Балки покрытий одноэтажных промышленных зданий. Виды, основы конструирования. Сборные железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий Железобетонные конструкции покрытий промышленных зданий
Покрытие промышленного здания определяет долговечность, характер внутреннего пространства и внешний облик здания. На него приходится от 20 до 50% от общей стоимости одноэтажного здания.
По теплотехническим качествам покрытия делят на утепленные и неутепленные (холодные). Их выбирают с учетом требований условий микроклимата помещений, климатических особенностей района строительства и способа удаления снега с кровли здания.
Утепленные покрытия устраивают над отапливаемыми помещениями. Толщину утеплителя назначают с расчетом, чтобы исключить образование конденсата на внутренней поверхности покрытия. Ендовы часто делают менее утепленными, нежели основное покрытие, что способствует их большему прогреву и исключает скопление снега и образование наледей.
Неутепленные покрытия устраивают в неотапливаемых зданиях и с избыточными выделениями тепла.
По конструктивным схемам покрытия классифицируют на плоскостные и пространственные. В первых несущие и ограждающие конструкции работают в основном независимо друг от друга. Во вторых – функции несущих и ограждающих конструкций совмещаются. Пространственные покрытия, имея криволинейные поверхности рациональной геометрической формы, обладают высокой жесткостью, позволяют снизить расход материала и целесообразны в зданиях с пролетами, превышающими 30 м.
Покрытия должны иметь хорошую гидроизоляцию, теплозащиту, должны быть прочными, долговечными и надежными в эксплуатации, обладать необходимыми огнестойкостью и пожарной безопасностью, быть индустриальными, иметь простые и надежные узловые сопряжения конструктивных элементов.
Конструкции покрытий
Покрытия промышленных зданий, как правило, устраивают бесчердачными. Состоят они из несущих и ограждающих конструкций.
Несущими стропильными конструкциями являются фермы, балки, арки и рамы. Они поддерживают ограждающую часть, придавая ей, соответствующий материалу кровли, необходимый уклон.
Ограждение включает настил (железобетонные плиты, асбестоцементные или металлические листы и т.п.), пароизоляцию, утеплитель, выравнивающую стяжку и гидроизоляцию.
В неутепленных («холодных») покрытиях отсутствуют пароизоляция и утеплитель.
В одноэтажных промышленных зданиях наиболее распространены покрытия из крупноразмерных плит, укладываемых по верхним поясам стропильных конструкций. При использовании настилов из мелкоразмерных элементов последние опирают на прогоны, укладываемые на стропильные конструкции.
Несущие конструкции покрытий
Несущие конструкции покрытий изготавливают из железобетона, металла, дерева и комбинированными (из перечисленных выше материалов, напр. металлодеревянные фермы и т.п.).
Металлические покрытия являются прочными и легкими конструкциями. Они просты в изготовлении и монтаже, являются высокосборными конструкциями. Покрытия, выполненные из железобетона, отличаются огнестойкостью и долговечностью.
Железобетонные стропильные балки и фермы.
Железобетонные балки применяются в односкатных, многоскатных и малоуклонных, а также плоских (i =1:20) покрытиях одноэтажных промышленных зданий с пролетами (L ) от 6 до 18 м.
Балки односкатных, плоских и малоуклонных покрытий имеют прямолинейный верхний пояс (рис. 1 а, б, в), а в двускатных балках верхний пояс имеет ломаное очертание с уклоном i = 1:12 (рис.2).
Конструкция балок допускает крепление к ним подвесных кранов грузоподъемностью до 50 кН.
Для пролетов 6 и 9 м балки имеют тавровое сечение с высотой на опоре 590 и 890 мм.
Балки пролетами 12 и 18 м изготавливают двутаврового или прямоугольного сечений с высотой на опоре 890, 1190 и 1490 мм. Балки двутаврового сечения с толщиной стенки 80 мм усилены на опорах массивными вертикальными ребрами. Для снижения массы в балках прямоугольного сечения устраивают отверстия (рис.2 б). Такие балки
опорных частях просты в изготовлении и облегчают разводку верхних коммуникаций, но имеют больший вес, нежели балки таврового или двутаврового сечений.
На верхнем поясе железобетонных балок предусматривают закладные элементы (М) для крепления прогонов или плит покрытия, на нижнем поясе и стенке – для крепления подвесных путей, а в – стальные листы с вырезами для крепления балок к колоннам. Опирание балки на колонну показано на рис. 3.
б)
г)
в
)
Рис. 1. Железобетонные балки пролетом 6, 9 и 12 м:
а) для односкатных покрытий (L = 6, 9 м);
б) для плоских покрытий (L = 12 м);
в) для малоуклонных покрытий (L = 12 м)
г) сечение балок для б) и в)
а
2 - 2
Рис. 2. Двускатные железобетонные балки:
а) сплошного сечения для L = 6, 9 м;
б) решетчатая для L = 12 и 18 м
Рис. 3. Опирание железобетонной балки на колонну
Железобетонные фермы применяют для перекрытия пролетов 18, 24 и редко 30 м. По очертанию поясов они бывают сегментными, арочными безраскосными и раскосными, с параллельными поясами и полигональными (рис.4).
Рис. 4. Очертания поясов ферм: а – сегментное; б – полигональное;
в – трапецеидальное; г – с параллельными поясами; д - треугольное
Треугольные фермы применяют, в основном, для кровель из асбестоцементных и металлических листов, а с параллельными поясами – для плоских покрытий под рулонную кровлю.
Для придания кровле небольших уклонов используют сегментные и арочные фермы со столбиками для опирания на них панелей покрытия. Такие «рожковые» фермы для малоуклонных покрытий приведены на рис. 5 а.
Наиболее рациональны по распределению материала сегментные и арочные фермы, имеющие ломаный или криволинейный верхний пояс. По сравнению с фермами других очертаний в элементах решетки этих ферм усилия меньше, что позволяет делать решетку более редкой. Фермы с параллельными поясами и полигональные имеют простую конфигурацию и хороши тем, что взаимозаменяемы со стальными фермами. Однако, к их недостаткам следует отнести сравнительно мощную решетку и большую высоту, что приводит к перерасходу материала на стены и увеличению малополезного объема здания, кроме того, они требуют дополнительных вертикальных и горизонтальных связей в покрытии.
