1. Строительные системы промышленных зданий: классификационная схема, определение. Полносборные здания с несущими конструкциями из бетонных и железобетонных элементов.

Понятие - строительная система - является комплексной характеристикой конструктивного решения здания по признакам материала и технологии возведения его несущих конструкций*. Различают четыре группы конструкционных материалов - камень (включая кирпич), бетон, металл и дерево, и два основных технологических метода возведения - традиционный и индивидуальный. Каркасно-панельная строительная система Каркасная система является основной в проектировании одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий и реализуется чаще всего из сборных железобетонных, реже металлических конструкций. Полносборные здания с несущими конст­рукциями из бетонных и железобетонных эле­ментоввозводят на основе крупноблочной, па­нельной, каркасно-панельной и объемно-блоч­ной строительных систем

2. Основные конструктивные системы промышленных зданий: классификационная схема, краткие характеристики. Смешанные конструктивные системы.

 Конструктивной схемой здания называется порядок (система) взаимного расположения отдельных конструктивных элементов. В зависимости от конструктивной схемы здания делят на бескаркасные, каркасные и с неполным каркасом. Бескаркасное здание показано на рис. 1. Полезная нагрузка от людей, оборудования, мебели передается на несущие конструкции — плиты междуэтажных перекрытий и подвального перекрытия. Нагрузка от снега и кровли передается на плиты чердачного перекрытия, которое является не только несущей, но и ограждающей конструкцией. Каркасное здание (рис. 2) характеризуется нали чием каркаса, состоящего из вертикальных стоек (колонн), соединенных между собой горизонтальными балками — ригелями в одном направлении (рис. 2, а) или балками в двух направлениях (рис. 2, б). Плиты перекрытий передают всю нагрузку на ригели или балки и через них на колонны. Стены каркасных зданий являются только ограждающими конструкциями и передают нагрузку от собственного веса на колонны (рис. 2, а) или ригели. В монолитном железобетонном каркасе поперечные балки, соединяющие колонны, расположенные по периметру здания (их также называют обвязочными или рандбалками), имеют сечение с выступом. На этот выступ опирается кирпичная кладка наружной стены в пределах каждого этажа. Балки обычно называют ребрами плиты перекрытия; перекрытие такой конструкции называется ребристым Ребра увеличивают жесткость плиты и позволяют делать ее меньшей толщины.

3.Объемно-планировочные решения промышленных зданий, классификация, схемы объемно-планировочных решений.

Объемно-планировочное решение промышленного здания определяется требованиями размещаемого в нем производственного процесса. Следовательно, проектированию здания должно предшествовать тщательное изучение технологического процесса, его основных характеристик, особенностей. При этом выявляются последовательность технологических операций и организация производственных потоков, вес и габариты технологического оборудования и изделий, способы транспортировки материалов (вид и фузоподъемность подъемно-транспортного оборудования), наличие производственных вредностей, требования к температурно-влажностному режиму внутреннего воздуха и пр. При проектировании промышленных зданий в большинстве случаев можно применять типовые и унифицированные объемно-планировочные и конструктивные решения, основанные на модульной системе.

Для различных отраслей промышленности разработаны так называемые габаритные схемы, представляющие собой схемы типовых объемно-планировочных решений цехов. В этих схемах унифицированы основные объемно-планировочные параметры зданий, высоты помещений, пролеты, ттги колонн, нагрузки кранов и т. пНовым этапом в типизации и унификации объемно-планировочных и конструктивных решений является разработка универсальных типовых секций (УТС) одноэтажных промышленных зданий с целью типизации не целых зданий, а отдельных их объемных частей — секций.

Типовые секции дают возможность блокировать цеха и компоновать промышленные корпуса любых площадей, тогда как использование типовых проектов отдельных зданий ограничивает возможности блокирования.

4. Противопожарные требования к промышленным зданиям и противопожарные мероприятия. В комплекс противопожарных меро­приятий, предусматриваемых в проектах промышленных зданий, входят меры по предупреждению возникновения и распространения пожаров, а также конструктивные, объемно-планировочные и инженерно-техниче­ские решения, обеспечивающие безопасность и своевременную эвакуа­цию людей в случае возникновения пожара, сведение к минимуму воз­можного экономического ущерба от пожара.

Разработку противопожарных мероприятий осуществляют в полном соответствии с требованиями СНиП, отраслевых и ведомственных норм технологического проектирования или специальных перечней норм и правил, утвержденных в установленном порядке.

Предотвращение распространения пожара обеспечивают мероприя­тиями, способствующими ограничению площади, интенсивности и про­должительности горения.

С целью ограничения площади распространения пожара на стадии проектирования устанавливают размеры зданий и пожарных отсеков в зависимости от требуемой степени их огнестойкости, классов конструк­тивной и функциональной пожарной опасности, величины пожарной на­грузки и с учетом эффективности применяемых средств противопожар­ной защиты.

При наличии в здании или отсеках частей различной функциональ­ной пожарной опасности предусматривают отделение этих частей друг от Друга противопожарными преградами. При этом обязательным условием считают, чтобы каждая часть здания или отсека отвечала противопожар­ным требованиям, предъявляемым к зданиям соответствующей функци­ональной пожарной опасности в целом.

Противопожарные преграды, к которым относятся противопожарные стены, перегородки и перекрытия, устраивают для предотвращения распространения пожара и продуктов горения из помещения или пожарного отсека с очагом пожара в другие помещения.

Тип противопожарной преграды выбирают в зависимости от требу­емого предела огнестойкости и типов заполнения проемов в противо­пожарных стенах, перегородках, перекрытиях и тамбур-шлюзах [32).

1-ый тип противопожарных преград должен отвечать повышенным противопожарным требованиям. Конструктивные элементы, входящие в состав этого типа, должны иметь предел огнестойкости (REL) не менее 150 мин., а заполнения проемов и тамбур-шлюзов иметь тип не ниже 1-го. По конструктивной пожарной опасности они должны быть непожароопасными (класса КО).

