Общие вопросы проектирования (промздания)
Функциональные требования заключаются в том, чтобы здание более полно соответствовало своему назначению, т.е. обеспечивало нормальное функционирование размещаемого в нем технологического оборудования и нормальный ход технологического процесса в целом. Иными словами, здание должно отвечать определенным эксплуатационным требованиям и создавать в помещениях нормальные санитарно-гигиенические условия для деятельности человека.
Функциональным требованиям одновременно с художественными должно быть подчинено объемно-планировочное решение здания (состав помещений, их площади, высота и взаимное расположение). С учетом функциональных требований выбирают вид и материал несущих и ограждающих конструкций, тип и грузоподъемность внутрицехового подъемно- транспортного оборудования, обеспечивают надлежащие санитарно-гигиенические условия (освещенность, воздухообмен), качество и характер внутренней отделки и пр. Мероприятия по борьбе с производственным шумом также предусматриваются функциональными требованиями.
В целях предупреждения преждевременного морального старения зданий необходимо принимать такие объемно-планировочные и конструктивные решения, которые позволяли бы изменять и совершенствовать технологический процесс без реконструкции самого здания.
Технические требования заключаются в обеспечении прочности, устойчивости, долговечности зданий и противопожарных мероприятий к ним, а также в возможности возведения зданий индустриальными методами.
Качества прочности, устойчивости и долговечности, обеспечиваемые при проектировании и строительстве объекта, характеризуют собой его надежность. Под надежностью зданий, сооружений и конструктивных элементов понимают их безотказную работу в заданных условиях механических, физических и химических воздействий и в течение всего расчетного периода эксплуатации (с возможными перерывами на ремонты).
Важно обеспечить зданию или отдельным его частям предусмотренные требованиями условия эксплуатации, так как всякие отклонения от них (перегрузка, переохлаждение и перегрев, чрезмерное увлажнение, неучтенная химическая агрессия и т. д.) приводят к преждевременным разрушениям и даже авариям. Своевременные ремонты способствуют сохранению надежности конструкций и здания в целом.
К категории технических относятся также противопожарные требования, которые заключаются в соответствии степени огнестойкости здания или сооружения данному классу капитальности (в зависимости от его назначения).
Архитектурно-художественные требования предусматривают придание промышленному зданию красивого архитектурного облика, удовлетворяющего современным художественным запросам с учетом назначения здания. Архитектура его должна быть художественно связана с соседней застройкой и природным окружением.
Архитектурно-художественная выразительность промышленных зданий должна достигаться, прежде всего, гармоничностью их элементов и частей, красивыми пропорциями отдельных объемов. Важную роль в архитектуре промышленного здания играют также фактура и цвет поверхности стен, введение отдельных красочных пятен, художественное сочетание различных строительных материалов и высокое качество строительно-монтажных работ.
Экономические требования преследуют цель сведения к минимуму затрат на строительство и эксплуатацию проектируемого здания. Экономичность здания достигается целесообразной организацией технологического процесса (обеспечение кратчайших путей передвижения сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, обслуживающего персонала, транспорта, без пересечения и возврата потоков в одной плоскости); оптимальным использованием площади и объема всего здания и его отдельных помещений; принятием соответствующих данному производству шага колонн и ширины пролетов, конструктивной схемы, этажности, материалов для конструктивных элементов с рациональным использованием местных материалов; высокой степенью индустриализации работ по возведению здания; наименьшими эксплуатационными расходами по содержанию здания и др.
Окончательная оценка эффективности здания производится путем сопоставления технико-экономических показателей различных его вариантов.
Требования к условиям труда. Наряду с обеспечением нормального хода технологического процесса в производственных зданиях должны быть созданы благоприятные санитарно-гигиенические и безопасные условия труда, рационально организованы рабочие места, выбрано хорошее цветовое решение интерьеров помещений, предусмотрена удобная система бытового обслуживания работающих. Необходимо также предусматривать помещения для повышения профессионального уровня рабочих и культурного отдыха.
Для обеспечения оптимальных санитарно-гигиенических условий труда предусматривают следующие меры:
1. локализацию производственных вредностей в месте их образования (герметизация технологических процессов);
2. удаление производственных вредностей посредством механической вентиляции, аэрации или кондиционирования воздуха;
3. изоляцию помещений с наиболее вредными и пыльными производствами от других помещений (во избежание нарушения принципа гибкости здания следует применять сборно-разборные перегородки);
4. обеспечение освещенности рабочих мест не ниже нормативной (естественной и искусственной); проемы необходимо заполнять свето-прозрачными материалами, пропускающими ультрафиолетовые и задерживающими инфракрасные лучи;
5. создание нормального температурно-влажностного режима; экранирование агрегатов, выделяющих лучиртое тепло;
6. уменьшение производственного шума и вибраций от технологического оборудования.
Безопасность условий труда регламентируется мероприятиями по охране труда, противопожарными и санитарными нормами проектирования. Рабочее место должно отвечать требованиям научной организации труда.
В системе бытового обслуживания предусматривают удобные гардеробные, душевые, умывальные, уборные, медицинские пункты, столовые, буфеты, места отдыха и другие помещения. На территории предприятий устраивают спортивные площадки и уголки отдыха; территорию хорошо благоустраивают и озеленяют.
