Промышленные здания, естественное освещение. Одноэтажные производственные здания.

Лекция 4 (5 курс ПГС) Промышленные здания, естественное освещение. Одноэтажные производственные здания. Промышленные здания в зависимости от этажности могут быть одноэтажными и многоэтажными. В современной практике преобладают одноэтажные здания (80% от общего объема строительства), так как они имеют определенные преимущества: лучшие условия для размещения оборудования, организации производственных потоков, применения транспортных и грузоподъемных устройств. В одноэтажных зданиях обеспечивается большая маневренность при изменении технологического процесса. По характеру застройки территории промышленного предприятия одноэтажные промышленные задания подразделяются на здания сплошной и павильонной застройки. Здания сплошной застройки представляют собой многопролетные корпуса большой ширины и длины. Такие здания бывают либо бесфонарные, рассчитанные на искусственное освещение и проветривание производственных помещений, либо с устройством различных систем верхнего света и аэрации, обеспечивающих естественное освещение и проветривание. Здания сплошной застройки, как правило, имеют внутренний водоотвод с многоскатной или плоской кровлей. Здания павильонной застройки имеют сравнительно небольшое количество пролетов, обеспечивающих боковое освещение естественным светом и проветривание с забором воздуха через проемы в стенах и вытяжку через аэрационный фонарь или шахты в кровле. Водоотвод часто устраивают наружный. К этому типу зданий относятся основные производственные корпуса некоторых отраслей промышленности, к которым предъявляются повышенные требования с точки зрения освещения и проветривания (химия, металлургия и др.), а также подсобные и складские помещения (см. Дятков С.В., Михеев А.П. «Архитектура промышленных зданий» М.:АСВ, 1998г. Стр. 37-65 «Освещение и воздухообмен в промышленных зданиях»). К достоинствам павильонной застройки относятся: лучшие условия санитарно-гигиенического режима, меньшая пожароопасность, возможность большей изоляции цехов с производственными вредностями, пожаро – и взрывоопасных. В зависимости от характеристики технологического процесса одноэтажные промышленные здания по объемно-планировочному решению могут быть пролетного, ячейкового, зального и комбинированного типа. Здания пролетного типа применяются в тех случаях, когда технологические процессы направлены вдоль пролета. Размеры пролетов выбираются в зависимости от характера технологического процесса и габаритов технологического оборудования и изделий. Размеры пролетов – от 12 – 36 м и более. Шаг внутренних опор – 6, 12 м и более, но кратен 6 м. Пролетный тип здания характеризуется преобладанием пролета над шагом колонн. В бескрановых зданиях без подвесного оборудования и с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 5 т применяется сетка 12 х 6, 24 х 6, 18 х 12, 24 х 12 м. В зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно применяют сетку: 18 х 12, 24 х 12, 30 х 12, 36 х 12 м. Оптимальной для большинства производств является сетка 18 х 12 или 24 х 12 м. При проектировании одноэтажных промышленных зданий следует учитывать, что укрупненная сетка колонн позволяет лучше использовать производственную площадь, способствует большей гибкости производства. Транспортная связь между отдельными участками в зданиях пролетного типа достигается при помощи мостовых и подвесных кранов. Конвейеров или напольного транспорта. Здания зального типа характеризуются большими пролетами (от 36 до 100 м и более). Применяется этот тип здания, когда необходима большая производственная площадь без внутренних опор (например, ангары, эллинги и т.п.). Большие пролеты залов перекрываются пространственными конструкциями. Пролет и шаг колонн каркаса в зданиях зального типа применяется кратным 6 м. Здания зального типа получают в последнее время распространение в отраслях промышленности, в которых технологический процесс не связан с крупногабаритным оборудованием или продукцией. Это объясняется тем, что большие размеры производственных помещений позволяют свободно использовать пространство, то есть размещать любые технологические процессы. Здания зального типа с укрепленной сеткой колонн (24х12, 30х12 м), позволяют располагать в них сборно-разборные многоэтажные этажерки для размещения технологического оборудования. Здания со сборноразборными этажерками имеют более легкие перекрытия по сравнению с многоэтажными, благодаря чему снижается вес здания, а следовательно стоимость строительства. В зданиях с крупной сеткой колонн легко осуществлять модернизацию, изменять технологический процесс, внедрять новую технологию без перестройки основных конструкций зданий. Развитие массового и непрерывного поточного производства часто требует размещение технологических линий и движения транспорта в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Мостовые краны не обеспечивают этого. Поэтому необходимо переход на другой более гибкий – подвесной или напольный – транспорт. В связи с этим появляется новый вид здания сплошной застройки с квадратной или близкой к этому сеткой колонн и одинаковой высотой до низа покрытия с подвеской к нему подъемно-транспортного оборудования. Такая структура объемнопланировочного решения получила название ячейковой, а здания – гибкий или универсальный. В зданиях ячейкового типа наибольшее распространение имеют сетки колонн 12 х 12, 18 х 18, 24 х24, 30 х30, 36 х 36 м. Отличительной особенностью гибких цехов является то, что любое существенное изменение в технологическом процессе не отражается на конструкциях здания. Кроме того, достигается технологическая маневренность, унификация объемно-планировочного и конструктивного решения, повышение эффективности использования производственных площадей, снижение стоимости строительства. Полезная площадь гибких цехов предназначается только для размещения технологического и транспортного оборудования. Вспомогательные помещения размещаются на антресолях в межферменном пространстве или в пристройках. Антресоли располагаются обычно у наружных стен здания или между предприятиями, блокируемыми в одно здание. Антресоли могут также устраиваться над подсобно-производственными помещениями, внутрицеховыми и в «метровой» зоне работы кранового оборудования. Конструктивная схема антресолей – каркасная, с сеткой колонн 6 х 6 м, при сборно-разборных конструкциях. Здания ячейкового типа проектируют с естественным и искусственным освещением. Характерной особенностью освещения производственных участков в гибких цехах является применение в них так, называемых «плавающих» систем верхнего освещения, расположение которых не зависит от пролетов и их величины. Применение таких систем позволяет получить равномерную освещенность по всей площади цеха. В зданиях комбинированного типа объемно-планировочное решение может сочетать признаки зданий пролетного типа с типом зальных, пролетного типа с ячейковыми и т.