Требования к промышленным зданиям

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ПЛАН ЛЕКЦИИ.

1. Классификация промышленных зданий.

Основные группы промышленных зданий

Классификация по определенным признакам

2. Требования к промышленным зданиям.

Функциональные требования

Технические требования

Архитектурно-художественные требования

Экологические требования

Экономические требования

3. Внутрицеховое подъемно-транспортное оборудование

Классификация промышленных зданий.

1.1. Основные группы промышленных зданий

Промышленное строительство – это область строительства, занимающаяся созданием основных фондов промышленности, включая выполнение комплекса строительно-монтажных работ, связанных с возведением новых, а также расширением, модернизацией и реконструкцией существующих промышленных предприятий.

Промышленное предприятие – совокупность орудий и средств производства, зданий, сооружений и других материальных фондов, используемых для производства какой-либо продукции.

Производственные здания принадлежат к основным фондам соответствующей промышленности, и их классификация построена на основе отраслевой классификации производства.

Классификация отраслей производства в промышленности устанавливается по различным признакам, например, по однородности экономического назначения продукции (производственного или потребительского), виду обрабатываемого сырья, характеру технологического процесса и т.п. Всего насчитывается более 15 крупных отраслей (электроэнергетика, черная металлургия, цветная металлургия, машиностроение, металлообработка и др.)

Отраслевая классификация положена в основу создания сети проектных, научно-исследовательских и производственных организаций в строительстве, таких, например, крупных проектных организаций по проектированию металлургических заводов, как Гипромез, заводов тяжелого машиностроения – Гипротяжмаш, гидротехнических сооружений – Гидропроект, зданий высших учебных заведений – Гипровуз.

Промышленные здания независимо от отрасли промышленности разделяют в соответствии со своим функциональным назначением на следующие основные группы:

производственные, в которых размещают основные технологические процессы предприятия (мартеновские, прокатные, сборочные, ткацкие, кондитерские и др.);

подсобно-производственные,предназначенные для размещения вспомогательных процессов производства (ремонтные, инструментальные, тарные цехи и т.п.);

энергетические,в которых размещают установки, снабжающие предприятие электроэнергией, сжатым воздухом, паром и газом (ТЭЦ, компрессорные, газогенераторные и воздуходувные станции и др.);

транспортные,предназначенные для размещения и обслуживания средств транспорта, находящегося в распоряжении предприятия (гаражи, электровозные депо и др.);

складские,необходимые для хранения сырья, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции, горючесмазочных материалов и пр.;

санитарно-технические,предназначенные для обслуживания сетей водоснабжения и канализации, для защиты окружающей среды от загрязнения (насосные и очистные станции, водонапорные башни, брызгальные бассейны и т.п.);

административные и бытовые здания,предназначенные для размещения административно-конторских помещений, бытовых помещений и устройств (душевых, гардеробных и пр.), пунктов питания и медицинских пунктов.

К специальным сооружениям промышленных предприятий относят резервуары, газгольдеры, градирни, силосы, дымовые трубы, эстакады, мачты и др. Перечисленные группы зданий и сооружений не обязательно строятся на каждом промышленном предприятии, состав их зависит от назначения и мощности предприятий.

Объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий зависят от их назначения, характера размещения в них технологических процессов и отличаются значительным разнообразием.

1.2. Классификация по определенным признакам

Классификация зданий по определенным признакам способствует более качественному проектированию, так как в пределах определенного класса зданий более целенаправленно решаются задачи по выполнению необходимых требований.

Наиболее широкая группа классификации промышленных зданий базируется на их различных объемно-планировочных и конструктивных решениях, на различных характеристиках технологических процессов и т.д.

Итак, здания классифицируются :

По архитектурно-конструктивным признакам.

В этой группе классификации промышленные здания подразделяют на одноэтажные, двухэтажные, многоэтажные и здания смешанной этажности.

Одноэтажные здания.