Создание благоприятных условий в цехе и непосредственно на рабочих местах, хорошее бытовое обслуживание работающих способствует повышению производительности труда и качества продукции, сокращению случаев производственных заболеваний и травматизма, а также сохранению хорошего самочувствия трудящихся.
Виды промзданий.
Промышленными называют здания, предназначенные для осуществления производственно-технологических процессов, прямо или косвенно связанных с выпуском определенного вида продукции или полуфабриката.
В зависимости от назначения промышленные здания подразделяют на следующие основные группы:
· производственные, в которых размещают основные процессы производства (мартеновские, прокатные, механосборочные, ткацкие, кондитерские цехи и др.);
· подсобно-производственные, предназначенные для вспомогательных процессов производства (ремонтные, экспериментальные, тарные цехи и др.);
· энергетические, снабжающие предприятие электроэнергией, сжатым воздухом, паром и газом (ТЭЦ, компрессорные и газогенераторные станции, паро- и воздуходувные установки и др.);
· складские, необходимые для хранения сырья, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции, горючих и смазочных материалов и пр.;
· транспортные, обслуживающие средства транспорта, находящегося в распоряжении предприятия (гар-ажи, электровозные депо и др.);
· санитарно-технические, предназначенные для обслуживания водопровода, канализации и т. п. (насосные и очистные станции, водохранилища, водонапорные башни, брызгальные бассейны и др.);
· вспомогательные и общезаводские (административно-бытовые помещения, заводоуправления, столовые, медицинские пункты, профессионально-технические училища, пожарные депо и др.).
На территории промышленных предприятий строят также специальные сооружения (резервуары, газгольдеры, скрубберы, градирни, силосы, дымовые трубы, различные эстакады и опоры и др.).
Не все группы зданий и сооружений обязательны для каждого предприятия; состав их зависит от назначения, специализации и мощности предприятия. Классификация промышленных зданий по капитальности необходима для выбора экономически целесообразных решений при проектировании. В основу классификации положено деление зданий на классы в зависимости от их назначения и значимости.
Здания подразделяют на четыре класса (I, II, III и IV), причем к I классу относят постройки, к которым предъявляют повышенные требования, а к IV классу — постройки с минимальными требованиями. Для каждого класса установлены свои эксплуатационные качества, а также долговечность и огнестойкость основных конструкций зданий.
Эксплуатационные качества, обеспечивающие нормальные условия эксплуатации зданий и сооружений в течение всего срока их службы, определяются: для производственных зданий — размерами пролетов, технической оснащенностью, наличием специального оборудования, удобством монтажа и демонтажа технологического оборудования, удобствами для работающих и для хода технологического процесса; для вспомогательных зданий — составом помещений, нормами их площадей и объемов, качеством отделки, санитарно-техническим оборудованием и т. п.
Долговечность и огнестойкость основных конструкций здания обеспечиваются применением соответствующих строительных материалов и изделий и защитой их в конструкциях от всех разрушающих эксплуатационных воздействий.
Долговечность конструктивных элементов определяется сроком их службы без потери требуемых эксплуатационных качеств в данных климатических условиях при заданном режиме эксплуатации. Установлены три степени долговечности ограждающих конструкций: I степень — срок службы не менее 100 лет, II степень — срок службы не менее 50 лет и III степень — срок службы не менее 20 лет.
Долговечность ограждающих конструкций в зависимости от класса здания принимают: для зданий I класса — не ниже I степени, II класса— не ниже II степени, III класса — не ниже III степени, IV класса — не нормируется.
Здания и сооружения по огнестойкости подразделяют на пять степеней. Степень огнестойкости, характеризуемая группой возгораемости и пределом огнестойкости основных строительных конструкций, принимается: для зданий I класса — не ниже II степени, для зданий II класса—не ниже III степени. Для зданий III и IV классов степень огнестойкости не нормируется.
Проектируемое здание относят к тому или иному классу в зависимости от следующих условий: народнохозяйственного значения, размеров и мощности предприятия, в состав которого войдет данное здание; концентрации материальных ценностей и уникальности оборудования, устанавливаемого в здании; запасов сырьевых ресурсов, для переработки которых проектируется объект; фактора моральной амортизации здания; градостроительных требований к объекту.
На территории предприятия могут возводиться здания с различным классом капитальности. При этом к повышенному классу относят здания, прекращение работы в которых в случае ремонта или аварии существенно нарушает работу всего предприятия.
При проектировании зданий нельзя завышать их капитальность, так как применение более долговечных и огнестойких конструкций, чем требуется, приводит к повышению стоимости зданий.
Классификация промышленных зданий по архитектурно-конструктивным признакам
По архитектурно-конструктивным признакам промышленные здания подразделяют на одноэтажные, многоэтажные и смешанной этажности.
Для производств металлургической и машиностроительной промышленности (сталелитейные, прокатные, кузнечные, термические, механосборочные цехи и др.), характеризующихся тяжелым и громоздким оборудованием, крупногабаритными изделиями и значительными динамическими нагрузками, приемлемы только одноэтажные здания.