Стены 1-го типа используют в качестве основных противопожарных (брандмауэров). Их возводят на всю высоту здания и они должны обеспе­чивать нераспространение пожара в смежный отсек в случае обрушения конструкций со стороны очага пожара.

Противопожарные преграды 2-4-го типов применяют в специально оговоренных случаях при условии, что класс конструктивной пожарной опасности ее элементов будет не ниже класса КГ.

Противопожарные свойства элементов преград во многом зависят от свойств строительных материалов, из которых они выполнены, узлов крепления и конструкций, обеспечивающих устойчивость преграды. Осо­бое значение придают строительным материалам, используемых в по­верхностных слоях таких конструкций здания как кровли, облицовки фа­садов, помещений и путей эвакуации. Наряду с другими требованиями к строительным материалам (прочность, долговечность и т.п.) к ним предъ­являют высокие требования по горючести, воспламеняемости, распро­странению пламени по поверхности, дымообразованию и токсичности.

При наличии в элементах противопожарных преград окон, дверей, ворот, люков и клапанов их заполнение выполняют, как правило, из не­горючих материалов. Допускается выполнение этих элементов из нор-мальногорючих материалов толщиной не менее 40 мм и без пустот и только со стороны помещений, в которых не хранятся горючие газы, жидкости и материалы, а также отсутствуют процессы, связанные с обра­зованием горючих пылей.

Окна в противопожарных преградах делают неоткрывающимися, а двери, ворота, люки и клапаны с устройствами для самозакрывания и уплотнения в притворах. Двери, ворота, люки и клапаны, которые могут эксплуатироваться в открытом положении, оборудуют устройствами, обе­спечивающими их автоматическое закрывание при пожарах. При устрой­стве противопожарных перегородок в помещениях с подвесными потол­ками они должны разделять пространство над ними. Не допускается устройство подвесных потолков в помещениях категорий А и Б.

В местах сопряжения противопожарных преград с ограждающими конструкциями здания, в том числе в местах изменения конфигурации здания, предусматривают меры, обеспечивающие нераспространение по­жара, минуя эти преграды.

Наряду с конструктивными используют и другие противопожарные меры.

Так, помещения категорий А и Б в одноэтажных зданиях размещают у наружных стен, если это допускается технологическим процессом, а в многоэтажных зданиях - на верхних этажах. Не допускается размещение помещений этих категорий под помещениями, предназначенными для одновременного пребывания там более 50 чел., а также размещение в подвальных и цокольных этажах, в которых применяются и хранятся горючие газы и жидкости и легковоспламеняющиеся материалы.

В проектах решают также вопросы защиты от огня инженерных се­тей, лифтов, эксплуатируемых плоских кровель, наружных галерей и др.

В помещениях категорий А и Б могут быть предусмотрены наружные легкосбрасываемые ограждающие конструкции. В качестве легкосбрасы­ваемых конструкций используют остекление окон и фонарей, а в случае недостаточности их площади - конструкции покрытия из стальных, алю­миниевых и асбестоцементных листов и эффективного утеплителя. Пло­щадь легкосбрасываемых конструкций определяют расчетом. При отсут­ствии расчетных данных ее принимают не менее 0,05 м² на 1 м³ объема помещения.

Для тушения возможного пожара и спасательных работ в проектах предусматривают: пожарные проезды и подъездные пути для пожарной техники или совмещение их с функциональными проездами и подъез­дами; наружные пожарные лестницы и другие способы подъема персо­нала пожарных подразделений и пожарной техники на этажи и на кров­лю зданий; противопожарный водопровод; противодымную защиту путей следования пожарных подразделений внутри здания и др.

5. Одноэтажные промышленные здания. Основные функционально-планировочные решения. Планировочные элементы промышленных зданий. Виды промышленных зданий по архитектурно-конструктивным при­знакам. Промышленные здания по архитектурно-конструктивным при­знакам подразделяют на одноэтажные, двухэтажные, многоэтажные и здания смешанной этажности.

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

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

По количеству пролетов одноэтажные здания могут быть одно- и многопролетными).

Под пролетом понимается расстояние между продольными ря­дами колонн в направлении работы основных несущих конструкций по­крытия (стропильных конструкций) или перекрытия (основных балок или ригелей).

В зависимости от ширины пролетов здания принято считать мелко-пролетными, если ширина пролетов не превышает 12 м, крупнопролетными - при ширине пролетов более 12 м и большепролетными - с ши­риной пролетов 36, 48, 60 м и более. В большепролетных зданиях целе­сообразно размещать производства с быстро изменяющейся технологией или связанные с выпуском, содержанием и хранением крупногабаритной продукции (авиастроение, ангары, гаражи и т.п.)

По расположению внутренних опор одноэтажные 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 тре­буется размешать технологические линии (и транспортировать грузы) в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

В зданиях пролетного типа, наиболее распространенных в практике строительства, ширина пролетов преобладает над шагом опор. Здания зального типа характерны для производств, требующих значительной площади без внутренних промежуточных опор. В таких зданиях расстоя­ние между опорами может достигать 100 м и более (большепролетные здания).

6. Грузоподъемное оборудование промышленных зданий. Для перемещения внутри зданий сырья, полуфабрикатов и готовой продукции их оборудуют подъемно-транспортными средствами, необходимыми также для монтажа и демонтажа технологических установок.

Внутрицеховое подъемно-транспортное оборудование подразделяют на две группы: периодического и непрерывного действия. К первой группе относят подвесной транспорт (тали, кошки, тележки, подвесные краны), мостовые краны и напольный транспорт; ко второй – конвейеры (ленточные, пластинчатые, скребковые, ковшовые), нории, рольганги и шнеки.

