Специфические особенности одноэтажных производственных зданий. Технология как основа объемно-планировочного решения промышленных зданий Планировочный пролет на планировочный шаг
→ Архитектура промышленных зданий
Объемно-планировочные решения вспомогательных зданий и помещений
Ниже приводятся планировочные и нормативные данные по помещениям вспомогательных зданий.
Гардеробные предназначены для хранения уличной, домашней и специальной одежды. При производственных процессах групп I и II гардеробные должны быть общими для всех видов одежды. Гардеробные, предназначенные только для уличной одежды, а также гардеробные для уличной и домашней одежды могут быть общими для всех групп производств. Для хранения раз личных видов одежды должны предусматриваться шкафы, запираемые или открытые с оборудованными отделениями. Согласно СНиП II-92-76 отделения шкафов (в осях) должны быть глубиной 50 см, высотой 165 см, шириной 25…40 см.
Рис. 1. Решения планировки и оборудования гардеробных:
а - общий вид; б - типы и размеры шкафов, вешалок и проходов между ними
В гардеробных (кроме помещений с производственными процессами группы 1а) должны предусматриваться скамьи шириной 25 см, располагаемые у шкафов по всей длине их рядов.
Нормы проектирования гардеробных изложены в СНиП II-92-76.
Душевые следует размещать смежно с гардеробными. При душевых предусматривают преддушевые, предназначаемые для вытирания тела и переодевания, оборудованные вешалками для полотенец и скамьями. Душевые оборудуют открытыми кабинами, ограждаемыми стрех сторон, а при производственных процессах групп III и IV6 - открытыми кабинами, ограждаемыми с двух сторон, со сквозными проходами. Душевые кабины могут быть и закрытыми. Душевые кабины отделяют друг от друга перегородками из влагостойких материалов высотой от пола 1,8 м, не доходящими на 0,2 м до пола. Размещать душевые и преддушевые у наружных стен не допускается.
Размеры (в плане) открытых душевых кабин должны быть 0,9 х 0,9 м, а закрытых- 1,8×0,9 м, при этом размеры мест для переодевания должны приниматься 0,6×0,9 м. Душевые кабины оборудуют, как правило, индивидуальными смесителями холодной и горячей воды с арматурой управления, расположенной у входа в кабину. Полы душевых помещений должны иметь лотки для стока воды из душевых кабин. Ширину лотка принимают не менее 200 мм, глубину лотка в начале уклона - не менее 20 мм, уклон лотка - не менее 1%. Количество душевых сеток определяют по расчетному количеству человек на одну душевую сетку, работающих в наиболее многочисленной смене.
Умывальни размещают, как правило, смежно с гардеробными специальной одежды или общими гардеробными.
Рис. 2. Пример решения планировки и оборудования душевой:
а - зальной системы; 6 - секционные кабины; в - фрагмент помещения; г - габариты кабин и проходов между ними
В зависимости от характера производства до 40% расчетного количества умывальников допускается размещать в производственных помещениях вблизи рабочих мест. Умывальники могут быть одиночные или групповые. Расстояние между осями кранов умывальников в ряде случаев принимают не менее 0,65 м. Ширина проходов между рядами умывальников должна быть равна 2 м при количестве умывальников в ряду 5 и более; 1,8 м - при количестве менее 5. Количество кранов в умывальниках следует принимать по количеству работающих в наиболее многочисленной смене по СНиП II-92-76.
Гардеробные, душевые и умывальни могут быть соединены в гардеробные блоки. Исходя из учета условий универсальности решения гардеробного блока для различных групп производственных процессов и удобства перемещения в блоке лучшими являются варианты зальной схемы.
Уборные в многоэтажных производственных зданиях должны быть на каждом этаже. Размещать их через один этаж допускается лишь в том случае, если число работающих на двух смежных этажах не превышает 30 человек, причем располагать их следует на этаже с большим числом работающих. Расстояние от рабочих мест до уборных в зданиях не должно превышать 75 м, а до уборных на территории предприятий- 150 м. Входы в уборные следует устраивать через тамбуры (шлюзы) с самозакрывающимися дверями.
Уборные оборудуют, как правило, напольными чашами или унитазами без сидений; в мужских уборных предусматривают, кроме того, писсуары. Количество санитарных приборов в женских и мужских уборных должно приниматься в зависимости от числа пользующихся уборной в наиболее многочисленной смене из расчета 15 человек на один санитарный прибор. Напольные чаши и унитазы размещают в отдельных кабинах с дверями, открывающимися наружу. Кабины отделяют перегородками высотой 1,8 м, не доходящими до пола на 0,2 м. Размеры (в плане) кабины или уборной на одну напольную чашу или унитаз принимают 1,2×0,9 м. В случае установки в кабинах отопительных приборов или другого оборудования размеры кабины должны быть соответственно увеличены.
Рис. 3. Примеры планировочных решений помещений умывальных и их оборудования:
а - с прямобортными умывальниками с размерами 6×6 и 6×3 м: б - то же, с групповыми круглыми; в - габаритные размеры умывальников и проходов между ними
Рис. 4. Вариант планировки гардеробного блока зальной системы,
а - шириной 24 м; б - то же, 36 м
Писсуары применяют индивидуальные настенные или напольные. Писсуарные лотки должны быть облицованы глазурованными плитками и оборудованы устройствами непрерывного смывания. Ширина лотков должна быть не менее 300 мм, уклон к трапам - не менее 1%. Глубину лотка в начале уклона принимают равной 50 мм. Расстояние между осями настенных писсуаров следует принимать 0,7 м.
Помещения для личной гигиены женщин. При количестве женщин, работающих в наиболее многочисленной смене, от 15 до 100 следует предусматривать помещение для гигиенического душа размером в плане 2,4х1,2 м, размещаемое в- женской уборной, со входом в него из тамбура уборной. При числе женщин более 100 это помещение следует располагать смежно с женскими уборными. Количество процедурных кабин принимают из расчета одна кабина на 100 женщин. Размеры кабин-1,8×1,2 м.
В местах для раздевания предусматривают скамьи, над которыми должно быть по два крючка. Количество мест для раздевания определяют из расчета три места на одну кабину, а площадь - из расчета 0,7 м2 на одно место.
С целью более совершенной организации внутреннего пространства администра-тивно-бытовых помещений, достижения наилучших условий труда и отдыха, а также соответствующего уровня интерьера рекомендуется: применять гибкую планировку типовых этажей с разделением рабочих помещений сборно-разборными перегородками; отдельные помещения, близкие по своему функциональному назначению, объединять в крупные помещения так называемого зального типа; стремиться к взаимосвязи интерьеров отдельных помещений и внутреннего пространства помещений с внешним.
Курительные помещения следует предусматривать в случаях, когда по условиям производства или пожарной безопасности курение в производственных помещениях или на территории предприятий не допускается, а также при объеме производственного помещения на одного работающего менее 50 м3. Их следует размещать смежно с уборными или с помещениями для отдыха. Расстояние от рабочих мест до курительных в здании не должно превышать 75 м, а до курительных на территории предприятий - 150 м. Площадь курительных помещений определяют из расчета на одного работающего в смене - 0,03 м2 для мужчин и 0,01 м2 для женщин, но в целом не менее 9 м2.
Рис. 4. Планировочные решения уборных:
а, б - варианты; в - нормативные габариты кабин и проходов
Площадь помещений для отдыха принимают из расчета 0,2 м2 на одного работающего в наиболее многочисленной смене, но не менее 18 м. Расстояние от рабочих мест до помещений отдыха принимают не более 75 м.
При разработке планировочных элементов административно-конторских помещений и конструкторских бюро одним из главных требований является наилучшее расположение рабочих мест и их естественное освещение (рис. 5, а, б). Состав и площади этих помещений должны устанавливаться в заданиях на проектирование; их следует принимать по СНиП II-2-76. На рис. 6 приведен пример планировочного решения бытовых и конторских помещений.
Рис. 5. Примеры планироврчных решений адми-нистративно-хозяйственныхи конструкторских помещений при глубине 12 и 18 м
Рис. 6. Пример планировки бытовых помещений:
а,б - первый и второй этажи; 1 - вестибюль; 2- буфет; 3- комнаты кормления ребенка; 4 - кладовая; 5 - комната ожидания; 6 - АТС; 7 - цехком; 8 - бойлерная; 9 - комната комитета ВЛКСМ; 10 - партком; 11-ткацкая фабрика; 12 - комнаты отдыха; 13 - дежурного и 14 - начальника отдела кадров; 15 - табельная; 16 - проходная; 17-вентиляционная камера; 18 - комнаты обеспыливания одежды; 19 - грязного и 20 - чистого белья; 21 - фотарий; 22 - мендпункт; 23,24 - женский гардероб рабочей и домашней одежды; 25-комната дежурного персонала; 26--комната для сушки волос; в - вариант планировки с сеткой колонн 6×9 м при ширине 36 м; 1 - место для сушки волос и глажения одежды; 2 -мужской гардероб домашней и рабочей одежды на 1540 шкафов; 3,4 - ножные ванны и электрополотенца; 5 - 55 вентилируемых шкафов
Рис. 7. Примеры планировок столовых:
а, б -план второго и первого этажей столовой на 250 мест; 1- помещение шеф-повара; 2- доготовочная: 3 - кухня; 4 - мойки; 5 - обеденный зал; 6 - конторы и комнаты персонала; 7 - кладовая; 8 - вентиляционная камера; 9 - камера охлаждения; 10 - кабинет врача; 11 - диетстоловая; 12 - вестибюль
Рис. 8. Планировка первого этажа бытовых помещений кузнечного цеха автозавода легковых автомобилей:
1 - кузнечный цех; 2 - вентиляционная камера; конструкторские помещения
Помещения общественного питания. На предприятиях при количестве работающих в наиболее многочисленной смене в 200 человек и более следует предусматривать столовые, как правило, доготовочные. Если количество работающих в смене менее 200 человек, предусматривают столовые-раздаточные (буфеты) с отпуском горячих блюд, доставляемых из столовых. Расстояние от рабочих мест до столовых не должно превышать 300 м.
