли производства применяют свои унифицированные параметры промышленных зданий .
Современное промышленное строительство ориентируется на применение типовых унифицированных и , что позволяет планировать промышленные объекты по модульной схеме.
Специалистами разработаны обязательные к применению параметры изготовления конструкций и их сборки для промышленных объектов разных отраслей промышленности. Это позволяет во многом унифицировать процесс изготовления и монтажа строительных конструкций.
1. Промышленные здания машиностроительного и металлургического профиля с пролетами 18 и более метров проектируются с таким расчетом, чтобы длина поперечных пролетов бала кратна 6 метрам (например, 24 или 30 метров).
2. В промышленном строительстве применяется такое понятие, как шаг колонны. Шагом колонны называется расстояние между разбивочными осями в продольном направлении. Этот параметр также принимают кратным 6 метрам.
3. Унифицируется высота промышленных зданий. Переменная величина для промышленных объектов высотой 3,6 – 4,8 метров должна составлять 600 миллиметров, для объектов высотой 4,8 – 10,8 метров - 1200 миллиметров, выше 10,8 – 1800 миллиметров.
Оси поперечных осадочных швов проектируются совпадающими с поперечными разбивочными осями, геометрическая ось торцовых колонн должна смещаться от них на 500 миллиметров. Ось кранового рельса должна проходить на расстоянии 750 мм от разбивочной оси. Если соседние пролеты обладают одинаковой высотой, то геометрическая ось сечения колонн среднего ряда должна совпадать с разбивочной осью.
Также регламентируется расстояние от продольной оси здания до наружной грани крайних колонн. Для промышленных объектов, в которых предполагается наличие кранов грузоподъемностью выше 30 тонн или с шагом между 12 метров такое расстояние должно составлять 250 или 500 миллиметров.
Еще один немаловажный параметр при проектировании промышленных зданий - перепад высот двух параллельных пролетов. При отсутствии в здании кранов он выполняется на одной колонне, для зданий с кранами грузоподъемностью до 30 тонн принимается одна разбивочная ось, более 30 тонн - соответственно две оси, между которыми проектируется вставка, равная величине привязки (250 или 500 мм). При ширине промышленного объекта более 60 метров в случае перепада высот параллельных пролетов температурный шов здания должен совмещаться с местом примыкания этих пролетов. В этом случае примыкание параллельных пролетов осуществляется на парных колоннах, а между разбивочными осями вводится вставка. При соблюдении этих правил становится возможным монтаж без монтажа дополнительных конструкций.
В связи с использованием разнообразных технологий в различных отраслях промышленности при проектировании их несущие конструкции необходимо располагать строго единообразно по отношению к разбивочным осям. Это позволяет спроектировать унифицированные и взаимозаменяемые строительные конструкции, которые можно будет использовать при строительстве различных промышленных объектов. Сегодня в промышленном строительстве широко применяются унифицированные секции и пролеты, например, для строительства одноэтажных промышленных объектов с . В результате непрерывного научно технического прогресса постоянно совершенствуются как технологии, так и промышленное оборудование, в результате чего очень часто требуется модернизация производства. Этот процесс практически всегда сопровождается совершенствованием схемы расположения оборудования и транспортных путей, заменой устаревшего оборудования, установкой дополнительных агрегатов.
Все эти процессы наиболее легко осуществляются в зданиях, спроектированных с так называемой «ячейковой структурой», которая предполагает сплошную застройку и квадратную сетку колонн. Применяется для одноэтажных промышленных объектов. Большим преимуществом таких «гибких» зданий является то, что изменения в технологическом процессе не требуют изменения конструкции здания, то есть за счет «гибкости» здания повышается технологическая маневренность промышленных предприятий. Это обусловлено возможностью более эффективного использования существующих площадей и более низкой стоимостью строительства. Наиболее актуально использование «гибких цехов» в машиностроительной отрасли.
Унификация -- приведение к единообразию размеров объемно-планировочных параметров зданий и их конструктивных элементов, изготовляемых на заводах. Унификация имеет целью ограничение числа объемно-планировочных параметров и количества типоразмеров изделий (по форме и конструкции). Осуществляют ее путем отбора наиболее совершенных решений по архитектурным, техническим и экономическим требованиям.
Типизация -- техническое направление в проектировании и строительстве, позволяющее многократно осуществлять строительство разнообразных объектов благодаря применению унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений, доведенных до стадии утверждения типовых проектов и конструкций.
Помимо изыскания оптимальных объемно-планировочных параметров (пролет, шаг и высота) и конструктивных (сортамент строительных изделий), унификация и типизация должны устанавливать градации функциональных параметров: долговечности отдельных конструкций и зданий в целом, температурно-влажвостных и технологических режимов и т. п.
Типовые объемно-планировочные и конструктивные решения должны позволять внедрять прогрессивные нормы и методы производства и предусматривать возможность развития и совершенствования технологии производства. Здесь надо иметь в виду, что периоды перестановки и замены технологического оборудования весьма различны: для одних производств они равны 3--4 годам, для других -- 10 годам и более.
При разработке вопросов типизации и унификации учитывают также перспективы развития несущих конструкций (особенно большепролетных зданий), требования модульной системы, возможность обеспечения выразительного архитектурно-художественного облика зданий и технико- экономические показатели.
Таким образом, унифицированные объемно-планировочные и конструктивные решения не являются чем-то застывшим; они постоянно совершенствуются в связи с прогрессом в технологии строительного производства, изменением норм проектирования и градостроительных требований.
Обеспечить взаимозаменяемость элементов можно при комплексном подходе к их конструированию. Необходимым условием взаимозаменяемости является выработка единой системы допусков изготовления и сборки конструкций вне зависимости от их материалов.
Примерами взаимозаменяемых конструкций могут служить замена металлических ригелей железобетонными или деревянными, покрытии с прогонами беспрогонными, стеновых блоков крупноразмерными панелями и т. п. Взаимозаменяемыми должны быть панели наружных стен зданий, одинаковые по размерам, по теплотехническим и иным качествам, но выполненные из различных материалов.