В промышленном строительстве наиболее распространены здания с подвесными и мостовыми кранами, перемещающими грузы в трех направлениях и обслуживающими практически любую точку площади цеха.

Подвесные краны имеют грузоподъемность от 0,25 до 5 т (иногда до 20 т). Кран состоит из легкого моста или несущей балки, двух - или четырехкатковых механизмов передвижения (по подвесным путям) и электротали, перемещающейся по нижней полке мостовой балки (рис. 1-4, а).

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.

Краны могут быть однопролетные при длине несущих балок от 3,6 до 18 м, двухпролетные - при длине 16,2-27 м и трехпролетные - при длине 28,2-34,8 м. Размеры пролетов кранов (расстояние между точками подвеса) приняты кратными 1,5 м и составляют 3-15 м. Управляют подвесными кранами с пола цеха.

Мостовые краны имеют грузоподъемность от 1 до 500 т и более. Чаще используют краны грузоподъемностью 5-32 т. В тех цехах, где требуется перемещать грузы разной массы и с разной скоростью, предусматривают краны с двумя механизмами подъема. Грузоподъемность кранов обозначают дробными числами, например 50/10 т. Числитель показывает грузоподъемность механизма главного подъема, знаменатель вспомогательного.

Мостовой кран состоит из несущего моста, перекрывающего пролет помещения, механизмов передвижения и передвигающейся вдоль моста тележки с механизмом подъема (рис. 1-4, б).

Несущий мост имеет вид пространственной четырехплоскостной коробчатой балочной или ферменной конструкции. По концам моста устанавливают механизмы передвижения по подкрановым путям, уложенным по консолям колонн цеха. По верху моста укладывают рельсы, по которым передвигается тележка с механизмами подъема. Управляют мостовыми кранами из подвешенной к мосту кабины или с пола цеха вручную.

Все механизмы крана приводятся в действие электромоторами с питанием по троллейным проводам, которые крепят сбоку одной из подкрановых балок или подвешивают к нижнему поясу несущих конструкций покрытия. Грузоподъемность, габариты и основные параметры мостовых и подвесных кранов даются в ГОСТах.

В зависимости от продолжительности работы в единицу времени эксплуатации различают краны весьма тяжелого и тяжелого (коэффициент использования 0,4-0,8), среднего (0,25-0,40) и легкого (0,15-0,25) режимов работы. В цехах с интенсивным технологическим процессом в одном пролете может быть установлено по два крана и более, располагаемых как в одном, так и в двух уровнях цеха. Передвигаются краны со скоростью 80 м/мин и более.

При использовании кранов весьма тяжелого режима работы (или тяжелого и среднего при двух и более кранах в пролете) вдоль подкрановых путей устраивают проходы (галереи) для обслуживающего их персонала. Ширину прохода принимают не менее 400, высоту 1800 мм.

Пролеты мостовых кранов (от 13,5 до 33,5 м) увязывают с шириной пролетов и размерами привязки осей подкрановых путей к продольным разбивочным осям. Размеры привязки приняты следующие: в зданиях с электрическими мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т - 750 мм (рис. 1-5, а); в зданиях с такими же кранами грузоподъемностью более 50 т - 1000 мм (рис. 1-5, б); при устройстве проходов вдоль подкрановых путей - 1000 мм и более, кратно 250 мм (рис. 1-5, в).

В промышленных зданиях устанавливают также специальные мостовые краны: литейные, консольно-поворотные, колодцевые, для раздевания слитков, завалочные, с вилообразным захватом и др.

Вид кранов выбирают в зависимости от характера и массы грузов, интенсивности технологического процесса, ширины пролетов и с учетом будущей модернизации производства.

В современной практике наблюдается тенденция к замене мостовых кранов подвесными. Устройство специальных поворотных стрелок-крестовин позволяет перемещать грузы подвесными кранами во взаимно-перпендикулярных направлениях без переделки подвесных путей. Поэтому здания, оборудованные подвесным транспортом, легче приспособлять к изменениям технологии производства.

Напольный транспорт. Мостовые и подвесные краны, передающие нагрузки на каркас, очень сильно влияют на объемно-планировочное и конструктивное решение здания. При проектировании стремятся по возможности уменьшить грузоподъемность этих кранов или вообще освободить каркас здания от крановых нагрузок.

Отказ от мостовых и подвесных кранов приводит к значительному экономическому эффекту (уменьшается расход материалов на элементы каркаса), позволяет создавать здания с укрупненной сеткой колонн, а также легкие большепролетные здания с пространственными и висячими системами покрытий.

Технологический процесс в зданиях без мостовых и подвесных кранов обслуживается напольным транспортом. К ним относятся вагонетки, электрокары, конвейеры, автомобильные краны, различного рода погрузчики и т.п. В крупно- и большепролетных зданиях для перемещения грузов целесообразно предусматривать козловые краны, передвигающиеся по рельсам, уложенным в уровне пола цеха (рис. 1-5,в и рис. VIII-l,5-e).

Использование козловых и полукозловых кранов в производственных зданиях имеет хорошие перспективы, так как появляется более широкая возможность создания конструктивно легких, крупноячейковых зданий (60 х 60 м; 120 х 120 м).

Вместе с тем, все виды напольного транспорта, находящиеся в уровне движения людей, создают опасность травматизма, вызывают ощущение дискомфорта и повышенного нервного напряжения.

7. Деформационные швы промышленных зданий. Классификация, конструктивные решения в одноэтажных и многоэтажных промышленных зданиях. . Деформационные швы. В промышленных зданиях с большими раз­мерами в плане или состоящих из нескольких объемов с различными высотами и нагрузками на основание, предусматривают деформационные швы, которые в зависимости от назначения подразделяют на температур­ные, осадочные и антисейсмические.