Опирание железобетонной фермы на колонну показано на рис.6.
Рис. 5. Железобетонные безраскосные фермы:
а – для малоуклонной кровли;
б - для скатной кровли
Рис. 6. Опирание железобетонной фермы на колонну
Железобетонные балки применяются в односкатных, многоскатных и малоуклонных, а также плоских покрытиях одноэтажных промышленных зданий с пролетами (L) от 6 до 18 м.
Балки односкатных, плоских и малоуклонных покрытий имеют прямолинейный верхний пояс (рис. 1 а, б, в), а в двускатных балках верхний пояс имеет ломаное очертание с уклоном i = 1:12 (рис.2).
Конструкция балок допускает крепление к ним подвесных кранов грузоподъемностью до 50 кН.
Для пролетов 6 и 9 м балки имеют тавровое сечение с высотой на опоре 590 и 890 мм.
Балки пролетами 12 и 18 м изготавливают двутаврового или прямоугольного сечений с высотой на опоре 890, 1190 и 1490 мм. Балки двутаврового сечения с толщиной стенки 80 мм усилены на опорах массивными вертикальными ребрами. Для снижения массы в балках прямоугольного сечения устраивают отверстия (рис.2 б). Такие балки опорных частях просты в изготовлении и облегчают разводку верхних коммуникаций, но имеют больший вес, нежели балки таврового или двутаврового сечений.
На верхнем поясе железобетонных балок предусматривают закладные элементы (М) для крепления прогонов или плит покрытия, на нижнем поясе и стенке – для крепления подвесных путей, а в – стальные листы с вырезами для крепления балок к колоннам. Опирание балки на колонну показано на рис. 3.
б) г)
в)
Рис. 1. Железобетонные балки пролетом 6, 9 и 12 м:
а) для односкатных покрытий (L= 6, 9 м);
б) для плоских покрытий (L= 12 м);
в) для малоуклонных покрытий (L= 12 м)
г) сечение балок для б) и в)
а)
2 - 2
б)
Рис. 2. Двускатные железобетонные балки:
а) сплошного сечения для L= 6, 9 м;
б) решетчатая для L= 12 и 18 м
Рис. 3. Опирание железобетонной балки на колонну
Железобетонные фермы применяют для перекрытия пролетов 18, 24 и редко 30 м. По очертанию поясов они бывают сегментными, арочными безраскосными и раскосными, с параллельными поясами и полигональными (рис.4).
Рис. 4. Очертания поясов ферм: а – сегментное; б – полигональное;
в – трапецеидальное; г – с параллельными поясами; д - треугольное
Треугольные фермы применяют, в основном, для кровель из асбестоцементных и металлических листов, а с параллельными поясами – для плоских покрытий под рулонную кровлю.
Для придания кровле небольших уклонов используют сегментные и арочные фермы со столбиками для опирания на них панелей покрытия. Такие «рожковые» фермы для малоуклонных покрытий приведены на рис. 5 а.
Наиболее рациональны по распределению материала сегментные и арочные фермы, имеющие ломаный или криволинейный верхний пояс. По сравнению с фермами других очертаний в элементах решетки этих ферм усилия меньше, что позволяет делать решетку более редкой. Фермы с параллельными поясами и полигональные имеют простую конфигурацию и хороши тем, что взаимозаменяемы со стальными фермами. Однако, к их недостаткам следует отнести сравнительно мощную решетку и большую высоту, что приводит к перерасходу материала на стены и увеличению малополезного объема здания, кроме того, они требуют дополнительных вертикальных и горизонтальных связей в покрытии.
Опирание железобетонной фермы на колонну показано на рис.6.
Рис. 5. Железобетонные безраскосные фермы:
а – для малоуклонной кровли;
б - для скатной кровли
Рис. 6. Опирание железобетонной фермы на колонну
29. В каких случаях в промышленных зданиях применяют подстропильные конструкции.
нарисуйте схему здания.
Подстропильные балки и фермы применяют в средних рядах многопролетных зданий для опирания стропильных балок или ферм в тех случаях, когда их шаг составляет 6 м, а шаг колонн средних рядов- 12 м (рис. 79). Длина подстропильных балок и ферм равна 12 м, однако в дальнейшем предполагается применение этих конструкций длиной 18 и 24 м.
Рис. 79. Подстропильные железобетонные конструкции а - балка; б - ферма
Подстропильные балки используют в покрытиях с балочными стропильными конструкциями, а подстропильные фермы - в покрытиях со стропильными фермами.
Подстропильные конструкции устанавливают вдоль здания по верху колонн и скрепляют с последними сваркой закладных деталей. Для опирания стропильных конструкций по концам и по середине подстропильных балок и ферм предусмотрены закладные листы с приваренными к ним анкерными болтами. Стропильные конструкции соединяют с подстропильными анкерными болтами и сваркой. В зданиях с подстропильными конструкциями с целью сохранения унифицированной высоты помещений применяют колонны, укороченные на 700 мм, т. е. на высоту опорной части подстропильных конструкций.
30. Что такое межферменный этаж? Каким образом можно использовать межферменное
пространство в промышленных зданиях? Нарисуйте схему здания с межферменным этажом.
МЕЖФЕРМЕННЫЙ ЭТАЖ - этаж производственного здания; расположен в пределах пространства, ограниченного (как правило) верхним и нижним поясами ферм покрытия или перекрытия здания. Используется преимущественно как технический этаж, иногда для размещения административно-конторских и др. подсобных помещений.
31. Нарисуйте и объясните конструктивные особенности стен, применяемых в промышленных
Стеновые ограждения промышленных зданий выполняются как правило самонесущими и ненесущими (навесными). В промышленном строительстве несущие стены применяют редко, для их устройства используют кирпич, крупные и мелкие блоки и другие строительные материалы.
Основные виды стеновых ограждений отапливаемых промышленных зданий - крупнопанельные конструкции из легкого или ячеистого железобетона и ограждения из тонколистовой стали, алюминия, асбестоцемента и других листовых материалов с эффективными утеплителями. Стеновые ограждения неотапливаемых промышленных зданий и цехов с избыточным тепловыделением делают обычно из железобетонных панелей, а также облегченного типа - из профилированных стальных листов или из стеклопластика.
