Одноэтажные и многоэтажные промышленные предприятия
Завод "ПетрозаводскМаш"
ОДНОЭТАЖНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗДАНИЯ
Одноэтажные промышленные здания могут иметь простые и сложные формы в плане.
В настоящее время преобладающей является также прямоугольная форма с большими размерами здания в плане (сплошной застройки), устраняющая указанные недостатки раздельной застройки территории мелкими зданиями. Здания сложных форм: П-образные, Ш-образные и гребенчатые, подобные Ш-образным, применяют только для аэрируемых цехов, имеющих большие тепло- и газовыделения (прокатные, прессовые, кузнечные и тому подобные цехи), поскольку развитый периметр позволяет организовать приток и удаление воздуха. Чтобы обеспечить проветривание тупиковых дворов, их ширина должна быть не менее полусуммы высот противостоящих зданий, но не меньше 15 м (при отсутствии вредных выделений эта величина может быть уменьшена до 12 м). Тупиковые дворы располагают параллельно или под углом 0—45° к преобладающему направлению ветров. Открытую сторону двора обращают на наветренную сторону, а если по условиям планировки такое расположение невозможно, в закрытой стороне устраивают аэрационные проемы не менее 4 м шириной и 4,5 м высотой.
В зависимости от характеристики технологического процесса одноэтажные промышленные здания по объемно-планировочному решению могут быть пролетного, зального, ячейкового и комбинированного типа.
"Здания пролетного типа применяют в тех случаях, когда технологические процессы направлены вдоль пролета и обслуживаются кранами. Размеры пролетов 12—36 м выбирают в зависимости от характера технологического процесса, габаритов размещаемого оборудования и изделий. Шаг внутренних вертикальных опор (колонн) принимают обычно 6 или 12 м, может быть и больше, но во всех случаях кратным 6 м.
Транспортной связи между отдельными участками в зданиях пролетного типа достигают при помощи мостовых и подвесных кранов, конвейеров или напольного транспорта.
Унифицированные типовые секции и унифицированные типовые пролеты применялись при проектировании промышленных зданий павильонного типа как сплошной застройки, так и в виде отдельных корпусов. Путем блокирования типовых секций и пролетов можно было получать различные объемно-планировочные решения зданий. Разнообразные габариты унифицированных секций и пролетов позволяли компоновать из них промышленные здания сплошной застройки разного назначения и большой площади, что давало возможность размещать в них не только отдельные цехи одного предприятия, но и разные промышленные предприятия. УТС подразделялись на крановые и бескрановые.
Для предприятий машиностроения габариты основных типов УТС 72X72 и 144x72 м. Для сборочных и складских цехов на предприятиях машиностроения возникает потребность в устройстве продольных и поперечных пролетов. В этих случаях применяют дополнительные секции, длина которых 72 м, а ширина 24, 30, 48 и 60 м с одним или двумя пролетами.
Различают продольное и поперечное зонирование. Зонирование производственных площадей обеспечивает более рациональное использование объема здания. Целесообразно цехи (отделения) с большими тепло- и газовыделениями, пожаро- и взрывоопасными процессами располагать у наружных стен зданий, так как при этом проще и экономичнее решаются вентиляция и вышибные конструкции при взрыве. Производства, требующие кондиционированного режима, целесообразно располагать в средней части корпуса.
При индивидуальном проектировании для одноэтажных промышленных зданий пролетного типа часто применяют следующие размеры сетки колонн:
в бескрановых зданиях без подвесного оборудования и с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 5 т включительно: 12X6, 18x6,24x6, 18x12, 24X12 м. Сетку 12x6 м применяют в зданиях небольших размеров;
в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно: 18X12, 24X12, 30X12 м. При проектировании следует учитывать, что укрупненная сетка колонн позволяет экономичнее использовать производственную площадь. Оптимальна для большинства производств сетка колонн 18X12 или 24x12 м.