д. Основные положения по унификации, понятие УГС для различных отраслей промышленности. Унификация промышленных зданий основывается на модульной системе и имеет две формы: отраслевую и межотраслевую. Отраслевая унификация – унификация объемно-планировочных и конструктивных решений Промздания в пределах данной отрасли промышленности. Межотраслевая унификация – создание унифицированных промышленных зданий для различных отраслей промышленности. Создание межотраслевой системы унификации объемно-планировочных и конструктивных решений позволяет сократить число типоразмеров конструкций, снизить стоимость строительства. Для удобства унификации объем Промздания расчленяется на отдельные части или элементы. Объемно-планировочный элемент (пространственная ячейка) – часть здания с размерами, равными высоте этажа, пролету, шагу. Планировочный элемент (планировочная ячейка) – горизонтальная проекция объемно-планировочного элемента. Температурный блок – часть здания, состоящая из нескольких объемнопланировочных элементов, расположенных между поперечными и продольными температурами швами или между температурами швами и торцовой или продольной стороной здания. Основные стадии унификации: линейная, пространственная, объемная. Линейная унификация – унификация отдельных параметров. Основные параметры и модули для одноэтажных и промышленных зданий: Пролет: 6, 12, 18, 24, 30, 36 и более. Шаг: 6, 12, 18 и более. Модуль: 6 м. высота (от пола до низа несущей конструкции покрытия на опоре) – 3; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6 и более (для бескрановых зданий) высота для крановых зданий – 8,4; 9; 9,6 и др. Модуль по высоте – 0,6 м. Пространственная унификация – сокращение количества сочетаний параметров по пролетам, высотам и шагам колонн, создание унифицированных объемно-планировочных элементов. Объемная унификация – унификация по пути уменьшения типов зданий, создание условий для их блокирования. Объемная унификация осуществляется (унифицированных габаритных секций). на основе создания УГС Унифицированная секция является объемной частью здания и состоит из нескольких пролетов постоянной высоты. Габариты секции зависят от характера технологического процесса и конструктивного решения здания и чаще всего, представляет собой температурный блок. Длина УГС – расстояние между поперечными температурными швами, максимальная ширина – расстоянию между продольными температурными швами. В зависимости от применяемых сеток колонн, а также от характера блокирования в здании, УГС разделяются на следующие типы: 1 тип – многопролетные для зданий сплошной застройки, рассчитанные на блокирование секции с любой стороны. 2 тип – одно, двух и многопролетные, блокируемые только вдоль пролета, 3 тип – одно и многопролетные, пристраиваемые к многопролетным секциям. а) 1 2 1 2 3 4 12 3 4 125 б) в) 121 1 2 144 72 6 2 3 4 5 6 1 6 12 144 72 1 8 9 10 11 12 12 30 72 72 а) секции 1 типа 3 5 6 8 9 1 10 144 144 30 2 4 12 5 1 б) секция 2 типа в) секции 3 типа На каждую унифицированную секцию разработаны чертежи и издания массовым тиражом, что сокращает объем проектной документации, сроки проектирования. Пример: а)для предприятий машиностроения следующие унифицированные секции: 144 х 72, 72 х 72 м. утверждены 12 11 б)для одноэтажных предприятий химической промышленности 72 х 72, 72 х 144 м; в)для предприятий легкой и пищевой промышленности: 60 х 24, 60 х 72, 60 х 144, 72 х 24 м и т.д. Как уже было отмечено, практика проектирования подтверждает, что многие унифицированные типовые секции и пролеты, разработанные для конкретных отраслей промышленности, могут применяться и для других отраслей т.е. УГС и УТ П могут быть межотраслевыми. Общие принципы промышленных зданий. компоновки объемов одноэтажных Объемно-планировочные и конструктивные решения одноэтажных промышленных зданий в значительной степени зависит от требований, определенных технологическим процессом. Требования эти могут быть различными: обеспечение кондиционированного метеорологического режима и состава воздуха, обеспечение усиленной аэрации: обеспечение максимальной естественной освещенности и т.д. В одних случаях габариты изделий определяют необходимое пространство (ангары), в других – габариты оборудования (прокатные цехи). Несмотря на многообразие производств и соответственно объемнопланировочных и конструктивных решений зданий, можно выявить некоторые общие принципы этих решений, справедливые для ряда производств: 1. Блокирование в одном промышленном здании. а) некоторых производственных помещений, обслуживающих один технологический процесс б) некоторых цехов с разными технологическими процессами в) разных промышленных предприятий г)объединение однородных вспомогательных цехов (ремонтных, складских и т.д.) разных производительных процессов. Опыт показывает, что с помощью блокирования возможно, уменьшение площади заводской территории до 30 %, сокращение периметра наружных стен на 50 %, снижение стоимости строительства на 15-20%. Блокирование целесообразно в тех случаях, когда характеристики технологических процессов относительно близки между собой и когда условия строительства не вызывают при этом серьезных трудностей. 2. Принцип унификации, осуществляемый на основе УГС и УТП. Унификация способствует повышению гибкости и универсальности объемно-планировочных. И конструктивных решений промышленных зданий, что имеет большое значение для ускорения научно-технического прогресса. Объемно-планировочные и конструктивные параметры здания не должны стеснять или ограничивать процессы модернизации производства. Повышение универсальности или гибкости производственных зданий достигается за счет увеличения сетки колонн и в необходимых случаях за счет повышения высоты помещения. Если позволяет технологический процесс, объемно-планировочное решение должно быть возможно проще по своей форме, т.