32. Для чего применяют фахверковые колонны в промышленных зданиях? Нарисуйте схему
применения фахверков.
Фахверковые колонны - колонны, не испытывающие основную нагрузку от тяжелых конструкций перекрытий. Их устанавливают в торцах пролетов для укрепления ограждающих конструкций и противостоянию ветровым нагрузкам. В ряду данного вида колонн выделяются связевые колонны, соединенные вертикальными связями из металла для восприятия действующих горизонтальных сил.
33. Назовите виды водоотвода с покрытий. Нарисуйте их схемы.
Водоотвод с покрытий промышленных зданий может быть наружным и внутренним. В одноэтажных однопролетных зданиях, как правило, бывает наружный неорганизованный водоотвод. В многоэтажных и одноэтажных многопролетных зданиях обычно устраивают внутренний водоотвод.
При неорганизованном водоотводе свес карниза покрывают специальным фартуком из кровельной стали. Фартук в верхней части имеет бортик для защиты нижнего края рулонной кровли от ветра, а в нижней части - отворотную ленту, не допускающую попадания стекающей воды на стену. Фартук крепят гвоздями к рейкам, которые прибивают к антисептированным пробкам.
Система внутреннего водоотвода состоит из водоприемных воронок, устраиваемых в ендовах (рис. 108,а, б), и сети расположенных внутри здания труб, отводящих воду в ливневую канализацию. Расположение водоприемных воронок, отводных труб и стояков назначают в соответствии с размерами площади покрытия и поперечного профиля. Воронки ставят на расстоянии не более 24 м друг от друга так, чтобы площадь кровли, приходящаяся на одну воронку, не превышала 300 м2. Водораздел и необходимые продольные уклоны для стока воды к воронкам в ендовах создаются за счет переменной толщины укладываемого в них слоя легкого бетона. Водоприемная воронка состоит из патрубка, соединяемого с водоотводящими трубами, и корпуса воронки с отверстиями для приема стекающей с кровли воды, вставляемого в патрубок. Сверху корпус воронки имеет съемную крышку на случай необходимости прочистки труб.
В месте установки воронки в железобетонной плите покрытия предусматри-вается отверстие размером 400Х X 400 мм, в которое вставляют чашеобразный чугунный поддон с отверстием для пропуска патрубка воронки. После установки патрубка в поддон участки между его стенками и патрубком заливают расплавленной битумной мастикой. Корпус воронки устанавливают в патрубок поверх рулонной кровли и в нижней своей части заливают битумом. Такое конструктивное решение необходимо для водонепроницаемости покрытия в местах установки водоприемных воронок.
Покрытия с наружным водоотводом, который осуществляется с помощью желобов и водосточных труб (наружный организованный водоотвод). Покрытия с наружным водоотводом допускается применять для зданий высотой не более 5 этажей (см. рис. 3.43 а);
Покрытия с внутренним водоотводом, который осуществляется с помощью системы ливневой канализации, состоящей из водоприемных воронок и вертикальных канализационных стояков, расположенных внутри здания (см. рис. 3.43 б);
34. Какие несущие и ограждающие конструкции называют легкими.
35. Перечислите строительные параметры и технические характеристики зданий из легких
металлических конструкций.
36. Перечислите требования, предъявляемые к полам производственных зданий. Укажите 3 типа
полов промышленных зданий.
37. Каким образом обеспечивается пространственная жесткость в промышленных зданиях?
Нарисуйте типы связей.
Обеспечение пространственной жесткости железобетонного каркаса
Система связей призвана обеспечить необходимую пространственную жесткость каркаса. В ее состав входят:
o вертикальные связи;
o горизонтальные связи по верхнему (сжатому) поясу ферм;
o связи по фонарям.
Вертикальные связи располагают:
Между колоннами в середине температурного блока в каждом ряду колонн: при шаге колонн 6м - крестовые; 12м - портальные. В зданиях бескрановых и с подвесными кранами связи ставят только при высоте колонн 9,6 м. Выполняют связи из уголков или швеллеров и крепят к колоннам с помощью косынок (рис. 14);
Между опорами ферм и балок связи ставят в крайних ячейках температурного блока в зданиях с плоским покрытием. Без подстропильных конструкций - в каждом ряду колонн, с подстропильной конструкцией - только в крайних рядах колонн.
Горизонтальными связями являются: плиты покрытия. В торцах фонарных проемов устойчивость стропильных балок и ферм обеспечивается горизонтальными крестовыми связями, установленными в уровне верхнего пояса, в последующих пролетах (под фонарями) - стальными распорками; при больших пролетах и высоте здания на уровне нижнего пояса ферм устраивают горизонтальные связи между крайними парами ферм, находящимися в торцах здания; в зданиях с шагом крайних и средних колонн 12 м предусматриваются горизонтальные фермы в торцах (по две в каждом пролете на температурный блок). Эти фермы стоят на уровне нижнего пояса стропильных ферм.
Рис. 14 Обеспечение пространственной жесткости каркаса:
а - размещение горизонтальных связей в покрытии; б - усиление торцовых
стен венцовыми фермами; в - размещение вертикальных связей в зданиях
с плоскими покрытиями (без подстропильных конструкций);
г - вертикальные связи в зданиях с подстропильными конструкциями;
д - вертикальные крестовые связи; е - вертикальные портальные связи;
1 - колонны; 2 - стропильные фермы; 3 - плиты покрытия; 4 - фонарь;
5 - ветровая ферма; 6 - горизонтальная крестовая связь (в торцах фонарного проема); 7 - стальные распорки (в уровне верхнего
пояса ферм); 8 - подкрановые балки; 9 - металлические связевые
фермы между опорами стропильных ферм; 10 - вертикальные крестовые
связи (в продольном ряду колонн); 11 - подстропильные фермы;
12 - вертикальные портальные связи (в продольном ряду колонн)
Рис. 1. Вертикальные связи по железобетонным колоннам:
а – крестовые связи при шаге колонн 6 м;
б – портальные связи при шаге колонн 12 м
38. Какие производственные здания называются универсальными. Нарисуйте их конструктивные
схемы. Назовите особенности их проектирования.