Количество обеденных мест в столовых следует принимать из расчета одно место на четыре человека, работающих в наиболее многочисленной смене. Площадь помещений для приема пищи должна определяться из расчета 1 м2 на каждого посетителя, но не менее 12 м2. Подсобные помещения оборудуют кипятильниками, умывальниками и электрическими плитками.
Рис. 9. Вариант решения четырехэтажного административно-бытового корпуса автомобильного завода:
а, б, в и г - планы этажей
В столовых и буфетах предусматривают умывальники с подводкой горячей и холодной воды, а также уборные (с умывальниками в шлюзах) из расчета одна напольная чаша или один унитаз на 100 мест в столовой.
Рассмотрим конкретные примеры планировочных решений бытовых помещении при размещении их в пристройках и отдельно стоящих вспомогательных зданиях. На рис. 8 приведен вариант решения бытовых помещений кузнечного цеха Волжского автозавода, разработанный Промстройпроектом с сеткой колонн 6×9 м при ширине здания 18 м.
Ппанировка административно-бытового корпуса Московского завода малолитражных автомобилей с размерами в плане 42 х 42 м при сетке колонн 6×6м представлена на рис. 9.
Принятые в практике более крупные размеры корпуса повышают планировочную гибкость решения.
При разработке архитектурно-планировочного и композиционного, решения вспомогательных зданий и помещении важное значение имеет выполнение требований эвакуации: определение количества и расположения входов, лестничных клеток, вестибюлей и всех коммуникационных помещений. Эвакуационных выходов из вспомогательных зданий и помещений независимо от их размещения должно быть не менее двух. Если в принятом планировочном и объемном решениях лестничная клетка выходит на задний фасад, то она должна иметь свой выход. В этом случае общее число выходов должно обязательно превышать чиспо лестничных клеток.
Рис. 10. Варианты расположения лестничных клеток в зависимости от планировочного решения зданий:
1 - вестибюль; 2 - гардеробные блоки; 3 - помещения различного назначения
Промышленное здание внутри расчленено конструктивными элементами на отдельные помещения (ячейки). Пространственная часть объема здания, ограниченная размерами по высоте, шагу и пролету, называется объемно-планировочным элементом здания.
Выбор этажности проектируемого здания, высоты этажа, сетки колонн, размеров здания по ширине и длине, компоновка отдельных цехов и отделений, расположение помещений с различным температурно-влажностным режимом называется объемно-планировочным решением здания.
На выбор этажности может оказывать влияние стесненность участка, предложенного для строительства, или принятие вертикальной технологической схемы производства. Отрицательным фактором многоэтажных производственных зданий в мясной промышленности может быть наличие течей в междуэтажных перекрытиях. Критерием выбора этажности в каждом конкретном случае может быть вариантность проработки проектных решений и сопоставление технико-экономических показателей. Во избежание появления в конструкциях трещин от воздействия температурных и осадочных деформаций здание рекомендуется разделять поперечными швами на отдельные отсеки. В зависимости от назначения эти швы называются: температурными, осадочными и деформационными.
5 Вспомогательные здания и помещения
К вспомогательным помещениям в мясной отрасли, относятся: конторские, бытовые, общественного питания, медпункты, культурного обслуживания, для проектно-сметных групп, комнаты для учебных занятий, кабинеты-классы по технике безопасности, помещения для хранения инвентаря, моющих и дезинфицирующих средств.
На средних и крупных предприятиях административные (конторские) и бытовые помещения, как правило, блокируют и связывают с производственными корпусами отапливаемыми переходами. Устройство переходов для работающих в холодильнике не требуется.
Административные и бытовые помещения следует размещать в отдельно стоящих зданиях или пристройках к производственным зданиям, а также во встройках и вставках производственных зданий I-V степеней огнестойкости категорий В1-В4, Г1, Г2 и Д по взрывопожарной и пожарной опасности.
Размещение административных и бытовых помещений строительно-монтажных организаций следует предусматривать в мобильных зданиях, зданиях строящихся объектов и зданиях, подлежащих сносу.
Помещения для мастеров и другого персонала; помещения для отдыха, обогрева или охлаждения; помещения курительных, уборных, умывальных, ручных ванн, полудушей, устройств питьевого водоснабжения и личной гигиены женщин, которые по условиям производства требуется располагать вблизи рабочих мест, допускается устраивать непосредственно в производственных зданиях, размещая их рассредоточенно и выполнять, как правило, из легких ограждающих конструкций, в том числе из сборно-разборных, при этом курительные не допускается размещать в помещениях с производствами категорий А, Б, В1-В3 по взрывопожарной и пожарной опасности, а в зданиях VII и VIII степеней огнестойкости помещения для отдыха, обогрева или охлаждения, а также помещения для мастеров и другого персонала не допускается размещать у наружных стен, на антресолях и площадках.
Высоту помещений от пола до потолка следует принимать не менее 2,5 м, в мобильных зданиях и в помещениях, размещаемых непосредственно в производственных зданиях, - не менее 2,4 м. Высоту залов столовых, залов совещаний и административных помещений вместимостью более 75 чел. следует принимать не менее 3 м.
Высоту от пола до потолка в коридорах, высоту от пола до низа выступающих конструкций перекрытий, а также высоту от пола до низа оборудования и коммуникаций, размещаемых под перекрытиями, следует принимать не менее 2,2 м.
Высота технических этажей определяется в каждом конкретном случае в зависимости от вида размещаемых в них инженерных сетей и оборудования и условий их эксплуатации. Высоту от пола до низа выступающих конструкций в местах прохода обслуживающего персонала следует принимать не менее 1,8 м.
При условии предохранения помещения у входа в здание от попадания атмосферных осадков отметку его пола допускается заглублять ниже планировочной отметки земли.
При входах в здания должны устраиваться приспособления для очистки обуви.
Входы в здания следует предусматривать через тамбуры.
Глубину тамбуров следует принимать более ширины дверного полотна не менее чем на 0,2 м, но не менее 1,2 м, ширину тамбуров следует принимать более ширины дверных проемов не менее чем на 0,15 м с каждой стороны.
Тамбуры при входах, предназначенных для физически ослабленных лиц и инвалидов, должны приниматься глубиной не менее 1,8 м (при движении с поворотом на 90о - не менее 2,2 м) и шириной не менее 2,2 м.
Входные двери для физически ослабленных лиц и инвалидов (в том числе для инвалидов, пользующихся креслами-колясками) должны быть шириной в свету не менее 0,9 м.
Площадь вестибюля следует принимать из расчета 0,2 м2 на одного работающего в наиболее многочисленной смене, но не менее 18,0 м2.
В многоэтажных зданиях уборные, умывальные и душевые следует размещать, как правило, над помещениями такого же назначения.
На каждом этаже здания следует предусматривать кладовые уборочного инвентаря. Площадь этих кладовых следует принимать из расчета 0,8 м2 на каждые 100 м2 площади этажа, но не менее 4,0 м2.
При площади этажа многоэтажного здания менее 400 м2 допускается предусматривать одну кладовую на два смежных этажа.
Сообщение между отдельно стоящими бытовыми зданиями и отапливаемыми производственными зданиями следует предусматривать по отапливаемым переходам.
Отапливаемые переходы допускается не предусматривать в производственные здания с численностью работающих не более 30 чел. в смену. При этом в производственных зданиях следует предусматривать помещения для хранения теплой верхней одежды. Кроме этого, отапливаемые переходы допускается не предусматривать в производственные здания с группой производственных процессов 2г.
Перечень помещений административных и бытовых зданий, размещение которых допускается в подвальных и цокольных этажах, приведен в приложении А.
Во всех административных и бытовых зданиях систему горизонтальных и вертикальных пешеходных и транспортных коммуникаций следует проектировать с учетом возможности использования их физически ослабленными лицами и инвалидами.
В местах перепада уровней пола более 4 см следует предусматривать устройство пандусов. В местах перепада уровней, где невозможно устройство пандуса, следует предусматривать установку лифтов или специальных подъемников, приспособленных для самостоятельного пользования инвалидами на креслах-колясках.
В бытовых зданиях предприятий следует размещать помещения для обслуживания работающих: санитарно-бытовые, здравоохранения и общественного питания.