Температурные швы имеют целью предохранять от образо­вания трещин конструктивные элементы зданий вследствие деформаций, вызываемых колебаниями температуры наружного и внутреннего воздуха. Температурные швы (продольные и поперечные), расчленяя по вертика­ли все надземные конструкции здания на отдельные части, обеспечивают независимость их горизонтальных перемещений.

Фундаменты и другие подземные элементы здания не расчленяют температурными швами, так как они под воздействием температуры не деформируются до опасной величины.

Осадочные швы предусматривают в тех случаях, когда ожида­ется неодинаковая и неравномерная осадка смежных частей здания. Та­кая осадка может происходить при значительной разнице высот смежных частей (более 10 м или выше 3 этажей), при различных по величине и характеру нагрузках на основание, при разнородных грунтах основания под фундаментами и наличии пристроек к зданиям.

Осадочные швы устраивают в стыках смежных частей здания, и в отличие от температурных они расчленяют по вертикали все конструк­ции здания, допуская самостоятельную осадку отдельных его объемов. Осадочные швы обеспечивают и горизонтальные перемещения расчле­ненных частей, поэтому их можно совмещать с температурными швами. В этом случае их называют температурно-осадочными.

Антисейсмические швы предусматривают в зданиях, рас­полагаемых в районах с землетрясениями. Такие швы разрезают здание на отдельные отсеки, представляющие собой самостоятельные устойчи­вые объемы, и обеспечивают их независимую осадку.

В промышленных зданиях массового строительства обычно устраива­ют только температурные швы, которые подразделяют на поперечные и продольные. Расстояние между температурными швами назначают в за­висимости от конструктивного решения здания, климатических показа­телей района строительства и температуры внутреннего воздуха (табли­ца ХУЛЫ). В деревянно-каркасных зданиях температурные швы не устраивают.

Для железобетонных конструкций одноэтажных промышленных зда­ний расстояние между температурными швами допускается без расчета увеличения на 20 %, а при обосновании расчетом и на большую вели­чину. При температуре наружного воздуха ниже -40°С расстояние между швами при стальном каркасе принимают: в отапливаемых зданиях - 60 м, в неотапливаемых - 140 и в открытых сооружениях - 100 м.

Поперечные температурные швы в одноэтажных зданиях устраивают на парных колоннах без вставки (см. рис. IV-1, д-е), а в многоэтажных зданиях - на парных колоннах со вставкой или без нее (см. рис. IV-3). Более технологичны швы без вставки, так как для них не требуются доборные ограждающие элементы. Парные колонны в местах попереч­ных температурных швов опирают (см. рис. XI-5, в) на общие фунда­менты.

Продольные температурные швы в одноэтажных зданиях устраивают на двух рядах колонн со вставкой, ширину которой в зависимости от вида привязки в смежных пролетах принимают 500, 750 и 1000 мм (см. рис. IV-1, ж-к). При совмещении продольного температурного шва с пе­репадом высот смежных пролетов размер вставки принимают иным (см. рис. IV-2, а~в). Эти условия соблюдаются и в местах примыкания взаим­но перпендикулярных пролетов (см. рис. IV-2, г-д).

В зданиях с железобетонным каркасом без мостовых кранов допуска­ется устраивать продольные температурные швы на одинарных колоннах. При этом несущие конструкции одного из прилегающих к шву пролетов ставят на колонны через скользящие прокладки из фторопласта или кат-ковые опоры (рис. XVIII-11, а, б). Такой шов, отличаясь простотой, поз­воляет отказаться от парных колонн и подстропильных конструкций, а также от доборных элементов в стенах и покрытии.

В зданиях без кранов с металлическим или смешанным каркасом (железобетонные колонны и стальные фермы) продольные температурные швы также допускается конструировать на одном ряду колонн. При этом фермы одного из пролетов, прилегающих к шву, опирают на колон­ны через гибкие металлические пластины (рис. XVIII-11, в).

Рис. XVIII-11. Температурные швы:

а - на одном ряду колонн при скользящих опорах; б-то же, на Катковых опо­рах; в-то же, на гибкой пластине; г-поперечный шов в покрытии, О продольный; е - шов в месте перепада высот смежных пролетов; ж без вставки; з-в полах на грунте со сплошной одеждой; «-перекрытиях; к - в полах с оклеечной гидроизоляцией; 1 - несущие j покрытия; 2- стальные пластины с прокладками из фторопластовой пл« , колонна; 4-каток; 5-гибкая пластина; б-настилы покрытия; «>нои

компенсатор; *- кровельная сталь; 9- стеклоткань; 10- кирпичная стенка и стеновая панель; 12 -мастика или пакля; 13 -уголок; 14 - компенсатор, 15 гидроизоляция

В ограждающих конструкциях здания температурные швы предусмат­ривают в тех же местах, что и в несущих конструкциях. (В полах устраи­вают дополнительные швы.)

Температурные швы в покрытиях выполняют без разрыва кровель­ного ковра (рис. XVIII-11, г,д). Швы перекрывают пол у цилиндрическим и стальными компенсаторами; к плитам покрытия их крепят дюбелями. На компенсаторы укладывают полужесткие минераловатные плиты, затем оцинкованную сталь и водоизоляционный ковер, который в пределах шва усиливают дополнительными слоями из рулонного материала и стек­лоткани на мастике.

Для заделки кровельного ковра в местах перепада высот на покрытии пониженных пролетов устраивают кирпичную стенку (рис. XVIII-11, e). Сверху шов покрывают компенсатором и фартуком из оцинкованной ста­ли.

Стеновые панели в местах швов крепят к колоннам так же, как и ря­довые (рис. XVIII-11, ж). В швах со вставкой применяют специальные доборные блоки. Полость шва заполняют просмоленной паклей или уп­ругим материалом. Иногда шов закрывают компенсатором, прикрепляе­мым к стеновым панелям дюбелями.