Высшей формой унификации является создание универсальных конструкций и деталей, пригодных для различных объектов и конструктивных схем (например, использование колонн одного типоразмера в зданиях с различными пролетами, применение одних и тех же панелей для стен и покрытий и т. п.).
Подобно универсальным планировочным решениям, делающим здания гибкими в технологическом отношении, универсальные конструкции и детали расширяют область их использования. Итак, основными задачами унификации и типизации являются:
уменьшение числа типов промышленных зданий и сооружении и создание условий для их широкого блокирования;
сокращение числа типоразмеров сборных конструкций и деталей с целью повышения серийности и снижения стоимости их заводского изготовления;
рациональное членение конструкций на монтажные единицы и разработка несложных приемов их сопряжения и крепления;
создание лучших условий для использования прогрессивных технических решений.
Промышленное здание внутри расчленено конструктивными элементами на отдельные помещения (ячейки). Пространственная часть объема здания, ограниченная размерами по высоте, шагу и пролету, называется объемно-планировочным элементом здания.
Выбор этажности проектируемого здания, высоты этажа, сетки колонн, размеров здания по ширине и длине, компоновка отдельных цехов и отделений, расположение помещений с различным температурно-влажностным режимом называется объемно-планировочным решением здания.
На выбор этажности может оказывать влияние стесненность участка, предложенного для строительства, или принятие вертикальной технологической схемы производства. Отрицательным фактором многоэтажных производственных зданий в мясной промышленности может быть наличие течей в междуэтажных перекрытиях. Критерием выбора этажности в каждом конкретном случае может быть вариантность проработки проектных решений и сопоставление технико-экономических показателей. Во избежание появления в конструкциях трещин от воздействия температурных и осадочных деформаций здание рекомендуется разделять поперечными швами на отдельные отсеки. В зависимости от назначения эти швы называются: температурными, осадочными и деформационными.
5 Вспомогательные здания и помещения
К вспомогательным помещениям в мясной отрасли, относятся: конторские, бытовые, общественного питания, медпункты, культурного обслуживания, для проектно-сметных групп, комнаты для учебных занятий, кабинеты-классы по технике безопасности, помещения для хранения инвентаря, моющих и дезинфицирующих средств.
На средних и крупных предприятиях административные (конторские) и бытовые помещения, как правило, блокируют и связывают с производственными корпусами отапливаемыми переходами. Устройство переходов для работающих в холодильнике не требуется.
Административные и бытовые помещения следует размещать в отдельно стоящих зданиях или пристройках к производственным зданиям, а также во встройках и вставках производственных зданий I-V степеней огнестойкости категорий В1-В4, Г1, Г2 и Д по взрывопожарной и пожарной опасности.
Размещение административных и бытовых помещений строительно-монтажных организаций следует предусматривать в мобильных зданиях, зданиях строящихся объектов и зданиях, подлежащих сносу.
Помещения для мастеров и другого персонала; помещения для отдыха, обогрева или охлаждения; помещения курительных, уборных, умывальных, ручных ванн, полудушей, устройств питьевого водоснабжения и личной гигиены женщин, которые по условиям производства требуется располагать вблизи рабочих мест, допускается устраивать непосредственно в производственных зданиях, размещая их рассредоточенно и выполнять, как правило, из легких ограждающих конструкций, в том числе из сборно-разборных, при этом курительные не допускается размещать в помещениях с производствами категорий А, Б, В1-В3 по взрывопожарной и пожарной опасности, а в зданиях VII и VIII степеней огнестойкости помещения для отдыха, обогрева или охлаждения, а также помещения для мастеров и другого персонала не допускается размещать у наружных стен, на антресолях и площадках.
Высоту помещений от пола до потолка следует принимать не менее 2,5 м, в мобильных зданиях и в помещениях, размещаемых непосредственно в производственных зданиях, - не менее 2,4 м. Высоту залов столовых, залов совещаний и административных помещений вместимостью более 75 чел. следует принимать не менее 3 м.
Высоту от пола до потолка в коридорах, высоту от пола до низа выступающих конструкций перекрытий, а также высоту от пола до низа оборудования и коммуникаций, размещаемых под перекрытиями, следует принимать не менее 2,2 м.
Высота технических этажей определяется в каждом конкретном случае в зависимости от вида размещаемых в них инженерных сетей и оборудования и условий их эксплуатации. Высоту от пола до низа выступающих конструкций в местах прохода обслуживающего персонала следует принимать не менее 1,8 м.
При условии предохранения помещения у входа в здание от попадания атмосферных осадков отметку его пола допускается заглублять ниже планировочной отметки земли.
При входах в здания должны устраиваться приспособления для очистки обуви.
Входы в здания следует предусматривать через тамбуры.
Глубину тамбуров следует принимать более ширины дверного полотна не менее чем на 0,2 м, но не менее 1,2 м, ширину тамбуров следует принимать более ширины дверных проемов не менее чем на 0,15 м с каждой стороны.
Тамбуры при входах, предназначенных для физически ослабленных лиц и инвалидов, должны приниматься глубиной не менее 1,8 м (при движении с поворотом на 90о - не менее 2,2 м) и шириной не менее 2,2 м.
Входные двери для физически ослабленных лиц и инвалидов (в том числе для инвалидов, пользующихся креслами-колясками) должны быть шириной в свету не менее 0,9 м.
Площадь вестибюля следует принимать из расчета 0,2 м2 на одного работающего в наиболее многочисленной смене, но не менее 18,0 м2.
В многоэтажных зданиях уборные, умывальные и душевые следует размещать, как правило, над помещениями такого же назначения.
На каждом этаже здания следует предусматривать кладовые уборочного инвентаря. Площадь этих кладовых следует принимать из расчета 0,8 м2 на каждые 100 м2 площади этажа, но не менее 4,0 м2.
