Промышленные здания и сооружения
Лекция 6.
Промышленные здания и сооружения
Производственный здания промышленных предприятий существенно отличаются от жилых и общественных как по внешнему облику, так и по конструктивному решению, что обуславливается производственно-технологическими требованиями. Характерными для этих зданий являются относительно крупные по площади помещения, наличие устройств и конструктивных элементов для крепления и движения подвесных или опорных кранов, надстроек на покрытия в виде световых и аэрационных фонарей и ряд других особенностей (например, повышенная влажность, значительные тепловые выделения, высокий уровень шума и т.д.).
Существенное влияние на архитектурно-строительное решение производственных зданий оказывает их этажность.
Различают два основных вида производственных зданий: одноэтажные и многоэтажные, причем пока преобладают одноэтажные здания. Как правило, их целесообразно сооружать в том случае, если используется тяжелое технологическое оборудование, требующее значительных пролетов и вызывающее соответствующие динамические нагрузки при больших габаритах и массе выпускаемой продукции в производствах, основной технологический процесс которых протекает по горизонтали.
Одноэтажные производственные здания проектируют как с фонарями, так и без них. Они могут быть одно- и многопролетны. Многопролетные применяют значительно чаще.
Одноэтажные производственные здания строят каркасными из сборного железобетона, реже из стали в зависимости от величины и характера крановой нагрузки, основных объемно-планировочных параметров и внутреннего режима помещений цеха.
Вопрос о целесообразности применения железобетонных, металлических или других строительных конструкций нужно решать с учетом эффективности их использования и наличия в районе строительства соответствующих производственных баз и материальных ресурсов. Чаще применяют сборный железобетонный каркас. Поперечные рамы такого каркаса представляют собой систему из колонн, защемленных в фундаментах, и ригелей в виде балок или ферм. Пространственная жесткость зданий в поперечном направлении создается поперечными рамами, а в продольном – колоннами, несущей конструкцией покрытия и подкрановыми балками (в зданиях с опорными кранами), а также вертикальными и горизонтальными связями. Колонны каркаса здания располагают в местах пересечения взаимно перпендикулярных продольных и поперечных разбивочных осей, образующих сетку колонн. В одноэтажных зданиях наиболее часто применяют сетку колонн 18х12 и 24х12. На чертежах разбивочные оси маркируют по длинной стороне здания цифрами (слева направо) и по короткой (торцовой) буквами русского алфавита (снизу вверх).
Рекомендуемые материалы
Основные объемно-планировочные параметры здания – шаг, пролет и высота.
Шаг – расстояние между разбивочными осями, определяющими членение зданий на планировочные элементы или расположение вертикальных несущих конструкций зданий (стен и отдельных опор). Величина шага 6 м или 12 м; при необходимости может быть больше, но обязательно кратно 6 м.
Пролет – расстояние между разбивочными осями несущих стен или опор в направлении, соответствующем пролету основных несущих конструкций покрытия (балок, ферм) или перекрытия в многоэтажных зданиях.
Величину пролетов одноэтажных производственных зданий принимают обычно в пределах от 12 до 36 м, но в крупнопромышленных зданиях могут быть приняты пролеты большей величины.
Размер пролетов следует назначать кратным 6 м, а в некоторых случаях кратным 3 м.
Высота – расстояние от уровня пола (от отметки ±0,000) до низа несущей конструкции покрытия на опоре. Высота помещений колеблется в значительных пределах (но не менее 3 м) и ее нужно назначать кратной 0,6 м.
Многоэтажные здания возводят, главным образом, для размещения предприятий, выпускающих продукцию сравнительно небольшой массы.
Наибольшее распространение они получили в химической, электротехнической, электронной, радиотехнической, легкой, пищевой отраслях промышленности и в других производствах, технологический процесс в которых протекает по вертикали.
Целесообразно вводить их в условиях плотной городской застройки и при реконструкции промышленных предприятий в крупных городах.
Производственные здания строят преимущественно со сборными каркасами. В многоэтажных зданиях размеры следует назначать кратными для пролетов – 3 м, шаг колонн – 6 м, высота – 0,6 м. Сетку колонн часто назначают 6х6, 6х9, а также 6х12, 6х18 и 6х24.
Классификация производственных зданий и сооружений
Производственные здания промышленных предприятий классифицируют по их специфическим признакам, которые предусматривают назначение и принадлежность этих зданий к той или иной отрасли промышленности (что определяется технологическим процессом), этажность, число пролетов, степень огнестойкости и долговечности, характер застройки, способ расположения внутренних опор, систему водоотвода и вид внутрицехового транспорта.
