Лекция №13 Проектирование одноэтажных и многоэтажных производственных зданий
Номенклатура типовых железобетонных конструкций одноэтажных производственных зданий включает несущие и ограждающие элементы, из которых проектируют одно- или многопролетные здания высотой от 3 до 18 м от пола до низа несущих конструкций покрытий с величиной пролетов от 6 до 24 (иногда до 36) м. При этом, одноэтажные производственные здания проектируют бескрановыми и с подвесными или мостовыми кранами, бесфонарными или с фонарями, со скатной или плоской (малоуклонной) кровлей, с наружным или внутренним водостоком, с пролетами одинакового или различного направления и высоты (рис. 1).
Одноэтажные производственные здания проектируют каркасными. Жесткость каркаса в продольном направлении обеспечивается при небольших высотах зданий заделкой колонн в фундаменты, а при высоких зданиях — вертикальными стальными связями между колоннами.
Здания следует проектировать прямоугольной формы в плане, с пролетами одинаковой ширины и одного направления, с одинаковым шагом колонн, без перепада высот. Рекомендуется избегать применения взаимно перпендикулярных пролетов. В случае обоснованной необходимости возведения зданий П- и Ш-образной застройки в плане, их следует располагать параллельно или под углом 0—45° к направлению господствующих ветров, обращая двором на наветренную сторону для обеспечения проветривания двора.
При выборе объемно-планировочного решения учитывают следующие принципы проектирования:
блокирование основных производственных и вспомогательных процессов (если это не противоречит технологическим, санитарно-гигиеническим, противопожарным и транспортным требованиям);
взаимная увязка грузовых и людских потоков;
зонирование в размещении внутри здания производственных и вспомогательных помещений и в пределах собственно производственной площади;
максимально возможный вынос технологического оборудования за пределы здания.
При блокировании в одном производственном здании объединяют несколько производств с одинаковыми или различными технологическими процессами, что способствует сокращению площадей предприятия, упрощению технологических связей между различными производствами, отделениями и участками, уменьшению затрат на строительство и эксплуатацию зданий.
Рис. 1. Характерные разрезы промышленных зданий:
а—б — со скатными крышами и наружным водоотводом; в — с покрытием по сегментным фермам с внутренним водоотводом; г — с шедовым покрытием и внутренним водоотводом; д — с плоским покрытием и внутренним водоотводом; 1 — несущие колонны; 2 — пролетные несущие конструкции; 3 — покрытие; 4 — сливной карниз; 5 — световой фонарь; 6 — водосборная ендова; 7 — воронка внутреннего водостока; 8 — стояк внутреннего водостока; 9 — внутренняя сеть труб ливневой канализации в каналах под полом;, 10 — внешняя сеть подземной ливневой канализации; 11 — парапет
Наиболее целесообразно блокировать цехи со сходными планировочными и конструктивными решениями, производствами, внутренним режимом, противопожарными требованиями и др.
Один из важнейших аспектов проектирования производственных зданий — организация грузовых и людских потоков. Работающим на предприятии должна быть обеспечена возможность перемещаться в здании по кратчайшим, удобным и безопасным путям. Следует избегать пересечений в одной плоскости грузовых и людских потоков, устраивая при необходимости подземные переходы, мосты и переходные мостики.
Входы в производственное здание через бытовые помещения следует располагать на лицевой стороне застройки, а выходы из бытовых помещений в цех — на основные проходы.
Зонирование внутри зданий предполагает размещение в здании следующих функциональных зон:
основного производства,
обслуживания производства (склады, ремонтные мастерские, инструментальные),
обслуживания работающих,
обслуживания инженерного оборудования (вентиляционные камеры, трансформаторные, электрощитовые, компрессорные и др.),
обслуживания технологических и инженерно-технических коммуникаций (конвейеры, электрокабели, трубопроводы и др.).
Названные зоны можно размещать в одной горизонтальной плоскости (горизонтальное зонирование) или в вертикальной плоскости (вертикальное). Совмещение горизонтального и вертикального зонирования называется пространственным функциональным зонированием.
При функциональном зонировании группируют помещения с одинаковыми вредностями и изолируют их от помещений с производствами менее вредными. При этом помещения с наибольшими вредностями размещают с подветренной стороны здания и вне основных путей передвижения работающих к рабочим местам. Для устранения попадания производственных вредностей в соседние зоны и помещения предусматривают необходимую вентиляцию, непроницаемые стены, в необходимых случаях устраивают тамбуры.