В многоэтажных зданиях размещают производства с вертикально направленным технологическим процессом в тех случаях, если используется сила тяжести сырья и полуфабрикатов (мельницы, агломерационные фабрики, химические заводы, хлебозаводы и пр.). Многоэтажные здания сооружают также на предприятиях легкой, пищевой, радиотехнической, приборостроительной и аналогичных им видов промышленности, для складов. Нагрузки на междуэтажные перекрытия в многоэтажных зданиях могут достигать 4500 кГ/м2 (45 кН/м2).
Многоэтажные здания, как правило, сооружают многопролетными, причем в средних пролетах рекомендуется располагать второстепенные
Первые этажи многоэтажных зданий обычно отводят для производств, имеющих тяжелое и громоздкое оборудование или выделяющих агрессивные сточные воды, а верхние – для производств, выделяющих газовые вредности, или производств, опасных в пожарном отношении.
Для производств с горизонтальным и вертикальным технологическим процессом (например, многих химических предприятий) сооружают здания смешанной этажности.
Ряд производств по характеру технологического процесса можно размещать как в одноэтажных, так и в многоэтажных зданиях (производства легкого машиностроения, текстильные и пищевые предприятия, фарфоровые заводы и др.). Многоэтажные здания, позволяют экономить территорию.
В зависимости от количества пролетов одноэтажные здания могут быть одно- и многопролетными. Под пролетом понимают производственный объем, ограниченный по периметру рядами колонн и перекрытый по однопролетной схеме. Расстояние между продольными рядами колонн называют шириной пролета.
По ширине пролетов здания принято считать мелкопролетными, если ширина пролетов не превышает 12 м, и крупнопролетными —при ширине пролетов более 12 м. В современном промышленном строительстве основными типами являются многопролетные здания с широкими пролетами, в которых большие производственные площади мало стеснены промежуточными опорами. Применение в строительстве железобетонных и армоцементных оболочек, стальных и алюминиевых ферм, пространственных и висячих систем и других высокопрочных облегченных конструкций покрытий позволяет строить большепролетные здания с шириной пролетов в 36, 42, 60 м и более. В большепролетных зданиях, оборудованных подвесными или напольными подъемно-транспортными средствами, целесообразно размещать цехи авиационных заводов, ангары, гаражи и т. п.
В зависимости от характера застройки территории предприятия подразделяют на здания сплошной и павильонной застройки. Первые имеют значительные размеры в плане и являются многопролетными; для вторых характерны относительно небольшая ширина и ограниченное число пролетов.
По расположению внутренних опор промышленные здания разделяют на ячейковые, пролетные и зальные. В зданиях ячейкового типа преобладает квадратная сетка опор с относительно небольшим продольным и поперечным шагом. Такую сетку опор целесообразно применять для зданий с подвесным или напольным транспортом, когда необходимо размещать технологические линии и транспортировать грузы в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
В зданиях пролетного типа, более других распространенных, в строительстве, ширина пролетов преобладает над шагом опор производства, для которых достаточна меньшая естественная освещенность.
Здания зального типа характерны для производств, требующих значительной площади без внутренних опор. В таких зданиях расстояние между опорами может достигать 100 м и более.
Подъемно-транспортное оборудование промзданий.
Любой технологический процесс включает операции по перемещению внутри производственных зданий сырья, полуфабрикатов или готовой продукции. Применяемое при этом подъемно-транспортное оборудование необходимо не только с точки зрения технологии производства, но и для облегчения труда рабочих, а также для монтажа и демонтажа технологических агрегатов.
Внутрицеховое подъемно-транспортное оборудование подразделяют на две группы: периодического и непрерывного действия. К первой группе относят подвесной транспорт (тали, кошки, тележки, подвесные краны и т. п.). мостовые краны и напольный транспорт; ко второй — конвейеры (ленточный, пластинчатый, скребковый, ковшовый, подвесной цепной, грузоведущий), нории, рольганги и шнеки.
Наиболее распространены в промышленных зданиях подвесные и мостовые краны, обслуживающие не узкую линию, как при монорельсах, а площадь прямоугольника, и перемещающие грузы в трех направлениях.
Подвесные краны, транспортирующие грузы массой от 0,25 до 5 т (встречаются краны грузоподъемностью до 20 т), состоят из легкого моста или несущей балки, двух- или четырех-катковых механизмов передвижения по подвесным путям и электротали, перемещающейся по нижней полке мостовой балки.
В зависимости от ширины пролета, шага несущих конструкций покрытия, грузоподъемности и требуемого числа транспортных операций по ширине пролета (или на одних и тех же путях) устанавливают один или несколько кранов. По количеству путей подвесные краны могут быть одно-, двух- и многопролетными. Управляют кранами с пола цеха (ручные краны) или из кабины, подвешенной к мосту.