При площади этажа многоэтажного здания менее 400 м2 допускается предусматривать одну кладовую на два смежных этажа.
Сообщение между отдельно стоящими бытовыми зданиями и отапливаемыми производственными зданиями следует предусматривать по отапливаемым переходам.
Отапливаемые переходы допускается не предусматривать в производственные здания с численностью работающих не более 30 чел. в смену. При этом в производственных зданиях следует предусматривать помещения для хранения теплой верхней одежды. Кроме этого, отапливаемые переходы допускается не предусматривать в производственные здания с группой производственных процессов 2г.
Перечень помещений административных и бытовых зданий, размещение которых допускается в подвальных и цокольных этажах, приведен в приложении А.
Во всех административных и бытовых зданиях систему горизонтальных и вертикальных пешеходных и транспортных коммуникаций следует проектировать с учетом возможности использования их физически ослабленными лицами и инвалидами.
В местах перепада уровней пола более 4 см следует предусматривать устройство пандусов. В местах перепада уровней, где невозможно устройство пандуса, следует предусматривать установку лифтов или специальных подъемников, приспособленных для самостоятельного пользования инвалидами на креслах-колясках.
В бытовых зданиях предприятий следует размещать помещения для обслуживания работающих: санитарно-бытовые, здравоохранения и общественного питания.
В соответствии с утвержденными планами социально-экономического развития предприятия или квотой рабочих мест для инвалидов допускается предусматривать не учтенные настоящими нормами помещения или здания социального назначения.
Для расчета площади, оборудования и устройств бытовых помещений в технологической части проекта должны быть установлены следующие численности работающих: списочная, в наиболее многочисленной смене, а также в наиболее многочисленной части смены при разнице в начале и окончании смены 1 ч и более. В численности работающих должно быть учтено количество практикантов, проходящих производственное обучение.
Наиболее многочисленную смену для мобильных зданий допускается принимать равной 70 % списочной, в том числе 30 % женщин.
Минимальные геометрические параметры, расстояния между осями санитарных приборов и ширину проходов между рядами оборудования бытовых помещений, а также между рядами оборудования и стеной или перегородкой следует принимать по таблице 2.
В составе санитарно-бытовых помещений могут быть предусмотрены гардеробные, душевые, преддушевые, умывальные, уборные, курительные, помещения для обогрева или охлаждения, помещения обработки, хранения и выдачи спецодежды, а также в соответствии с ведомственными нормативными документами другие дополнительные помещения санитарно-бытового назначения.
Помещения общественного питания
При проектировании предприятий следует предусматривать помещения (объекты) общественного питания для обеспечения всех работающих на предприятиях общим, диетическим, а в соответствии с заданием на проектирование - лечебно-профилактическим питанием.
При численности работающих в смену более 200 чел. следует предусматривать столовую, работающую на полуфабрикатах или, при обосновании, - на сырье.
При численности работающих в наиболее многочисленной смене до 200 чел. следует предусматривать столовые-раздаточные.
При численности работающих в наиболее многочисленной смене менее 30 чел. допускается предусматривать комнату приема пищи вместо столовой-раздаточной.
Объекты общественного питания следует проектировать с учетом возможности их кооперированного использования группой предприятий, а при размещении в городской застройке или населенных пунктах - с учетом организации обслуживания населения.
В столовых с обслуживанием посетителей, приходящих в уличной одежде, следует предусматривать гардеробные уличной одежды, число мест в которых должно приниматься равным 120 % числа посетителей, приходящих в уличной одежде.
Число мест в столовых следует принимать равным 25 % численности работающих в наиболее многочисленной смене или наиболее многочисленной части смены.
В зависимости от специфики производства и организации труда работающих на предприятиях число мест в столовых допускается изменять.
Площадь комнаты приема пищи следует определять из расчета 1 м2 на каждого посетителя или 1,65 м2 на посетителя-инвалида, пользующегося креслом-коляской, но не менее 12 м2.
Комната приема пищи должна быть оборудована умывальником, стационарным кипятильником, электрической плитой и холодильником.
При численности работающих в наиболее многочисленной смене до 10 чел. вместо комнаты приема пищи допускается предусматривать место площадью 6 м2 для установки стола в общих гардеробных или в гардеробных домашней (уличной и домашней) одежды.
Санитарно-бытовые помещения (тип гардеробных, оборудование, состав специальных бытовых помещений) должны проектироваться в зависимости от групп производственных процессов согласно таблице 3.
Перечень профессий с отнесением их к группам производственных процессов утверждается министерствами и ведомствами по согласованию с Министерством здравоохранения Республики Беларусь и руководящими органами отраслевых профсоюзов.
По обеим сторонам, не примыкающим к стенам лестничного марша или пандуса, на пути передвижения физически ослабленных лиц и инвалидов должны предусматриваться отбойные бортики ограждения в соответствии с требованиями 4.4.
На мелких предприятиях бытовые помещения блокируют непосредственно с производственными зданиями цехов и отдельных производств. Бытовые помещения работают по типу санпропускника. Категорически запрещается размещать душевые кабины, туалеты, прачечные, кухни, столовые и т. п. над помещениями пищевых производств и обеденными залами столовых.
При проектировании бытовых помещений, как правило, используют унифицированные планировочные секции (рисунок 2.8, 2.9).
Рисунок 2.8- Унифицированные планировочные элементы гардеробных (а) и душевых (б) помещений
Рисунок 2.9 - Промышленное здание с административно-бытовым блоком
Славянский консервный завод
Тип: Здания серии Кондор ®
Тип: Здания серии Кондор ®
Размер: 16 700 кв.м.
Славянский консервный завод. Здания для производства томатной пасты, напитков из фруктов и овощей, соусов, повидла, икры и прочих продуктов переработки овощей и фруктов.
Каркас – стальные конструкции,
Кровля, стены – сэндвич-панели системы «Венталл»
Окна, светопрозрачные участки кровли
Ворота – подъемные с электроприводом
Размер: ширина 30 х длина 176 х высота 6
каркас - стальные конструкции, кровля – полистовая сборка, стены – сэндвич-панели с минераловатным утеплителем.