здания, объемно-планировочные решения которых не зависят от технологии, т.е. в них предусматривается размещение различных предприятий. Такие здания называются универсальными, которые позволяют использовать межферменное пространство и освободить производственные площади от внутренних конструкций. Такие здания отличаются предельной простотой плана, разрезов и объемов. Появление укрупненных сеток колонн 12Х18 и 12X24 м позволило лучше использовать внутреннее пространство здания и облегчило четкое расчленение его площади главными и второстепенными проездами и проходами на панели и кварталы. Образовавшиеся панели и кварталы, а также различные уровни в пределах общего объема здания подвергаются четкому зонированию между различными по функциональным требованиям помещениями.
Универсальные одноэтажные производственные здания машиностроения с квадратной сеткой колонн. За последние годы господствующим типом здания для основных цехов машиностроения стал прямоугольный или квадратный корпус больших размеров, с укрупненной сеткой колонн, собираемый из унифицированных сборных железобетонных конструкций. Некоторые предприятия машиностроения доведены до «корпуса-завода».
Универсальные быстровозводимые производственные здания: в основу предлагаемого решения легло чередование широких пролетов, предназначаемых для использования в качестве сборочных цехов основного производства, с многоэтажными встройками (пристройками), в которых размещаются подсобные и вспомогательные помещения. Эти встройки и пристройки служат одновременно и опорами для несущих конструкций широких пролетов (рисунок 20).
Рисунок 20 – Объемно-планировочный и конструктивный замысел (трехпролетная секция):
1 – широкие пролеты длиной 18–48 м; 2 – объемно-блочные пристройки длиной более 9 м при пролете 18–36 м, длиной 12 м и пролете 48 м; 3 – объемно-блочные встройки длиной 9 м
Широкие пролеты оснащают мостовыми кранами грузоподъемностью 10– 30 т, зенитными фонарями, обеспечивающими необходимую естественную освещенность. В их обеих торцевых стенах можно расположить въездные ворота. Чередование широких пролетов с покрытием в виде провисающих оболочек с многоэтажными частями здания позволяет создать своеобразный архитектурный облик (рисунок 21). Разновысокие пролеты придают оригинальность силуэту здания.
Встройки используют в основном для размещения подсобно-производственных и некоторой части вспомогательных помещений, инженерного оснащения производственного процесса. В местах, требующих прямых технологических связей между технологическими процессами, протекающими в параллельных пролетах, во встройках на уровне первых этажей устраивают проходы и проезды.
Рисунок 21 – Схема варианта торца здания
Основным конструктивным элементом встройки и пристройки приняты модульные объемные блоки (МОБ), различное сочетание которых дает возможность сформировать здания требуемой высоты, ширины, обладающие большой несущей способностью. Высокая заводская готовность таких блоков позволяет монтировать их непосредственно с колес. Габариты блоков не препятствуют транспортированию их по железной дороге. Высота блока – 4, ширина – 3, а длина – 6 и 9 м (рисунок 22). Масса блока 16– 20 т.
Рисунок 22 – МОБ пристроек
Единая конструктивная основа всех блоков – пространственный железобетонный каркас, на который навешены необходимые ограждающие элементы.
39. Какие производственные здания называются герметизированными. Назовите особенности их
проектирования.
В предприятиях электронной техники, радиотехнической промышленности, точного приборостроения в настоящее время широко распространены здания с герметизированными помещениями, т. е. изолированными от всяких неблагоприятных влияний окружающей среды.
В таких помещениях создают особые метеорологические условия, обеспечивающие необходимые параметры температуры, влажности и подвижности воздуха. При этом в проектах должны быть предусмотрены устройства и технические средства, исключающие содержание в воздухе рабочих помещений пыли в концентрациях, превышающих предельно допустимые для размещаемых в них производств.
По технологическим и эксплуатационным требованиям производственные герметизированные цехи, участки и отделения подразделяют у нас на три класса - I, II, III и на пять подклассов: 1а, 16, 1в, 11а и 116.
В герметизированных помещениях I класса концентрация пыли не должна превышать 0,001 мг/м3, а размер частиц пыли должен быть не более 0,3 мк. Такие помещения должны быть защищены от других специальными входными шлюзами и обдувочными устройствами. В помещениях I класса не допускается открытая прокладка сетей и коммуникаций, для которых устраивают технические этажи, подвалы или каналы. Помещения подклассов 1а и 16 не следует располагать у наружных стен и в них не допускается устройств наружных окон, освещение следует проектировать искусственное.
Помещения 1в подкласса, II и III классов допускается размещать по периметру здания, освещение в них применяют смешанное. Заполнение оконных проемов должно обеспечивать герметизацию помещений. Оконные блоки следует проектировать с переплетами с ограниченным количеством горбыльков и обвязок обтекаемой формы.
Конструкция окон герметизированных помещений должна обеспечивать возможность применения солнцезащитных устройств для уменьшения влияния солнечной радиации. Рекомендуется применять остекление из светорассеивающего стекла или из стекла, не пропускающего инфракрасные лучи.
Внутренние поверхности герметизированных помещений I класса отделывают гладкими материалами, не допускающими образования и скопления пыли, удобными для очистки.
В помещениях II класса содержание пыли не должно превышать 0,01 мг/м3 внутреннего воздуха при размере частиц пыли до 2 мк. В этих помещениях можно устраивать наружные герметические окна. Промышленные проводки в помещения подкласса 11а делают скрытые, а подкласса 116 -частично скрытые.
В помещениях III класса концентрация пыли допускается до 1 мг/м3 при размерах частиц пыли до 5 мк. В этих помещениях допускается устройство окон и частично открытой прокладки трубопроводов; их можно оборудовать только тамбурами с плотно закрывающимися дверями.
Пропускник для производственных помещений I класса и 11а подкласса должен включать:
o помещения для чистки обуви с соответствующим оборудованием;
o гардеробные для хранения уличной одежды, домашней и рабочей обуви и отдельно для хранения домашней и рабочей одежды, а также для хранения спецодежды и головных уборов из безворсовых тканей;
o умывальные и уборные;
o шлюз первичной обработки (только для более ответственных производств в помещениях I класса); шлюз для обеспыливания одежды при выходе из бытовых помещений в производственные I класса и Па подкласса.
