Особенности объемно-планировочных решений сельскохозяйственных зданий

Сельскохозяйственные здания проектируют одно- и многоэтажными.

Одноэтажные в зависимости от их ширины могут быть узкогабаритными и широкогабаритными.

Узкогабаритные шириной до 18 м (чаше однопролетные) наиболее распространены. В них содержат животных и птиц, устраивают теплицы.

Широкогабаритные шириной от18 до 48 м строят на крупных комплексах. Трехпролетные здания шириной до 36 м характерны для животноводческих комплексов откормочного направления, а четырехпролетные 36 м и более – для предприятий по хранению и переработке с/х продукции.

Оптимальная свобода планировочного решения достигается в моноблоках – одноэтажных многопролетных зданиях блокированного типа с параметрами: шириной до 120 м и более, пролетами 12 и 18 м (реже 6 и 9 м), с шагом колонн 3; 6; 12 и 18 м.

Многоэтажное строительство применяется редко из-за трудности вертикального перемещения животных и их эвакуации при пожаре.

В объемно-планировочных решениях с/х зданий, возводимых по типовым проектам, в единую композицию объединяют основные производственные помещения, подсобные помещения, предназначенные для размещения оборудования и вспомогательные помещения, предназначенные для обслуживающего персонала (включая санитарные узлы, коридоры и тамбуры). Их размещают или в торцах здания или вдоль его поперечной центральной оси.

При зальной схеме производственное помещение занимает почти всю площадь, не имеет внутри перегородок, кроме тех которые отделяют подсобно-вспомогательные помещения. Зальная схема экономична, но не исключает контакт больных животных со здоровыми и ограничивает возможности дезинфекции помещений.

Секционная схема обеспечивает размещение в здании двух или нескольких одинаковых производственных секций, вход в которые организован через подсобные помещения (для хранилищ по обработке овощей и фруктов).

Коридорно-секционная схема отличается от секционной тем, что вход в секции предусматривается из коридора. Коридор может быть один продольный или несколько, в том числе и поперечных (в моноблоках).

При анфиладной схеме предусматривается последовательный переход из одного производственного помещения в другое.

Смешанная схема применяется, если в здании размещают несколько различных по площади и конфигурации производственных помещений.

Конструктивные системы и схемы зданий

В процессе строительства и эксплуатации здание испытывает на себе действие многочисленных нагрузок и воздействий, отличающихся по величине, направлению, характеру действия и месту приложения. Конструкции, участвующие в восприятии нагрузок, называют несущими.

К вертикальным несущим конструкциям относятся, фундаменты, стены, отдельные опоры, а к горизонтальным - перекрытия и покрытие.

Размещаясь в объеме здания в определенном сочетании, несущие конструкции образуют пространственную систему, способную воспринимать все действующие на здание силовые нагрузки и воздействия и обеспечивать его прочность, жесткость и устойчивость. Эта система называется конструктивной системой здания.

Вертикальные несущие конструкции воспринимают действующие на здание вертикальные нагрузки (от собственной массы, оборудования, снега и др.) и передают их основанию.

Горизонтальные несущие конструкции воспринимают горизонтальные нагрузки (ветровые, сейсмические и т.д.) и поэтажно вместе с собственной массой передают их вертикальным несущим конструкциям (или на специальные вертикальные элементы жесткости – диафрагмы, связи, стволы жесткости; или на те и другие одновременно).

Тип вертикальной несущей конструкции определяет тип конструктивной системы здания. Различают основные, комбинированные и смешанные конструктивные системы. Основных систем пять: бескаркасная (стеновая), каркасная, объемно-блочная, ствольная и оболочковая.

В пределах одной конструктивной системы пространственное положение вертикальных несущих конструкций может меняться. Вариант конструктивной системы по признаку размещения в пространстве (продольного, поперечного, перекрестного) вертикальных несущих конструкций называется конструктивной схемой здания.

Бескаркасная (стеновая) конструктивная система является основной в проектировании зданий мелкоячеистой объемно-планировочной структуры: квартирных жилых домов, общежитий, больниц и др. Стены воспринимают все вертикальные, а через перекрытия и все горизонтальные нагрузки. Система включает три варианта конструктивной схемы:

1. С продольными несущими стенами и поперечными диафрагмами жесткости (жилые дома с кирпичными и крупноблочными стенами). Преимущество – свобода планировочного решения благодаря редко расставленным (через 25 – 40 м) диафрагмам. Недостаток – перерасход стенового материала (увеличение толщины наружных стен, обеспечивающее их теплоизоляцию).

2. С поперечными несущими стенами и продольными диафрагмами жесткости (в основном крупнопанельные здания). Различают два варианта этой схемы: с широким 7,2 м и смешенным 2,4-3,0 и 7,2 м шагом несущих стен. Наружные стены (за исключением торцевых) выполняют ненесущими или самонесущими. Недостаток – большая по сравнению с продольной жесткость планировочного решения.

3. С перекрестно расположенными несущими стенами (жилые и общественные здания мелкоячеистой объемно-пространственной структуры). Часто расположенные несущие стены образуют конструктивно-планировочные ячейки площадью до 20 м². Недостаток – невозможность трансформации помещений в период эксплуатации. Преимущество – повышенная пространственная жесткость.