В соответствии с утвержденными планами социально-экономического развития предприятия или квотой рабочих мест для инвалидов допускается предусматривать не учтенные настоящими нормами помещения или здания социального назначения.
Для расчета площади, оборудования и устройств бытовых помещений в технологической части проекта должны быть установлены следующие численности работающих: списочная, в наиболее многочисленной смене, а также в наиболее многочисленной части смены при разнице в начале и окончании смены 1 ч и более. В численности работающих должно быть учтено количество практикантов, проходящих производственное обучение.
Наиболее многочисленную смену для мобильных зданий допускается принимать равной 70 % списочной, в том числе 30 % женщин.
Минимальные геометрические параметры, расстояния между осями санитарных приборов и ширину проходов между рядами оборудования бытовых помещений, а также между рядами оборудования и стеной или перегородкой следует принимать по таблице 2.
В составе санитарно-бытовых помещений могут быть предусмотрены гардеробные, душевые, преддушевые, умывальные, уборные, курительные, помещения для обогрева или охлаждения, помещения обработки, хранения и выдачи спецодежды, а также в соответствии с ведомственными нормативными документами другие дополнительные помещения санитарно-бытового назначения.
Помещения общественного питания
При проектировании предприятий следует предусматривать помещения (объекты) общественного питания для обеспечения всех работающих на предприятиях общим, диетическим, а в соответствии с заданием на проектирование - лечебно-профилактическим питанием.
При численности работающих в смену более 200 чел. следует предусматривать столовую, работающую на полуфабрикатах или, при обосновании, - на сырье.
При численности работающих в наиболее многочисленной смене до 200 чел. следует предусматривать столовые-раздаточные.
При численности работающих в наиболее многочисленной смене менее 30 чел. допускается предусматривать комнату приема пищи вместо столовой-раздаточной.
Объекты общественного питания следует проектировать с учетом возможности их кооперированного использования группой предприятий, а при размещении в городской застройке или населенных пунктах - с учетом организации обслуживания населения.
В столовых с обслуживанием посетителей, приходящих в уличной одежде, следует предусматривать гардеробные уличной одежды, число мест в которых должно приниматься равным 120 % числа посетителей, приходящих в уличной одежде.
Число мест в столовых следует принимать равным 25 % численности работающих в наиболее многочисленной смене или наиболее многочисленной части смены.
В зависимости от специфики производства и организации труда работающих на предприятиях число мест в столовых допускается изменять.
Площадь комнаты приема пищи следует определять из расчета 1 м2 на каждого посетителя или 1,65 м2 на посетителя-инвалида, пользующегося креслом-коляской, но не менее 12 м2.
Комната приема пищи должна быть оборудована умывальником, стационарным кипятильником, электрической плитой и холодильником.
При численности работающих в наиболее многочисленной смене до 10 чел. вместо комнаты приема пищи допускается предусматривать место площадью 6 м2 для установки стола в общих гардеробных или в гардеробных домашней (уличной и домашней) одежды.
Санитарно-бытовые помещения (тип гардеробных, оборудование, состав специальных бытовых помещений) должны проектироваться в зависимости от групп производственных процессов согласно таблице 3.
Перечень профессий с отнесением их к группам производственных процессов утверждается министерствами и ведомствами по согласованию с Министерством здравоохранения Республики Беларусь и руководящими органами отраслевых профсоюзов.
По обеим сторонам, не примыкающим к стенам лестничного марша или пандуса, на пути передвижения физически ослабленных лиц и инвалидов должны предусматриваться отбойные бортики ограждения в соответствии с требованиями 4.4.
На мелких предприятиях бытовые помещения блокируют непосредственно с производственными зданиями цехов и отдельных производств. Бытовые помещения работают по типу санпропускника. Категорически запрещается размещать душевые кабины, туалеты, прачечные, кухни, столовые и т. п. над помещениями пищевых производств и обеденными залами столовых.
При проектировании бытовых помещений, как правило, используют унифицированные планировочные секции (рисунок 2.8, 2.9).
Рисунок 2.8- Унифицированные планировочные элементы гардеробных (а) и душевых (б) помещений
Рисунок 2.9 - Промышленное здание с административно-бытовым блоком
Славянский консервный завод
Тип: Здания серии Кондор ®
Тип: Здания серии Кондор ®
Размер: 16 700 кв.м.
Славянский консервный завод. Здания для производства томатной пасты, напитков из фруктов и овощей, соусов, повидла, икры и прочих продуктов переработки овощей и фруктов.
Каркас – стальные конструкции,
Кровля, стены – сэндвич-панели системы «Венталл»
Окна, светопрозрачные участки кровли
Ворота – подъемные с электроприводом
Размер: ширина 30 х длина 176 х высота 6
каркас - стальные конструкции, кровля – полистовая сборка, стены – сэндвич-панели с минераловатным утеплителем.
Лекция 7
Объемно-планировочные решения промышленных зданий.
Конструктивные решения промышленных зданий
1. Объемно-планировочное решение
2. Эксплуатируемый объем
3. Типизация и унификация секций, пролетов и конструкций
4. Фундаменты и фундаментные балки
5. Колонны одноэтажных и многоэтажных зданий
6. Железобетонные балки и фермы
7. Стены и перегородки
8. Окна и фонари
9. Двери и ворота промышленных зданий
10 Полы промышленных зданий
10. Технико-экономическая оценка зданий
Объемно-планировочное решение
Объемно-планировочное решение промышленного здания – это целесообразное по функционально-техническим, технологическим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям расположение отдельных помещений в общем строительном комплексе.
Большое значение имеют правильно запроектированные объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий, так как от них в значительной степени зависят возможности расположения технологического оборудования, уровень организации производственных процессов, комплексной механизации и автоматизации любого предприятия. При проектировании необходимо предвидеть развитие предприятия (совершенствование технологических процессов и оборудования) на достаточно длительную перспективу.
Для некоторых производств пищевой и перерабатывающей промышленности разработаны и рекомендуются для строительства крупные и высокие одноэтажные корпуса павильонного типа. В таком цехе различное технологическое оборудование располагают на сборно-разборных этажерках, не связанных с несущим каркасом здания, а при производственной необходимости его легко переместить или заменить.
В зависимости от характера оборудования и климатических условий технологическое, энергетическое и санитарно-техническое оборудование рекомендуется размещать на открытых площадках, применяя при необходимости местные укрытия. Важной задачей является обеспечение в промышленных зданиях необходимых климатических, светотехнических и акустических условий, которые отвечали бы характеру производства, что может повысить производительность труда. Независимо от характера технологического процесса на каждого работающего проектируют не менее 4,5 м 2 производственной площади и 15 м 3 объема здания. На таких предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности требуется постоянно поддерживать на заданном уровне температуру, влажность, чистоту воздуха внутри помещений и достаточную освещенность. Предприятия, в которых по условиям технологического процесса необходимо применять кондиционирование воздуха для поддержания заданных параметров (температуры, влажности, давления, скорости перемещения и чистоты воздуха), что обеспечивает требуемое качество выпускаемой продукции, целесообразно проектировать бесфонарными, а в отдельных случаях и без окон, с герметизацией и искусственным освещением. Отечественная и зарубежная практика показала, что искусственное освещение, вентиляция и кондиционирование воздуха создают комфортабельные условия для высокопроизводительного труда, независимо от характера предприятия и климатических условий района. В проектах при необходимости следует предусматривать создание искусственного климата и искусственного или комбинированного освещения. Производственные помещения с постоянным пребыванием работающих без естественного освещения или с недостаточным по биологическому воздействию естественным освещением (коэффициент естественной освещенности менее 0,1%) должны быть оборудованы установками ультрафиолетового излучения и фонарями.
При проектировании современных промышленных зданий применяют укрупненную унифицированную сетку колонн. Производственные и вспомогательные здания должны иметь в плане форму прямоугольника с простым объемом и профилем без перепадов по высоте смежных пролетов. Допускается выравнивание высоты смежных пролетов при перепаде высот менее 1,2 м, но при этом учитывается соотношение площади низких и высоких частей зданий. В смежных пролетах перепадов высот менее 1,2 м не разрешается.
Для производств с развитыми подземными технологическими коммуникациями целесообразно проектировать вместо подвальных помещений надземный этаж по всей площади здания.
Одноэтажные здания проектируют с фонарями и бесфонарными или с окнами. На производствах с влажностью воздуха в помещениях 70 % и более, как правило, проектируют бесфонарные здания независимо от климатических условий и величины тепловыделений, в других случаях тип производственного здания выбирают на основе сравнения их технико-экономических показателей. Многоэтажные промышленные здания проектируют по требованиям технологического процесса, при наличии вертикальных грузовых потоков, в случаях строительства на затесненных территориях или на территории действующих заводов.
Если эти здания сооружают на одной площадке, то, как правило, они имеют единую сетку колонн. В зависимости от полезных нагрузок (массы оборудования и людей) на междуэтажное перекрытие рекомендуется применять сетки колонн 12×6 м при нагрузке до 100 МПа, 9×6 м – до 150 МПа и 6×6 м – при 200 и 250 МПа.