Одноэтажные промышленные здания пролетного типа могут иметь и очень сложную форму в плане. Здания зального типа применяют в том случае, когда технологический процесс связан с выпуском крупногабаритной продукции или установкой большеразмерного оборудования: машинные залы тепловых электрических станций, ангары, цехи сборки самолетов, главные здания мартеновских и конвертерных цехов и т. п.
Пролеты зданий зального типа могут быть 100 м и более. Такие пролеты перекрывают обычно пространственными конструкциями. Различают продольное и поперечное расположение залов в здании. Для самолетосборочных цехов пролет 60 м достаточно целесообразный, так как позволяет собирать самолеты с большим, чем 60 м, размахом крыльев. В этом случае самолеты размещают на конвейере под углом к продольной оси пролета.
Здание ангара, как правило, имеет большой пролет (достигающий 100— 150 м). Объемно-планировочная схема здания предопределяет и его конструктивное решение. Так, П-образную, Г-образную и сквозную схемы блокирования принимают при пролетах до 100 м с поперечным расположением несущих конструкций ; при пролетах до 150 м можно применять поперечно-продольное расположение конструкций, а при линейной односторонней или двухсторонней схеме блокирования и Т-образной можно использовать консольные несущие конструкции.
Рис.1. Планировочные схемы ангарных корпусов.
а — П-образная; 6 — Г-обрвэная; в — сквозная, г — линейная одностороняя; д —линейная двухсторонняя; е — Т-образная: 1 — блок ангара; 2 — блок мастерских и обслуживающих помещений
При выборе схемы блокирования и решения несущих конструкций учитывают дальнейшие перспективы развития самолетостроения, специализацию и специфику расширения предприятия, а также условия типизации, унификации и экономики. Наиболее гибкие в технологическом отношении и экономичные — линейная односторонняя, Г-образная и сквозная схемы блокирования.
Здания зального типа получают в последнее время распространение в отраслях промышленности, в которых технологический процесс не связан с выпуском крупногабаритной продукции или с установкой крупногабаритного оборудования. Это объясняется тем, что большие размеры производственных помещений позволяют свободно использовать пространство, размещать любые технологические процессы.
Здания зального типа приобретают достоинства универсальных промышленных зданий.
Здания зального типа, применяемые для предприятий химической промышленности с укрупненной сеткой колонн (24X12 или 30X12 м), позволяют располагать в них многоэтажные сборно-разборные этажерки для размещения технологического оборудования. В таких зданиях легко осуществить модернизацию оборудования, изменить технологический процесс, внедрить новую технологию без перестройки основных конструкций здания.
Здания зального типа со сборно-разборными этажерками по сравнению с многоэтажными имеют более легкие перекрытия, благодаря чему снижена масса здания, следовательно, и стоимость строительства.
Частую модернизацию технологического процесса легче осуществлять в одноэтажных зданиях сплошной застройки с квадратной сеткой колонн. Такая структура объемно-планировочного решения получила название ячейковой, здания — гибких или универсальных. В зданиях ячейкового типа наибольшее распространение имеют сетки колонн 12x12, 18X18, 24x24, 30x30 и 36X36 м.
Более крупная сетка колонн позволяет легко изменять размещение оборудования и направление технологических потоков. В гибких цехах высоту всех пролетов принимают одинаковой, а в качестве подъемно-транспортных средств используют подвесные краны, конвейеры или напольные виды транспорта. В гибких цехах существенные изменения в технологическом процессе не отражаются на конструкциях зданий, т. е. его объемно-планировочное и конструктивное решение остается постоянным. Кроме того, достигаются технологическая маневренность производства, унификация объемно-планировочного и конструктивного решения, повышение эффективности использования производственных площадей, снижение стоимости строительства.
Гибкие здания получили наибольшее распространение в машиностроительной промышленности (станкостроительной, тракторостроительной, автомобилестроительной и др.).
