Долгушин В.В., Сай В.А. Основы проектирования цехов машиностроительных заводов

Подождите немного. Документ загружается.

2. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗДАНИЯ И ЭЛЕМЕНТЫ

СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Промышленными называются здания, предназначенные

для изготовления какой-либо продукции и размещения обору-

дования для осуществления технологического процесса.

2.1. Требования, предъявляемые к промышленным

зданиям

К промышленным зданиям предъявляются функциональ-

ные, технические, архитектурно-художественные и экономи-

ческие требования.

Функциональные, или технологические, требования за-

ключаются в том, чтобы здание обеспечивало нормальное

функционирование размещаемого в нем технологического

оборудования. Технологические требования являются основ-

ными при проектировании здания, т. е. определяют выбор объ-

емно-планировочного и конструктивного решений, внутрице-

хового транспорта, санитарно-гигиенических условий и т. п.

Технические требования к зданиям определяют его

прочность, устойчивость, долговечность и противопожарные

мероприятия. Обеспечение прочности и устойчивости зданий

закладывается на стадии проектирования, когда учитывается

весь комплекс воздействующих на здание нагрузок и произ-

водственных факторов. Способность здания сохранять проч-

ность и устойчивость при выполнении технологических функ-

ций определяет его долговечность. Выбор противопожарных

мероприятий зависит от степени огнестойкости здания.

Архитектурно-художественные требования подразуме-

вают создание красивого облика здания, гармоничность его

частей, современный стиль, новейшие средства его индустри-

ального воплощения.

Экономические требования заключаются в установлении

оптимального минимума затрат на сооружение здания при

обязательном выполнении всех перечисленных выше требова-

ний. Особое внимание при этом должно уделяться организа-

ции наиболее прогрессивного технологического процесса.

2.2. Классификация промышленных зданий

По своему назначению промышленные здания делятся на про-

изводственные, обслуживающие и вспомогательные.

К производственным относятся здания, в которых осуществ-

ляются основные технологические процессы. Это заготови-

тельные, механические, сборочные, ремонтные, эксперимен-

тальные и другие цеха.

К обслуживающим относятся здания энергетического, транс-

портного и складского назначения. Это ТЭЦ, компрессорные,

и насосные станции, гаражи, дело, склады и т. п.

К вспомогательным относятся административно- бытовые и

общественно-культурные помещения, профессионально-

технические училища, столовые, медицинские учреждения,

пожарные депо и др.

Состав зданий зависит от назначения, специализации и мощ-

ности завода.

Промышленные здания завода классифицируются также по

степени капитальности и огнестойкости. Такая классификация

необходима для выбора при проектировании зданий экономи-

чески наиболее выгодного варианта.

Капитальность зданий характеризуется сроком их службы. Ус-

тановлены три степени долговечности зданий: 20, 50 и 100 лет.

Огнестойкость зданий характеризуется возгораемостью и пре-

делом огнестойкости их конструкций. По огнестойкости здания

делятся на пять степеней согласно СНиП II-А5-70 «Противопо-

жарные нормы проектирования зданий и сооружений».

Кроме того, промышленные здания по архитектурно-

конструктивным признакам делятся на одноэтажные, много-

этажные и смешанной этажности.

Одноэтажные здания предназначаются для размещения в них

тяжелого и громоздкого оборудования или оборудования,

дающего значительные динамические нагрузки. Обычно в од-

ноэтажных зданиях размещают кузнечные, литейные, терми-

ческие, механосборочные цехи и различные испытательные

станции. Около 80% промышленных зданий являются одно-

этажными (см. рис.2.1.). При вертикальном технологическом

процессе или небольших промышленных нагрузках возводятся

многоэтажные здания или здания смешанной этажности.

Рис 2.1. Общий вид промышленных зданий:

а) – одноэтажных; б) – многоэтажных.

2.3. Виды и характеристика промышленных зданий

В зависимости от назначения цеха различают здания

сплошной и павильонной застройки.

Здания сплошной застройки отличаются значительными

размерами как по длине, так и по ширине. Они могут выпол-

няться со световыми или аэрационными фонарями или

беcфонарными, с крановым оборудованием или без него, отап-

ливаемыми или не отапливаемыми, с плоскими или скатными

крышами, с наружным или внутренним отводом атмосферных

вод с кровли. В зданиях подобного типа размещают большин-

ство цехов механической обработки. Нередко в одном таком

здании объединяют целую группу цехов.