Мостовые краны имеют грузоподъемность от 3 до 500 т. Чаще других применяют краны грузоподъемностью 5—30 т. В тех цехах, где краны эксплуатируются в широком диапазоне грузоподъемностей и скоростей подъема, предусматривают краны с двумя механизмами подъема. Их грузоподъемность обозначают дробным числом, например Q = 50/5 т. Числитель показывает грузоподъемность главного крюка, знаменатель — грузоподъемность вспомогательного крюка, используемого для подъема легких грузов. Мостовой кран состоит из несущего моста, перекрывающего рабочий пролет помещения, механизмов передвижения вдоль подкранового пути и передвигающейся вдоль моста тележки с механизмом подъема (рис. 11-4,6).
Несущий мост выполняют в виде пространственных четырехплоско- стных балочных коробчатых или ферменных конструкций. Краны передвигаются по подкрановым путям, уложенным на консоли колонн; управляют ими из подвешенной к мосту кабины или с пола цеха (ручные краны). Все механизмы мостового крана приводятся в действие электромоторами, питание которых осуществляется при помощи троллейных проводов, укрепленных сбоку одной из подкрановых балок или подвешенных к нижнему поясу несущих конструкций покрытия. В первом случае расстояние между верхом крановой тележки с механизмом подъема и низом несущих конструкций покрытия предусматривают не менее 100 мм, во втором — не менее 400 мм. Грузоподъемность, габариты и основные параметры мостовых кранов, как и подвесных, определены ГОСТами.
В зависимости от продолжительности работы в единицу времени эксплуатации цеха мостовые краны подразделяют на краны тяжелого режима работы (коэффициент использования 0,4 и выше), среднего (0,25—0,40) и легкого (0,15—0,25). В цехах с интенсивным технологическим процессом в одном пролете можно устанавливать два или несколько кранов, располагаемых как в одном, так и двух уровнях цеха.
В промышленных зданиях встречаются также различного рода специальные мостовые краны: консольно-поворотные, консольно-передвиж- ные, с поворотной, тележкой, колодцевые, для раздевания слитков, завалочные, с вилообразным захватом и др.
В современном промышленном строительстве наблюдается тенденция к замене мостовых кранов подвесными.
Устройство специальных поворотных стрелок-крестовин позволяет перемещать подвесные краны во взаимно перпендикулярных направлениях без переделок. Поэтому здания, оборудованные подвесным транспортом, легко приспособить к измененной технологии производства без нарушения архитектурно-конструктивной основы.
Мостовые краны и подвесное подъемно-транспортное оборудование по существу определяют объемно-планировочное и конструктивное решение промышленных зданий. Проектировщики стремятся по возможности уменьшить грузоподъемность мостовых или подвесных кранов или вообще освободить каркас здания от крановых нагрузок. В этих случаях уменьшаются сечения колонн и размеры фундаментов, отпадает необходимость в подкрановых путях, появляется возможность применить более укрупненную сетку колонн.
Технологические процессы в зданиях без кранов обслуживают напольными средствами транспорта. К ним относятся вагонетки, электрокары, конвейеры и рольганги, автомобильные краны, погрузчики с вилообразными и штыревыми захватами.
В крупнопролетных зданиях для перемещения тяжелых и громоздких грузов целесообразно применять козловые или полукозловые краны, передвигающиеся по уложенным в уровне пола цеха рельсам. Одной опорой полукозлового крана, как и мостового, является подкрановый путь.
При замене мостовых кранов козловыми требуется несколько увеличивать пролет и высоту здания. Так, для пролетов 12 и 15 м увеличение пролета составляет 3 м, высота 1,6 м, а для пролета 18 м — соответственно 6 и 3 м. Но, несмотря на это, отказ от мостовых кранов в одноэтажных зданиях приводит к значительному экономическому эффекту, так как снятие крановых нагрузок с каркаса помимо экономии материалов открывает возможности создания легких большепролетных зданий с пространственными и висячими системами покрытий.
Производственно-технологическая схема как основа объемно-планировочного решения.
Технологический процесс в свою очередь предопределяется производственно-технологической схемой, в которой установлена определенная последовательность операций по выработке продукции или полуфабриката, намечены технологическое оборудование и характер его расстановки, вид и грузоподъемность внутрицехового транспорта номенклатура, размеры и последовательность расположения помещении, внутренней температурно-влажностный режим и т.п. Технологическая схема предусматривает также места поступления сырья и вспомогательных материалов, выхода готовой продукции или полуфабриката, удаления отходов производства, места ввода инженерных сетей.
При автоматизированном конвейерном производстве технологическая схема предусматривает размещение автоматических линии с указанием пунктов различных операций по обработке и сборке изделии. Кроме того, технологическая схема, определяя характер и вес рабочего оборудования и продукции, является решающим фактором при выборе этажности здания. „
Взаимное расположение зданий и сооружении на генеральном плане промышленного предприятия, ширина разрывов между ними, трассировка транспортных и инженерных сетей и т. д. также зависят от принятом технологической схемы всего предприятия.
Для обеспечения рациональной планировки цехов необходимо знать габариты технологического оборудования и готовых изделий, характер расположения рабочих мест, ширину проходов и проездов, а также схему расстановки производственного оборудования.
В комплекс вопросов планировки здания входит обеспечение хороших его эксплуатационных качеств, что в значительной степени зависит от размещения отдельных производственных участков. Так, отделения с мокрыми процессами необходимо размещать в средней части здания (во избежание образования на стенах конденсата). Там же следует помещать отделения со строго заданным температурно-влажностным режимом, что позволит уменьшить воздействие на производство наружной среды. Участки с горячими процессами располагают около наружных стен для улучшения вентиляции.