е. быть прямоугольным в плане с параллельно-расположенными пролетами одинаковой ширины и высоты. В этом случае значительно упрощается конструктивное решение, повышается степень сборности конструкций, сокращается количество их типоразмеров. Важным общим принципом объемно-планировочных решений является изоляция вредностей одних производственных помещений от других. Производства, при которых в воздух могут выделяться ядовитые газы, пары и пыль в концентрациях, превышающих предельно допустимые нормы, располагаются в отдельных помещения, изолированных от других помещений здания соответствующим ограждающими конструкциями. Значительное влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий оказывают природно - климатические характеристики места строительства: температурный и ветровой режим, количество осадков, инсоляция и др. В суровых климатических условиях предпочтительны здания с меньшей площадью наружных стен в целях снижения теплопотерь и, следовательно, повышения экономичности здания в эксплуатации. Повторяемость, скорость и направление ветров, а также закономерности снегопереноса оказывают влияние на выбор профиля покрытия. Характеристики светового климата определяют решение естественного освещения, размеры светопроемов и фонарей. Влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения оказывают требования пожарной безопасности. В соответствии с ними определяются: наибольшая допускаемая площадь этажа между противопожарными преградами, требуемая степень огнестойкости конструкций и т.д. Помещения, опасные в пожарном отношении, следует располагать в одноэтажных зданиях у наружных стен. Из здания на случай возникновения пожара необходимо предусмотреть возможность безопасной эвакуации людей, для чего предусматриваются эвакуационные пути и выходы. Требования пожарной безопасности в конструктивных решениях промышленных зданий сказываются прежде всего в устройстве противопожарных преград (брандмауэров) и противопожарных зон. Противопожарные преграды, выполняемые из несгораемых конструкций, разделяют объем здания на отдельные части, ограничивая при возникновении пожара распространение огня пределами одной части здания. Противопожарные зоны устраивают шириной не < 6 м. Они перерезают здание по всей его ширине или длине. На участках противопожарных зон – применяются конструкции из несгораемых материалов. Подъемно - транспортное оборудование промышленных зданий. Для перемещения грузов внутри промышленных зданий используют подъемно - транспортные оборудование или, иначе, внутрицеховой транспорт. Внутрицеховой транспорт может быть подразделен на две группы: 1)транспорт периодического действия 2)транспорт непрерывного действия. К первой группе относятся: напольный безрельсовый и рельсовый транспорт (автокары, автопогрузчики и т.д.), подвесной транспорт (тали, подвесные краны), мостовые краны и др. Ко второй группе относятся конвейеры, пневматической и гидравлический транспорт. Выбор того или иного вида транспорта зависит от технологического процесса и влияет на объемно-планировочное решение и конструкции промышленного здания. Однако целесообразно применять такие виды транспорта, которые оказывали бы наименьшее влияние на объемно - планировочное решение и конструктивное решение здания, т.е. отказываться, где это возможно, от применения мостовых кранов и тех видов транспорта, которые утяжеляют конструкции, затрудняют модернизацию технологического процесса. Поэтому в настоящее время отдается предпочтение напольному безрельсовому и рельсовому, конвейерному, пневматическому и гидравлическому транспорту. Напольный транспорт Напольный транспорт передвигается непосредственно по полу и дает возможность доставлять грузы в любую точку здания, не оказывает влияние на строительную часть здания за исключением конструкции пола, однако ведет к потере производственной площади. Напольный транспорт подразделяется на: рельсовый, безрельсовый и прицепной. Рельсовый транспорт. Направление его связано с колеей, устройство которой требует значительных строительных работ (портальные краны, вагонетки и т.д.). К безрельсовому транспорту относятся: автопогрузчики, тележки, платформы и т.д. Прицепной транспорт состоит из тягача с прицепными тележками или платформами, которые образуют поезд. Напольный транспорт является наиболее гибким видом транспорта. Тали делаются с ручным приводом или электроприводом, стационарными и передвижными. Тали закрепляются на тележке, которая передвигается по нижней полке двутавровой балки (монорельсу). Монорельс подвешивается к нижнему полу несущих конструкций покрытия. Монорельсовая дорога обслуживает лишь узкую полосу рабочего пространства, расположенную вдоль монорельса, что является ее недостатком и ограничивает область ее применения. Подвесные краны (кранбалки) применяются при пролетах зданий до 30 м и относительно небольшой массе поднимаемо груза (до 10 т.). Они состоят из основной двутавровой стальной балки, снабженной на концах катками, которые движутся по нижней полке стальных балок (рельсов), подвешенных к несущими элементам покрытия. По нижней полке основной балки движется электрическая таль. Подвесные краны позволяют перемещать грузы вдоль пролета цеха и поперек него, охватывая таким образом всю рабочую площадь. Мостовые краны – наиболее распространенные средства транспорта. Грузоподъемность мостовых кранов достигает 600 т., возможные пролеты – до 50 м. В зависимости от грузоподъемности мостовые краны могут быть малой (5-50 т.), средней (50-250 т.) и большой грузоподъемности (250-500 т.). Краны грузоподъемностью 15-500 т снабжаются двумя крюками, один из которых имеет большую грузоподъемность, другой – меньшую (Условное обозначение: пример - 30/5 т.). Мостовые краны имеют крюки или снабжаются грейферами, грузовыми электромагнитами, лапами и др. грузозахватными устройствами. Мостовые краны перемещаются вдоль цеха по рельсам, уложенным на подкрановые балки, которые опираются на консоли колонн каркаса или пилястры стен. При применении мостовых кранов увеличивается высота здания и усложняется его конструктивное решение. В зависимости от интенсивности работы мостовые краны подразделяются на краны весьма тяжелого непрерывного действия, весьма тяжелого, тяжелого, среднего и легкого режимов работы. Режим работы крана определяется продолжительностью его работы в единицу времени эксплуатации цеха. Размещение мостовых кранов. Размещение кранов определяется требованиями технологии. В одном пролете можно расположить несколько мостовых кранов. Если потребное количество кранов не удается разместить в одном ярусе, их размещают в двух или трех ярусах. Если необходима одновременная