В одноэтажныхзданиях, как правило, размещают производства металлургической и машиностроительной промышленности (сталелитейные, прокатные, кузнечные, термические, механосборочные цехи и др.), характеризующиеся тяжелым и громоздким технологическим оборудованием, крупногабаритными изделиями и большими динамическими нагрузками.

В настоящее время в одноэтажных зданиях размещается около 75% промышленных производств. Однако в перспективе будет возрастать удельный вес многоэтажных зданий, позволяющих уменьшить площадь застройки предприятий.

В свою очередь, одноэтажные промздания подразделяются по следующим признакам:

а) по количеству пролетов одноэтажные здания могут быть одно- и многопролетными (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Основные типы одноэтажных промышленных зданий.

а – однопролетное без фонарей; б – то же, с мостовым краном; в – двухпролетное без фонарей; г – трехпролетное с повышенным средним пролетом; д – трехпролетное с фонарем; е, ж – многопролетные с фонарями.

Однопролетные здания целесообразны для небольших производственных, энергетических или складских зданий. Они применяются также для размещения производств, требующих значительной величины пролетов (от 36 м и более) и значительной высоты (более 18 м).

Многопролетные – наиболее распространенный тип одноэтажных промышленных зданий.

б) в зависимости от ширины пролетов здания принято считать

мелкопролетными, если ширина пролетов не превышает 12 м,

крупнопролетными – при ширине пролетов более 12 м и

большепролетными – с шириной пролетов 36, 48, 60 м и более.

В большепролетных зданиях целесообразно размещать производства с быстро изменяющейся технологией или связанные с выпуском, содержанием и хранением крупногабаритной продукции (авиастроение, ангары, гаражи и т.п., рис. 3.2).

Рис. 3.2. Примеры большепролетных одноэтажных зданий:

а – пролетом 60 м; б – пролетом 96 м; в – пролетом 78 м; 1 – железобетонная ферма; 2 – железобетонные плиты; 3 – своды-оболочки; 4 - затяжка; 5 – крановые пути; 6 –остекление; 7 – плоские железобетонные плиты; 8 – стальные ванты.

в)по расположению внутренних опор одноэтажные промышленные здания разделяют на:

- ячейковые;

- пролетные;

- зальные.

В зданиях ячейкового типа преобладает квадратная сетка опор с относительно небольшим продольным и поперечным шагом.

В зданиях пролетного типа, наиболее распространенных в практике строительства, ширина пролетов преобладает над шагом опор.

Здания зального типа характерны для производств, требующих значительной площади без внутренних промежуточных опор. В таких зданиях расстояние между опорами может достигать 100 м и более (большепролетные здания).

Многоэтажные здания.

В многоэтажных зданиях размещают производства с вертикально направленным технологическим процессом, и материалы могут перемещаться за счет собственного веса (мельницы, агломерационные фабрики, хлебозаводы, химические заводы и др.). Многоэтажные здания сооружают также для предприятий легкой, пищевой, радиотехнической, приборостроительной промышленности, для складов (рис. 3.3).

Рис.3.3. Основные виды многоэтажных промышленных зданий.

а – двухэтажное с укрупненной сеткой колонн 2-го этажа; б – с сеткой колонн (6+3+6) м; в, г – с сеткой колонн (6+6+6)х6 м; д – с сеткой колонн (12+12)х6 м; е – многоэтажное с укрупненной сеткой колонн верхнего этажа.

Применение многоэтажных промышленных зданий ограничивается производствами с относительно легким технологическим оборудованием, размещаемым на междуэтажных перекрытиях. Нагрузки на междуэтажные перекрытия в многоэтажных зданиях могут достигать 30-45 кН/м² (3000-4500 кг/м²).

Здания смешанной этажности строят для производств с горизонтальным и вертикальным технологическим процессами (многие химические производства).

2) по наличию подъемно-транспортного оборудовании:

- бескрановые;

- крановые (с мостовыми кранами или подвесным транспортом).