Конфигурация и размеры плана, высота и профиль промышленного здания определяются параметрами, количеством и взаимным расположением пролетов. Эти факторы зависят от технологии производства, характера выпускаемой продукции, производительности предприятия, требований санитарных норм и пр.
Ширина пролета
в промышленном здании (L) – расстояние между продольными координационными осями – складывается из величины пролета мостового крана (Lк) и удвоенного расстояния между осью рельса подкранового пути и модульной координационной осью (2К): L= Lк + 2К (рис.1).
Рис. 1. К определению параметров пролета
Пролеты мостовых кранов увязаны с шириной пролетов и определяются ГОСТом. Величину К принимают: 750 мм при кранах грузоподъемностью Q ≤ 500 кН; 1000 мм (и более кратно 250 мм) при Q > 500 кН, а также при устройстве в надкрановой части колонн прохода для обслуживания подкрановых путей.
Минимально допустимая ширина пролетов, определяемая условиями технологии производства (габариты и характер оборудования, система его расстановки, ширина проездов и др.) не всегда экономически целесообразна. Цеха равновеликие по площади и имеющие одинаковую длину могут быть как мелкопролетными, так и крупнопролетными, а в некоторых случаях и большепролетными. Например, здание шириной 72 м может быть сформировано шестью пролетами размером 12 м, четырьмя пролетами по 18 м, тремя пролетами по 24 м, двумя – по 36 м или одним пролетом шириной 72м. При этом надо помнить, что большепролетные здания, имея укрупненную сетку осей, являются высоко универсальными в технологическом отношении.
Шаг колонн –
расстояние между поперечными координационными осями – назначают с учетом габаритов и способа расстановки технологического оборудования, размеров выпускаемых изделий, вида внутрицехового транспорта. Так, при крупногабаритном оборудовании и больших изделиях шаг колонн назначают большим, что повышает эффективность использования производственных площадей, но усложняет конструкции покрытия и подкрановых путей. В основном принимают шаг колонн равным 6 или 12 м.
Высота пролета
– расстояние от уровня чистого пола до низа несущих конструкций покрытия – зависит от технологических, санитарно-гигиенических и экономических требований, предъявляемых к промышленному зданию. Складывается она в пролетах с мостовыми кранами из расстояний от уровня чистого пола до верха кранового рельса Н1 и расстояния от верха рельса до низа несущей конструкции покрытия Н2 (рис. 1).
Одноэтажные здания, как правило, проектируют с параллельными пролетами одинаковой ширины и высоты. В случаях технологической необходимости здания проектируют с взаимно-перпендикулярными пролетами разной ширины и высоты. В последних случаях перепады высот рекомендуется совмещать с продольными температурными швами, а величину разницы в высотах назначать кратной 0,6 м и не менее 1,2 м.
Конструктивные решения промышленных зданий
Конструктивные системы промышленных зданий выполняют по различным конструктивным схемам. В основном для промышленных зданий применяют каркасную схему, в которых прочность, жесткость и устойчивость обеспечивается пространственными рамными каркасами как с поперечным или продольным расположением ригелей, так и безригельными.
Выбор конструктивной схемы осуществляют с учетом конкретных нагрузок и воздействий на здание, а также в соответствии с функциональными, экономическими и эстетическими требованиями. Наиболее предпочтительной является каркасная система с поперечным расположением ригелей, при которой в поперечном направлении образуются рамы, которые совместно со связями обеспечивают пространственную жесткость и устойчивость здания и позволяют, изменяя шаг колонн, обеспечивать гибкость планировочного решения внутреннего пространства здания. Каркасные системы – основной тип промышленных зданий, так как в них действуют большие сосредоточенные нагрузки, удары, сотрясения от технологического оборудования и кранов.
В бескаркасных зданиях размещают небольшие цеха с пролетами шириной до 12 м, высотой до 6 м и кранами грузоподъемностью до 50 кН. В местах опирания стропильных конструкций стены с внутренних сторон усиливают пилястрами. Многоэтажные промышленные здания по бескаркасной системе строят очень редко.
Производственные здания с неполным каркасом проектируют под небольшие нагрузки: бескрановыми с Q
Внутрицеховое подъемно-транспортное оборудование
Технологический процесс требует перемещения внутри здания сырья, полуфабрикатов, готовой продукции и т.п. Применяемое при этом подъемно-транспортное оборудование необходимо не только с точки зрения технологии производства, но и для облегчения труда, а также для монтажа и демонтажа технологических агрегатов.
Внутрицеховое подъемно-транспортное оборудование делят на 2 группы:
— периодического действия;
— непрерывного действия.
К первой группе относят мостовые краны, подвесной и напольный транспорт. Вторая группа включает: конвейеры (ленточные, пластинчатые, скребковые, ковшовые, подвесные цепные), нории, рольганги и шнеки.
В основном в промышленных зданиях применяют мостовые и подвесные краны. Они обслуживают достаточно большую площадь цеха и перемещаются в трех направлениях.
Подвесные краны имеют грузоподъемность от 2,5 до 50 кН, редко до 200 кН и состоят из легкого моста или несущей балки, двух- или четырехкатковых механизмов передвижения по подвесным путям и электротали, которая перемещается по нижней полке мостовой балки (рис.2).
Рис. 2. Основные параметры подвесных однобалочных кранов
По ширине пролета устанавливают один или несколько кранов в зависимости от ширины пролета, шага несущих конструкций покрытия, грузоподъемности. По количеству путей подвесные краны могут одно-, двух- и многопролетными. Управление кранами осуществляют с пола цеха (ручные) или из кабины, подвешенной к мосту.
Мостовые краны имеют грузоподъемность от 30 до 5000 кН. В в основном применяются краны грузоподъемностью от 59 до 300 кН.
Мостовой кран состоит из несущего моста, перекрывающего рабочий пролет помещения, механизмов передвижения вдоль подкрановых путей и передвигающейся вдоль моста тележки с механизмом подъема.