работа на одной и той же площади нескольких кранов, то ниже мостового крана располагают консольно–катучие краны и консольные краны. К специальным кранам относятся: консольно-поворотные краны, устанавливаемые на стены или специальные колонны, козловые краны, консольно-катучие краны и краны – штабелеры. Многоэтажные производственные здания, их характеристика и область применения. Конструктивные системы, унификация объемно – планировочных параметров, понятия об УГС Многоэтажные производственные здания составляют примерно 20% от общего объема промышленного строительства. В настоящее время наблюдается тенденция увеличения объема строительства многоэтажных производственных зданий. Область их применения – в производствах с относительно легким технологическим оборудованием, в случаях организации технологического процесса по вертикали, а также при ограниченных размерах территории застройки. Основные объемно – планировочные структуры многоэтажных производственных зданий: - регулярная; - регулярная, в сочетании с блокировкой с одноэтажным производственным зданием; - регулярная с верхним этажом большого пролета; - нерегулярная. Многоэтажные производственные здания регулярного типа имеют ячейковую или пролетную структуру при сетках колонн каркаса 6х6 м, 6х9 м, 7,2х7,2 м, 7,2х9 м и др. и высота 3,6; 4,2; 4,8; 5,4 м и др. Высоты этажей в предлах всего объема здания – одинаковые. Блокировка многоэтажного здания с регулярной объемно – планировочной структурой с одноэтажным зданием применяются при сплошной застройке одноэтажного производственного здания, способствует сокращению площади застройки, протяженности дорог и коммуникаций и тем самым площади строительства. Многоэтажные здания регулярного типа с верхним большепролетным этажом с краном получили особое распространение в химической промышленности. Нижние этажи имеют регулярную объемно – планировочную структуру с сетками колонн 6х6 м; 6х9 м и др., верхний этаж имеет пролет 12,18 или 24 м, оборудован мостовым или подвижным краном, конструкции верхнего этажа аналогично принимаемым в одноэтажных производственных зданиях. Разновидностью указанного типа здания является двухэтажное производственное здание с верхним этажом, имеющим более крупные пролеты, чем в 1 этаже. На первом этаже размещается тяжелое технологическое оборудование, на втором – более легкое или крупногабаритное (но легкое) оборудование. Примером может служить Московский завод малометражных автомобилей, имеющий на первом этаже сетку колонн 12х12 м, на втором – 12х24м. Многоэтажные здания с нерегулярной объемно – планировочной структурой проектируются, как правило, для предприятий горнорудной, угольной, коксохимической промышленности и др. Высоты этажей в объеме здания могут иметь разные значения. Нередко поперечный профиль этих зданий имеет значительные перепады высот, обусловленные требованиями технологических процессов, необходимостью устройства встроенного оборудования – бункеров, резервуаров и другого подобного оборудования больших размеров. Высота этажей в таких зданиях колеблется в широких пределах и может быть равной 20 м и более. Многоэтажные производственные здания могут быть малой, средней и большой гибкости, которая в той или иной степени позволяет изменить технологический процесс без изменения основных несущих конструкций здания. Здания малой гибкости имеют, как правило, ячейковое построение с небольшими размерами пролетов и шагов и квадратной сеткой колонн – 6х6 м, 7,2х7,2 м и др. Такие здания строятся чаще всего для производств, выпускающих малогабаритные изделия. Здания средней гибкости имеют большие размеры пролетов и шагов. Сетки колонн – 12х6; 18х6; 12х12 и 18х18 м. При квадратной или близкой к ней сетке колонн междуэтажные перекрытия делаются кессонными или безбалочными. Такие здания предусматриваются для производств, выпускающих средне и крупногабаритные изделия легкого веса. Здания большой гибкости строятся с пролетами 24, 30 и 36 м. Высота несущих конструкций междуэтажных перекрытий (ферм) – 2,4-3,3 м позволяет в целях рационального использования объема здания устраивать технические этажи, предназначенные для прокладки коммуникаций, размещения бытовых помещений и др. Здание большой гибкости состоит из чередующихся по высоте основных производственных и технических зданий. Габаритные схемы многоэтажных производственных зданий (УГС) характеризуются количеством пролетов, их размерами, количеством этажей и их высотами, а также наличием подъемно-транспортного оборудования. Сетка колонн назначается в зависимости от нормативной полезной нагрузки на 1 м2 перекрытия. Размеры пролетов кратны 3м, шагов – 6м. Наиболее массовые сетки колонн – 6х6 и 6х9м. Высоты этажей назначаются в соответствии с требованиями модульной координации размеров – кратными укрупненному модулю 6м, но не < 3м. Конструктивные системы многоэтажных производственных зданий каркасная, стеновая, с неполным каркасом. Преобладающей является каркасная конструктивная система. Требования, предъявляемые к каркасам – прочность, устойчивость, долговечность, оптимальность, экономичность. Классификация каркасов по материалам и способу возведения – железобетонные (сборные, сборно-монолитные, монолитные), металлические. Железобетонные каркасы с балочными перекрытиями. Характеристика колонн – на 1, 2, и 3 этажа, крайние и средние, для крановых и бескрановых частей здания. Характеристика фундаментов – монолитные и сборные, фундаментные балки трапециевидного и таврового сечения при шаге 6 и 12м. Характеристика элементов перекрытий и покрытий – ригели прямоугольного сечения, ригели с полками, фермы в зданиях с техническими этажами, плиты, плиты перекрытий ребристые и плоские с пустотами. (С.В. Дятков, А.П. Михеев. «Архитектура промышленных зданий АСВ», М.: 1998г. стр. 227-250). Безбалочные сборные каркасы – характеристика надколонными плитами, приемы раскладки плит. колонн с Каркасы со сборно-монолитными безбалочными перекрытиями. Ограждающие зданий: конструкции многоэтажных производственных Требования, предъявляемые к ограждающим конструкциям. Стены их крупных панелей. Номенклатура панелей. Приемы разрезки стен на крупные панели (горизонтальная и вертикальная разрезка). (С.В. Дятков, А.П. Михеев. «Архитектура промышленных зданий АСВ», М.: 1998г. стр. 278-309). Стены из крупных блоков. Номенклатура блоков. Приемы разрезки стен на крупные блоки (см. учебное пособие Мастаченко В.Н., Кодыш Э.