Развитие автоматизации производства и дистанционного управления технологическим оборудованием способствует все расширяющемуся внедрению такой эффективной меры улучшения условий труда и повышения уровня безопасности взрывоопасных производств, как вынос технологического оборудования за пределы производственных зданий (рис. 2).
Рис. 2. Предприятие химической промышленности с открытым расположением части технологического оборудования
При проектировании необходимо учесть также то, что химические производства весьма динамичны: их технология меняется в течение короткого времени, оборудование модернизируется и часто перемещается в пределах цехов. Все это предъявляет особые требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям зданий и сооружений, которые должны обеспечивать эффективное использование производственных площадей и объемов, допускать возможность изменения планировки внутреннего объема.
Для каждого вида производства могут быть установлены наиболее оптимальные сетки колонн, в которые укладываются все схемы производственных процессов и которые являются наиболее целесообразными для размещения технологического оборудования и организации строительных работ. В том случае, когда не представляется возможным уложить все технологические схемы в единообразную сетку колонн с постоянным шагом, увеличивают габариты пролета или шага колонн в кратное число раз к их наименьшему значению.
В химической промышленности минимальным размером для сетки колонн производственных зданий является 6,0 м.
Одноэтажные здания без мостовых кранов или оборудованные подвесными кранами грузоподъемностью от 0,25 до 5 т, проектируют с шириной пролетов 6, 9, 12, 18, 24, 30 и 36 м, шагом колонн 6 и 12 м, высотой (т. е. расстоянием от пола до низа несущей конструкции покрытия) 3,0; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0; 7,2; 8,4 9,6; 10,8; 12,0; 13,2; 14,4; 15,6; 16,8; 18,0 м.
Здания с мостовыми ручными опорными кранами грузоподъемностыо от 1 до 20 т проектируют с шириной пролетов 9, 12 и 18 м, шагом колонн 6 м, высотой 6,0; 7,2; 8,4; 9,6 м.
Здания, оборудованные мостовыми электрическими опорными кранами грузоподъемностью от 5 до 50 т, проектируют с шириной пролетов 18, 24, 30 и 36 м, шагом колонн 6 или 12 м, высотой 8,4; 9,6; 10,8; 12,0; 13,2; 14,4; 15,6; 16,8 и 18 м.
В одноэтажных частях зданий также могут применяться сетки колонн 24,012,0; 30,012,0; 36,012,0 м. Такая сетка по сравнению с более мелкой наряду с обеспечением гибкости в расположении производственного оборудования и возможности в дальнейшем модернизации технологических процессов позволяет при строительстве зданий сократить число железобетонных конструкций и значительно уменьшить объем земляных работ.
В помещениях, где применение больших пролетов в 24,0 м привело бы к неоправданному увеличению площадей, используются более мелкие сетки колонн 18,06,0 и 12,06,0 м.
Основные положения по проектированию многоэтажных зданий имеют много общего с проектированием одноэтажных зданий. Многоэтажные здания проектируют также каркасными с учетом принципов блокирования, взаимоувязки грузовых и людских потоков, зонирования производств, максимального выноса оборудования за пределы здания.
В то же время проектирование многоэтажных зданий имеет некоторые особенности. В этих зданиях должно предусматриваться устройство вертикального транспорта для перемещения людей и грузов. Меньшая по сравнению с одноэтажными зданиями сетка колонн в некоторых случаях препятствует наиболее рациональной компоновке технологического, особенно крупногабаритного оборудования.
В нижней части многоэтажных зданий применяется сетка колонн 6,06,0 м. Использование укрупненной сетки 9,06,0 м недопустимо, так как превышает нормативную временную нагрузку на междуэтажное перекрытие.
В верхних этажах, накрытых кровельным перекрытием, допускается сетка колонн 24,06,0 м.
В бытовых и вспомогательных помещениях, расположенных, как правило, по периферии зданий в нескольких этажах принимается сетка колонн 6,06,0 м.
При строительстве предприятий по переработке пластмасс применяются унифицированные пролеты: для одноэтажных зданий – с сеткой колонн 1812 или 2412 и с высотой до низа несущей конструкции фермы 7,2 м; для многоэтажного корпуса – с сеткой колонн 66 или 69 при высоте этажей не ниже 6 м.
Предпочтение следует отдавать одноэтажным зданиям, так как при сетке колонн 66 или 69 трудно размещать термопластавтоматы с объемом отливки свыше 250 см3.
Архитектурные решения зданий следует принимать с учетом градостроительных и климатических условий строительства и характера окружающей застройки.