При павильонной застройке зданий предусматривается

ограниченное число пролетов или даже один пролет. Естест-

венное освещение и аэрация осуществляется через боковые

проемы и фонари. В зданиях павильонной застройки разме-

щают заготовительные, термические и сборочные цехи, а так-

же склады (см. рис. 2.2 ).

Рис. 2.2. Основные виды промышленных одноэтажных

зданий пролетного типа: а) – многопролетные сплошной

застройки; б) – ячейковые; в) – зальные; г) – павильонные.

Одноэтажные здания проектируют с полным или непол-

ным каркасом или с несущими стенами. В зданиях с полным

каркасом несущим элементом являются колонны, а ограждаю-

щими – стены. В зданиях с неполным каркасом наружные стены

являются несущими и ограждающими элементами, а колонны –

несущими элементами, расположенными внутри здания.

По характеру расположения внутренних колонн здания

делятся на пролетные (размер пролета преобладает над шагом

колонн), ячейковые (с квадратной сеткой колонн) и зальные

(без внутренних колонн).

Пролетом промышленного здания называется расстояние

между осями вертикальных несущих конструкций в направле-

нии силовых ферм или балок, а шагом колонн – расстояние

между осями пролетов. Ширина пролета L и шаг колонн t яв-

ляются основными строительными параметрами здания в пла-

не. Сочетание ширины пролета с шагом колонн образует сетку

колонн (L x t). В вертикальном разрезе здания определяющим

параметром становится высота пролета h – расстояние от чис-

того пола до низа несущих конструкций покрытий

(см.рис.2.2а). При определении высоты здания учитываются

требования санитарных норм, по которым на каждого рабо-

тающего должно приходиться 4,5 м

площади и 15м

про-

мышленного здания.

Длина пролетов, шаг колонн, высота и конструктивные

элементы зданий и строительных изделий устанавливаются на

основе единой модульной системы (ЕМС), принятой у нас в

стране. Ширина пролетов и шагов колонн принимается соот-

ветственно кратной 6 и 3 м, а высота (в зависимости от назна-

чения здания) – кратной 0,3 м, 0,6 м и 1,2 м.

В производственных зданиях учитывают значительную

длину и неодинаковые по характеру нагрузки в разных местах

здания на отдельные части. Расстояние между поперечными

швами составляет 72 м, а между продольными – 144 м.

2.4. Типизация и унификация зданий

В практику строительства все шире внедряются прогрес-

сивные методы возведения зданий, увеличивается заводская

готовность строительных конструкций, применяются новые

материалы и облегченные конструкции, снижается себестои-

мость строительства, улучшается его качество. Все это требует

применения типового проектирования.

Типовое проектирование позволяет многократно приме-

нять опробованные и экономически выгодные объемно-

планировочные и конструктивные решения промышленных

зданий. При этом типизация зданий неразрывно связана с

унификацией его конструктивных элементов, т.е. с ограниче-

нием выбора и применением единообразных по форме и раз-

мерам строительных конструкций, изготовляемых индустри-

альными методами.

Типовые и унифицированные детали и конструкции, хо-

рошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации, включены в

каталоги типовых изделий и обязательны для применения.

Существует «Общесоюзный каталог типовых индустри-

альных железобетонных и бетонных изделий», в который

включены следующие сборники: К-1 «Одноэтажные здания»;

К-2 «Многоэтажные здания»; К-3 «Инженерные сооружения».

На основе «Общесоюзного каталога» проектировщиками

определены оптимальные размеры блоков, из которых можно

компоновать производственные здания необходимых размеров

для вполне определенного вида производства. Например, для

цехов механосборочного производства на заводах авиадвига-

телестроения приняты следующие типы основных секций зда-

ний:

1. Размеры в плане – 144x72 и 72x72 м с сеткой колонн

24x12 и 18x12 м;

2. Высота пролетов бескрановых и с подвесным транс-

портом грузоподъемностью до 5т – 6 м и 7,2 м;

3. Высота пролетов с мостовыми кранами грузоподъем-

ностью до 30т – 10,8 м и 12,6 м.