Многоэтажные производственные здания проектируют шириной 18 м и более, но при необходимости допускается ширина менее 18 м. Количество этажей обычно принимают от 2 до 6 с высотой, кратной 0,6 м и равной 3,6; 4,8; и 6 м; для первого этажа предусмотрена дополнительная высота 7,2 м.
Естественная освещенность многоэтажных зданий обеспечивается при ширине их не более 36 м. В случае применения обычного или провисающего оборудования при укрупненной сетке колонн верхних этажей допускается применять подвесной транспорт (кран-балки, кошки, электротали, монорельсы, конвейеры и др.) грузоподъемностью до 5 т.
При проектировании следует стремиться максимально объединять отдельные производства в крупные корпуса, если это решение не противоречит специальным нормам и требованиям по технологическим, санитарно-гигиеническим и противопожарным условиям. Блокирование отдельных производств под одной крышей целесообразно осуществлять одновременно с укрупнением технологических агрегатов и применением комплексной автоматизации всех технологических процессов, которые входят в состав цеха или предприятия. Блокированию в одном крупном здании подлежит весь комплекс цехов и служб предприятия, включая в себя основные и подсобные цехи, склады, трансформаторные подстанции, распределительные и маслопункты, подсобные помещения, конторы, административно-бытовые помещения, лаборатории и другие объекты. Не блокируют склады легковоспламеняющихся жидкостей, масел и другие специальные сооружения. В крупных сблокированных зданиях с производством категорий А, Б, В и Е следует предусматривать комплекс противопожарных и противовзрывных мероприятий для этих производств.
При проектировании внутрицехового транспорта следует ограничивать применение мостовых кранов, используя напольный (автокраны, автопогрузчики, электрокары, транспортеры и др.) и подвесной транспорт. Монтаж и демонтаж оборудования необходимо выполнять самоходными безрельсовыми кранами и такелажными приспособлениями. Транспортировать и укладывать грузы (материалы и полуфабрикаты) в складских зданиях следует с применением экипажного оборудования в виде авто- и электрокар, вильчатых погрузчиков, штабелеукладчиков и т.п. Сыпучие материалы транспортируют пневмотранспортом, шнеками, элеваторами и другими закрытыми устройствами.
Внутреннее пространство здания или отдельного помещения (интерьер) на предприятиях слагается из строительных конструкций; технологического оборудования; подъемно-транспортных устройств; коммуникаций.
Эксплуатируемый объем
Строительные конструкции создают объемно-планировочное решение здания, а остальные элементы составляют его эксплуатируемый объем.
Технологическое оборудование проектируют в зависимости от характера производства, его мощности. В зависимости от объема и высоты оборудование условно делят на: крупное, объемом более 50 м 3 и высотой от 10 до 15 м; среднее, объемом от 20 до 50 м 3 и высотой от 5 до 10 м; мелкое, объемом менее 20 м 3 и высотой до 5 м.
Тяжелое оборудование большой массы или значительных размеров устанавливают на собственные фундаменты (постаменты), которые отделяют от несущего остова и конструкции пола швами расширения для устранения трещин от усадки бетона, колебаний температуры и вибрационного воздействия. Служебные или обслуживающие площадки, как правило, необходимо крепить непосредственно к технологическому оборудованию. Проектирование самостоятельных обслуживающих площадок разрешается только в случаях, если крепление их к технологическому оборудованию технически осуществить нельзя или экономически нецелесообразно.
Современные предприятия в производственных помещениях имеют большое количество коммуникационных трубопроводов. Для удобства проектирования коммуникаций и безопасности эксплуатации введена опознавательная окраска трубопроводов и оборудования (таблицы 2 и 3).
Таблица 2 – Значения сигнальных цветов
Таблица 3 – Сигнальные цвета для колец
Окраска трубопроводов должна быть единой и обязательной на каждом предприятии.
Цветовая отделка интерьера производственных зданий способствует увеличению производительности труда, быстрой и правильной ориентировке, своевременной реакции в процессе работы, снижению утомляемости и т.п.
Объемно-планировочное решение промышленного здания определяется требованиями размещаемого в нем производственного процесса. Следовательно, проектированию здания должно предшествовать тщательное изучение технологического процесса, его основных характеристик, особенностей. При этом выявляются последовательность технологических операций и организация производственных потоков, вес и габариты технологического оборудования и изделий, способы транспортировки материалов (вид и фузоподъемность подъемно-транспортного оборудования), наличие производственных вредностей, требования к температурно-влажностному режиму внутреннего воздуха и пр.Кроме этого, объемно-планировочное решение должно обеспечить возможность реконструкции и модернизации производства, переход на новые виды продукции.
Далее рассматриваются характеристики участка, предназначенного для застройки: рельеф и геологические условия, свободное пространство или затесненный участок в городской застройке, насыщенность инженерными коммуникациями; оцениваются возможные архитектурно-композиционные решения с точки зрения размещения здания на генплане и характера окружающей застройки.
Принимаются во внимание техническая база, наличие тех или иных строительных материалов и конструкций для возведения здания.
В случаях, когда с учетом удовлетворения всего комплекса требований допускается возможность строительства одно- или многоэтажного здания, проводится предварительный технико-экономический сравнительный анализ стоимости и трудовых затрат на возведение здания различных вариантов.
На основе всех этих факторов определяются этажность и рациональные параметры промышленного здания. К примеру, развитие производственного процесса по горизонтали, с использованием крупногабаритного тяжелого оборудования (кузнечно-прессовые цеха, литейное производство и т.п.) предполагают размещение только в одноэтажных зданиях. Вертикальный технологический процесс (переработка сыпучих материалов) или производство мелких изделий на оборудовании с малыми нафузками (электротехническая, пищевая промышленности, приборостроение и т.п.) размещают в многоэтажных зданиях.
При выборе параметров производственного помещения, кроме технологических должны учитываться также санитарно-гигиенические и эргономические требования к единичному рабочему месту. Постоянным рабочим местом считается то место, где работающий находится непрерывно более 2 часов или 50% своего рабочего времени.
Рабочее пространство определяется высотой до 2 м над уровнем площадки, где находится рабочее место. Если в течение рабочего дня работающий обслуживает технологический процесс в разных точках рабочего пространства, то его постоянным рабочим местом считается все это рабочее пространство. Ориентировочные наименьшие санитарно-гигиенические размеры рабочего пространства составляют на 1 работающего: объем - 15 м 3 , площадь - 5 м 2 и высота - 3 м.
При проектировании производственных зданий следует стремиться к компактному объему с простой конфигурацией плана (в основном, прямоугольной). Должны быть по возможности исключены разновысотные пристройки и надстройки, усложняющие очертания разрезов здания.
Этому способствует блокирование в одном здании цехов с однородными производственными процессами, с близкими по размерам и структуре объемно-планировочными элементами. Блокирование позволяет объединить и укрупнить также однородные вспомогательные службы (ремонтные, энергетические, транспортные, склады и пр.). Все эти цехи и участки группируются под одной крышей и занимают весьма значительную площадь. Сблокированные здания образуют достаточно крупные объемы, обладающие определенной архитектурной выразительностью (рис. 24.1, 24.2).
В результате блокирования существенно сокращается количество зданий, экономится (до 30%) площадь промышленного предприятия, упрощаются технологические связи между производственными цехами и участками, уменьшается площадь наружных ограждающих конструкций (стен и перекрытий), снижается (на 15-20%) стоимость строительства.
Блокирование имеет и определенные ограничения в основном связанные с рельефом местности(наличие резких перепадов, овраги и пр.).
Объединяются и помещения обслуживания работающих - санитарно-бытовые помещения, пункты питания, помещения медицинского обслуживания и пр. Определен состав помещений по каждому виду обслуживания и установлены нормативные требования к их проектированию. На предприятии помещения обслуживания, как правило, размещают в специальных зданиях - вспомогательных. Существует два основных типа вспомогательных зданий: отдельно стоящие и пристроенные. Кроме этого, помещения обслуживания могут размещаться в 2-3-этажных зданиях-вставках между пролетами одноэтажного производственного здания или внутри этого здания, в объемных блоках на свободных от оборудования площадях, на антресолях, этажерках и пр. Отдельно стоящие вспомогательные здания, как правило, соединяются с производственным корпусом отапливаемыми переходами (надземными или подземными). Варианты размещения вспомогательных помещений приведены на рис. 24.3.
Вспомогательные здания, в которых преобладают санитарно-бытовые помещения, относят к бытовым или административно-бытовым. Выделяют также здания для одного вида обслуживания (столовые, медицинские пункты, газоспасательные станции, проходные и пр.).
В состав санитарно-бытовых помещений входят гардеробные, душевые, умывальные, уборные, помещения для сушки, обеспыливания и обезвреживания спецодежды, помещения для отдыха и пр. Работающие пользуются бытовыми помещениями на большинстве предприятий после работы, чтобы устранить последствия вредных воздействий производства (загрязнение тела, загрязнение вредными веществами, запыле-ние, увлажнение спецодежды и т.п.). Наряде предприятий с особым режимом для обеспечения качества продукции работающие должны посетить бытовые и пройти санитарные процедуры до начала работы.