Н. и др. Проектирование зданий железнодорожного транспорта: Учебное пос. – М.: УМК МПС России, 2000). Лекция 4 (5 курс ПГС) Промышленные здания, естественное освещение. Одноэтажные производственные здания. Промышленные здания в зависимости от этажности могут быть одноэтажными и многоэтажными. В современной практике преобладают одноэтажные здания (80% от общего объема строительства), так как они имеют определенные преимущества: лучшие условия для размещения оборудования, организации производственных потоков, применения транспортных и грузоподъемных устройств. В одноэтажных зданиях обеспечивается большая маневренность при изменении технологического процесса. По характеру застройки территории промышленного предприятия одноэтажные промышленные задания подразделяются на здания сплошной и павильонной застройки. Здания сплошной застройки представляют собой многопролетные корпуса большой ширины и длины. Такие здания бывают либо бесфонарные, рассчитанные на искусственное освещение и проветривание производственных помещений, либо с устройством различных систем верхнего света и аэрации, обеспечивающих естественное освещение и проветривание. Здания сплошной застройки, как правило, имеют внутренний водоотвод с многоскатной или плоской кровлей. Здания павильонной застройки имеют сравнительно небольшое количество пролетов, обеспечивающих боковое освещение естественным светом и проветривание с забором воздуха через проемы в стенах и вытяжку через аэрационный фонарь или шахты в кровле. Водоотвод часто устраивают наружный. К этому типу зданий относятся основные производственные корпуса некоторых отраслей промышленности, к которым предъявляются повышенные требования с точки зрения освещения и проветривания (химия, металлургия и др.), а также подсобные и складские помещения (см. Дятков С.В., Михеев А.П. «Архитектура промышленных зданий» М.:АСВ, 1998г. Стр. 37-65 «Освещение и воздухообмен в промышленных зданиях»). К достоинствам павильонной застройки относятся: лучшие условия санитарно-гигиенического режима, меньшая пожароопасность, возможность большей изоляции цехов с производственными вредностями, пожаро – и взрывоопасных. В зависимости от характеристики технологического процесса одноэтажные промышленные здания по объемно-планировочному решению могут быть пролетного, ячейкового, зального и комбинированного типа. Здания пролетного типа применяются в тех случаях, когда технологические процессы направлены вдоль пролета. Размеры пролетов выбираются в зависимости от характера технологического процесса и габаритов технологического оборудования и изделий. Размеры пролетов – от 12 – 36 м и более. Шаг внутренних опор – 6, 12 м и более, но кратен 6 м. Пролетный тип здания характеризуется преобладанием пролета над шагом колонн. В бескрановых зданиях без подвесного оборудования и с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 5 т применяется сетка 12 х 6, 24 х 6, 18 х 12, 24 х 12 м. В зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно применяют сетку: 18 х 12, 24 х 12, 30 х 12, 36 х 12 м. Оптимальной для большинства производств является сетка 18 х 12 или 24 х 12 м. При проектировании одноэтажных промышленных зданий следует учитывать, что укрупненная сетка колонн позволяет лучше использовать производственную площадь, способствует большей гибкости производства. Транспортная связь между отдельными участками в зданиях пролетного типа достигается при помощи мостовых и подвесных кранов. Конвейеров или напольного транспорта. Здания зального типа характеризуются большими пролетами (от 36 до 100 м и более). Применяется этот тип здания, когда необходима большая производственная площадь без внутренних опор (например, ангары, эллинги и т.п.). Большие пролеты залов перекрываются пространственными конструкциями. Пролет и шаг колонн каркаса в зданиях зального типа применяется кратным 6 м. Здания зального типа получают в последнее время распространение в отраслях промышленности, в которых технологический процесс не связан с крупногабаритным оборудованием или продукцией. Это объясняется тем, что большие размеры производственных помещений позволяют свободно использовать пространство, технологические процессы. то есть размещать любые Здания зального типа с укрепленной сеткой колонн (24х12, 30х12 м), позволяют располагать в них сборно-разборные многоэтажные этажерки для размещения технологического оборудования. Здания со сборноразборными этажерками имеют более легкие перекрытия по сравнению с многоэтажными, благодаря чему снижается вес здания, а следовательно стоимость строительства. В зданиях с крупной сеткой колонн легко осуществлять модернизацию, изменять технологический процесс, внедрять новую технологию без перестройки основных конструкций зданий. Развитие массового и непрерывного поточного производства часто требует размещение технологических линий и движения транспорта в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Мостовые краны не обеспечивают этого. Поэтому необходимо переход на другой более гибкий – подвесной или напольный – транспорт. В связи с этим появляется новый вид здания сплошной застройки с квадратной или близкой к этому сеткой колонн и одинаковой высотой до низа покрытия с подвеской к нему подъемно-транспортного оборудования. Такая структура объемнопланировочного решения получила название ячейковой, а здания – гибкий или универсальный. В зданиях ячейкового типа наибольшее распространение имеют сетки колонн 12 х 12, 18 х 18, 24 х24, 30 х30, 36 х 36 м. Отличительной особенностью гибких цехов является то, что любое существенное изменение в технологическом процессе не отражается на конструкциях здания. Кроме того, достигается технологическая маневренность, унификация объемно-планировочного и конструктивного решения, повышение эффективности использования производственных площадей, снижение стоимости строительства. Полезная площадь гибких цехов предназначается только для размещения технологического и транспортного оборудования. Вспомогательные помещения размещаются на антресолях в межферменном пространстве или в пристройках. Антресоли располагаются обычно у наружных стен здания или между предприятиями, блокируемыми в одно здание. Антресоли могут также устраиваться над подсобно-производственными помещениями, внутрицеховыми и в «метровой» зоне работы кранового оборудования. Конструктивная схема антресолей – каркасная, с сеткой колонн 6 х 6 м, при сборно-разборных конструкциях. Здания ячейкового типа проектируют с естественным и искусственным освещением. Характерной особенностью освещения производственных участков в гибких цехах является применение в них так, называемых «плавающих» систем верхнего освещения, расположение которых не зависит от пролетов и их величины. Применение таких систем позволяет получить равномерную освещенность по всей площади цеха. В зданиях комбинированного типа объемно-планировочное решение может сочетать признаки зданий пролетного типа с типом зальных, пролетного типа с ячейковыми и т.