Несущий мост выполняют в виде пространственных четырехплоскостных коробчатых балочных или ферменных конструкций. Краны перемещаются по рельсам, уложенным по подкрановым балкам, опирающимся на консоли колонн. Управляют мостовыми кранами из подвешенной к мосту кабины или с пола цеха (краны с ручным управлением).
Грузоподъемность, габариты и основные параметры мостовых кранов также как и подвесных определены ГОСТами (рис.3).
Рис. 3. Основные параметры пролетов с мостовыми кранами
В зависимости от продолжительности работы в единицу времени эксплуатации цеха мостовые краны подразделяют на краны тяжелого режима работы (Киспольз. ≥ 0,4), среднего режима (Киспольз. = 0,25 – 0,4) и легкого режима (Киспольз. = 0,15 – 0,25).
В одном пролете можно устанавливать два или несколько кранов, располагаемых как в одном, так и в двух уровнях цеха.
Очень часто объемно-планировочное и конструктивное решения промышленных зданий определяются наличием и характеристиками кранового оборудования. Проектировщики стремятся уменьшить грузоподъемность кранов или вообще освободить каркас здания от крановых нагрузок. Так как это позволяет уменьшить сечения колонн и размеры фундаментов, избавиться от устройства подкрановых путей и получить возможность применения укрупненной сетки колонн.
Технологические процессы в зданиях без кранов обслуживают напольным транспортом. К ним относят вагонетки, рольганги, автомобильные краны и погрузчики.
В для перемещения громоздких и тяжелых грузов целесообразно применять козловые и полукозловые краны, передвигающиеся по уложенным в уровне пола цеха рельсам. Одной опорой полукозлового крана является подкрановый путь. При замене мостовых кранов козловыми требуется увеличение пролета и высоты здания. Так, для пролетов 12 и 15 м такие увеличения пролета и высоты должны составлять, соответственно, 3 м и 1,6 м, а для пролета 18 м — соответственно 6 и 3 м. Однако, отказ от мостовых кранов в одноэтажных зданиях приводит к значительному экономическому эффекту, т.к. снятие крановых нагрузок с каркаса помимо экономии материалов открывает возможности создания легких большепролетных зданий с пространственными системами покрытий.
Кто на , тот самым умным оказался!
Объемно-планировочное решение промышленного здания определяется требованиями размещаемого в нем производственного процесса. Следовательно, проектированию здания должно предшествовать тщательное изучение технологического процесса, его основных характеристик, особенностей. При этом выявляются последовательность технологических операций и организация производственных потоков, вес и габариты технологического оборудования и изделий, способы транспортировки материалов (вид и фузоподъемность подъемно-транспортного оборудования), наличие производственных вредностей, требования к температурно-влажностному режиму внутреннего воздуха и пр.Кроме этого, объемно-планировочное решение должно обеспечить возможность реконструкции и модернизации производства, переход на новые виды продукции.
Далее рассматриваются характеристики участка, предназначенного для застройки: рельеф и геологические условия, свободное пространство или затесненный участок в городской застройке, насыщенность инженерными коммуникациями; оцениваются возможные архитектурно-композиционные решения с точки зрения размещения здания на генплане и характера окружающей застройки.
Принимаются во внимание техническая база, наличие тех или иных строительных материалов и конструкций для возведения здания.
В случаях, когда с учетом удовлетворения всего комплекса требований допускается возможность строительства одно- или многоэтажного здания, проводится предварительный технико-экономический сравнительный анализ стоимости и трудовых затрат на возведение здания различных вариантов.
На основе всех этих факторов определяются этажность и рациональные параметры промышленного здания. К примеру, развитие производственного процесса по горизонтали, с использованием крупногабаритного тяжелого оборудования (кузнечно-прессовые цеха, литейное производство и т.п.) предполагают размещение только в одноэтажных зданиях. Вертикальный технологический процесс (переработка сыпучих материалов) или производство мелких изделий на оборудовании с малыми нафузками (электротехническая, пищевая промышленности, приборостроение и т.п.) размещают в многоэтажных зданиях.
При выборе параметров производственного помещения, кроме технологических должны учитываться также санитарно-гигиенические и эргономические требования к единичному рабочему месту. Постоянным рабочим местом считается то место, где работающий находится непрерывно более 2 часов или 50% своего рабочего времени.
Рабочее пространство определяется высотой до 2 м над уровнем площадки, где находится рабочее место. Если в течение рабочего дня работающий обслуживает технологический процесс в разных точках рабочего пространства, то его постоянным рабочим местом считается все это рабочее пространство. Ориентировочные наименьшие санитарно-гигиенические размеры рабочего пространства составляют на 1 работающего: объем - 15 м 3 , площадь - 5 м 2 и высота - 3 м.
При проектировании производственных зданий следует стремиться к компактному объему с простой конфигурацией плана (в основном, прямоугольной). Должны быть по возможности исключены разновысотные пристройки и надстройки, усложняющие очертания разрезов здания.
Этому способствует блокирование в одном здании цехов с однородными производственными процессами, с близкими по размерам и структуре объемно-планировочными элементами. Блокирование позволяет объединить и укрупнить также однородные вспомогательные службы (ремонтные, энергетические, транспортные, склады и пр.). Все эти цехи и участки группируются под одной крышей и занимают весьма значительную площадь. Сблокированные здания образуют достаточно крупные объемы, обладающие определенной архитектурной выразительностью (рис. 24.1, 24.2).
В результате блокирования существенно сокращается количество зданий, экономится (до 30%) площадь промышленного предприятия, упрощаются технологические связи между производственными цехами и участками, уменьшается площадь наружных ограждающих конструкций (стен и перекрытий), снижается (на 15-20%) стоимость строительства.
Блокирование имеет и определенные ограничения в основном связанные с рельефом местности(наличие резких перепадов, овраги и пр.).