Основную площадь бытовых помещений занимает блок гардеробных и душевых помещений (рис. 24.4). Объемно-планировочное решение блока должно обеспечить работающим на предприятии условия комфорта пользования санитарно-бытовыми помещениями и оборудованием при минимальных затратах времени.
На территории предприятия бытовые здания размещают на пути работающих от проходной к производству, обеспечивая удобный подход к ним, с максимальным приближением к рабочим местам (рис. 24.5),
Важным условием эффективного использования территории предприятия и производственных площадей в здании является четкая организация и взаимная увязка грузовых и людских потоков. Эта организация основывается на принципах функционального зонирования, определяющего построение генерального плана предприятия и пространства производственного здания. В здании рассматривается функциональное зонирование объема по горизонтали и по вертикали. Выделяются зоны основного производства, производственно-вспомогательные, инженерно-технических коммуникаций и пр. Технологический процесс рекомендуется строить по кольцевой схеме, размещая «вход» и «выход» по тыльной стороне производственного здания. Тем самым, железнодорожные пути и грузонапряженные автомобильные въезды размещаются с тыльной стороны, в то время, как потоки работающих поступают в корпус через бытовые помещения с лицевой стороны застройки.
С учетом функционального зонирования и направлением грузовых и людских потоков, производственная площадь здания разделяется продольными и поперечными проездами и проходами на отдельные технологические участки
Внутри производственного здания не допускается пересечение грузовых и людских потоков. Следует избегать пересечений грузопотоков и возвратных перемещений грузов.
При застройке территории промышленного предприятия рекомендуется избегать Г- образных, П- и Ш-образных в плане зданий (особенно, многоэтажных), т.к. это приводит к образованию замкнутых и полузамкнутых дворов. В случаях неизбежности строительства таких зданий, они должны быть ориентированы по розе ветров так, чтобы продольная ось дворов располагалась параллельно или под углом до 45° относительно направления господствующих ветров. При этом дворы не застроенной стороной обращают на наветренную сторону. Разрыв между параллельными корпусами должен приниматься равным полусумме их высот, но не менее 15 м. Такой разрыв обеспечит естественное освещение производственных помещений в зданиях.
Промышленные здания в подавляющем большинстве возводятся с использованием в качестве несущих индустриальных каркасных железобетонных или стальных конструкций. При этом, применимы все расчетные схемы каркасов - рамная, рамно-связевая и связевая. Наибольшее распространение получила железобетонная связевая.
Ограждающие конструкции также применяются, главным образом, заводского изготовления (самонесущие и навесные стены из панелей, крупных блоков). Примеры разрезки на панели наружных стен одноэтажных и многоэтажных промзданий приведены на рис. 24.6. Повышению уровня индустриализации строительства способствует разработка и применение комплектных зданий полной заводской готовности из легких металлических конструкций (ЛМК) с эффективным утеплителем.
Размещение колонн каркаса, расстояния между ними в плане, а также высота формируют объемно-планировочную структуру производственного здания. Размеры промышленных зданий принимают на основе модульной системы и общероссийской унификации.
Унификация и типизация осуществляются на основе единой системы модульной координации размеров в строительстве. При проектировании промышленных зданий, с учетом их значительных размеров, пользуются укрупненными модулями: для пролета и шага до 18 м размеры принимают кратно модулям 15М и 30, свыше 18 м - 30М и 60М; для высоты этажа до 3,6 м - кратно модулю 3М, свыше 3,6 м - кратно модулям 3М и 6М.
Унификация в своем развитии последовательно прошла несколько этапов. Вначале, в 50-х годах, она проводилась внутри отдельных отраслей промышленности (отраслевая унификация). Затем, в 60-х гг., были разработаны габаритные схемы зданий межотраслевого назначения (межотраслевая унификация). В последующие десятилетия велись работы по межвидовой унификации, предполагавшей создание габаритных схем и конструктивных решений, общих для зданий различного назначения (например, промышленных и общественных).
Итогом разработки явился каталог унифицированных типовых строительных конструкций и изделий 1.020 - 1, применимых для возведения различных видов зданий, в т.ч., многоэтажных.
Соответственно, унификация осуществлялась в направлении от простого к более сложному и прошла линейную, пространственную и объемную стадии.
На первой стадии (линейной) были унифицированы пролеты, высоты зданий, шаг колонн, нагрузки на конструкции, а также грузоподъемность мостовых кранов. На стадии пространственной унификации осуществлялось обоснованное сокращение числа сочетаний параметров по высотам и сетке колонн. В результате, были получены унифицированные объемно-планировочные элементы, из которых можно было создать множество разнообразных схем производственных зданий для разных отраслей промышленности. Разработаны различные варианты таких элементов: с подвесными и опорными мостовыми кранами, с верхним светом и без него, с внутренним и наружным отводом воды с кровли.
Следует пояснить, что объемно-планировочный элемент (пространственная ячейка) представляет собой часть здания с размерами, равными высоте этажа, пролету и шагу колонн. Его горизонтальная проекция называется планировочным элементом (планировочной ячейкой).
В проекте положение отдельных опор (колонн) фиксируется продольными и поперечными координационными осями. Расстояние между осями колонн в направлении, соответствующем основной несущей конструкции перекрытия(покрытия) здания, называют пролетом. Расстояние между координационными осями колонн в направлении, перпендикулярном пролету, называют шагом. Таким образом, здание характеризуется длиной, шириной, высотой, размерами пролета и шага колонн. Расположение в плане координационных осей определяет сетку колонн, обозначаемую как произведение пролета на шаг: 6x6; 1x6; 36x12 м и т.д. Высота этажа промышленного здания определяется расстоянием от уровня чистого пола до низа основной конструкции перекрытия на опоре (балки, фермы) - в одноэтажном здании и до пола вышележащего этажа - в многоэтажном.
Устанавливаемые в проекте сетки колонн и высоты должны отвечать требованиям технологического процесса и являются одними из главных планировочных параметров производственного здания.
Сетка колонн формирует планировочную структуру здания. Выделяются следующие типы производственных зданий: пролетные, ячейковые, зальные; одноэтажные, многоэтажные, двухэтажные. В отдельную группу можно выделить здания павильонного типа, которые широко используются для химических производств. Внутри павильона, для размещения технологического оборудования, устанавливаются сборно-разборные этажерки, конструктивно не связанные с каркасом павильона. Павильоны проектируют отапливаемыми и неотапливаемыми, одно- и двухпролетными, высотой 10,8-14,4 м, пролетом 18, 24, 30 м и шагом колонн крайних рядов 6 м. Этажерка проектируется с сеткой опор, в основном, 6x6 м (рис. 24.9).
Здания с пролетной структурой используются для размещения производств с постоянным направлением технологического процесса, что обусловило их оборудование соответствующими подъемно-транспортными механизмами - мостовыми и подвесными кранами. Производственные здания могут быть одно- и многопролетными. Пролеты проектируют размерами, кратными укрупненному модулю 15М: 9; 10,5; 12; 13,5; 15; 16,5; 18; 21; 24; 27; 30 м. Шаги колонн принимают размерами 6; 7,5; 9; 10,5; 12; 13,5; 15; 16,5; 18 м.
Высоты этажей принимают от 3 до 18 м с градацией, кратной 3М. Высота одноэтажных зданий(измеряется от пола до низа горизонтальных несущих конструкций на опоре) должна быть не менее 3 м. Высота этажа многоэтажных зданий должна быть не менее 3,3 м. Исключение составляют высоты технических этажей. В помещении высота от пола до низа выступающих конструкций перекрытия (покрытия) должна быть не менее 2,2 м; высота от пола до низа выступающих частей коммуникаций и оборудования в местах регулярного прохода людей и на путях эвакуации устанавливается не менее 2 м, а в местах нерегулярного прохода людей - не менее 1,8 м.
Пролеты располагают в основном параллельно. Существует и перпендикулярное размещение пролетов, но этого следует избегать в связи с конструктивной сложностью выполнения их примыкания.
Ячейковая структура здания характеризуется квадратной (или близкой к квадрату) укрупненной сеткой колонн - 18x12; 18x18; 18x24; 24x24 м и пр. Используется, в основном, напольный транспорт. Такая планировка позволяет размещать в здании технологические линии во взаимно перпендикулярных направлениях. Производственное здание приобретает определенную гибкость и универсальность, в нем обеспечивается, при необходимости, беспрепятственная смена оборудования и технологии, модернизация процесса.
Следует отметить, что укрупнение сетки колонн ведет к экономии производственной площади (до 9%), повышает эффективность ее использования. Практика показала, что для большинства производств, размещаемых в одноэтажных зданиях, оптимальны сетки колонн 18x12 и 24x12 м. При этом, шаг крайних колонн принимается равным 6 м (иногда 12 м), шаг средних колонн - 12 и 18 м.
Для упрощения конструктивного решения одноэтажные промышленные здания проектируют, в основном, с пролетами одного направления, одинаковой ширины и высоты. Исключения могут потребовать только технологические условия. При этом, образующиеся в многопролетном здании перепады высот более 1,2 м совмещают с температурными швами, перепады менее 1,2 м не учитывают.