В бытовых помещениях, обслуживающих производственные помещения 116 подкласса и III класса должны быть предусмотрены помещения для чистки обуви, гардеробные для хранения уличной, домашней и рабочей одежды, умывальные, душевые и санитарные узлы.
40. Перечислите зоны производственных территорий промышленных предприятий. Правило
распределения людских и грузовых потоков на территории промышленного района.
Принципы планировки и застройки заводской территории
Расположение зданий и сооружений должно соответствовать требованиям технологического процесса, так чтобы производственный поток был наиболее коротким, без встречных и возвратных движений. Компоновка генерального плана предприятия или группы предприятий, подчиненная требованиям производственного процесса, зависит от вида транспортируемых материалов, полуфабрикатов и готовой продукции.
В соответствии с направлением и характером грузовых потоков должны располагаться железнодорожные, безрельсовые пути и другие транспортные средства. Во многих химических производствах основная связь между цехами осуществляется трубопроводами, а рельсовый межцеховой транспорт применяется лишь для доставки сырья и вывоза фабриката. На металлургических заводах характер сырья, полуфабрикатов и продукции требует сооружения развитого рельсового транспорта.
Неправильно начинать проектирование генерального плана с простого размещения цехов и сооружений согласно их списку и схеме технологического процесса. Проектирование должно начинаться с объединения, группировки отдельных цехов, устройств и сооружений в возможно малое число блоков и последующего распределения - зонирования территории между этими блоками. Зонирование - первый из основных принципов проектирования генеральных планов промышленных предприятий.
Есть несколько видов зонирования. Важнейший из них - зонирование по производственному (функциональному, технологическому) признаку. В общем случае промышленная территория, как правило, подразделяется на четыре зоны:
I - предзаводская зона - зона заводских вспомогательных зданий и сооружений (административные здания, проходные, лаборатории, здания или помещения медицинского, учебного и культурного обслуживания и т. д.) с предзаводскими площадями и стоянками пассажирского транспорта;
II - производственная зона (основные цехи заготовочного, обрабатывающего и сборочного циклов, а также цехи подсобного назначения, если они обслуживают только данное предприятие, а не весь промышленный район). Нередко на крупных предприятиях машиностроения, особенно комплексных, эта зона расчленяется на две - зону обрабатывающих (холодных) цехов и зону заготовительных (горячих) цехов;
III - подсобная зона (энергетические объекты, основные технические полосы для прокладки инженерных коммуникаций и т.п.);
IV - зона складов и основных транспортных устройств (склады, депо, сортировочные станции и т. п.).
В связи с возможностью кооперирования подсобно-вспомогательных устройств для ряда предприятий или всего промышленного района распространенным и типичным в строительстве специализированных предприятий является их размещение в одном здании. И в этом случае принцип зонирования не теряет своего значения.
Если на площадке предприятия стоит одно производственное здание, то зонирование осуществляется в пределах здания с учетом постановки его на генеральном плане и ориентации отдельных помещений - административно-вспомогательного, производственного, подсобного, энергетического и складского назначения.
Для обеспечения минимального пробега грузов необходимо освобождать территорию предприятий со стороны входов и подходов к основным цехам от грузовых потоков с отнесением операций по погрузке и выгрузке к периферии участка. Здесь мы имеем дело с зонированием территории предприятия по степени грузоемкости цехов.
Железнодорожный ввод на территорию предприятий следует располагать с тыльной стороны промышленной площадки вблизи зданий и сооружений с наибольшим грузооборотом. Схема грузопотоков с распределением их по территории предприятий, как правило, является наглядным подтверждением правильности расположения цехов в зависимости от их грузоемкости.
Трудоемкие цехи с наибольшим количеством работающих располагают вблизи входа на территорию предприятий, а менее трудоемкие - в глубине территории, и здесь мы имеем дело с зонированием по степени трудоемкости цехов. Схема людских потоков служит обоснованием правильности решения генерального плана с точки зрения расположения входов и организации движения рабочих по территории предприятий.
Пути передвижения людей должны быть наиболее короткими и не пересекающимися с грузовыми потоками. В случае, когда трудно избежать пересечений (например, на больших заводах и в промышленных узлах при напряженных грузовых и людских потоках), их следует предусматривать в разных уровнях.
41. Укажите способы размещения промышленных узлов в зависимости от вида производства и
степени выделения производственных вредностей. Как учитывается роза ветров при
проектировании производственных зданий.
42. Что такое АБК? Укажите состав помещений АБК. Перечислите и нарисуйте способы
размещения АБК на территории промышленного предприятия.
Административно-бытовой корпус имеет разнообразные по функциональному назначению и объемно-планировочному решению помещения. В каждом из них свое размещение оборудования, свой температурно-влажностный режим, свои требования к освещенности. При проектировании АБК используется принцип формирования их из отдельных блоков гардеробно-душевых, административных помещений, столовой и конференц-зала.
По отношению к производственным объектам административно-бытовые помещения и их комплексы могут быть встроенными, пристроенными или отдельно стоящими. Различные приемы размещения встроенных административно-бытовых помещений в одно-, двух-и многоэтажных производственных зданиях. Встроенные помещения (встройки) занимают часть объема производственного здания и, как правило, примыкают к наружным стенам, обеспечивая естественное освещение и аэрацию части административно-бытовых помещений.
Пристройки - административно-бытовые здания, примыкающие к производственным продольной стороной или торцом. Пристройки располагают со стороны наиболее многолюдных и наименее пожаровзрывоопасных производств. При пролетном типе производственных зданий различают пристройки к продольной стороне и к торцам пролетов. Отдельно стоящие административно-бытовые здания, в которых расположены помещения повседневного обслуживания, должны быть связаны с отапливаемыми производственными зданиями крытыми отапливаемыми переходами. Допускается делать неотапливаемые переходы в районах с теплым мягким климатом и в случае, если в одном административно-бытовом здании обслуживаются работающие нескольких рассредоточенных производственных объектов, когда в каждом из них работают не более 30 чел. в самой многочисленной смене. При этом обязательным условием является наличие теплой одежды у работающих и мест для ее хранения в каждом из зданий.