Функциональным требованиям одновременно с художественными должно быть подчинено объемно-планировочное решение здания (состав помещений, их площади, высота и взаимное расположение). С учетом функциональных требований выбирают вид и материал несущих и ограждающих конструкций, тип и грузоподъемность внутрицехового подъемно- транспортного оборудования, обеспечивают надлежащие санитарно-гигиенические условия (освещенность, воздухообмен), качество и характер внутренней отделки и пр. Мероприятия по борьбе с производственным шумом также предусматриваются функциональными требованиями.
В целях предупреждения преждевременного морального старения зданий необходимо принимать такие объемно-планировочные и конструктивные решения, которые позволяли бы изменять и совершенствовать технологический процесс без реконструкции самого здания.
Технические требования заключаются в обеспечении прочности, устойчивости, долговечности зданий и противопожарных мероприятий к ним, а также в возможности возведения зданий индустриальными методами.
Качества прочности, устойчивости и долговечности, обеспечиваемые при проектировании и строительстве объекта, характеризуют собой его надежность. Под надежностью зданий, сооружений и конструктивных элементов понимают их безотказную работу в заданных условиях механических, физических и химических воздействий и в течение всего расчетного периода эксплуатации (с возможными перерывами на ремонты).
Важно обеспечить зданию или отдельным его частям предусмотренные требованиями условия эксплуатации, так как всякие отклонения от них (перегрузка, переохлаждение и перегрев, чрезмерное увлажнение, неучтенная химическая агрессия и т. д.) приводят к преждевременным разрушениям и даже авариям. Своевременные ремонты способствуют сохранению надежности конструкций и здания в целом.
К категории технических относятся также противопожарные требования, которые заключаются в соответствии степени огнестойкости здания или сооружения данному классу капитальности (в зависимости от его назначения).
Архитектурно-художественные требования предусматривают придание промышленному зданию красивого архитектурного облика, удовлетворяющего современным художественным запросам с учетом назначения здания. Архитектура его должна быть художественно связана с соседней застройкой и природным окружением.
Архитектурно-художественная выразительность промышленных зданий должна достигаться, прежде всего, гармоничностью их элементов и частей, красивыми пропорциями отдельных объемов. Важную роль в архитектуре промышленного здания играют также фактура и цвет поверхности стен, введение отдельных красочных пятен, художественное сочетание различных строительных материалов и высокое качество строительно-монтажных работ.
Экономические требования преследуют цель сведения к минимуму затрат на строительство и эксплуатацию проектируемого здания. Экономичность здания достигается целесообразной организацией технологического процесса (обеспечение кратчайших путей передвижения сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, обслуживающего персонала, транспорта, без пересечения и возврата потоков в одной плоскости); оптимальным использованием площади и объема всего здания и его отдельных помещений; принятием соответствующих данному производству шага колонн и ширины пролетов, конструктивной схемы, этажности, материалов для конструктивных элементов с рациональным использованием местных материалов; высокой степенью индустриализации работ по возведению здания; наименьшими эксплуатационными расходами по содержанию здания и др.
Окончательная оценка эффективности здания производится путем сопоставления технико-экономических показателей различных его вариантов.
Требования к условиям труда. Наряду с обеспечением нормального хода технологического процесса в производственных зданиях должны быть созданы благоприятные санитарно-гигиенические и безопасные условия труда, рационально организованы рабочие места, выбрано хорошее цветовое решение интерьеров помещений, предусмотрена удобная система бытового обслуживания работающих. Необходимо также предусматривать помещения для повышения профессионального уровня рабочих и культурного отдыха.
Для обеспечения оптимальных санитарно-гигиенических условий труда предусматривают следующие меры:
1. локализацию производственных вредностей в месте их образования (герметизация технологических процессов);
2. удаление производственных вредностей посредством механической вентиляции, аэрации или кондиционирования воздуха;
3. изоляцию помещений с наиболее вредными и пыльными производствами от других помещений (во избежание нарушения принципа гибкости здания следует применять сборно-разборные перегородки);
4. обеспечение освещенности рабочих мест не ниже нормативной (естественной и искусственной); проемы необходимо заполнять свето-прозрачными материалами, пропускающими ультрафиолетовые и задерживающими инфракрасные лучи;
5. создание нормального температурно-влажностного режима; экранирование агрегатов, выделяющих лучиртое тепло;
6. уменьшение производственного шума и вибраций от технологического оборудования.
Безопасность условий труда регламентируется мероприятиями по охране труда, противопожарными и санитарными нормами проектирования. Рабочее место должно отвечать требованиям научной организации труда.
В системе бытового обслуживания предусматривают удобные гардеробные, душевые, умывальные, уборные, медицинские пункты, столовые, буфеты, места отдыха и другие помещения. На территории предприятий устраивают спортивные площадки и уголки отдыха; территорию хорошо благоустраивают и озеленяют.