д. Основные положения по унификации, понятие УГС для различных отраслей промышленности. Унификация промышленных зданий основывается на модульной системе и имеет две формы: отраслевую и межотраслевую. Отраслевая унификация – унификация объемно-планировочных и конструктивных решений Промздания в пределах данной отрасли промышленности. Межотраслевая унификация – создание унифицированных промышленных зданий для различных отраслей промышленности. Создание межотраслевой системы унификации объемно-планировочных и конструктивных решений позволяет сократить число типоразмеров конструкций, снизить стоимость строительства. Для удобства унификации объем Промздания расчленяется на отдельные части или элементы. Объемно-планировочный элемент (пространственная ячейка) – часть здания с размерами, равными высоте этажа, пролету, шагу. Планировочный элемент (планировочная ячейка) – горизонтальная проекция объемно-планировочного элемента. Температурный блок – часть здания, состоящая из нескольких объемнопланировочных элементов, расположенных между поперечными и продольными температурами швами или между температурами швами и торцовой или продольной стороной здания. Основные стадии унификации: линейная, пространственная, объемная. Линейная унификация – унификация отдельных параметров. Основные параметры и модули для одноэтажных и промышленных зданий: Пролет: 6, 12, 18, 24, 30, 36 и более. Шаг: 6, 12, 18 и более. Модуль: 6 м. высота (от пола до низа несущей конструкции покрытия на опоре) – 3; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6 и более (для бескрановых зданий) высота для крановых зданий – 8,4; 9; 9,6 и др. Модуль по высоте – 0,6 м. Пространственная унификация – сокращение количества сочетаний параметров по пролетам, высотам и шагам колонн, создание унифицированных объемно-планировочных элементов. Объемная унификация – унификация по пути уменьшения типов зданий, создание условий для их блокирования. Объемная унификация осуществляется (унифицированных габаритных секций). на основе создания УГС Унифицированная секция является объемной частью здания и состоит из нескольких пролетов постоянной высоты. Габариты секции зависят от характера технологического процесса и конструктивного решения здания и чаще всего, представляет собой температурный блок. Длина УГС – расстояние между поперечными температурными швами, максимальная ширина – расстоянию между продольными температурными швами. В зависимости от применяемых сеток колонн, а также от характера блокирования в здании, УГС разделяются на следующие типы: 1 тип – многопролетные для зданий сплошной застройки, рассчитанные на блокирование секции с любой стороны. 2 тип – одно, двух и многопролетные, блокируемые только вдоль пролета, 3 тип – одно и многопролетные, пристраиваемые к многопролетным секциям. а) 1 2 1 2 3 4 12 3 4 125 б) в) 121 1 2 144 72 6 2 3 4 5 6 1 2 3 5 6 8 9 4 6 1 8 9 10 11 12 12 5 1 12 144 72 1 10 144 144 12 12 11 30 30 72 72 а) секции 1 типа б) секция 2 типа в) секции 3 типа На каждую унифицированную секцию разработаны чертежи и издания массовым тиражом, что сокращает объем проектной документации, сроки проектирования. Пример: а)для предприятий машиностроения следующие унифицированные секции: 144 х 72, 72 х 72 м. утверждены б)для одноэтажных предприятий химической промышленности 72 х 72, 72 х 144 м; в)для предприятий легкой и пищевой промышленности: 60 х 24, 60 х 72, 60 х 144, 72 х 24 м и т.д. Как уже было отмечено, практика проектирования подтверждает, что многие унифицированные типовые секции и пролеты, разработанные для конкретных отраслей промышленности, могут применяться и для других отраслей т.е. УГС и УТ П могут быть межотраслевыми. Общие принципы промышленных зданий. компоновки объемов одноэтажных Объемно-планировочные и конструктивные решения одноэтажных промышленных зданий в значительной степени зависит от требований, определенных технологическим процессом. Требования эти могут быть различными: обеспечение кондиционированного метеорологического режима и состава воздуха, обеспечение усиленной аэрации: обеспечение максимальной естественной освещенности и т.д. В одних случаях габариты изделий определяют необходимое пространство (ангары), в других – габариты оборудования (прокатные цехи). Несмотря на многообразие производств и соответственно объемнопланировочных и конструктивных решений зданий, можно выявить некоторые общие принципы этих решений, справедливые для ряда производств: 3. Блокирование в одном промышленном здании. а) некоторых производственных помещений, обслуживающих один технологический процесс б) некоторых цехов с разными технологическими процессами в) разных промышленных предприятий г)объединение однородных вспомогательных цехов (ремонтных, складских и т.д.) разных производительных процессов. Опыт показывает, что с помощью блокирования возможно, уменьшение площади заводской территории до 30 %, сокращение периметра наружных стен на 50 %, снижение стоимости строительства на 15-20%. Блокирование целесообразно в тех случаях, когда характеристики технологических процессов относительно близки между собой и когда условия строительства не вызывают при этом серьезных трудностей. 4. Принцип унификации, осуществляемый на основе УГС и УТП. Унификация способствует повышению гибкости и универсальности объемно-планировочных. И конструктивных решений промышленных зданий, что имеет большое значение для ускорения научно-технического прогресса. Объемно-планировочные и конструктивные параметры здания не должны стеснять или ограничивать процессы модернизации производства. Повышение универсальности или гибкости производственных зданий достигается за счет увеличения сетки колонн и в необходимых случаях за счет повышения высоты помещения. Если позволяет технологический процесс, объемно-планировочное решение должно быть возможно проще по своей форме, т.