Общим для всех вариантов является способ восприятия горизонтальных нагрузок. Нагрузки, действующие вдоль несущих стен воспринимаются этажеркой из взаимосвязанных стен и перекрытий, а перпендикулярно несущим стенам – вертикальными диафрагмами жесткости (стенами лестничных клеток, межсекционными, торцевыми и др. стенами).

Каркасная конструктивная система (производственные и сельскохозяйственные здания, общественные здания повышенной этажности). Преимущество – четкое разграничение функций: каркас воспринимает все нагрузки, стены являются только ограждениями. Вертикальные несущие конструкции в каркасной схеме – стержневые (колонны). Их соединения с горизонтальными несущими элементами (ригелями, балками, фермами) могут быть жесткими и шарнирными. Способ соединения определяет характер работы каркасов под нагрузкой. Исходным для всех типов каркасов является рамный.

В рамном каркасе ригели располагают в продольном и поперечном направлениях, соединяют с колоннами в рамы с помощью жестких узлов. Рамы воспринимают все вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на здание. Преимущество – большая прочность. Недостаток – большой перерасход металла, слишком массивный каркас.

Объемно-блочная конструктивная система (в жилых зданиях). Вертикальными несущими элементами служат объемные блоки, включающие в себя комнату или квартиру. Блоки устанавливают друг на друга столбами на всю высоту здания с передачей вертикальной нагрузки от вышележащих блоков нижележащим по контуру, двум противоположным сторонам или углам блоков.

Ствольная конструктивная система – нетрадиционная, используется при проектировании высотных жилых и общественных зданий башенного типа. Вертикальным несущим элементом, воспринимающим все вертикальные и горизонтальные нагрузки, является жесткий сердечник – ствол центрального лестнично-лифтового узла, площадь которого составляет 10-25 % площади здания.

Оболочковая конструктивная система или система с несущими наружными объемно-пространственными жесткостными конструкциями (в зданиях высотой до 100 и более этажей). Несущая часть здания представляет собой наружную оболочку – вертикальную пространственную замкнутую конструкцию, жестко заделанную в фундамент или в конструкции подземных этажей. Поперечную жесткость оболочки обеспечивают жесткие конструкции перекрытий.

Наряду с основными конструктивными системами широко применяются комбинированные конструктивные системы, в которых вертикальные несущие конструкции компонуются из разнотипных элементов – стержневых и плоскостных, стержневых и ствольных и т.д.

В системе с неполным каркасом в качестве вертикальных несущих конструкций используются стены и стойки каркаса, между которыми с помощью жестких перекрытий распределяются действующие на здание вертикальные и горизонтальные нагрузки. Система применяется в двух вариантах: с несущими наружными стенами и внутренним каркасом или с наружным каркасом и внутренними несущими стенами.

На сочетании стержневых и плоскостных вертикальных несущих конструкций основана каркасно-связевая система (каркасно-диафрагмовая, каркасно-дисковая). Вертикальные несущие конструкции – стойки каркаса и специальные вертикальные элементы жесткости, которые выполняют в виде вертикальных металлических конструкций – связей жесткости или в виде железобетонных перегородок – диафрагм жесткости. Стойки каркаса жестко соединяются с ригелями (балками, фермами) и образуют рамы.

Каркасно-ствольная система основана на разделении статических функций между каркасом и стволом или несколькими стволами жесткости. Узлы соединения ригелей и колонн каркаса – шарнирные, поэтому каркас воспринимает только вертикальные нагрузки. Горизонтальными элементами жесткости служат перекрытия. Для восприятия горизонтальных нагрузок вводятся вертикальные элементы жесткости – стволы (ядра) жесткости.

Также применяются смешанные конструктивные системы, основанные на сочетании в здании по его высоте или протяженности двух или нескольких конструктивных систем (переход от бескаркасной системы в типовых этажах к каркасной системе в первых или верхних этажах).

Конструктивная схема здания подвергается различным воздействиям в неблагоприятных сочетаниях, возникновение которых возможно в строительный и эксплуатационные периоды. Нагрузки и воздействия, действующие на здание могут быть: постоянными и временными.

К постоянным нагрузкам относят массу всех частей здания, в том числе массу несущих и ограждающих конструкций, массу и давление грунтов.

Временные нагрузки: длительные, кратковременные и особые.

К длительно временным нагрузкам относят: массу стационарного оборудования, нагрузки на перекрытия, от складируемых материалов, снеговые нагрузки, температурные воздействия.

Кратковременными считают нагрузки от массы людей, массы ремонтных материалов в зонах ремонта и обслуживания оборудования, ветровые нагрузки.

К особым нагрузкам относят сейсмические и взрывные воздействия, а также воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта (например, при замачивании просадочных грунтов) или оседании его.

Несиловые воздействия на здания также разнообразны. К ним относят температуру внутреннюю и наружную и ее колебания, влагу наружного и внутреннего воздуха, осадки, солнечную радиацию, химические агрессивные реагенты среды производства, шум, биологические разрушители.

Некоторые несиловые факторы могут вызвать силовые воздействия. Например, колебания внутренних и наружных температур приводят к знакопеременным деформациям конструкции, и наоборот, ветер являющийся силовым фактором, вызывает несиловые воздействия – переохлаждение помещений и изменение влажности.

Все эти факторы, воздействуя, на здание в отдельности и в совокупности могут вызывать разрушение конструкций и изменять параметры внутренней среды.