Температурные швы в полах на фунте с бетонным подстилающим слоем и при жестких покрытиях предусматривают только в помещениях, в период эксплуатации которых возможны положительные и отрицатель­ные температуры воздуха (рис. XVIII-11, з). Такие швы размещают через 6-8 м во взаимно перпендикулярных направлениях.

Швы, показанные на рис. XVIII-11, и, к, устраивают в местах распо­ложения основных температурных швов здания. В полах с уклоном швы совмещают с водоразделом стока жидкостей.

8. Строительные системы промышленных зданий: классификационная схема, определение. Полносборные здания с несущими конструкциями из металла и конструктивных элементов на основе металла.  полносборное здание из легких металлических конструкций, включающее поперечные рамы каркаса из колонн, шарнирно соединенных с фундаментом, и ригелей, выполненных из сварных двутавров переменного сечения, объединенных на монтаже посредством фланцевых соединений, стойки фахверков и многослойные ограждающие стеновые со световыми и дверными проемами и кровельные конструкции крыши, при этом внутренняя поверхность ограждающих конструкций, обращенных внутрь здания, образована прикрепленными к элементам каркаса и фахверка кассетами, изготовленными из металлического листа с отогнутыми на длинных сторонах Г-образными ребрами, образующими полость, заполненную теплоизоляцией. (RU 56420 U1, 2006).

Известное здание с предмонтажным укрупнением части (без наружной обшивки) ограждающих конструкций в виде кассет ограничивает возможность их использования при увеличении шага поперечных рам; наличие стыков, характерных для кассетных панелей, отсутствие непрерывности утеплителя (между теплоизоляцией смежных кассет имеется разрыв), постоянная плотность теплоизоляции снижает термическое сопротивление ограждения; не решены вопросы примыкания кассет к оконным проемам.

Технической задачей изобретения является повышение несущей способности и теплотехнической надежности здания и увеличение жесткости ограждающей конструкции.

Данная задача решается за счет того, что в полносборном здании из легких металлических конструкций, включающем поперечные рамы каркаса из колонн, шарнирно соединенных с фундаментом, и ригелей, выполненных из сварных двутавров переменного сечения, объединенных на монтаже посредством фланцевых соединений, стойки фахверков и многослойные ограждающие конструкции, состоящие из наружных стен со световыми и дверными проемами и кровли скатной или плоской крыши, при этом поверхность ограждающих конструкций, обращенных внутрь здания, образована прикрепленными к элементам каркаса и стойкам фахверка кассетами, изготовленными из металлического листа с отогнутыми на длинных сторонах Г-образными ребрами, образующими полость, заполненную теплоизоляцией, наружные слои стен и кровли прикреплены к ребрам кассет через дополнительный слой теплоизоляции, имеющей плотность, по меньшей мере, на части поверхности ограждающей конструкции выше плотности теплоизоляции, размещенной внутри кассеты, при этом здание снабжено прикрепленными к внутренним стенкам Г-образных ребер кассет швеллерообразными элементами жесткости, которые в кровле размещены в каждой кассете с опиранием на ригели рам и соединены между собой в пролете между поперечными рамами, а в наружных стенах - в Г-образных ребрах кассет, примыкающих к горизонтальным элементам обрамления оконных и дверных проемов.

В полносборном здании дополнительно в местах опирания кассеты на ригели и по середине ее пролета установлены гнутые профили, например, в виде уголка, расположенные перпендикулярно элементам жесткости.

В здании стыки дополнительного слоя теплоизоляции смещены относительно стыков теплоизоляции, размещенной в полости кассет.

В здании толщина элементов жесткости превышает толщину листа кассеты.

В здании торцы кассет, примыкающих к вертикальному обрамлению оконных и дверных проемов, снабжены П-образными элементами, охватывающими своими полками торцы кассет, расположенных по всей высоте оконного или дверного проема.

В здании швеллерообразные полки элементов жесткости выполнены разновеликими.

В здании при скатных крышах полки швеллерообразных элементов жесткости смежных кассет в коньке крыши расположены в противоположные стороны и обращены к карнизу крыши, а профилированный лист и дополнительный слой теплоизоляции соединены с полкой каждого из примыкающих к коньку ребер смежных кассет и полкой элемента жесткости.

В здании крепление кассет к конструкциям каркаса выполняется с помощью самонарезающих винтов или дюбелей.

В здании стыки кассет на опорах проклеиваются алюминиевой лентой, а в горизонтальных стыках устанавливаются уплотнительные прокладки.

9. Классификация промышленных зданий по назначению, капитальности, этажности и материалам несущих конструкций. Классификации промышленных зданий по функциональному назначению. Промышленные здания и соо­ружения по назначению подразделяют на следующие основные

группы:

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

падсобно-произв&дственные, предназначенные для размещения вспо­могательных процессов производства (ремонтные, инструментальные, тарные цехи и т.п.);

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

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

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

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

административные и бытовые здания.

Промышленные здания по капитальности подразделяют на четыре класса. К I классу относят здания, к которым предъявляют наи­более высокие требования, а к ГУ - здания с минимально необходимыми прочностью и долговечностью. Для каждого класса установлены требу­емые эксплуатационные качества, а также долговечность и огнестойкость основных конструкций зданий.

Эксплуатационные качества, необходимые для нормальных условий труда и технологического процесса в течение всего срока их службы, обе­спечиваются потребными размерами пролетов и шагов колонн, установ­кой соответствующего технологического оборудования, удобством его монтажа, качеством отделки, удобствами для работающих и для протека­ния технологического процесса.

Для обеспечения требуемой долговечности и огнестойкости основных конструктивных элементов зданий применяют соответствующие строи­тельные материалы и изделия и защищают их в конструкциях от разру­шения под воздействием эксплуатационных факторов.