Полезная площадь гибких цехов предназначена только для размещения технологического и транспортного оборудования (конвейеров, рольгангов и др.) основного производственного процесса. Вспомогательные помещения, не требующие большой высоты, размещают на антресолях, в межферменном пространстве или в пристройках. Антресоли располагают обычно у наружных стен здания или на границе цехов с различным режимом производства или между предприятиями, блокируемыми в одно здание. Антресоли устраивают над подсобно-производственными помещениями, внутрицеховыми проездами и в «мертвой» зоне работы кранового оборудования. Конструктивная схема антресолей чаще всего каркасная с сеткой колонн 6x6 м при сборно-разборных конструкциях.
Здания ячейкового типа проектируют с естественным и искусственным освещением. Для освещения производственных участков в гибких цехах применяют так называемые «плавающие» системы верхнего освещения, расположение которых не зависит от величины пролетов. Применение таких систем позволяет получить равномерную освещенность по всей площади цеха.
В зданиях комбинированного типа, как следует из названия, объемно-планировочное решение может сочетать признаки зданий пролетного и зального типов, пролетного и ячейкового типов и т. п.
МНОГОЭТАЖНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗДАНИЯ
Различают три основные объемно-планировочные структуры многоэтажных промышленных зданий: регулярную (рис. 2, а); регулярную, сблокированную с одноэтажными зданиями, или регулярную с помещениями больших пролетов, расположенных в верхнем этаже (рис. 2, б); нерегулярную (рис. 2, в). Объемно-планировочное решение многоэтажных промышленных зданий получают путем блокировки объемно-планировочных элементов пролетного и ячейкового типа.
Рис.2. Схемы объемно-планировочных структур многоэтажных промышленных зданий
а – регулярная, б – регулярная, с верхним этажом большого пролета, а также сблокированная с одноэтажным зданием, в – нерегулярная.
Такие здания, как правило, имеют два—пять этажей с простой или сложной формой плана — прямоугольной, угловой, Ш- и П-образной, с замкнутыми внутренними дворами .
Рис.3. Формы планов многоэтажных промышленных зданий
а – прямоугольная, б – угловая, в – П-образная, г – Ш-образная, д – с замкнутыми внутренними дворами
Наиболее распространено объемно-планировочное решение здания с регулярной структурой при прямоугольной форме плана, построенного на основе элементов ячейкового типа. Оно применяется при проектировании многоэтажных промышленных зданий химической, пищевой, электротехнической, легкой и других отраслей промышленности.
Проектирование зданий с замкнутыми дворами допускается только тогда, когда это оправдано технологическим процессом. Однако для обеспечения надлежащего проветривания дворов их ширина должна быть не меньше высоты самого высокого из окружающих его зданий, но и не менее 18 м. Кроме того, на уровне первого этажа должны быть устроены сквозные проезды шириной не менее 4 м и высотой 4,5 м. Такие проезды необходимы как для проветривания, так и для сообщения внутреннего двора с территорией предприятия.
В целях снижения трудоемкости и стоимости строительства при проектировании многоэтажных промышленных предприятий следует избегать сложных композиций зданий в плане, отдавая предпочтение простой, прямоугольной форме.
В многоэтажных промышленных зданиях связи между этажами и технологическим вертикальным транспортом осуществляют при помощи лестниц, пассажирских и грузовых подъемников, а также при помощи специальных транспортных устройств в виде элеваторов и др.
Многоэтажные промышленные здания регулярного типа имеют ячейковую или пролетную структуру при сетке колонн каркаса 6x6 м или 9X6 м. Высоту этажей в одном здании назначают одинаковой, за исключением первого этажа, где она может быть большей. Административные и бытовые помещения располагают в пределах производственных этажей, на антресолях, в подвале или в самостоятельных корпусах, пристраиваемых к промышленному зданию. Так как вспомогательные помещения имеют высоту меньшую, чем производственные помещения, то при проектировании надо выбирать решение, при котором бы достигалось рациональное использование пространства.