Объединяются и помещения обслуживания работающих - санитарно-бытовые помещения, пункты питания, помещения медицинского обслуживания и пр. Определен состав помещений по каждому виду обслуживания и установлены нормативные требования к их проектированию. На предприятии помещения обслуживания, как правило, размещают в специальных зданиях - вспомогательных. Существует два основных типа вспомогательных зданий: отдельно стоящие и пристроенные. Кроме этого, помещения обслуживания могут размещаться в 2-3-этажных зданиях-вставках между пролетами одноэтажного производственного здания или внутри этого здания, в объемных блоках на свободных от оборудования площадях, на антресолях, этажерках и пр. Отдельно стоящие вспомогательные здания, как правило, соединяются с производственным корпусом отапливаемыми переходами (надземными или подземными). Варианты размещения вспомогательных помещений приведены на рис. 24.3.
Вспомогательные здания, в которых преобладают санитарно-бытовые помещения, относят к бытовым или административно-бытовым. Выделяют также здания для одного вида обслуживания (столовые, медицинские пункты, газоспасательные станции, проходные и пр.).
В состав санитарно-бытовых помещений входят гардеробные, душевые, умывальные, уборные, помещения для сушки, обеспыливания и обезвреживания спецодежды, помещения для отдыха и пр. Работающие пользуются бытовыми помещениями на большинстве предприятий после работы, чтобы устранить последствия вредных воздействий производства (загрязнение тела, загрязнение вредными веществами, запыле-ние, увлажнение спецодежды и т.п.). Наряде предприятий с особым режимом для обеспечения качества продукции работающие должны посетить бытовые и пройти санитарные процедуры до начала работы.
Основную площадь бытовых помещений занимает блок гардеробных и душевых помещений (рис. 24.4). Объемно-планировочное решение блока должно обеспечить работающим на предприятии условия комфорта пользования санитарно-бытовыми помещениями и оборудованием при минимальных затратах времени.
На территории предприятия бытовые здания размещают на пути работающих от проходной к производству, обеспечивая удобный подход к ним, с максимальным приближением к рабочим местам (рис. 24.5),
Важным условием эффективного использования территории предприятия и производственных площадей в здании является четкая организация и взаимная увязка грузовых и людских потоков. Эта организация основывается на принципах функционального зонирования, определяющего построение генерального плана предприятия и пространства производственного здания. В здании рассматривается функциональное зонирование объема по горизонтали и по вертикали. Выделяются зоны основного производства, производственно-вспомогательные, инженерно-технических коммуникаций и пр. Технологический процесс рекомендуется строить по кольцевой схеме, размещая «вход» и «выход» по тыльной стороне производственного здания. Тем самым, железнодорожные пути и грузонапряженные автомобильные въезды размещаются с тыльной стороны, в то время, как потоки работающих поступают в корпус через бытовые помещения с лицевой стороны застройки.
С учетом функционального зонирования и направлением грузовых и людских потоков, производственная площадь здания разделяется продольными и поперечными проездами и проходами на отдельные технологические участки
Внутри производственного здания не допускается пересечение грузовых и людских потоков. Следует избегать пересечений грузопотоков и возвратных перемещений грузов.
При застройке территории промышленного предприятия рекомендуется избегать Г- образных, П- и Ш-образных в плане зданий (особенно, многоэтажных), т.к. это приводит к образованию замкнутых и полузамкнутых дворов. В случаях неизбежности строительства таких зданий, они должны быть ориентированы по розе ветров так, чтобы продольная ось дворов располагалась параллельно или под углом до 45° относительно направления господствующих ветров. При этом дворы не застроенной стороной обращают на наветренную сторону. Разрыв между параллельными корпусами должен приниматься равным полусумме их высот, но не менее 15 м. Такой разрыв обеспечит естественное освещение производственных помещений в зданиях.
Промышленные здания в подавляющем большинстве возводятся с использованием в качестве несущих индустриальных каркасных железобетонных или стальных конструкций. При этом, применимы все расчетные схемы каркасов - рамная, рамно-связевая и связевая. Наибольшее распространение получила железобетонная связевая.
Ограждающие конструкции также применяются, главным образом, заводского изготовления (самонесущие и навесные стены из панелей, крупных блоков). Примеры разрезки на панели наружных стен одноэтажных и многоэтажных промзданий приведены на рис. 24.6. Повышению уровня индустриализации строительства способствует разработка и применение комплектных зданий полной заводской готовности из легких металлических конструкций (ЛМК) с эффективным утеплителем.
Размещение колонн каркаса, расстояния между ними в плане, а также высота формируют объемно-планировочную структуру производственного здания. Размеры промышленных зданий принимают на основе модульной системы и общероссийской унификации.
Унификация и типизация осуществляются на основе единой системы модульной координации размеров в строительстве. При проектировании промышленных зданий, с учетом их значительных размеров, пользуются укрупненными модулями: для пролета и шага до 18 м размеры принимают кратно модулям 15М и 30, свыше 18 м - 30М и 60М; для высоты этажа до 3,6 м - кратно модулю 3М, свыше 3,6 м - кратно модулям 3М и 6М.
Унификация в своем развитии последовательно прошла несколько этапов. Вначале, в 50-х годах, она проводилась внутри отдельных отраслей промышленности (отраслевая унификация). Затем, в 60-х гг., были разработаны габаритные схемы зданий межотраслевого назначения (межотраслевая унификация). В последующие десятилетия велись работы по межвидовой унификации, предполагавшей создание габаритных схем и конструктивных решений, общих для зданий различного назначения (например, промышленных и общественных).
Итогом разработки явился каталог унифицированных типовых строительных конструкций и изделий 1.020 - 1, применимых для возведения различных видов зданий, в т.ч., многоэтажных.
Соответственно, унификация осуществлялась в направлении от простого к более сложному и прошла линейную, пространственную и объемную стадии.