Долговечность конструкций - это срок их службы без потери требуе­мых качеств при заданном режиме эксплуатации и в данных климатиче­ских условиях. Установлены три степени долговечности ограждающих конструкций: I степень - срок службы не менее 100 лет, II степень - не менее 50 лет и III степень - не менее 20 лет.

В зависимости от класса здания долговечность ограждающих конст­рукций принимают: для зданий I класса - не ниже I степени, для зданий II класса - не ниже II степени, для зданий III класса - не ниже III сте­пени, для зданий IV класса долговечность не нормируется.

По огнестойкости здания и сооружения подразделяют на 4 степени. Степень огнестойкости зданий определяется пределами огне­стойкости строительных конструкций. Предел огнестойкости строитель­ных конструкций (КЕ1) устанавливается по времени (мин) наступления

одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной кон­струкции, признаков предельных состояний: потери несушей способ­ности (К), потери целостности (Е) и потери теплоизолирующей способ­ности (./).

Требуемая степень огнестойкости зданий устанавливается на стадии

проектирования по пределам огнестойкости основных конструктивных элементов здания: несущих (колонны, внутренние стены и др.), наруж­ных стен, междуэтажных перекрытий, покрытия и лестничных клеток

По конструктивной пожарной опасности здания

подразделяют на 4 класса (СО, С1, С2 и СЗ). Класс конструктивной пожарной опасности здания определяется классами пожарной опасности строительных конструкций и ее элементов (КО, К1, К2 и КЗ): несущих стержневых элементов (колонны, ригели, фермы); отделки наружных стен с внешней стороны; стен, перегородок, перекрытий и бесчердачных покрытий; стен лестничных клеток и противопожарных преград; маршей и площадок лестниц.

По функциональной пожарной опасности зда­ния подразделяют на 3 группы в зависимости от способа их использова­ния и меры безопасности людей в них в случае возникновения пожара. К 1-ой группе относятся производственные здания и сооружения, произ­водственные и лабораторные помещения, мастерские. Во 2-ую группу входят складские здания и сооружения, стоянки для автомобилей (без технического обслуживания), книгохранилища и архивы, а в 3-ю - сель­скохозяйственные здания.

По взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания подразделяют на категории А, Б, В1-В4, Г и Д. Категорию взрывопожароопасной и пожарной опасности определяют характеристики веществ и материалов, находящиеся (обращающиеся) в помещении

Категории А и Б относятся к числу взрывопожароопасных.

Категория А является наиболее взрывопожароопасной. В помещениях этой категории имеются горючие газы, легко вое пламеннющиеся жидко­сти с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламене­нии которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в поме­щении, превышающее 5 кПа. К этой категории относят также помеще­ния, в которых имеются в обращении вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давле­ние взрыва в помещении будет превышать 5 кПа.

Помещения категории Б связаны с наличием горючей пыли или во­локна, легковоспламеняющейся жидкости с температурой вспышки более 28°С, а также горючей жидкости в таком количестве, при воспламенении которых может образоваться взрыв и создать в помещении расчетное из­быточное давление более 5 кПа

Категории В1-В4 являются пожароопасными. Разделение этой кате­гории на отдельные (В1, В2, ВЗ и В4) производят в соответствии с требо­ваниями норм пожарной безопасности [25] в зависимости от удельной пожарной нагрузки на участке, в мДж-м"², и способа размещения участка пожара в помещении.

Помещения категории Г связаны с наличием в них негорючих ве­ществ и материалов в горячем, раскаленном или расплавленном состоя­нии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени. При наличии в помещениях горючих газов, жид­костей и твердых веществ предполагается их сжигание или утилизация в твердое топливо.

Категория Д связана с наличием в помещении негорючих веществ и материалов в холодном состоянии.

Нередко промышленные здания классифицируют и по другим при­знакам: по количеству тепла, выделяемого в процессе производства (ота­пливаемые и не отапливаемые здания и помещения), по способу воздухо­обмена и освещенности (бесфонарные, безоконные или, наоборот, с фо­нарями и окнами), по акустическому режиму и т.п.

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

10. Физико-технические основы проектирования промышленных зданий. Естественное освещение, инсоляция, защита от шума, аэрация. могут быть приняты естествен­ные, принудительные или комбинированные - в сочетании обоих спосо­бов.

Естественный воздухообмен в помещениях может происходить через неплотности в ограждениях, поры материала, периодически открываемые двери и ворота, а также посредством аэрации. Аэрацией называют орга­низованную регулируемую естественную вентиляцию, которая осуществ­ляется под действием разности давления воздуха внутри и снаружи зда­ния. Разность давления воздуха может возникнуть из-за разности удель­ного веса наружного и внутреннего воздуха (гравитационное давление), под действием ветра или под влиянием их совместного действия.

Количество воздуха, поступающее в помещение через неплотности в ограждениях и поры материалов, а также другие трудно поддающиеся учету отверстия, как правило, незначительны. Поэтому такой способ воз­духообмена в качестве самостоятельного не принимают.

Принудительный воздухообмен, называемый механической вентиля­цией, заключается в использовании механических средств побуждения для притока и вытяжки воздуха.

Аэрация и механическая вентиляция имеют свои положительные и отрицательные сторона и их можно использовать только в определенных условиях.

Использование аэрации требует значительно меньших энергетических и материальных затрат на ее устройство и обслуживание. По сравнению с механической вентиляцией она не требует значительных дополнительных площадей для размещения. Вместе с тем, ее целесообразно применять только в цехах со значительными тепловыделениями и в том случае, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой в рабочих зонах. Аэрацию нельзя применять, когда по условиям технологии производства требуется предварительная

обработка наружного воздуха или когда его приток вызывает образование тумана либо конденсата.