Эффективность и сравнительно низкая стоимость возведения промышленных зданий из индустриальных элементов возможны при условии использования ограниченного набора объем но-планировочных и конструктивных элементов для строительства возможно широкого диапазона зданий. Для этого объемно-планировочные и конструктивные решения должны быть унифицированы, т.е. созданы оптимальные по своим параметрам пространственные элементы и конструктивные решения в ограниченном количестве, которые могут многократно применяться для промышленных зданий с размещением различных технологических процессов. На основе унификации проводится типизация строительных конструкций ограниченной номенклатуры.
Применение унифицированных конструкций, объем но-планировочных элементов промышленных зданий предполагает определенные правила размещения конструкций относительно координационных осей, т.н. привязки. Правила привязки, т.е. установленные расстояния от оси до грани или геометрической оси поперечного сечения конструктивного элемента позволяют максимально уменьшить (или полностью исключить) количество доборных элементов или дополнительных построечных работ в соединениях и сопряжениях конструкций промздания.
В одноэтажных каркасных зданиях для колонн крайних рядов и наружных стен используют привязку «О» (нулевая привязка) и привязку «250». Это означает, что при нулевой привязке внутренняя грань продольной стены условно совпадает с координационной осью, которая совмещается с наружной гранью колонны. При привязке «250» (в некоторых случаях и более, но кратной 250) наружная грань колонны смещается наружу с координационной оси на 250 мм. В торцах здания геометрическая ось несущих колонн смещается с координационной оси внутрь на 500 мм, что позволяет возвести фахверк торцовой панельной стены.
В местах устройства поперечного температурного шва геометрические оси несущих колонн смещают на 500 (для модуля 3М принимается 600) мм в обе стороны от оси шва, которую совмещают с поперечной координационной осью. Возможно устройство поперечного температурного шва на двух колоннах, геометрические оси которых совмещены с двумя поперечными координационными осями, расстояние между которыми принимается 1000 (1200) мм. Для продольного температурного шва или при перепаде высот смежных параллельных пролетов предусматривают два ряда колонн вдоль парных координационных осей, размещаемых на расстоянии 300, 550 (600) и 800 (900) мм. Примеры привязки приведены на рис. 24.7, 24.8.
В соответствии с размерами привязки и с учетом толщины навесных панелей горизонтальной разрезки для закрытия зазора между конструкциями применяют стандартные доборные элементы - вставки размерами 300, 350, 400, 550, 600, 650, 700, 800, 850, 900, 950 и 1000 мм.
Производственные здания для ряда отраслей промышленности создавались с применением унифицированных типовых секций (УТС) и унифицированных типовых пролетов (УТП). УТС - объемная часть здания, которая состоит из нескольких пролетов одной высоты, выполненная в железобетонных конструкциях, с подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 50 т. Технологический процесс и конструктивное решение определяли габариты секции, представляющей собой температурный блок здания, ограниченный продольным и поперечным температурными швами. Например, для предприятий машиностроения применяют УТС с размерами 144x72 м, состоящую по ширине из восьми 18-ти метровых пролетов длиной 72 м, высотой 10,8 м и оснащенных мостовыми кранами грузоподъемностью 10-30 т.
На основе блокирования УТС и УТП проектируют здание в соответствии с заданными технологическими условиями. В зависимости от способа блокирования, разработаны проектные решения секций, рассчитанных на блокирование: с любой стороны, только вдоль пролетов и пристройку к многопролетным секциям.
Недостатком при использовании УТС и УТП явилось в ряде случаев необоснованное значительное увеличение площадей и объемов производственных зданий. Поэтому, целесообразней для компоновки зданий применять унифицированные объемнопланировочные элементы требуемых габаритов.
Следует учесть и решаемые в настоящее время задачи по упорядочению и реконструкции сложившихся городских промышленных районов, выводу за пределы города предприятий с большим количеством вредных выбросов.
Решению проблемы занятости образовавшихся свободных трудовых ресурсов в малых и средних городах, в сельской местности способствует создание предприятий небольшой производственной мощности, сравнительно небольших строительных объемов и производственных площадей. Применение стандартных унифицированных секций в этих случаях также ограничено.
Современное производство характеризуется проведением модернизации, постоянным совершенствованием технологического процесса, поисками новых технологических решений. При этом возможны изменения направления технологического процесса, перестановка или замена оборудования. Это требует от современного производственного здания планировочной универсальности. В одноэтажных зданиях это осуществляется переходом на крупную ячейковую структуру - 12x12; 18x18; 18x24; 24x24; 24x30 (36); 36x36 м. В многоэтажных зданиях - 12x6; 12x12; 18x6 м.
Кроме технологической гибкости, укрупнение сетки колонн повышает эффективность использования производственной площади за счет установки большего числа единиц оборудования и, таким образом, повышается мощность предприятия.
Промежуточное положение между одноэтажными и многоэтажными занимают двухэтажные промышленные здания. Второй этаж решается как пролетная структура повышенной высоты с крановым оборудованием. При этом размер пролета может быть равен ширине здания. Двухэтажные здания обладают рядом преимуществ перед одноэтажными. В частности, их использование в машиностроении позволяет сократить площадь застройки предприятия на 30 -40%, строительный объем зданий - до 15%. В двухэтажном здании могут использоваться: мелкая сетка колонн по первому и укрупненная - по второму этажам, а также укрупненные сетки колонн по первому и второму этажам(глав-ный производственный корпус ОАО «Москвич» - соответственно 12x12 м и 24x12 м; главный корпус шерстопрядильной фабрики в г. Невинномысске - 9x6 и 19x6 м).
Многоэтажные производственные здания применяют в производствах с малыми полезными нагрузками на перекрытие, что характерно для предприятий электроники, точного приборостроения, электротехнических, обувных и пр. Направление производственного процесса в многоэтажном здании осуществляется сверху вниз, с использованием сил гравитации.
Кроме технологических преимуществ (сокращение расстояния между цехами и пр.) по сравнению с одноэтажным, в многоэтажном здании уменьшаются (в полтора-два раза) эксплуатационные расходы на отопление ввиду сокращения площади наружного ограждения на единицу площади пола, экономится земля. Развитие архитектурной формы по вертикали позволяет улучшить архитектурное решение застройки с учетом градостроительной ситуации.
Недостатками многоэтажного здания можно считать сравнительно сложную систему внутренних транспортных коммуникаций (устройство грузовых, пассажирских лифтов), небольшие размеры сетки колонн, значительную стоимость строительно-монтажных работ.
Увеличение ширины многоэтажного здания сокращается периметр наружных стен, стоимость единицы площади. Разработаны проекты зданий шириной 60 и более метров. Требования обеспечения нормируемого для зрительной работы соответствующего уровня естественного освещения рабочего пространства ограничивает ширину многоэтажного здания до 24 м. В проектах следует предусмотреть возможность надстройки и пристройки многоэтажных промзданий при последующей возможной реконструкции.
Многоэтажные и двухэтажные здания находят применение при расширении и реконструкции промышленных предприятий.
Несмотря на многообразие производств и соответственно объемно-планировочных и конструктивных решений зданий, могут быть выделены некоторые общие принципы этих решений. Среди них, прежде всего, следует выделить блокирование в одном промышленном здании некоторых производственных помещений, обслуживающих один технологический процесс, или некоторых цехов с разными технологическими процессами или даже разных промышленных предприятий.
Опыт проектирования показывает, что с помощью блокирования можно в отдельных случаях уменьшить площадь заводской территории на 30%, сократить периметр наружных стен до 50%, снизить стоимость строительства на 15—20%.
Вместе с тем блокирование, учитывая разные характеристики технологических процессов, может создать определенные трудности в объемно-планировочных и конструктивных решениях зданий, имея в виду возможные различные требования к размерам пространства, к метеорологи-ческому режиму, воздушной среде и пр.
Блокирование на территориях, с относительно неспокойным рельефом, может привести к неоправданному возрастанию объема земляных работ и снижению экономического эффекта. Поэтому блокирование целесообразно в тех случаях, когда характеристики технологических процессов (например, по нагрузкам, требованиям к среде и др.) относительно близки между собой и когда местные условия строительства не вызывают серьезных трудностей (например, по рельефу, размерам территории и пр.).
Следует отметить еще один положительный фактор блокирования — возможность объединения однородных вспомогательных цехов (например, ремонтно-механических, складских и т. п.) разных производственных процессов. Такое объединение дает возможность не только сократить требуемые объемы здания в результате уменьшения вспомогательных площадей, но и уменьшить количество персонала.
Рис.1. Блокирование в одном здании двух предприятий с различной технологией производства - текстильной фабрики и завода электротехнических изделий.
Наряду с блокированием сохраняет свое значение и павильонная застройка, когда она оправдана характером технологического процесса (например, сопровождаемого значительными тепло- и газовыделениями), местными условиями и главное — доказательными экономическими преимуществами.
На основании экономических соображений в промышленности приборостроения получил, например, применение так называемый «модульный принцип» формирования структуры предприятия, согласно которому предприятие состоит из нескольких авто-номных однородных единиц — «технологических модулей», размещаемых в отдельных небольших производственных зданиях (корпусах-модулях).