В некоторых отраслях промышленности (например, в машиностроении, электронике и др.) применяют трех-пролетные здания с уменьшенным средним пролетом (крайние имеют размеры 6, 9 или 12 м, а средний 3 или 6 м). В этом случае образуется коридорная система планировки. Коридор используют для транспорта, прохода работающих и размещения технологических коммуникаций.
Здания с регулярной объемно-планировочной структурой проектируют, как правило, со следующими габаритами: ширина 12—60 м, но кратная 6 м; длина 60 или менее 60 м, но кратная 6 м; высота этажа 3,6; 4,8; 6; 7,2 м. В многоэтажных промышленных зданиях применяют сборный железобетонный каркас с сеткой колонн 6x6 или 9X6 м при высоте здания три—пять этажей с нагрузками на междуэтажные перекрытия 5000—25000 Н/м2 (500—2500 кг/м2). Блокируя температурные блоки, можно получить разнообразные решения многоэтажных промышленных зданий.
Здания с регулярной объемно-планировочной структурой, сблокированные с одноэтажными зданиями и помещениями больших пролетов, расположенных в верхнем этаже, широко применяют в промышленном строительстве.
Блокирование многоэтажных зданий с одноэтажными применяют при сплошной застройке, что сокращает площадь территории, протяженность дорог и коммуникаций и в целом способствует снижению стоимости строительства. Многоэтажное здание, превышающее по высоте одноэтажное или одинаковой с ним высоты, располагают с торца одноэтажного здания или с его продольной стороны.
Как было упомянуто, для промышленного строительства часто возводят двухэтажные здания, верхний этаж которых имеет более крупные пролеты, чем первый. Для некоторых производств двухэтажные здания более целесообразны, чем одно- и многоэтажные. На производственных площадях первого этажа обычно размещают технологическое оборудование, создающее большие статические и динамические нагрузки, а на втором этаже — легкое оборудование, что позволяет сделать конструкцию междуэтажного перекрытия достаточно простой. Кроме того в двухэтажных зданиях сокращается протяженность технологических и инженерных коммуникаций, так как возникает возможность обслуживать ими два этажа одновременно. Благодаря укрупненной сетке колонн на втором этаже можно располагать крупногабаритное (но легкое) технологическое оборудование.
В двухэтажных зданиях между первым и вторым этажом в некоторых случаях устраивают техническое пространство или технический этаж, который используют для размещения коммуникаций, воздуховодов, камер кондиционирования воздуха, а также вспомогательных и складских помещений.
Многоэтажные промышленные здания с нерегулярной объемно-планировочной структурой, как правило, проектируют для угольной, коксохимической, горнорудной, целлюлозно-бумажной отраслей промышленности, на предприятиях цветной металлургии и др.
В этих отраслях промышленности технологический процесс связан с устройством встроенного оборудования бункеров, резервуаров и других подобных сооружений больших размеров, располагаемых на разных отметках. Эти устройства осложняют объемно-планировочные решения зданий. Здания с нерегулярной объемно-планировочной структурой часто блокируют с одноэтажными зданиями. Встроенные в многоэтажную часть бункера и другие устройства создают значительные статические и даже динамические нагрузки.
Поперечный профиль многоэтажных зданий с нерегулярной объемно-планировочной структурой имеет большие перепады высот. В зависимости от требований технологического процесса на отдельных этажах устанавливают мостовые краны. Размеры пролетов 6, 9, 18 м, а шаг рам каркаса 3 и 6 м. Высота этажей может достигать 20 м и более.
Многоэтажные промышленные здания могут быть малой, средней и большой гибкости. Их объемно-планировочное решение выполняют по ячейковому принципу с квадратной сеткой колонн или по типу однопролетного здания без промежуточных колонн с техническими этажами.
Здания малой гибкости имеют, как правило, ячейковое построение плана с сеткой колонн 6x6 м. Здание состоит из типовых секций размером 36x42 м. В средней зоне секции размещают лестничную клетку, два лифта, две шахты для коммуникаций, вспомогательные и складские помещения. Под производство отводят площадь по периметру здания, освещаемую естественным светом. При необходимости средние пролеты могут быть освобождены от обслуживающих помещений и использованы под производственные нужды. На первом этаже размещают административно-хозяйственные помещения, пищевой блок, медицинский пункт, склады готовой продукции и полуфабрикатов.