Аэрация нашла широкое применение в так называемых горячих це­хах- доменных, бессемеровских, мартеновских, прокатных - в металлур­гической промышленности; в кузницах, литейных и термических цехах -_на машиностроительных заводах; в печных цехах - химической промыш­ленности и в др. Кроме того, аэрация может быть применена почти на всех производствах в теплое время года, за исключением производств, требующих предварительной обработки воздуха и поддержания стабиль­ных условий температуры и влажности при автоматическом регулирова­нии (кондиционировании воздуха).

Эффективность аэрации зависит от многих факторов: температурного расслоения воздуха по высоте здания, вида здания (однопролетное, мно­гопролетное, одноэтажное, многоэтажное и т.п.), площади, способа раз­мещения и открывания аэрашюнных проемов, времени года, отсутствия или наличия ветра, его направления и др.

Аэрацию проектируют на основании расчетов, которые выполняют специалисты соответствующего профиля.

Рассмотрим лишь некоторые общие положения, связанные с исполь­зованием аэрации в зданиях с различными архитектурно-конструктивны­ми решениями.

В одноэтажных однопролетных зданиях на активность аэрации в ос­новном влияют разность температур наружного и внутреннего воздуха и высотный перепад, определяемый как разность уровней расположения приточных и вытяжных отверстий. В летних условиях при отсутствии ветра, когда температуры наружного и внутреннего воздуха почти вырав­ниваются, естественный воздухообмен происходит за счет высотного пе­репада. Поэтому в этот период года для притока воздуха предусматривают в наружных стенах самые низкие проемы, располагая низ проемов на вы­соте 0,3-1,8 м от пола. В зимний и переходный периоды года для прито­ка воздуха используют более высокие проемы, располагая их в зданиях высотой до 6 м на высоте около 3 м, а в зданиях высотой более 6 м - на высоте не менее 4 м от пола (рис. П-9, а). Вытяжные проемы, независи­мо от периода года, располагают в верхней части здания, используя для этого либо верхнюю часть окон, либо фонари.

Характер аэрации в однопролетных зданиях существенно меняется При воздействии на него ветра. Ветер, как воздушный поток, обтекает здание, создавая с наветренной стороны избыточное давление у отдель­ных его элементов, а с заветренной стороны (за зданием или у выступа­ющих элементов) - отсос, т.е. отрицательное давление (рис. П-9, б). Вследствие этого открывание проемов необходимо регулировать с учетом направления и скорости ветра. Воздушные потоки из здания будут иметь направление в сторону пониженного давления (рис. П-9, в).

В целях лучшей аэрации ориентацию зданий относительно ветра сле­дует производить так, чтобы вытяжные проемы, особенно фонари, были расположены своей продольной осью перпендикулярно господствующему направлению ветра в данной местности в летний период. Господству­ющее направление ветра определяют по розе ветров, построенной по повторяемости ветра, в процентах, на июль месяц. Пример розы ветров с преобладающим юго-западным направлением показан на рис. 11-9, г.

В многопролетных зданиях организовать естественный воздухообмен сложнее, особенно в зданиях с разновысокими пролетами. Здесь, в пер­вую очередь, необходимо стремиться к рациональному расположению производственных участков с различным теплонапряжением относитель­но крайних пролетов и друг друга. С целью повышения эффективности аэрации более теплонапряженные участки следует располагать в крайних пролетах, а при многорядном расположении источников тепловыделений предусматривать разрывы. Разрывы обеспечивают лучшее поступление воздуха в проходы между источниками, и в этом случае рабочие места целесообразнее размещать со стороны приточных проемов.

Для притока наружного воздуха в многопролетных зданиях устраива­ют проемы в наружных стенах, а для вытяжки - незадуваемые аэрационные фонари и шахты, светоаэрационные фонари, дефлекторы и аэрационные проемы в стенах. Аэрационные и светоаэрационные фонари при­меняют при равномерном расположении источников тепловыделений по площади здания, а при неравномерном - аэрационные шахты.

В широких многопролетных зданиях (более 100 м) фонари средних пролетов (рис. П-9, д) работают неустойчиво: то на вытяжку, то на при­ток. Это создает условия для весьма нежелательного образования обрат­ных потоков, завихрения загрязненного воздуха в помещениях и т.п. В связи с этим светоаэрационные П-образные фонари оборудуют ветроза­щитными панелями, которые позволяют предотвратить задувание в поме­щение с наветренной стороны.

Условия аэрации в широких многопролетных зданиях значительно Улучшаются, когда им придают активный аэрационный профиль. ак­тивный аэрационный профиль создают чередованием низких и высоких пролетов (рис. П-9, е). При этом стремятся более низ­кие и "холодные" пролеты использовать для притока воздуха, а "горячие" пролеты - для вытяжки. Расстояние между фонарями высоких пролетов принимают, как правило, не менее 24 м. В этом случае пространство гежду фонарями хорошо проветривается, исключается попадание загряз­ненного воздуха через фонари низких пролетов.

В двух- и многоэтажных зданиях аэрацию проектируют раздельно для этажа. В двухэтажных зданиях аэрацию верхнего этажа решают принципам однопролетного одноэтажного здания.

Механическую вентиляцию в зданиях применяют как самостоятельную систему воздухообмена или в сочетании с другими системами (естест­венной и кондиционирования).

Как самостоятельную систему механическую вентиляцию используют для многих производств, в которых естественный способ воздухообмена (аэрация) не допускается. Как правило, такие производства требуют строго регламентированных параметров воздуха (температуры, влажности и чистоты). Вследствие этого механическая вентиляция включается в сос­тав отопительно-вентиляционных или вентиляционно-очистных систем. В этих случаях к конструкциям зданий предъявляются повышенные тре­бования по герметизации (стен, окон и других проемов). В некоторых производствах прибегают к полному отказу от окон и световых фонарей (герметизированные здания).

Местный приток применяют в форме воздушных душей и тепловых завес.