На первой стадии (линейной) были унифицированы пролеты, высоты зданий, шаг колонн, нагрузки на конструкции, а также грузоподъемность мостовых кранов. На стадии пространственной унификации осуществлялось обоснованное сокращение числа сочетаний параметров по высотам и сетке колонн. В результате, были получены унифицированные объемно-планировочные элементы, из которых можно было создать множество разнообразных схем производственных зданий для разных отраслей промышленности. Разработаны различные варианты таких элементов: с подвесными и опорными мостовыми кранами, с верхним светом и без него, с внутренним и наружным отводом воды с кровли.
Следует пояснить, что объемно-планировочный элемент (пространственная ячейка) представляет собой часть здания с размерами, равными высоте этажа, пролету и шагу колонн. Его горизонтальная проекция называется планировочным элементом (планировочной ячейкой).
В проекте положение отдельных опор (колонн) фиксируется продольными и поперечными координационными осями. Расстояние между осями колонн в направлении, соответствующем основной несущей конструкции перекрытия(покрытия) здания, называют пролетом. Расстояние между координационными осями колонн в направлении, перпендикулярном пролету, называют шагом. Таким образом, здание характеризуется длиной, шириной, высотой, размерами пролета и шага колонн. Расположение в плане координационных осей определяет сетку колонн, обозначаемую как произведение пролета на шаг: 6x6; 1x6; 36x12 м и т.д. Высота этажа промышленного здания определяется расстоянием от уровня чистого пола до низа основной конструкции перекрытия на опоре (балки, фермы) - в одноэтажном здании и до пола вышележащего этажа - в многоэтажном.
Устанавливаемые в проекте сетки колонн и высоты должны отвечать требованиям технологического процесса и являются одними из главных планировочных параметров производственного здания.
Сетка колонн формирует планировочную структуру здания. Выделяются следующие типы производственных зданий: пролетные, ячейковые, зальные; одноэтажные, многоэтажные, двухэтажные. В отдельную группу можно выделить здания павильонного типа, которые широко используются для химических производств. Внутри павильона, для размещения технологического оборудования, устанавливаются сборно-разборные этажерки, конструктивно не связанные с каркасом павильона. Павильоны проектируют отапливаемыми и неотапливаемыми, одно- и двухпролетными, высотой 10,8-14,4 м, пролетом 18, 24, 30 м и шагом колонн крайних рядов 6 м. Этажерка проектируется с сеткой опор, в основном, 6x6 м (рис. 24.9).
Здания с пролетной структурой используются для размещения производств с постоянным направлением технологического процесса, что обусловило их оборудование соответствующими подъемно-транспортными механизмами - мостовыми и подвесными кранами. Производственные здания могут быть одно- и многопролетными. Пролеты проектируют размерами, кратными укрупненному модулю 15М: 9; 10,5; 12; 13,5; 15; 16,5; 18; 21; 24; 27; 30 м. Шаги колонн принимают размерами 6; 7,5; 9; 10,5; 12; 13,5; 15; 16,5; 18 м.
Высоты этажей принимают от 3 до 18 м с градацией, кратной 3М. Высота одноэтажных зданий(измеряется от пола до низа горизонтальных несущих конструкций на опоре) должна быть не менее 3 м. Высота этажа многоэтажных зданий должна быть не менее 3,3 м. Исключение составляют высоты технических этажей. В помещении высота от пола до низа выступающих конструкций перекрытия (покрытия) должна быть не менее 2,2 м; высота от пола до низа выступающих частей коммуникаций и оборудования в местах регулярного прохода людей и на путях эвакуации устанавливается не менее 2 м, а в местах нерегулярного прохода людей - не менее 1,8 м.
Пролеты располагают в основном параллельно. Существует и перпендикулярное размещение пролетов, но этого следует избегать в связи с конструктивной сложностью выполнения их примыкания.
Ячейковая структура здания характеризуется квадратной (или близкой к квадрату) укрупненной сеткой колонн - 18x12; 18x18; 18x24; 24x24 м и пр. Используется, в основном, напольный транспорт. Такая планировка позволяет размещать в здании технологические линии во взаимно перпендикулярных направлениях. Производственное здание приобретает определенную гибкость и универсальность, в нем обеспечивается, при необходимости, беспрепятственная смена оборудования и технологии, модернизация процесса.
Следует отметить, что укрупнение сетки колонн ведет к экономии производственной площади (до 9%), повышает эффективность ее использования. Практика показала, что для большинства производств, размещаемых в одноэтажных зданиях, оптимальны сетки колонн 18x12 и 24x12 м. При этом, шаг крайних колонн принимается равным 6 м (иногда 12 м), шаг средних колонн - 12 и 18 м.
Для упрощения конструктивного решения одноэтажные промышленные здания проектируют, в основном, с пролетами одного направления, одинаковой ширины и высоты. Исключения могут потребовать только технологические условия. При этом, образующиеся в многопролетном здании перепады высот более 1,2 м совмещают с температурными швами, перепады менее 1,2 м не учитывают.
Эффективность и сравнительно низкая стоимость возведения промышленных зданий из индустриальных элементов возможны при условии использования ограниченного набора объем но-планировочных и конструктивных элементов для строительства возможно широкого диапазона зданий. Для этого объемно-планировочные и конструктивные решения должны быть унифицированы, т.е. созданы оптимальные по своим параметрам пространственные элементы и конструктивные решения в ограниченном количестве, которые могут многократно применяться для промышленных зданий с размещением различных технологических процессов. На основе унификации проводится типизация строительных конструкций ограниченной номенклатуры.
Применение унифицированных конструкций, объем но-планировочных элементов промышленных зданий предполагает определенные правила размещения конструкций относительно координационных осей, т.н. привязки. Правила привязки, т.е. установленные расстояния от оси до грани или геометрической оси поперечного сечения конструктивного элемента позволяют максимально уменьшить (или полностью исключить) количество доборных элементов или дополнительных построечных работ в соединениях и сопряжениях конструкций промздания.