Многоэтажные промышленные здания малой гибкости чаще всего проектируют для производств, выпускающих малогабаритные изделия на оборудовании небольших размеров.
Здания средней гибкости применяют в производствах, выпускающих средне- и крупногабаритные изделия легкого веса (например, автомобили) или имеющих крупногабаритное, но легкое оборудование (например, ткацкие станки). Сетка колонн в этих зданиях может быть 12x12. 18x18 или 12X6, 18X6 м. При квадратной сетке колонн междуэтажные перекрытия делают кессонными или безбалочными.
Здания большой гибкости проектируют с пролетами 24, 30 и даже 36 м. Высота несущих конструкций междуэтажных перекрытий (2,4—3 м) позволяет в целях рационального использования объема здания в пространстве между ними делать технические этажи и располагать в них вспомогательные помещения.
Таким образом, здание большой гибкости состоит из чередующихся по высоте основных производственных и технических этажей. В технических этажах размещают подсобные и вспомогательные производства, склады сырья, полуфабрикатов и готовых изделий, бытовые и административные помещения, помещения, связанные с техническим обслуживанием здания
Производственные здания с герметизированными помещениями могут быть многоэтажными и одноэтажными. В них размещают различные производства, требующие строго кондиционированного температурно-влажностного режима и высокой степени чистоты воздуха (прецизионные производства, радиопромышленность, приборостроение и др.). В производственных помещениях кроме обеспечения специальных условий в отношении характеристик воздушной среды учитывают специальные требования к освещенности рабочих мест, звуко- и виброизоляции, а также некоторые особые требования (локализация электромагнитных излучений, биологическая защита и др.).
Герметизированные помещения защищают от возможного попадания в них пыли и других загрязнений, проникающих снаружи через неплотности в строительных конструкциях (главное в оконных и дверных проемах), через вентиляционные системы, пыли на одежде и обуви работающих, пыли, проникающей с деталями, узлами, полуфабрикатами, инструментом, оборудованием, тарой и др.
Производственные герметизированные цехи, участки и отделения по технологическим и эксплуатационным требованиям делят на три класса: I, II и III и пять подклассов: Iа, Iб, Iв, IIa, IIб.
Подкласс определяет метеорологические условия в рабочей зоне герметизированных помещений. Например, к подклассу помещений Iа относят сборочные цехи, лаборатории, отделения очистки и консервации узлов и приборов особо высокой точности, в которых производственные процессы требуют особенно надежной очистки воздуха и строгого температурно-влажностного режима.
В таких помещениях максимальный размер частиц пыли должен быть не более 0,3 мк, а ее концентрация не должна превышать 0,001 мг/м3. Температура внутреннего воздуха в помещении должна быть 20°С, а относительная влажность воздуха 40%. Колебания температуры могут быть лишь в пределах ±0,5° С, а влажности ±5%, движение воздуха может быть со скоростью не более 0,2 м/с.
Герметизированные цехи этого класса проектируют с системами кондиционирования воздуха, создающими в помещении избыточное давление воздуха, препятствующее прониканию пыли; с искусственным освещением; с расположением инженерных коммуникаций в технических этажах и устройством входных шлюзов в цехи в целях создания постоянного требуемого светового режима и повышения надежности герметизации ограждений за счет отказа от устройства окон.
Производственные здания с герметизированными помещениями при должном технико-экономическом обосновании можно проектировать с естественным освещением, принимая специальные меры для обеспечения надежной герметизации светопроемов (тройное остекление, глухие переплеты и т. п.). Применяя естественное освещение, следует иметь в виду, что при этом не только ухудшаются условия герметизации, но и могут возрастать теплопотери в холодный период года и теплопоступления от солнечной радиации в теплый период, что осложняет и удорожает устройство системы