Создание благоприятных условий в цехе и непосредственно на рабочих местах, хорошее бытовое обслуживание работающих способствует повышению производительности труда и качества продукции, сокращению случаев производственных заболеваний и травматизма, а также сохранению хорошего самочувствия трудящихся.
Виды промзданий.
Промышленными называют здания, предназначенные для осуществления производственно-технологических процессов, прямо или косвенно связанных с выпуском определенного вида продукции или полуфабриката.
В зависимости от назначения промышленные здания подразделяют на следующие основные группы:
· производственные, в которых размещают основные процессы производства (мартеновские, прокатные, механосборочные, ткацкие, кондитерские цехи и др.);
· подсобно-производственные, предназначенные для вспомогательных процессов производства (ремонтные, экспериментальные, тарные цехи и др.);
· энергетические, снабжающие предприятие электроэнергией, сжатым воздухом, паром и газом (ТЭЦ, компрессорные и газогенераторные станции, паро- и воздуходувные установки и др.);
· складские, необходимые для хранения сырья, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции, горючих и смазочных материалов и пр.;
· транспортные, обслуживающие средства транспорта, находящегося в распоряжении предприятия (гар-ажи, электровозные депо и др.);
· санитарно-технические, предназначенные для обслуживания водопровода, канализации и т. п. (насосные и очистные станции, водохранилища, водонапорные башни, брызгальные бассейны и др.);
· вспомогательные и общезаводские (административно-бытовые помещения, заводоуправления, столовые, медицинские пункты, профессионально-технические училища, пожарные депо и др.).
На территории промышленных предприятий строят также специальные сооружения (резервуары, газгольдеры, скрубберы, градирни, силосы, дымовые трубы, различные эстакады и опоры и др.).
Не все группы зданий и сооружений обязательны для каждого предприятия; состав их зависит от назначения, специализации и мощности предприятия. Классификация промышленных зданий по капитальности необходима для выбора экономически целесообразных решений при проектировании. В основу классификации положено деление зданий на классы в зависимости от их назначения и значимости.
Здания подразделяют на четыре класса (I, II, III и IV), причем к I классу относят постройки, к которым предъявляют повышенные требования, а к IV классу — постройки с минимальными требованиями. Для каждого класса установлены свои эксплуатационные качества, а также долговечность и огнестойкость основных конструкций зданий.
Эксплуатационные качества, обеспечивающие нормальные условия эксплуатации зданий и сооружений в течение всего срока их службы, определяются: для производственных зданий — размерами пролетов, технической оснащенностью, наличием специального оборудования, удобством монтажа и демонтажа технологического оборудования, удобствами для работающих и для хода технологического процесса; для вспомогательных зданий — составом помещений, нормами их площадей и объемов, качеством отделки, санитарно-техническим оборудованием и т. п.
Долговечность и огнестойкость основных конструкций здания обеспечиваются применением соответствующих строительных материалов и изделий и защитой их в конструкциях от всех разрушающих эксплуатационных воздействий.
Долговечность конструктивных элементов определяется сроком их службы без потери требуемых эксплуатационных качеств в данных климатических условиях при заданном режиме эксплуатации. Установлены три степени долговечности ограждающих конструкций: I степень — срок службы не менее 100 лет, II степень — срок службы не менее 50 лет и III степень — срок службы не менее 20 лет.
Долговечность ограждающих конструкций в зависимости от класса здания принимают: для зданий I класса — не ниже I степени, II класса— не ниже II степени, III класса — не ниже III степени, IV класса — не нормируется.
Здания и сооружения по огнестойкости подразделяют на пять степеней. Степень огнестойкости, характеризуемая группой возгораемости и пределом огнестойкости основных строительных конструкций, принимается: для зданий I класса — не ниже II степени, для зданий II класса—не ниже III степени. Для зданий III и IV классов степень огнестойкости не нормируется.
Проектируемое здание относят к тому или иному классу в зависимости от следующих условий: народнохозяйственного значения, размеров и мощности предприятия, в состав которого войдет данное здание; концентрации материальных ценностей и уникальности оборудования, устанавливаемого в здании; запасов сырьевых ресурсов, для переработки которых проектируется объект; фактора моральной амортизации здания; градостроительных требований к объекту.
На территории предприятия могут возводиться здания с различным классом капитальности. При этом к повышенному классу относят здания, прекращение работы в которых в случае ремонта или аварии существенно нарушает работу всего предприятия.
При проектировании зданий нельзя завышать их капитальность, так как применение более долговечных и огнестойких конструкций, чем требуется, приводит к повышению стоимости зданий.
Классификация промышленных зданий по архитектурно-конструктивным признакам
По архитектурно-конструктивным признакам промышленные здания подразделяют на одноэтажные, многоэтажные и смешанной этажности.
Для производств металлургической и машиностроительной промышленности (сталелитейные, прокатные, кузнечные, термические, механосборочные цехи и др.), характеризующихся тяжелым и громоздким оборудованием, крупногабаритными изделиями и значительными динамическими нагрузками, приемлемы только одноэтажные здания.