Наиболее простыми по конструкции и удобными для работающих являются наземные переходы. Их устройство препятствует проезду транспорта между производственным и административно-бытовым зданием, однако при наличии только одного перехода отсутствуют замкнутые пространства и такое решение можно считать приемлемым.
Для бытового обслуживания рабочих на пром предприятии предусматривают след бытовые помещения: гардеробные, умывальные, уборные, душевые . Рядом с бытовыми помещениями размещают пункты здравоохранения, буфеты, столовые и др. Быт помещения м/о размещать в пристройке к стене цеха (обычно торцевой) , в отдельно стоящем здании, а иногда внутри цеха. При выборе места быт помещений исходят из требований максимального приближения их к рабочим местам.
Состав и оборудование быт помещений. Гардеробные предназначают для хранения уличной, домашней и рабочей одежды. Способ хранения одежды может быть закрытым(в шкафчиках) ,открытым(на вешалках и в открытых шкафчиках). При закрытом способе хранения одежды число мест принимают по суммарному кол-ву работающих во всех сменах, при хранении на вешалках – исходя из кол-ва работающих в двух или наиболее многочисленных сменах. Гардеробные оборудуют скамьями шириной 0,3 м, которые размещают у шкафов по всей длине их ряда.
Уборные следует размещать на расстояниях, не превышающих 75 м от наиболее удаленного рабочего места. Входы в уборные устраивают через тамбура с самозакрывающимися дверями. Число унитазов назначают в зависимости от кол-ва человек, работающих в самой многочисленной смене из расчета 1 унитаз на 15 женщин или 30 мужчин.
Душевые размещают смежно с гардеробными. Расчетное кол-во человек на 1 душ - 3 или 15 человек. Размещать душевые и преддушевые у наружных стен не допускается. Преддушевые, предназначенные для переодевания, оборудуют вешалками для полотенец и скамьями.
Железобетонные балки применяют для пролетов от 6 до 18 м в покрытиях промышленных зданий с односкатным, двухскатным и плоским профилем кровли. В целях снижения массы балок, а также для создания возможности смонтировать под покрытием трубопроводы, воздуховоды и другие инженерные коммуникации в вертикальных стенках балок делают сквозные отверстия различной геометрической формы. Балки с пролетом более 12 м крайне громоздки и имеют большую массу, поэтому для облегчения транспортировки их расчленяют на отдельные сборные элементы с последующей сборкой и применением напряженной пучковой или прядевой арматуры. После натяжения арматуры закладные трубки в отдельных элементах балки заполняют жидким цементным раствором, который предохраняет стальную арматуру от коррозии.
При пролетах 6 и 9 м балки изготовляют таврового сечения и имеют высоту на опоре от 590 до 790 мм, а для пролетов 12 и 18 м поперечное сечение их – двутавровое с высотой на опоре от 790 до 1490 мм.
В верхнем поясе балок закладывают стальные пластинки, к которым прикрепляют сваркой прогоны или панели покрытия. На нижнем поясе и стенке также устанавливают закладные устройства для закрепления путей подвесного транспорта. Опорные части балок имеют стальные листы с вырезами для крепления их к колоннам.
Железобетонные фермы предназначены для покрытий промышленных зданий с пролетами 18, 24, 30 м, но в отдельных случаях могут перекрывать пролеты в 36 м и более.
В зависимости от условий строительства, возможности транспортировки и способа изготовления фермы могут быть цельными либо расчлененными на полуфермы или на отдельные блоки длиной до 6 м.
Железобетонные фермы по расходу металла экономичнее стальных конструкций, но значительно тяжелее их, что затрудняет перевозку и усложняет монтажные работы. Геометрическая схема фермы определяет очертание ее верхнего и нижнего поясов, а также расположение раскосов и стоек.
В настоящее время выпускают следующие типы железобетонных ферм, применяемых в промышленном строительстве: сегментные, арочные, треугольные, трапециевидные и параллельными поясами. Для изготовления ферм применяется бетон высоких марок 300 – 500 с предварительным напряжением арматуры в нижних растянутых поясах. Раскосы в решетчатых фермах значительно усложняют использование межферменного пространства при монтаже инженерных коммуникаций и воздуховодов. Поэтому целесообразнее применять безраскосные фермы Виренделя с параллельными поясами или арочные. Треугольные и трапециевидные фермы применяют реже.
Железобетонные стропильные фермы обычно устанавливают с шагом 6 или 12 м. В случае расположения колонн в промышленных зданиях с шагом 12 – 24 м, увеличивать шаг стропильных ферм более 6 м нецелесообразно при необходимости устройства подвесных потолков, а также при креплении подъемно-транспортного оборудования (кошки, тали, подвесные краны, краны-штабелеры) к нижнему поясу фермы. В этом случае по колоннам вдоль промышленного здания устанавливают подстропильные конструкции, на которые опираются стропильные фермы или балки.
Сегментные фермы для покрытий промышленных зданий с пролетами 18, 24, 30 м и шагом ферм 6 и 12 м подробно разработаны в альбомах серии ПК-01-129/68. В выпуске I содержатся материалы для проектирования, а в выпусках II, III и IV – рабочие чертежи. Указанная серия утверждена Госстроем СССР 24 марта 1969г. (Постановление №32).
Безраскосные предварительно напряженные железобетонные фермы пролетом 18 и 24 м с шагом их 6 и 12 м предназначены для покрытий промышленных зданий со скатной кровлей, серия 1.463 – 3. В выпуске I этой серии даны все материалы по проектированию, а в выпусках II, III, IV и V – рабочие чертежи. Постановлением № 93 от 4 августа 1969г. Госстрой СССР утвердил серию 1.463 – 3 с вводом в действие с 1 октября 1969г.
Пространственная жесткость и неизменяемость системы покрытий с железобетонными фермами обеспечивается за счет приварки настилов к стальным закладным элементам в верхних поясах ферм, в результате чего в плоскости покрытия создается жесткий диск.
Крепление ферм к колоннам и к подстропильным конструкциям выполняют анкерными болтами с последующей сваркой закладных опорных деталей.
Ограждение конструкции покрытий выполняют в зависимости от эксплуатационного режима промышленного здания, поэтому их проектируют невентилируемыми и вентилируемыми.