Помимо основных секций зданий приняты и дополни-

тельные секции для поперечных пролетов. В некоторых случа-

ях компонуют здания с разнообразными объемно- планиро-

вочными решениями. На рис. 2.3 в качестве примера приведе-

ны схемы компоновки зданий из унифицированных типовых

секций.

Рис. 2.3. Вариант компоновки зданий из унифицированных

типовых секций, блоков:

1) – основные секции; 2) – доборные секции.

На современном этапе развития НТР, когда машино-

строительная техника быстро морально устаревает, часто при-

ходится реконструировать и совершенствовать заводы. В этой

связи особое значение придается созданию универсальных це-

хов, объемно-планировочное и конструктивное решение кото-

рых позволяет не производить реконструкцию здания даже

при полном изменении всего технологического процесса.

Главная особенность такого цеха состоит в укрупненной сетке

колонн, созданной в основном за счет увеличения их шага.

Другой особенностью универсального цеха является отказ от

световых фонарей традиционной конструкции и замена их ис-

кусственным освещением или сочетание искусственного ос-

вещения с использованием современных зенитных фонарей.

К особенностям универсального цеха можно отнести

также применение вместо фундаментов под отдельные виды

оборудования одной фундаментной плиты под все виды обо-

рудования, что создает удобства для быстрой перестановки

станков.

2.5. Несущие, ограждающие и конструктивные

элементы зданий

Производственные здания для машиностроительных за-

водов строят по каркасной схеме; реже используется неполный

каркас с несущими каменными стенами.

Чаще всего применяются сборные железобетонные пред-

варительно-напряженные конструкции или монолитный кар-

кас, имеющие большую долговечность, не сгораемость и вы-

сокую экономичность в эксплуатации. К их недостаткам мож-

но отнести большой собственный вес и значительную стои-

мость перестройки (рис.2.4).

Рис. 2.4. Схема производственного здания

с железобетонным сборным каркасом

В условиях, когда по какой-либо причине сборный желе-

зобетон использовать невозможно, применяют стальные кар-

касные конструкции. Преимуществами стального каркаса яв-

ляются относительно малый вес при большой несущей спо-

собности, высокая надежность и постоянство механических

свойств. Однако относительно высокая стоимость такого кар-

каса и подверженность коррозии сдерживают применение его

в массовом промышленном строительстве.

Несущие каменные конструкции используются в основ-

ном в зданиях с малыми пролетами, имеющих небольшую на-

грузку на опоры.

Каркас промышленного здания состоит из фундамента и

фундаментных балок, колонн, подкрановых и обвязочных ба-

лок.

Фундаменты зданий по способу их возведения бывают

монолитными и сборными.

Монолитные и ленточные фундаменты дороги. Поэтому

здания на таких фундаментах возводят лишь в случае больших

динамических нагрузок на здания, а также при строительстве

зданий на просадочных грунтах и в районах, подверженных

сейсмическим воздействиям.

При каркасной схеме наиболее целесообразны отдельно

стоящие железобетонные фундаменты или сборные фундамен-

ты. Обычно применяют одноблочные, двухблочные и много-

блочные сборные фундаменты стаканного типа (рис. 2.5).

1 – стакан; 2 – плита.

Рис. 2.5. Конструкции сборных фундаментов

производственных зданий: а) – одноблочные;

б) – двухблочные; в) – составные

Основные размеры фундаментов принимают в зависимо-

сти от нагрузок и грунтовых условий. Наиболее грузоподъем-

ными являются многоблочные фундаменты.

На фундаменты опираются колонны и фундаментные

балки. Обрез фундамента располагается на уровне планиро-

вочной отметки земли; последняя принимается на 0,15м ниже

уровня чистого пола. При наличии подвалов фундаменты за-

глубляют не менее чем на 0,5 м ниже пола подвала.

Кроме того, в целях уменьшения веса и расхода стали

применяют сборные фундаменты в виде железобетонных обо-

лочек конической формы, опирающихся на плиту. Для колонн

большого сечения или для стальных колонн применяют фун-

даменты пенькового типа или свайные (рис 2.6).

Рис. 2.6. Типы фундаментов:

а) – фундамент-оболочка; б) – фундамент с подколонником

пенькового типа; в) – свайный фундамент