В многоэтажных зданиях размещают производства с вертикально направленным технологическим процессом в тех случаях, если используется сила тяжести сырья и полуфабрикатов (мельницы, агломерационные фабрики, химические заводы, хлебозаводы и пр.). Многоэтажные здания сооружают также на предприятиях легкой, пищевой, радиотехнической, приборостроительной и аналогичных им видов промышленности, для складов. Нагрузки на междуэтажные перекрытия в многоэтажных зданиях могут достигать 4500 кГ/м2 (45 кН/м2).
Многоэтажные здания, как правило, сооружают многопролетными, причем в средних пролетах рекомендуется располагать второстепенные
Первые этажи многоэтажных зданий обычно отводят для производств, имеющих тяжелое и громоздкое оборудование или выделяющих агрессивные сточные воды, а верхние – для производств, выделяющих газовые вредности, или производств, опасных в пожарном отношении.
Для производств с горизонтальным и вертикальным технологическим процессом (например, многих химических предприятий) сооружают здания смешанной этажности.
Ряд производств по характеру технологического процесса можно размещать как в одноэтажных, так и в многоэтажных зданиях (производства легкого машиностроения, текстильные и пищевые предприятия, фарфоровые заводы и др.). Многоэтажные здания, позволяют экономить территорию.
В зависимости от количества пролетов одноэтажные здания могут быть одно- и многопролетными. Под пролетом понимают производственный объем, ограниченный по периметру рядами колонн и перекрытый по однопролетной схеме. Расстояние между продольными рядами колонн называют шириной пролета.
По ширине пролетов здания принято считать мелкопролетными, если ширина пролетов не превышает 12 м, и крупнопролетными —при ширине пролетов более 12 м. В современном промышленном строительстве основными типами являются многопролетные здания с широкими пролетами, в которых большие производственные площади мало стеснены промежуточными опорами. Применение в строительстве железобетонных и армоцементных оболочек, стальных и алюминиевых ферм, пространственных и висячих систем и других высокопрочных облегченных конструкций покрытий позволяет строить большепролетные здания с шириной пролетов в 36, 42, 60 м и более. В большепролетных зданиях, оборудованных подвесными или напольными подъемно-транспортными средствами, целесообразно размещать цехи авиационных заводов, ангары, гаражи и т. п.
В зависимости от характера застройки территории предприятия подразделяют на здания сплошной и павильонной застройки. Первые имеют значительные размеры в плане и являются многопролетными; для вторых характерны относительно небольшая ширина и ограниченное число пролетов.
По расположению внутренних опор промышленные здания разделяют на ячейковые, пролетные и зальные. В зданиях ячейкового типа преобладает квадратная сетка опор с относительно небольшим продольным и поперечным шагом. Такую сетку опор целесообразно применять для зданий с подвесным или напольным транспортом, когда необходимо размещать технологические линии и транспортировать грузы в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
В зданиях пролетного типа, более других распространенных, в строительстве, ширина пролетов преобладает над шагом опор производства, для которых достаточна меньшая естественная освещенность.
Здания зального типа характерны для производств, требующих значительной площади без внутренних опор. В таких зданиях расстояние между опорами может достигать 100 м и более.
Подъемно-транспортное оборудование промзданий.
Любой технологический процесс включает операции по перемещению внутри производственных зданий сырья, полуфабрикатов или готовой продукции. Применяемое при этом подъемно-транспортное оборудование необходимо не только с точки зрения технологии производства, но и для облегчения труда рабочих, а также для монтажа и демонтажа технологических агрегатов.
Внутрицеховое подъемно-транспортное оборудование подразделяют на две группы: периодического и непрерывного действия. К первой группе относят подвесной транспорт (тали, кошки, тележки, подвесные краны и т. п.). мостовые краны и напольный транспорт; ко второй — конвейеры (ленточный, пластинчатый, скребковый, ковшовый, подвесной цепной, грузоведущий), нории, рольганги и шнеки.
Наиболее распространены в промышленных зданиях подвесные и мостовые краны, обслуживающие не узкую линию, как при монорельсах, а площадь прямоугольника, и перемещающие грузы в трех направлениях.
Подвесные краны, транспортирующие грузы массой от 0,25 до 5 т (встречаются краны грузоподъемностью до 20 т), состоят из легкого моста или несущей балки, двух- или четырех-катковых механизмов передвижения по подвесным путям и электротали, перемещающейся по нижней полке мостовой балки.
В зависимости от ширины пролета, шага несущих конструкций покрытия, грузоподъемности и требуемого числа транспортных операций по ширине пролета (или на одних и тех же путях) устанавливают один или несколько кранов. По количеству путей подвесные краны могут быть одно-, двух- и многопролетными. Управляют кранами с пола цеха (ручные краны) или из кабины, подвешенной к мосту.
Мостовые краны имеют грузоподъемность от 3 до 500 т. Чаще других применяют краны грузоподъемностью 5—30 т. В тех цехах, где краны эксплуатируются в широком диапазоне грузоподъемностей и скоростей подъема, предусматривают краны с двумя механизмами подъема. Их грузоподъемность обозначают дробным числом, например Q = 50/5 т. Числитель показывает грузоподъемность главного крюка, знаменатель — грузоподъемность вспомогательного крюка, используемого для подъема легких грузов. Мостовой кран состоит из несущего моста, перекрывающего рабочий пролет помещения, механизмов передвижения вдоль подкранового пути и передвигающейся вдоль моста тележки с механизмом подъема (рис. 11-4,6).