В зависимости от назначения здания предприятий делят на производственные, в которых размещают основные, обслуживающие и некоторые другие предприятия или цеха, и вспомогательные, в которых размещают культурно-бытовые, административно-конторские помещения, столовые, лаборатории и др.
Производственные здания могут быть одно- и многоэтажными; одно- и многопролетными; с внутренним или наружным водоотводом; с подъемно-транспортным оборудованием или без него. Здания и сооружения по степени огнестойкости подразделяют на группы согласно СНиП.
В зависимости от характера застройки промышленного предприятия производственные здания могут быть сплошной и павильонной застройки.
Производственные здания сплошной застройки отличаются значительными размерами. Проектируют их или бесфонарными с искусственной вентиляцией и люминесцентным освещением, или со световыми и аэрационными фонарями.
Павильонную застройку применяют обычно на предприятиях химической и металлургической промышленности для складских и других зданий, причем ограничивают число пролетов для обеспечения естественного освещения и аэрации через боковые проемы и фонари.
По расположению внутренних опор производственные здания подразделяют на пролетные, ячейковые и зальные.
В зданиях пролетного типа размер пролета преобладает над шагом колонн.
Здания ячейкового типа - это здания обычно с квадратной или близкой к ней сеткой колонн.
Здания зального типа сооружают в том случае, если необходимо иметь значительные производственные площади без внутренних опор.
для снижения затрат при проектировании строительства были разработаны унифицированные типовые секции (УТС) и пролеты (УТП). При использовании габаритных схем и УТС размеры цехов по высоте назначают в зависимости от габарита оборудования и характера технологического процесса.
таблица 13.2
Н – высота от уровня пола до низа несущих конструкций покрытия
Кк – высота от уровня пола до головки кранового рельса
h – от пола верха консоли колонны
h0 – от верха консоли до верха колонны
В габаритных схемах содержатся данные о планировке шага колонн, пролетах, высоте и этажности зданий, крановых нагрузках и т.п.
Элементы каркаса одноэтажных зданий
Производственные одноэтажные здания строят, как правило, по каркасной схеме. Каркас применяют чаще всего железобетонный, реже стальной, в отдельных случаях может быть применен неполный каркас с несущими стенами.
Здания одноэтажных цехов с типовыми унифицированными конструкциями из сборного железобетона с укрупненной сеткой колонн могут иметь различные конструктивные схемы. Для всех схем зданий необходимо предусматривать меры по обеспечению жесткости и устойчивости всех частей и всего здания в целом.
Каркасы производственных зданий, как правило, представляют собой конструкцию, состоящую из поперечных рам, образуемых колоннами, защемленными в фундаментах и шарнирно (или жестко), связанными с ригелями покрытия (балками или фермами). При наличии подвесного транспортного оборудования или подвесных потолков, а также при подвеске различных коммуникаций, несущие конструкции покрытий в ряде случаев можно располагать через 6 м и применять подстропильные конструкции при шаге 12 м. Если подвесного транспортного оборудования нет, стропильные балки и фермы располагают через 12 м, применяя плиты пролетом 12 м.
Типовым решением являются одноэтажные здания с поперечными рамами и с шарнирным соединением ригелей и колонн.
В лекции "5 Второй закон термодинамики" также много полезной информации.
При таком соединении возможна независимая типизация ригелей и колонн, т.к. нагрузка, приложенная к одному из элементов, не вызывает изгибающего момента в другом. В этом случае достигается высокая степень универсальности колонн и ригелей покрытия, возможность их использования для различных пролетов здания и типов несущих конструкций покрытия. Кроме того, шарнирное соединение колонн и ригелей конструктивно значительно проще жесткого, т.к. облегчается изготовление и монтаж конструкций.
Как правило, широко применяются плоские системы несущих покрытий, но в последнее время получили распространение пространственные конструкции и висячие системы покрытий.
В производственных зданиях рекомендованы эффективные железобетонные несущие конструкции из высокопрочных тяжелых и легких бетонов с применением высокопрочной арматурной стали с малой материало- и трудоемкостью. Стальные конструкции целесообразно применять при соответствующих климатических условиях (на Крайнем Севере и в некоторых других районах), при отсутствии заводов сборного железобетона, с учетом конкретных условий строительства и его сроков.
При стальном каркасе конструктивные схемы в основном аналогичны схемам из железобетона.
При выборе конструктивной схемы производственных зданий со стальным каркасом необходимо учитывать разнообразные факторы, наиболее важным из которых являются режим работы кранов, нагрузки от кранов и покрытий, а также основные объемно-планировочные параметры цеха (высота, шаг, пролет).
Стальные конструкции применяют, например, в цехах заводов, в которых используют краны тяжелого и непрерывного режима работы.