е. быть прямоугольным в плане с параллельно-расположенными пролетами одинаковой ширины и высоты. В этом случае значительно упрощается конструктивное решение, повышается степень сборности конструкций, сокращается количество их типоразмеров. Важным общим принципом объемно-планировочных решений является изоляция вредностей одних производственных помещений от других. Производства, при которых в воздух могут выделяться ядовитые газы, пары и пыль в концентрациях, превышающих предельно допустимые нормы, располагаются в отдельных помещения, изолированных от других помещений здания соответствующим ограждающими конструкциями. Значительное влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий оказывают природно - климатические характеристики места строительства: температурный и ветровой режим, количество осадков, инсоляция и др. В суровых климатических условиях предпочтительны здания с меньшей площадью наружных стен в целях снижения теплопотерь и, следовательно, повышения экономичности здания в эксплуатации. Повторяемость, скорость и направление ветров, а также закономерности снегопереноса оказывают влияние на выбор профиля покрытия. Характеристики светового климата определяют решение естественного освещения, размеры светопроемов и фонарей. Влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения оказывают требования пожарной безопасности. В соответствии с ними определяются: наибольшая допускаемая площадь этажа между противопожарными преградами, требуемая степень огнестойкости конструкций и т.д. Помещения, опасные в пожарном отношении, следует располагать в одноэтажных зданиях у наружных стен. Из здания на случай возникновения пожара необходимо предусмотреть возможность безопасной эвакуации людей, для чего предусматриваются эвакуационные пути и выходы. Требования пожарной безопасности в конструктивных решениях промышленных зданий сказываются прежде всего в устройстве противопожарных преград (брандмауэров) и противопожарных зон. Противопожарные преграды, выполняемые из несгораемых конструкций, разделяют объем здания на отдельные части, ограничивая при возникновении пожара распространение огня пределами одной части здания. Противопожарные зоны устраивают шириной не < 6 м. Они перерезают здание по всей его ширине или длине. На участках противопожарных зон – применяются конструкции из несгораемых материалов. Подъемно - транспортное оборудование промышленных зданий. Для перемещения грузов внутри промышленных зданий используют подъемно - транспортные оборудование или, иначе, внутрицеховой транспорт. Внутрицеховой транспорт может быть подразделен на две группы: 1)транспорт периодического действия 2)транспорт непрерывного действия. К первой группе относятся: напольный безрельсовый и рельсовый транспорт (автокары, автопогрузчики и т.д.), подвесной транспорт (тали, подвесные краны), мостовые краны и др. Ко второй группе относятся конвейеры, пневматической и гидравлический транспорт. Выбор того или иного вида транспорта зависит от технологического процесса и влияет на объемно-планировочное решение и конструкции промышленного здания. Однако целесообразно применять такие виды транспорта, которые оказывали бы наименьшее влияние на объемно - планировочное решение и конструктивное решение здания, т.е. отказываться, где это возможно, от применения мостовых кранов и тех видов транспорта, которые утяжеляют конструкции, затрудняют модернизацию технологического процесса. Поэтому в настоящее время отдается предпочтение напольному безрельсовому и рельсовому, гидравлическому транспорту. конвейерному, пневматическому и Напольный транспорт Напольный транспорт передвигается непосредственно по полу и дает возможность доставлять грузы в любую точку здания, не оказывает влияние на строительную часть здания за исключением конструкции пола, однако ведет к потере производственной площади. Напольный транспорт подразделяется на: рельсовый, безрельсовый и прицепной. Рельсовый транспорт. Направление его связано с колеей, устройство которой требует значительных строительных работ (портальные краны, вагонетки и т.д.). К безрельсовому транспорту относятся: автопогрузчики, тележки, платформы и т.д. Прицепной транспорт состоит из тягача с прицепными тележками или платформами, которые образуют поезд. Напольный транспорт является наиболее гибким видом транспорта. Тали делаются с ручным приводом или электроприводом, стационарными и передвижными. Тали закрепляются на тележке, которая передвигается по нижней полке двутавровой балки (монорельсу). Монорельс подвешивается к нижнему полу несущих конструкций покрытия. Монорельсовая дорога обслуживает лишь узкую полосу рабочего пространства, расположенную вдоль монорельса, что является ее недостатком и ограничивает область ее применения. Подвесные краны (кранбалки) применяются при пролетах зданий до 30 м и относительно небольшой массе поднимаемо груза (до 10 т.). Они состоят из основной двутавровой стальной балки, снабженной на концах катками, которые движутся по нижней полке стальных балок (рельсов), подвешенных к несущими элементам покрытия. По нижней полке основной балки движется электрическая таль. Подвесные краны позволяют перемещать грузы вдоль пролета цеха и поперек него, охватывая таким образом всю рабочую площадь. Мостовые краны – наиболее распространенные средства транспорта. Грузоподъемность мостовых кранов достигает 600 т., возможные пролеты – до 50 м. В зависимости от грузоподъемности мостовые краны могут быть малой (5-50 т.), средней (50-250 т.) и большой грузоподъемности (250-500 т.). Краны грузоподъемностью 15-500 т снабжаются двумя крюками, один из которых имеет большую грузоподъемность, другой – меньшую (Условное обозначение: пример - 30/5 т.). Мостовые краны имеют крюки или снабжаются грейферами, грузовыми электромагнитами, лапами и др. грузозахватными устройствами. Мостовые краны перемещаются вдоль цеха по рельсам, уложенным на подкрановые балки, которые опираются на консоли колонн каркаса или пилястры стен. При применении мостовых кранов увеличивается высота здания и усложняется его конструктивное решение. В зависимости от интенсивности работы мостовые краны подразделяются на краны весьма тяжелого непрерывного действия, весьма тяжелого, тяжелого, среднего и легкого режимов работы. Режим работы крана определяется продолжительностью его работы в единицу времени эксплуатации цеха. Размещение мостовых кранов. Размещение кранов определяется требованиями технологии. В одном пролете можно расположить несколько мостовых кранов. Если потребное количество кранов не удается разместить в одном ярусе, их размещают в двух или трех ярусах. Если необходима одновременная работа на одной и той же площади