Несущий мост выполняют в виде пространственных четырехплоско- стных балочных коробчатых или ферменных конструкций. Краны передвигаются по подкрановым путям, уложенным на консоли колонн; управляют ими из подвешенной к мосту кабины или с пола цеха (ручные краны). Все механизмы мостового крана приводятся в действие электромоторами, питание которых осуществляется при помощи троллейных проводов, укрепленных сбоку одной из подкрановых балок или подвешенных к нижнему поясу несущих конструкций покрытия. В первом случае расстояние между верхом крановой тележки с механизмом подъема и низом несущих конструкций покрытия предусматривают не менее 100 мм, во втором — не менее 400 мм. Грузоподъемность, габариты и основные параметры мостовых кранов, как и подвесных, определены ГОСТами.
В зависимости от продолжительности работы в единицу времени эксплуатации цеха мостовые краны подразделяют на краны тяжелого режима работы (коэффициент использования 0,4 и выше), среднего (0,25—0,40) и легкого (0,15—0,25). В цехах с интенсивным технологическим процессом в одном пролете можно устанавливать два или несколько кранов, располагаемых как в одном, так и двух уровнях цеха.
В промышленных зданиях встречаются также различного рода специальные мостовые краны: консольно-поворотные, консольно-передвиж- ные, с поворотной, тележкой, колодцевые, для раздевания слитков, завалочные, с вилообразным захватом и др.
В современном промышленном строительстве наблюдается тенденция к замене мостовых кранов подвесными.
Устройство специальных поворотных стрелок-крестовин позволяет перемещать подвесные краны во взаимно перпендикулярных направлениях без переделок. Поэтому здания, оборудованные подвесным транспортом, легко приспособить к измененной технологии производства без нарушения архитектурно-конструктивной основы.
Мостовые краны и подвесное подъемно-транспортное оборудование по существу определяют объемно-планировочное и конструктивное решение промышленных зданий. Проектировщики стремятся по возможности уменьшить грузоподъемность мостовых или подвесных кранов или вообще освободить каркас здания от крановых нагрузок. В этих случаях уменьшаются сечения колонн и размеры фундаментов, отпадает необходимость в подкрановых путях, появляется возможность применить более укрупненную сетку колонн.
Технологические процессы в зданиях без кранов обслуживают напольными средствами транспорта. К ним относятся вагонетки, электрокары, конвейеры и рольганги, автомобильные краны, погрузчики с вилообразными и штыревыми захватами.
В крупнопролетных зданиях для перемещения тяжелых и громоздких грузов целесообразно применять козловые или полукозловые краны, передвигающиеся по уложенным в уровне пола цеха рельсам. Одной опорой полукозлового крана, как и мостового, является подкрановый путь.
При замене мостовых кранов козловыми требуется несколько увеличивать пролет и высоту здания. Так, для пролетов 12 и 15 м увеличение пролета составляет 3 м, высота 1,6 м, а для пролета 18 м — соответственно 6 и 3 м. Но, несмотря на это, отказ от мостовых кранов в одноэтажных зданиях приводит к значительному экономическому эффекту, так как снятие крановых нагрузок с каркаса помимо экономии материалов открывает возможности создания легких большепролетных зданий с пространственными и висячими системами покрытий.
Производственно-технологическая схема как основа объемно-планировочного решения.
Технологический процесс в свою очередь предопределяется производственно-технологической схемой, в которой установлена определенная последовательность операций по выработке продукции или полуфабриката, намечены технологическое оборудование и характер его расстановки, вид и грузоподъемность внутрицехового транспорта номенклатура, размеры и последовательность расположения помещении, внутренней температурно-влажностный режим и т.п. Технологическая схема предусматривает также места поступления сырья и вспомогательных материалов, выхода готовой продукции или полуфабриката, удаления отходов производства, места ввода инженерных сетей.
При автоматизированном конвейерном производстве технологическая схема предусматривает размещение автоматических линии с указанием пунктов различных операций по обработке и сборке изделии. Кроме того, технологическая схема, определяя характер и вес рабочего оборудования и продукции, является решающим фактором при выборе этажности здания. „
Взаимное расположение зданий и сооружении на генеральном плане промышленного предприятия, ширина разрывов между ними, трассировка транспортных и инженерных сетей и т. д. также зависят от принятом технологической схемы всего предприятия.
Для обеспечения рациональной планировки цехов необходимо знать габариты технологического оборудования и готовых изделий, характер расположения рабочих мест, ширину проходов и проездов, а также схему расстановки производственного оборудования.
В комплекс вопросов планировки здания входит обеспечение хороших его эксплуатационных качеств, что в значительной степени зависит от размещения отдельных производственных участков. Так, отделения с мокрыми процессами необходимо размещать в средней части здания (во избежание образования на стенах конденсата). Там же следует помещать отделения со строго заданным температурно-влажностным режимом, что позволит уменьшить воздействие на производство наружной среды. Участки с горячими процессами располагают около наружных стен для улучшения вентиляции.