3) по материалу основных несущих конструкции:

- с железобетонным каркасом (сборным, монолитным, сборно-монолитным);

- стальным каркасом;

- кирпичными несущими стенами и покрытием по железобетонным, металлическим и деревянным конструкциям.

4) по конструктивным схемам покрытий:

- каркасные плоскостные (с покрытием по балкам, фермам, аркам, рамам),рис. 3.4, А;

- каркасные пространственные (с покрытиями – оболочками одинарной и двоякой кривизны, складками), висячие покрытия различных типов, перекрестные, пневматические (рис.3.4, Б).

А Б

Рис. 3.4. Конструктивные схемы покрытий каркасных промзданий:

А - плоскостные: а – по балкам; б – по фермам; в – по рамам; г –по аркам;

Б - пространственные: д – оболочки одинарной кривизны; е – оболочки двоякой кривизны; ж – оболочки двоякой кривизны в виде гиперболического параболоида; и – складки; к – висячее вантовое; л – перекрестное; м – пневматическое воздухоопорное; н – пневматическое воздухонесущее.

Кроме перечисленных классификационных признаков можно выделить еще несколько, определяемых условиями технологического процесса и требуемыми характеристиками среды производственных помещений.

5) по системам отопления:

- неотапливаемые;

- отапливаемые.

6) по системам вентиляции:

- с естественной вентиляцией и аэрацией через специальные проемы в ограждающих конструкциях;

- искусственной приточно-вытяжной вентиляцией, кондиционированием воздуха.

7) по системам освещения:

- с естественным освещением;

- искусственным освещением;

- совмещенным освещением.

8) по профилю покрытии:

- с фонарными надстройками;

- без фонарных надстроек.

9) по капитальности – промышленные здания подразделяют на 4 класса.

В основу классификации положено деление зданий на классы в зависимости от их назначения и значимости. Такая классификация необходима для выбора экономически целесообразных решений при проектировании. К І классу относят здания, к которым предъявляют наиболее высокие требования, а к IV – здания с минимально необходимыми прочностью и долговечностью.

Для каждого класса установлены требуемые эксплуатационные качества, а также долговечность и огнестойкость основных конструкций зданий.

Долговечность конструкций – это срок службы без потери требуемых качеств при заданном режиме эксплуатации и в данных климатических условиях. Установлены три степени долговечности ограждающих конструкций:

І степень – срок службы не менее 100 лет;

ІІ степень – не менее 50 лет;

ІІІ степень – не менее 20 лет.

По огнестойкости здания и сооружения подразделяют на 5 степеней. Степень огнестойкости зданий определяется пределом огнестойкости строительных конструкций. Требуемая степень огнестойкости зданий устанавливается на стадии проектирования по пределам огнестойкости основных конструктивных элементов здания: несущих (колонны, внутренние стены и др.), наружных стен, междуэтажных перекрытий, покрытия и лестничных клеток.

Требования к промышленным зданиям

Требования к промышленным зданиям подразделяют на:

- технологические (или функциональные);

- технические;

- архитектурно-художественные;

- экологические;

- экономические.

2.1. Функциональные требования.

Функциональные требования заключаются в том, чтобы промышленное здание наиболее полно удовлетворяло своему назначению, т.е. заданным параметрам размещаемого в нем технологического процесса.

Технологический процесс является основным фактором, определяющим решение здания, т.е. его размеры, форму, конструкции, санитарно-техническое оборудование и внешний облик.

Производство, т.е. технологический процесс, ставит ряд вполне определенных требований к той материально организованной среде, т.е. к промышленному зданию, которое создается строителями. Эти требования вытекают из двух основных положений:

- обеспечение таких параметров среды, при которых технологический процесс протекает в наиболее благоприятных условиях и при которых обеспечивается высокое качество продукции;

- обеспечение таких параметров среды, которые являются оптимальными для деятельности человека с санитарно-гигиенической точки зрения, т.е. при условии сохранения здоровья человека, высокой производительности труда и снижения утомляемости.