нескольких кранов, то ниже мостового крана располагают консольно–катучие краны и консольные краны. К специальным кранам относятся: консольно-поворотные краны, устанавливаемые на стены или специальные колонны, козловые краны, консольно-катучие краны и краны – штабелеры. Многоэтажные производственные здания, их характеристика и область применения. Конструктивные системы, унификация объемно – планировочных параметров, понятия об УГС Многоэтажные производственные здания составляют примерно 20% от общего объема промышленного строительства. В настоящее время наблюдается тенденция увеличения объема строительства многоэтажных производственных зданий. Область их применения – в производствах с относительно легким технологическим оборудованием, в случаях организации технологического процесса по вертикали, а также при ограниченных размерах территории застройки. Основные объемно – планировочные структуры многоэтажных производственных зданий: - регулярная; - регулярная, в сочетании с блокировкой производственным зданием; - регулярная с верхним этажом большого пролета; - нерегулярная. с одноэтажным Многоэтажные производственные здания регулярного типа имеют ячейковую или пролетную структуру при сетках колонн каркаса 6х6 м, 6х9 м, 7,2х7,2 м, 7,2х9 м и др. и высота 3,6; 4,2; 4,8; 5,4 м и др. Высоты этажей в предлах всего объема здания – одинаковые. Блокировка многоэтажного здания с регулярной объемно – планировочной структурой с одноэтажным зданием применяются при сплошной застройке одноэтажного производственного здания, способствует сокращению площади застройки, протяженности дорог и коммуникаций и тем самым площади строительства. Многоэтажные здания регулярного типа с верхним большепролетным этажом с краном получили особое распространение в химической промышленности. Нижние этажи имеют регулярную объемно – планировочную структуру с сетками колонн 6х6 м; 6х9 м и др., верхний этаж имеет пролет 12,18 или 24 м, оборудован мостовым или подвижным краном, конструкции верхнего этажа аналогично принимаемым в одноэтажных производственных зданиях. Разновидностью указанного типа здания является двухэтажное производственное здание с верхним этажом, имеющим более крупные пролеты, чем в 1 этаже. На первом этаже размещается тяжелое технологическое оборудование, на втором – более легкое или крупногабаритное (но легкое) оборудование. Примером может служить Московский завод малометражных автомобилей, имеющий на первом этаже сетку колонн 12х12 м, на втором – 12х24м. Многоэтажные здания с нерегулярной объемно – планировочной структурой проектируются, как правило, для предприятий горнорудной, угольной, коксохимической промышленности и др. Высоты этажей в объеме здания могут иметь разные значения. Нередко поперечный профиль этих зданий имеет значительные перепады высот, обусловленные требованиями технологических процессов, необходимостью устройства встроенного оборудования – бункеров, резервуаров и другого подобного оборудования больших размеров. Высота этажей в таких зданиях колеблется в широких пределах и может быть равной 20 м и более. Многоэтажные производственные здания могут быть малой, средней и большой гибкости, которая в той или иной степени позволяет изменить технологический процесс без изменения основных несущих конструкций здания. Здания малой гибкости имеют, как правило, ячейковое построение с небольшими размерами пролетов и шагов и квадратной сеткой колонн – 6х6 м, 7,2х7,2 м и др. Такие здания строятся чаще всего для производств, выпускающих малогабаритные изделия. Здания средней гибкости имеют большие размеры пролетов и шагов. Сетки колонн – 12х6; 18х6; 12х12 и 18х18 м. При квадратной или близкой к ней сетке колонн междуэтажные перекрытия делаются кессонными или безбалочными. Такие здания предусматриваются для производств, выпускающих средне и крупногабаритные изделия легкого веса. Здания большой гибкости строятся с пролетами 24, 30 и 36 м. Высота несущих конструкций междуэтажных перекрытий (ферм) – 2,4-3,3 м позволяет в целях рационального использования объема здания устраивать технические этажи, предназначенные для прокладки коммуникаций, размещения бытовых помещений и др. Здание большой гибкости состоит из чередующихся по высоте основных производственных и технических зданий. Габаритные схемы многоэтажных производственных зданий (УГС) характеризуются количеством пролетов, их размерами, количеством этажей и их высотами, а также наличием подъемно-транспортного оборудования. Сетка колонн назначается в зависимости от нормативной полезной нагрузки на 1 м2 перекрытия. Размеры пролетов кратны 3м, шагов – 6м. Наиболее массовые сетки колонн – 6х6 и 6х9м. Высоты этажей назначаются в соответствии с требованиями модульной координации размеров – кратными укрупненному модулю 6м, но не < 3м. Конструктивные системы многоэтажных производственных зданий каркасная, стеновая, с неполным каркасом. Преобладающей является каркасная конструктивная система. Требования, предъявляемые к каркасам – прочность, устойчивость, долговечность, оптимальность, экономичность. Классификация каркасов по материалам и способу возведения – железобетонные (сборные, сборно-монолитные, монолитные), металлические. Железобетонные каркасы с балочными перекрытиями. Характеристика колонн – на 1, 2, и 3 этажа, крайние и средние, для крановых и бескрановых частей здания. Характеристика фундаментов – монолитные и сборные, фундаментные балки трапециевидного и таврового сечения при шаге 6 и 12м. Характеристика элементов перекрытий и покрытий – ригели прямоугольного сечения, ригели с полками, фермы в зданиях с техническими этажами, плиты, плиты перекрытий ребристые и плоские с пустотами. (С.В. Дятков, А.П. Михеев. «Архитектура промышленных зданий АСВ», М.: 1998г. стр. 227-250). Безбалочные сборные каркасы – характеристика надколонными плитами, приемы раскладки плит. колонн Каркасы со сборно-монолитными безбалочными перекрытиями. с Ограждающие зданий: конструкции многоэтажных производственных Требования, предъявляемые к ограждающим конструкциям. Стены их крупных панелей. Номенклатура панелей. Приемы разрезки стен на крупные панели (горизонтальная и вертикальная разрезка). (С.В. Дятков, А.П. Михеев. «Архитектура промышленных зданий АСВ», М.: 1998г. стр. 278-309). Стены из крупных блоков. Номенклатура блоков. Приемы разрезки стен на крупные блоки (см. учебное пособие Мастаченко В.Н., Кодыш Э.Н. и др. Проектирование зданий железнодорожного транспорта: Учебное пос. – М.: УМК МПС России, 2000).