Воздушное душирование используют для создания на постоянных рабочих местах требуемых метеорологических условий, когда оборудование, выделяющее вредные вещества, не имеет укрытий или местной вытяжной вентиляции. Для воздушного душирования использу­ют воздухораспределители, которые устанавливают на высоте не менее 1,8 м от пола (до их нижней кромки). Воздушные завесы устраивают в отапливаемых зданиях для обеспечения требуемой температуры воздуха на рабочих местах, располо­женных вблизи ворот, дверей и технологических проемов.

Местные отсосы предусматривают для улавливания теплоты, влаги, газов и пыли у мест их выделения.

Кондиционирование - автоматическое поддержание в за­крытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температу­ры, относительной влажности, чистоты, скорости движения воздуха) на определенном уровне. Кондиционирование воздуха подразделяют на комфортное и технологическое. Комфортное кондиционирование пред­назначено для создания благоприятных условий для людей, а технологи­ческое - для обеспечения параметров воздуха в соответствии с требова­ниями производства.

13. Источники шума. Нормирование шума. Человек на производстве постоянно подвергается воздействию шума, который ухудшает условия труда, неблагоприятно воздействует на организм человека; высокие уровни шума снижают и производительность труда рабочих. Поэтому проблема борьбы с шумом имеет большое социальное, санитарно-гигиеническое и экономическое значение.

Источники шума на промышленных предприятиях весьма разнообразны. Причинами образования шума могут быть любые машины и механизмы, потоки газов и жидкостей в трубопроводах, аппаратах и атмосфере, речь, музыка, радио- и телеустановки, а также санитарно-техническое оборудование (системы вентиляции и др.), внутрицеховой и внутризаводской транспорт.

В зависимости от уровня и спектра шума различают несколько ступеней воздействия шума на человека: I - шум с уровнями выше 120-140 дБ способен вызвать механическое повреждение органов слуха; II -шум с уровнями 100-120 дБ на низких частотах и 80-90 дБ на средних и высоких частотах может вызвать необратимые изменения в органах слуха человека; III - шум более низких уровней оказывает вредное воздействие на нервную систему человека, особенно занятых только умственным трудом.

В соответствии с этими ступенями воздействия шума на человека производят его санитарное нормирование. При установлении предельно допустимых уровней шума в большинстве случаев исходят не из комфортных, а терпимых условий, при которых вредное действие шума на человека проявляется незначительно.

Нормируемыми параметрами постоянного или прерывистого шума в этих нормах являются уровни звуковых давлений в децибелах (дБ) в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Постоянным считается шум, уровни которого изменяются во времени не более чем на 5 дБ. Для ориентировочной оценки постоянного или прерывистого шума используют уровни звука в дБ А, измеренного шумомером по шкале А.

Строительно-акустические методы снижения шума. Мероприятия по снижению шума должны быть отражены во всех частях проектно-технической документации: технологической, строительной и санитарно-технической. Для отдельных объектов и оборудования, требующих специальных устройств по снижению шума, разрабатывают самостоятельный проект шумоглушения, например проекты глушителей газодинамических установок, звукоизолирующих кожухов, экранов и т.п. Объем и стоимость работ по снижению шума включают в смету соответствующих частей проекта.

Мероприятия по уменьшению шума разрабатывают на основании акустических расчетов. При акустических расчетах решают такие задачи, как выявление источников шума, определение их шумовых характеристик, путей распространения шума, а также ожидаемых уровней звукового давления в расчетных точках помещений, установление величин требуемого снижения уровня звукового давления в этих точках, выбор средств снижения уровней шума и др. Предлагаемые средства снижения шума должны быть подтверждены расчетом их акустической эффективности. Например, выполняют расчет акустической эффективности выбранного типа глушителя, экрана, звукоизолирующего кожуха и т.п.

При выборе строительно-акустических мероприятий по снижению шума на стадии проектирования, как правило, решают два вида задач. В первом случае уменьшают излучение шума в изолируемое помещение, во втором - снижают в помещении уровень шума, создаваемого собственными источниками (технологическим оборудованием, санитарно-техническими установками и др.).

При проектировании генеральных планов промышленных предприятий предусматривают меры по уменьшению шума от промышленного оборудования, передаваемого в окружающую среду.

Снижение шума в производственных помещениях является сложной задачей. При назначении того или иного метода снижения шума учитывают конкретные условия производства: архитектурно-планировочное решение цеха или помещения, его геометрические размеры, расположение источников шума относительно друг друга, характер шума, особенности его распространения и др. При этом необходимо учитывать и технико-экономические факторы.

Для снижения шума, излучаемого в изолируемое помещение, используют такие архитектурно-строительные мероприятия, как повышение звукоизоляции перекрытий, стен, перегородок, дверей и окон. Применяют также различные звукопоглощающие облицовки, "плавающие" полы, виброизоляцию агрегатов, вибродемпфирование поверхностей трубопроводов и другие мероприятия.

Для уменьшения шума в помещении с собственными источниками проектируют изоляцию рабочих мест от наиболее шумного оборудования. Для этого оборудование размещают по возможности в боксах, предусматривают над ним звукоизолирующие кожухи, а на пути распространения звуковых волн размещают акустические экраны, выгородки и звукопоглощающие облицовки. При разработке планировочных решений зданий следует отделять малошумные помещения от помещений с интенсивными источниками шума. Например, не допускается размещать конструкторское бюро, лаборатории, вычислительные центры и подобные им помещения в непосредственной близости от испытательных боксов двигателей, газотурбинных установок и т.п.

Освещение. Исп-т наиб. экономичн разрядные лампы. Исп-ние ламп накаливания для общ освещения допускается только в случ. невозможности/технико-экономическ нецелесообразности исп-ния разрядных ламп. Для местного освещения кроме разрядных источников света след исп-ть лампы накаливания, в т.ч. галогенные.