Экономический эффект достигают за счет введения в эксплуатацию сначала первого корпуса-модуля и получения готовой продукции, а затем последовательно вводимых других корпусов. Таким образом, к окончанию строительства последнего корпуса-модуля, т. е. к моменту окончания строительства предприятия в целом, оно выпускает готовую продукцию во все нарастающем объеме. Следует отметить, что при «модульном принципе» утрачиваются преимущества блокирования.
В решении вопроса о блокировании или применении павильонной застройки существенную роль наряду с перечисленными выше технологическими факторами играет экономика
Выбор этажности представляет собой одну из важных задач, решаемых в процессе проектирования.
Если характеристики технологического процесса допускают с одинаковой степенью целесообразность применения как одноэтажных, так и многоэтажных зданий, выбор этажности здания зависит от местных условий (площади участка, отведенного под строительство, его рельефа, климатических характеристик местности и т. п.), а также от технических и эко-номических показателей.
Следует иметь в виду, что одноэтажные здания позволяют более свободно размещать и перемещать оборудование при модернизации технологического процесса. В них относительно просто решается устройство подъемно-транспортного оборудова-ния и естественного освещения по всей производственной площади цеха. Вместе с тем одноэтажные промышленные здания требуют значительных территорий, которые, бывает часто трудно выделить по условиям застройки города, а с другой — городские территории имеют большую ценность в связи с наличием элементов благоустройства (дороги, подземные коммуникации и т. п.) и перспективами дальнейшего развития города. Строительство одноэтажных промышленных зданий в загородной зоне влечет за собой сокращение нередко ценных сельскохозяйственных угодий.
Следует иметь в виду, что в многоэтажных зданиях общая площадь всегда на 15—20% выше, чем в одноэтажных, за счет устройства лестниц, подъемников, большого числа других коммуникационных помещений. Поэтому при выборе этажности основным критерием считают экономические показатели, получаемые на основании сравнения вариантов возможных ре-шений, если какие-либо из технологических требований не определяют заведомо этажность.
Наконец, следует выделить принцип унификации решений зданий, который преследует получение относительно лучшего объемно-планировочного и конструктивного решения, способствует повышению гибкости или универсальности объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий, что имеет большое значение для ускорения научно-технического прогресса.
Повышение универсальности или гибкости производственных зданий достигают прежде всего в результате освобождения пространства, например, за счет увеличения сетки колонн и в необходимых случаях за счет повышения высоты помещения (в чистоте). Повышение универсальности также достигают некоторыми конструктивными мероприятиями, например, устройством в одноэтажных промышленных зданиях по всей его площади усиленного пола, допускающего установку оборудования в любом месте помещения без устройства специальных фундаментов.
Преследуя повышение универсальности, нельзя забывать об экономической стороне дела. Например, увеличение сетки колонн может привести к повышению стоимости конструкций покрытия из-за увеличения пролета или шага вертикальных опор. Поэтому, принимая то или иное решение, учитывающее условия повышения универсальности здания, необходимо проверить его экономическую эффективность.
Как указывалось, целесообразное решение промышленного здания определяют прежде всего экономичным использованием пространства, т. е. его площадей и объемов для того технологического процесса, для которого оно предназначено. Приблизительно требуемые производственные площади определяют по мощности предприятия на основе укрупненных отраслевых показателей выпуска готовой продукции в тоннах или рублях с I м2 площади. Отраслевые показатели выводят на основе показателей действующих од-нородных передовых в техническом и производственном отношениях предприятий.
При проектировании здания уделяют большое внимание не только рациональному расположению технологического оборудования, удобной транспортировке сырья, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства, но и правильной орга-низации рабочих мест, обеспечению безопасности и созданию условий труда, отвечающих санитарно-гигиеническим требованиям.
Объемно-планировочное решение должно быть возможно проще по своей форме. Здание прямоугольное в плане с параллельно расположенными пролетами одинаковой ширины и высоты упрощает конструктивное решение, повышает степень сборности конструкций, сокращает число их типоразмеров.
Важный общий принцип объемно-планировочных решений — изоляция вредностей одних производственных помещений от других. Видимое влияние могут оказывать метеорологический режим, состав воздуха, шум, вибрация. Например, производства, технологический процесс которых сопровождается значительными тепло или газовыделениями, размещают в одноэтажных зданиях, при этом ширину и профиль таких зданий назначают с учетом обеспечения эффективной аэрации. Очевидно, при этом может быть предпочтительна павильонная застройка, обеспечивающая надежную изоляцию помещений с нормальным режимом. Производства, при которых в воздух могут выделяться ядовитые газы, пары и пыль в концентрациях, превышающих предельно допустимые нормы, располагают в отдельных помещениях, изолированных от других помещений зданий соответствующими ограждающими конструкциями.
Значительное влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий оказывают природно-климатические характеристики места строительства по тем-пературному и ветровому режимам, по количеству осадков и другим показателям. В суровых климатических условиях предпочтительны, например, здания с меньшей площадью наруж-ных ограждающих конструкций (блокированные, многоэтажные) в целях снижения теплопотерь и. следовательно, повышения экономичности здания в эксплуатации. Повторяемость, скорость и направление ветров, а также закономерности снегопереноса оказывают влияние на выбор профиля покрытия, если предусматривают аэрацию и естественное освещение через фонари. Характеристики светового климата вообще определяют решение естественного освещения, размеры светопроемов и размеры фонарей. Из сказанного следует сделать вывод, что климатические характеристики тщательно выявляют и учитывают при принятии проектного решения.
Значительное влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения оказывают требования пожарной безопасности. В соответствии с ними определяют наибольшую допускаемую этажность зданий, требуемую этажность зданий, требуемую степень огнестойкости их конструкций и наибольшую допускаемую площадь этажа между противопожарными пре-градами.
Если позволяет технологический процесс, помещения с производствами, наиболее опасными в пожарном отношении, располагают в одноэтажных зданиях у наружных стен, а в мно-гоэтажных зданиях — на верхних этажах. Из здания на случай воз-никновения пожара предусматривают возможность безопасной эвакуации людей, для чего проектируют эвакуационные пути и выходы.
Эвакуационные выходы для людей не предусматривают через помещения с производствами категорий А, Б и Е, а также через помещения в зданиях IV и V степени огнестойкости.
Категории производств А и Б — взрыво-, пожароопасные производства. Производства категории А характеризуется применением, хранением или образованием в процессе производства горючих газов, нижний предел взрываемости которых 10% и менее к объему воздуха; жидкости с температурой вспышки паров до 28° С включительно при условии, что указанные газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения; вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом.
Производства категории Б характеризуются наличием горючих газов, нижний предел взрываемости которых более 10% к объему воздуха; жидкости с температурой вспышки паров выше 28 до 61° С включительно; жидкости, нагретые в условиях производства до температуры вспышки и выше; горючие пыли или волокна, нижний предел взрываемости которых 65 г/м3 и менее к объему воздуха, при условии, что указанные газы, жидкости и пыли могут образовать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения.
Производства категории В характеризуются наличием жидкости с температурой вспышки паров выше 61° С; горючей пыли или волокон, нижний предел взрываемости которых более 65 г/м3 к объему воздуха; веществ, способных только гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; твердых сгораемых веществ и материалов.
В качестве эвакуационных выходов используют предусматриваемые для, производственных целей проезды, проходы, лестницы, двери и ворота, за исключением ворот, предназначенных для пропуска железнодорожного транспорта.
Число эвакуационных выходов из каждого помещения должно быть не менее двух. Наружные пожарные лестницы, удовлетворяющие противопожарным требованиям, могут быть ис-пользованы в качестве выходов со второго и вышерасположенных этажей. В зависимости от категории пожарной опасности производства и степени огнестойкости здания расстояние от наиболее удаленного рабочего места до выхода наружу или в лестничную клетку принимают таким, чтобы люди могли покинуть помещение за то время, пока пребывание в нем допустимо, т. е. до тех пор, пока не распространится огонь и продукты горения.
Ширину коммуникационных помещений и дверей на путях эвакуации принимают в зависимости от числа людей, находящихся на наиболее населенном этаже (кроме первого), с таким расчетом, чтобы их пропускная способность полностью обеспечивала эвакуацию в заданное время.. В большинстве случаев конструкции одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий выполняют по каркасной схеме. Каркасные системы наиболее рациональны при значительных статических и динамических нагрузках, характерных для промышленных зданий, и значительных размерах перекрываемых пролетов.
Однако при небольших пролетах (до 12 м) и отсутствии тяжелого подъемно-транспортного оборудования вместо каркасных конструкций применяют конструкцию с несущими стенами. Основные конструктивные элементы таких зданий — стены, несущие конструкции покрытия (балки или фермы) и уложенные по ним плиты покрытия. Поскольку в промышленных зданиях обычно отсутствуют внутренние поперечные стены, устойчивость наружных стен достигается устройством пилястр, которые располагают с внутренней или наружной стороны стены, чаще всего в местах опирания несущих конструкций покрытия.
Несущим остовом одноэтажного каркасного промышленного здания служат поперечные рамы и связывающие их продольные элементы.