Стены и перегородки
Стены из железобетонных и ячеистобетонных панелей обладают высокой индустриальностью, улучшают качество и снижают массу зданий, трудоемкость их на 30 – 40% меньше, чем у стен из кирпича. Для промышленных отапливаемых зданий выпускают однослойные, двухслойные и трехслойные панели. Длина панелей 6 и 12 м, высота основных типов панелей 1,2 и 1,8 м, толщину их в целях унификации форм стальной опалубки принимают 200, 240 и 300 мм. При необходимости изготовляют доборные панели высотой 0,9 и 1,5 м. На заполнение простенков применяют стеновые панели длиной 3; 1,5; 0,75 м.
Длина стен неотапливаемых промышленных зданий применяют железобетонные ребристые и часторебристые панели длиной 6 и 12 м, высотой 0,9; 1,2; 1,8 и 2,4 м, толщиной ребер 100 мм (часторебристых), 120 мм (ребристых с шагом колонн 6 м) и 300 мм (ребристых для шага 12 м).
Стены из асбестоцементных листов целесообразно применять в неотапливаемых промышленных цехах с избыточными тепловыделениями или на взрывоопасных производствах. Асбестоцементные стеновые панели выпускают двух видов – асбестопенопластовые и асбесто-деревянные.
Асбестопенопластовые панели выполняют из плоских асбестоцементных листов в сочетании с легкими плитными утеплителями в виде жесткого несгораемого или трудносгораемого пенопласта с воздушной прослойкой, пеностекла, цементного фибролита и других материалов. Толщина асбестоцементного листа – 8 мм, а всей панели – 136 мм. Соединение отдельных элементов панели осуществляют на клею и винтах с промазкой гидроизолирующей мастикой. Панели монтируют на опорные столики из оцинкованной листовой стали и прикрепляют к колоннам аналогично креплению железобетонных панелей. Вертикальные и горизонтальные швы между панелями заполняют пароизолом с защитой их сливами и нащельниками из оцинкованной стали или алюминия.
Асбесто-деревянные панели имеют каркас из деревянных брусков, который заполняют плитным утеплителем и обшивают с двух сторон плоским асбестоцементным листом толщиной 8-10 мм. Крепят асбестоцементную обшивку к деревянным брускам 50×100 мм шурупами. Такие панели имеют длину 5980мм, высоту 1185мм, толщину – 170 мм. Навесная конструкция асбесто-деревянных панелей позволяет легко монтировать их по ранее рассмотренному способу.
Для унифицированных конструкций применяют несколько видов крепления панелей к колоннам.
Конструкции легких неутепленных обшивных стен из асбестоцементных волнистых или стальных листов по сравнению с другими материалами имеют меньшую массу и стоимость, высокую индустриальность, лучшую стойкость к динамическим воздействиям. Нижние участки стен промышленных зданий подвергаются наиболее интенсивному увлажнению и механическим воздействиям, поэтому рекомендуется на высоту 2-3 м от пола возводить стены из других более прочных материалов (кирпича, панелей или блоков).
Для обшивки стен применяют асбестоцементные волнистые листы усиленного профиля (ВУ) длиной от 1750 до 2800 мм, шириной 994 мм и толщиной 8 мм с высотой волны 50 мм. Волнистые листы унифицированного профиля (УВ-7,5) имеют длину от 1750 до 3300 мм, ширину 1125 мм, толщину 7,5 мм и высоту волны 54 мм.
Асбестоцементные волнистые листы навешивают на ригели фахверка и стыкуют внахлестку на 100 мм по вертикали, а по горизонтали на 160 мм (ширина одной волны) с креплением их крюками в гребне волны.
Перегородки проектируют из несгораемых и трудносгораемых материалов. По своему назначению их делят на выгораживающие и разделительные.
Выгораживающие перегородки устраивают сборно-разборными на высоту от 2,2 до 3 м (не доходящими до потолка) для ограждения помещений цеховых контор, инструментальных кладовых, промежуточных складов и других вспомогательных целей. Железобетонные перегородки изготовляют сплошного сечения из легких бетонов (керамзитобетона, гипсобетона и др.) и из тяжелого армированного бетона. Панельные перегородки имеют длину 6 м, высоту 1,2 и 1,8 м при толщине от 70 до 120 мм.
В промышленных зданиях, где не предъявляют требования огнестойкости и нет вибрационных нагрузок, применяют перегородки из профильного стекла с использованием стеклопрофилита швеллерного или коробчатого сечения.
Разделительные перегородки (сплошные на всю высоту цеха) полностью изолируют помещения с различными производственными процессами и отделяют вредные производства, препятствуя прохождению газов, влаги, тепла, пыли и шума. Такие перегородки выполняют из кирпича, блоков, железобетонных и ячеистобетонных панелей длиной 6 м, высотой 1,2 и 1,8 м при толщине 70-80 мм. При большей высоте перегородок для их устойчивости используют фахверковые колонны (железобетонные или стальные) с отдельными фундаментами и шагом 6 м. Верхнюю часть ствола фахверковых колонн шарнирно крепят к фермам или балкам покрытия. Длина фахверковых железобетонных колонн меньше основных на 0,1-0,5 м.
Окна и фонари
Конструктивные решения по заполнению оконных проемов в промышленных зданиях зависят от особенностей технологии производства, температурно-влажностного режима и экономических соображений. В настоящее время заполнение оконных проемов проектируют с железобетонными, металлическими и деревянными переплетами, а также применяют ограждения производственных зданий сплошными светопрозрачными панелями из стекложелезобетона, стеклопластика и стеклопрофилита.
Железобетонные переплеты целесообразно применять в цехах с повышенной и высокой влажностью воздуха, они огнестойки, не подвержены загниванию и коррозии, менее металлоемки по сравнению со стальными конструкциями окон и дешевле в эксплуатации. Железобетонные переплеты комплектуют без оконных коробок нужной ширины и высоты восьми типоразмеров: высота первых четырех – 1085 мм, четырех других – 1185 мм, а ширина их для типов – 1490, 1990, 2985 и 3985 мм.
Стальные переплеты применяют из специальных прокатных профилей в горячих цехах, а также в зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом. Допускается их применение и в зданиях при повышенной влажности воздуха.