В одноэтажных каркасных зданиях для колонн крайних рядов и наружных стен используют привязку «О» (нулевая привязка) и привязку «250». Это означает, что при нулевой привязке внутренняя грань продольной стены условно совпадает с координационной осью, которая совмещается с наружной гранью колонны. При привязке «250» (в некоторых случаях и более, но кратной 250) наружная грань колонны смещается наружу с координационной оси на 250 мм. В торцах здания геометрическая ось несущих колонн смещается с координационной оси внутрь на 500 мм, что позволяет возвести фахверк торцовой панельной стены.
В местах устройства поперечного температурного шва геометрические оси несущих колонн смещают на 500 (для модуля 3М принимается 600) мм в обе стороны от оси шва, которую совмещают с поперечной координационной осью. Возможно устройство поперечного температурного шва на двух колоннах, геометрические оси которых совмещены с двумя поперечными координационными осями, расстояние между которыми принимается 1000 (1200) мм. Для продольного температурного шва или при перепаде высот смежных параллельных пролетов предусматривают два ряда колонн вдоль парных координационных осей, размещаемых на расстоянии 300, 550 (600) и 800 (900) мм. Примеры привязки приведены на рис. 24.7, 24.8.
В соответствии с размерами привязки и с учетом толщины навесных панелей горизонтальной разрезки для закрытия зазора между конструкциями применяют стандартные доборные элементы - вставки размерами 300, 350, 400, 550, 600, 650, 700, 800, 850, 900, 950 и 1000 мм.
Производственные здания для ряда отраслей промышленности создавались с применением унифицированных типовых секций (УТС) и унифицированных типовых пролетов (УТП). УТС - объемная часть здания, которая состоит из нескольких пролетов одной высоты, выполненная в железобетонных конструкциях, с подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 50 т. Технологический процесс и конструктивное решение определяли габариты секции, представляющей собой температурный блок здания, ограниченный продольным и поперечным температурными швами. Например, для предприятий машиностроения применяют УТС с размерами 144x72 м, состоящую по ширине из восьми 18-ти метровых пролетов длиной 72 м, высотой 10,8 м и оснащенных мостовыми кранами грузоподъемностью 10-30 т.
На основе блокирования УТС и УТП проектируют здание в соответствии с заданными технологическими условиями. В зависимости от способа блокирования, разработаны проектные решения секций, рассчитанных на блокирование: с любой стороны, только вдоль пролетов и пристройку к многопролетным секциям.
Недостатком при использовании УТС и УТП явилось в ряде случаев необоснованное значительное увеличение площадей и объемов производственных зданий. Поэтому, целесообразней для компоновки зданий применять унифицированные объемнопланировочные элементы требуемых габаритов.
Следует учесть и решаемые в настоящее время задачи по упорядочению и реконструкции сложившихся городских промышленных районов, выводу за пределы города предприятий с большим количеством вредных выбросов.
Решению проблемы занятости образовавшихся свободных трудовых ресурсов в малых и средних городах, в сельской местности способствует создание предприятий небольшой производственной мощности, сравнительно небольших строительных объемов и производственных площадей. Применение стандартных унифицированных секций в этих случаях также ограничено.
Современное производство характеризуется проведением модернизации, постоянным совершенствованием технологического процесса, поисками новых технологических решений. При этом возможны изменения направления технологического процесса, перестановка или замена оборудования. Это требует от современного производственного здания планировочной универсальности. В одноэтажных зданиях это осуществляется переходом на крупную ячейковую структуру - 12x12; 18x18; 18x24; 24x24; 24x30 (36); 36x36 м. В многоэтажных зданиях - 12x6; 12x12; 18x6 м.
Кроме технологической гибкости, укрупнение сетки колонн повышает эффективность использования производственной площади за счет установки большего числа единиц оборудования и, таким образом, повышается мощность предприятия.
Промежуточное положение между одноэтажными и многоэтажными занимают двухэтажные промышленные здания. Второй этаж решается как пролетная структура повышенной высоты с крановым оборудованием. При этом размер пролета может быть равен ширине здания. Двухэтажные здания обладают рядом преимуществ перед одноэтажными. В частности, их использование в машиностроении позволяет сократить площадь застройки предприятия на 30 -40%, строительный объем зданий - до 15%. В двухэтажном здании могут использоваться: мелкая сетка колонн по первому и укрупненная - по второму этажам, а также укрупненные сетки колонн по первому и второму этажам(глав-ный производственный корпус ОАО «Москвич» - соответственно 12x12 м и 24x12 м; главный корпус шерстопрядильной фабрики в г. Невинномысске - 9x6 и 19x6 м).
Многоэтажные производственные здания применяют в производствах с малыми полезными нагрузками на перекрытие, что характерно для предприятий электроники, точного приборостроения, электротехнических, обувных и пр. Направление производственного процесса в многоэтажном здании осуществляется сверху вниз, с использованием сил гравитации.
Кроме технологических преимуществ (сокращение расстояния между цехами и пр.) по сравнению с одноэтажным, в многоэтажном здании уменьшаются (в полтора-два раза) эксплуатационные расходы на отопление ввиду сокращения площади наружного ограждения на единицу площади пола, экономится земля. Развитие архитектурной формы по вертикали позволяет улучшить архитектурное решение застройки с учетом градостроительной ситуации.
Недостатками многоэтажного здания можно считать сравнительно сложную систему внутренних транспортных коммуникаций (устройство грузовых, пассажирских лифтов), небольшие размеры сетки колонн, значительную стоимость строительно-монтажных работ.
Увеличение ширины многоэтажного здания сокращается периметр наружных стен, стоимость единицы площади. Разработаны проекты зданий шириной 60 и более метров. Требования обеспечения нормируемого для зрительной работы соответствующего уровня естественного освещения рабочего пространства ограничивает ширину многоэтажного здания до 24 м. В проектах следует предусмотреть возможность надстройки и пристройки многоэтажных промзданий при последующей возможной реконструкции.
Многоэтажные и двухэтажные здания находят применение при расширении и реконструкции промышленных предприятий.