К технологическим (функциональным) следует отнести требования:

а) к пространству,размеры которого должны быть достаточными, чтобы разместить технологическое и подъемно-транспортное оборудование и обеспечить перемещение материалов и изделий, а также технологического оборудования при его монтаже или демонтаже;

б) к рабочему пространству для людей, занятых на производстве, и к пространству для передвижения людей в помещении (проходы). При этом общее пространство здания (согласно СН 245-71) должно составить не менее 15 м³ на одного работающего, а площадь – не менее 4,5 м²/чел;

в) к воздушной среде для обеспечения здоровых условий труда человека, требуемого качества продукции или сохранности технологического оборудования, на которое может влиять температура воздуха, его влажность, степень загрязнения вредными веществами;

г) к световому режиму для обеспечения требуемой освещенности пространства цеха, рабочих мест и необходимого спектрального состава света (СН245-71);

д) к акустическому режимудля обеспечения требуемого уровня шума и изоляции от посторонних звуков, превышающих допустимых уровень, мешающих технологическому процессу и утомляющих рабочих (СНиП ІІ-12-77).

2.1. Технические требования.

К техническим требованиям относятся:

а) требования к прочности, устойчивости (жесткости) строительных конструкций, долговечности материалов и основных конструкций здания, зависящей от ряда факторов, таких как ползучесть, морозостойкость, влагостойкость, коррозиестойкость и биостойкость;

б) требования по взрывной, взрыво-пожарной и пожарной опасности, поскольку технологические процессы могут представлять опасности побочного рода. По этим признакам производства классифицируют на шесть категорий: А. Б, В, Г, Д, Е (СНиП 2.09.02-85. Производственные здания).

Производства категории А наиболее взрывоопасные, так как к ним отнесены технологические процессы, в которых участвуют горючие газы и горючие жидкости с низкими пределами взрываемости и температурами вспышки паров. При смешении они образуют взрывоопасные смеси, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой и кислородом воздуха.

Для взрывоопасных производств (категорий А. Б, Е) наружные ограждающие конструкции целесообразно делать «легкосбрасываемыми» взрывной волной, образующейся при взрыве.

К легкосбрасываемым относятся окна с обычным стеклом, двери, распашные ворота, фонарные переплеты, легкие ограждения с применением асбестоцементных, алюминиевых и стальных листов с легкими утеплителями и т.п.

в) требования к санитарно-техническому и инженерному оборудованию здания, которые в зависимости от технологического процесса предусматривают отопление, ту или иную систему вентиляции или кондиционирования воздуха, водоснабжение устройство лифтов для работающих и т.п.

2.3. Архитектурно-художественные требования.

а) градостроительные, если производственные предприятия или промышленные здания предлагается возводить в системе городской застройки;

б) к архитектуре комплекса, предполагающие, что само промышленное предприятие должно представлять собой выразительный в архитектурно-художественном отношении ансамбль;

в) к архитектуре здания, предполагающие выразительное, привлекательное по внешнему облику решение каждого здания или сооружения, входящего в состав промышленного комплекса;

г) кинтерьеру, который, как и внешний вид здания, должен быть привлекательным, создавать по всем показателям среду, соответствующую условиям высокопроизводительного труда.

2.4. Экологические требования

Экологические требования в промышленном строительстве применяются на трех этапах:

а) при разработке схем размещения и развития промышленных отраслей и производств по территории страны;

б) разработке генеральных планов городов и проектов планировки промышленных зон и промрайонов;

в) при разработке проектов конкретных предприятий.

2.5. Экономические требования.

К экономическим требованиям относятся:

а) экономичность объемно-планировочных решений;

б) экономичность конструктивных решений;

в) экономичность архитектурно-художественных решений.

Экономичность указанных решений для промышленных зданий устанавливается по показателю экономической эффективности капитальных вложений, который, как известно, выражается через приведенные затраты.