Рис.2. Основные элементы каркаса одноэтажного промышленного здания. а - общий вид; б - схема устройства подстропильных конструкций; в - схема устройства вертикальных связей в покрытии: 1 - фундамент под колонну, 2 - колонна каркаса, 3 - ригель (балка или ферма), 4 - подкрановая балка, 5 - фундаментная балка; 6 - несущая конструкция ограждающей части покрытия плиты; 7 - подстропильная ферма; 8 - вертикальные связи между колоннами, 9 - вертикальные связи в покрытии; 10 - наружная стена, 11 - оконные переплеты; 12 - — ограждающая конструкция покрытия (пароизоляция, термоизоляция и кровля). 13 - воронка внутреннего водостока.
Поперечная рама каркаса состоит из стоек, жестко заделанных в фундамент, и ригелей (ферм или балок), являющихся несущими конструкциями покрытия, опертых на стойки каркаса.
Подольные элементы каркаса обеспечивают устойчивость каркаса в продольном направлении и воспринимают кроме нагрузок собственной массы продольные нагрузки от торможения кранов и нагрузки от ветра, действующего на торцевые стены зда-ния. К. этим элементам относятся: фундаментные, обвязочные и подкрановые балки, несущие конструкции ограждающей части покрытия и специальные связи (между стойками и между несущими конструкциями покрытия) .
Наружные стены каркасных зданий представляют собой лишь ог-раждающие конструкции и поэтому решаются как самонесущие или навесные. Конструктивная система покрытия может быть беспрогонной или с прогонами. В первом случае по несущим конструкциям покрытия укладывают крупноразмерные плиты (па-нели). Во втором случае вдоль здания укладывают прогоны, а по ним в поперечном направлении — плиты небольшой длины. Беспрогонная схема покрытия по затратам материала более экономична.
При шаге колонн каркаса 12 м и более возникает необходимость устройства подстропильных конструкций, на которые через 6 или 12 м устанавливают ригели (балки) или фермы. В случае, когда отсут-ствует подвесной транспорт и несущей конструкцией ограждающей части покрытия служат железобетонные плиты длиной 12 м, надобность в подстропильных конструкциях при шаге колонн каркаса, равном пролету плит, отпадает.
В некоторых промышленных зданиях, например цехах металлургических заводов, подстропильные конструкции имеют значительные пролеты, в мартеновских цехах, где печи размещены в средней части здания, колонны каркаса среднего ряда распо-лагают с шагом 36 м.
Рис.3. Устройство подстропильных конструкций больших пролетов. а,б - в главном здании мартеновского цеха с печами емкостью 500 т (а - поперечный разрез; б - продольный разрез); в - в прокатном цехе, Р— разливочный пролет. П печной пролет; 1 — разливочный кран грузоподъемностью 350/75/15 т; 2 - заливочный край грузоподъемностью 180/50т; 3 - консольно-поворотный передвижной кран грузоподъемностью Зт; 4 - консольный передвижной кран грузподъемностью 3 т, 5 - шихтовый открылок; 6 - защитный экран, 7 - подкрановые балки. 8 - стропильные фермы; 9 - подстропильные фермы, 10 - отрезки колонн
Подстропильные конструкции выполняют в виде ферм, которые воспринимают либо нагрузку от покрытия, либо нагрузку от мостовых кранов (рис. 7, а).
Подстропильные фермы, перекрывающие пролет 72 м, выполнены по типу стальных мостовых ферм с клепаными соединениями (рис.7. в). В данном случае они воспринимают кроме нагрузки подкрановых балок нагрузки от отрезков колонн, которые вклепаны в подстропильные фермы.
Покрытия с несущими конструкциями в виде железобетонных балок или ферм с уложенными по ним плитами имеют приведенную толщину бетона 80—100 мм при собственной массе (весе) 1 м2 покрытия 200— 250 кг. При такой массе покрытия значительную часть бетона и арматурной стали расходуют на то, чтобы воспринять собственную массу конструкции. Поэтому наряду с этими конструкциями покрытий в настоящее время широко распространены облегченные конструкции с применением металлического профилированного настила с легким утеплителем, укладываемого по прогонам.
Весьма перспективны покрытия в виде тонкостенных пространственных конструкций: оболочек, сводов, складок и др., примеры которых рассмотрены далее. Известны решения про-странственных армоцементных покрытий, масса 1 м которых 45—55 кг, а приведенная толщина оболочки 15— 20 мм.
Многоэтажные промышленные здания проектируют, как правило, с полным сборным железобетонным каркасом и самонесущими или навесными стенами и, в отдельных случаях, с неполным каркасом и несущими стенами. Основные элементы каркаса — колонны, ригели, плиты перекрытий и связи. Междуэтажные перекрытия выполняют из сборных железобетонных конструкций двух типов: балочные и безбалочные.
При безбалочных перекрытиях функцию ригелей выполняют железобетонные плиты, располагаемые по разбивочным осям колонн. Колонны и ригели, соединенные жестко в узлах между собой, образуют рамы каркаса, которые могут располагаться поперек, вдоль или одновременно в обоих направлениях.
Междуэтажные железобетонные перекрытия служат жесткими горизонтальными связями: они распределяют горизонтальную (ветровую) нагрузку между элементами каркаса и обеспечивают совместную пространственную работу всех элементов каркаса здания.
Функцию вертикальных связей выполняют поперечные или продольные железобетонные стены, или крестообразные стальные элементы, устанавливаемые между колоннами, или жесткое ядро, образуемое сочетанием поперечных и продольных железобетонных стен, образующих лестничные клетки, лифты.
Сборные железобетонные каркасы могут быть решены по рамной, рамно-связевой или связевой системе. При рамной системе каркаса пространственная жесткость здания обеспечивается работой самого каркаса, рамы которого воспринимают как горизонтальные, так и вертикальные нагрузки. При рамно-связевой системе вертикальные нагрузки воспринимаются рамами каркаса, а горизонтальные — рамами и вертикальными связями (диафрагмами). При связевой системе вертикальные нагрузки воспринимаются колоннами каркаса, а горизонтальные — вертикальными связями.
Рамно-связевые системы имеют некоторые преимущества по сравнению с рамами, так как упрощаются узловые сопряжения элементов каркаса и их можно унифицировать, достигая неко-торое сокращение расхода стали за счет облегчения закладных деталей в стыках и уменьшения арматуры в колоннах.
В тех случаях, когда поперечные стены или лестничные клетки отсутствуют или расстояние между ними очень велико, а также когда перекрытия ослаблены отверстиями, обеспечить удовлетворительную работу сборного железобетонного каркаса рамно-связевой системы не представляется возможным. В таких случаях применяют сборный каркас рамной системы. В отдельных случаях каркас может быть решен с балочной конструкцией перекрытия и жестким железобетонным монолитным ядром. Ядро на всю высоту здания выполняют в подвижной опалубке.
Требования пожарной безопасности в конструктивных решениях промышленных зданий сказываются прежде всего в устройстве противопожарных преград., т. е. противопожарных стен (брандмауэров, рис. 8, а, б), противопожарных зон (рис. 8 е), а в многоэтажных зданиях — в устройстве несгораемых перекрытий.
Рис.4. Противопожарные преграды. а - поперечная противопожарная стена, б - продольная противопожарная стена, в - противопожарная зона, г - расположение противопожарных преград в плане.
Противопожарные преграды разделяют объем здания на отдельные части, ограничивая при возникновении пожара распространение огня пределами одной части здания. Кроме того, с помощью противопожарных преград выделяют наиболее огнеопасные помещения.
Противопожарные преграды выполняют из несгораемых конструкций. Противопожарные стены располагают поперек или вдоль здания, разделяя междуэтажные перекрытия, покрытия, фонари и другие конструктивные элементы из несгораемых или трудносгораемых материалов. Противопожарные стены устанавливают на самостоятельные фундаменты либо на несущие несгораемые конструкции перекрытий.
Противопожарные стены выполняют выше уровня кровли на 0,6 м, если хотя бы один из элементов покрытия, за исключением кровли, выполнен из сгораемых материалов, и на 0,3 м если все элементы покрытия, за исключением кровли, выполнены из трудносгораемых и несгораемых материалов.
Противопожарные стены зданий с несгораемыми покрытиями могут не разделять покрытий и не возвышаться над кровлей независимо от группы ее возгораемости.
В цехах, оборудованных мостовыми кранами, противопожарные стены располагают только в верхней части здания. Расстояния между противопожарными степами назначают в зависимости от категории пожарной опасности производства. степени огнестойкости, этажности здания и приводятся в строительных нормах и правилах. Устройство проемов в противопожарных стенах не рекомендуется.
Противопожарные зоны устраивают шириной не менее 6 м. Они перерезают здание по всей его ширине. На участках противопожарных зон все конструктивные элементы здания вы-полняют из несгораемых материалов. Если противопожарная зона расположена вдоль здания, то она представляет собой противопожарный пролет, все конструкции которого изготовляют также из несгораемых материалов (рис. 8, г). По краям противо-пожарной зоны устраивают из несгораемых материалов гребни, размер которых принимают аналогично выступам противопожарных стен.