Проектные размеры стальных переплетов приняты по ширине 1392 и 1860 мм при высоте их 1176 и 2352 мм. Конструктивно их выполняют из специальных горячекатаных профилей шести типов: уголков 25×35×3,3 мм, тавриков высотой 35 мм и элементов сложного профиля. При значительной ширине и высоте оконных проемов (более 7,2 м) против действия ветрового напора предусматривают ветровые ригели (горизонтальный импост) и стойки (вертикальный импост), которые выполняют из прокатных двутавров, швеллеров и уголков.
Деревянные переплеты применяют в зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом. Заполнение оконных проемов и витражей деревянными переплетами осуществляют из коробок и створок. Коробки с переплетами устанавливают в оконные проемы в один или несколько ярусов и закрепляют их стальными ершами к деревянным пробкам в стенах. Щели между стеной и коробкой законопачивают паклей, смоченной в гипсовом растворе. Проемы заполняют оконными блоками с номинальными размерами их по ширине 1461, 2966, 4490, 1445, 2693,2943 мм и высоте 1164, 1764, 1182, 1782 мм. По сравнению с переплетами из железобетона или стали деревянные переплеты просты в изготовлении, имеют меньшую массу, сравнительно малую строительную стоимость, но они менее долговечны вследствие того, что подвержены загниванию, короблению и горению.
Фонари промышленных зданий по назначению разделяют на световые, светоаэрационные и аэрационные.
При значительной ширине промышленных зданий (более 30 м) невозможно обеспечить нормальную естественную освещенность средней рабочей зоны за счет окон или светопрозрачных ограждений в наружных стенах. Поэтому в покрытиях (крышах) этих зданий проектируют специальные проемы, которые закрывают остекленными надстройками – фонарями.
Основной материал для изготовления каркаса несущего фонаря-надстройки – это сталь или железобетон.
Урок 53-54 (9-10)
1. Фундаменты воспринимают нагрузки от надземной части, передают их на основание.
2. Работа фундаментов - в изменяющихся условиях от нагрузок, к их качеству повышенные требования.
3. Требования к материалам для фундаментов :
б) высокая морозостойкость
в) долговечность
г) стойкость к агрессивным грунтовым водам.
4. Классификация фундаментов промышленных зданий :
А) по конструктивному решению: ленточные, столбчатые, свайные.
Б) по технологии возведения: монолитные и сборные
В) по заглублению - мелкого заложения и глубокого.
Столбчатые фундаменты для промышленных каркасных зданий (с. 180)
1. Монолитный под ЖБ колонну: подколонник + стакан + плита со ступенями. (рис)
2. Стакан сверху имеет уширение для удобства монтажа и центровки колонны.
3. Глубина стакана на 50-150 мм больше заводимой в стакан колонны.
4. Низ колонны фиксируют песком или бетоном, зазоры между стаканом и колонной заполняют бетоном или раствором.
5. Двухветвевые колонны - в общем стакане или двух стаканах под каждую ветвь (б).
6. В температурных и осадочных швах под каждую колонну нужен свой стакан.
7. Если шов осадочный, под каждую колонну устраивают - свой фундамент.
8. Подготовка под фундамент - бетон класса В5 толщиной 100 мм.
9. Плиты фундаментов и подколонник армируют.
10. Бетон для фундамента – класса В 12,5, В15.
11. Рабочая арматура - сталь классов A-II и A-111.
12. Подколонник опирают на один, два или три ряда фундаментных блоков.
13. Нижний ряд блоков - на песчаной подготовке на расстоянии 600 мм один от другого.
14. Сборные фундаментные плиты располагают на выравнивающем слое песка.
Фундамент под металлические колонны (182)
1. Столбчатый с подколонником сплошного сечения
2. Верх подколонника располагают на отметке -0,600 или -0,200.
3. У колонны устраивают опорную базу - башмак. Под колонну укладывают стальной лист для равномерной передачи нагрузки площадь бетона фундамента.
4. Базу заглубляют ниже отметки у.ч.п. и обетонируют).
7. Базы к фундаментам крепят анкерными болтами, заделываемыми в фундаменты при их изготовлении.
8. Болты пропускают через опорную плиту и другие элементы базы.
9. Высота подколонника не менее 700 мм
10. Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки между подколонниками.
11. Под воротами для въезда в цех фундаментные балки не укладывают.
12. Участки стен в пределах этого шага колонн опираются на монолитную подбетонку.
ЖБ фундаментные балки (183)
1. Имеют трапециевидное или тавровое сечение.
2. Их размеры зависят от шага колонн.
3. Балки у температурного шва и торцевых стена укорачиваются на 500 мм.
4. Верх фундаментных балок - на 30 мм ниже уровня пола.
5. Устанавливают балки на подливку из цементно- песчаного раствора толщиной 20 мм.
6. Таким же раствором заполняют зазоры между торцами балок и подколонниками.
7. По фундаментным балкам -гидроизоляция стен – 1-2 слоя рулонного материала.
8. Во избежание деформации балок от пучения грунтов снизу и с боков балок -подсыпка из шлака, песка или кирпичного щебня.
9. Балки изготовляют из бетона класса В15-В30.
Свайные фундаменты под колонны промышленных зданий
1. Забивные или набивные сваи + ростверк сверху + ЖБ башмак со стаканом для колонн.
2. Свайные фундаменты устраивают при залегании у поверхности земли слабых фунтов и при наличии фунтовых вод.
Урок 55-57 (11-13)
Тема 3.5.3. ЖБК промышленных зданий
1. Каркас 1-этажного промышленного здания - колонны + подкрановые балки +покрытия.
2. Колонны каркаса: крайние и средние.
3. Виды колонн
А) постоянного сечения (бесконсольные) : 185
* для зданий с подвесными кранами
* крайние - прямоугольные постоянного сечения, средние – с консолью
Б) прямоугольного сечения с консолями – рис.186, а,б
* для здания пролетом 18 и 24 м, высотой до 10,8 м с мостовыми кранами гр. 10-20 т.
* крайние колонны одноконсольные, средние - двухконсольные.
В) двухветвевые колонны (186, в, г)
для зданий пролетом 18, 24, 30 м, высотой 10,8 -18 м, с мостовыми кранами гр. до 50 т.
Г) сборные ЖБ колонны для бескрановых пролетов одноэтажных зданий.
