- •2. Объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий
- •2.1. Особенности модульной координации, унификации и типизации в промышленном строительстве
- •2.2. Общие принципы объемно-планировочных и конструктивных решении промышленных здании
- •2.3. Одноэтажные промышленные здания
- •2.4. Многоэтажные промышленные здания здания с герметизированными помещениями
- •2.5. Технико-экономическая оценка объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий
2.4. Многоэтажные промышленные здания здания с герметизированными помещениями
Различают три основные объемно- планировочные структуры многоэтажных промышленных зданий: регулярную (рис. 14.1, а); регулярную, сблокированную с одноэтажными зданиями, или регулярную с помещениями больших пролетов, расположенных в верхнем этаже (рис. 14.1, б); нерегулярную (рис. 14.1, в). Объемно- планировочное решение многоэтажных промышленных зданий получают путем блокировки объемно-планировочных элементов пролетного и ячейкового типа.
Рис. 14.1. Схемы объемно-планировочных структур многоэтажных промышленных зданий: а – регулярная, б – регулярная с верхним этажом большего пролета, а также сблокированная с одноэтажным зданием; в – нерегулярная
Такие здания, как правило, имеют два–пять этажей с простой или сложной формой плана – прямоугольной, угловой, Ш- и П-образной, с замкнутыми внутренними дворами (рис. 14.2).
Рис. 14.2. Формы плана многоэтажных промышленных зданий: а – прямоугольная; б–угловая; в – П-образная; г – Ш-образная; д – с замкнутыми внутренними дворами
Наиболее распространено объемно-планировочное решение здания с регулярной структурой при прямоугольной форме плана, построенного на основе элементов ячейкового типа. Оно применяется при проектировании многоэтажных промышленных зданий химической, пищевой, электротехнической, легкой и других отраслей промышленности. Требования при застройке территории зданиями П- и Ш-образной формы в плане были рассмотрены ранее.
Проектирование зданий с замкнутыми дворами допускается только тогда, когда это оправдано технологическим процессом. Однако для обеспечения надлежащего проветривания дворов их ширина должна быть не меньше высоты самого высокого из окружающих его зданий, но и не менее 18 м. Кроме того, на уровне первого этажа должны быть устроены сквозные проезды шириной не менее 4 м и высотой 4,5 м. Такие проезды необходимы как для проветривания, так и для сообщения внутреннего двора с территорией предприятия.
В целях снижения трудоемкости и стоимости строительства при проектировании многоэтажных промышленных предприятий следует избегать сложных композиций зданий в плане, отдавая предпочтение простой, прямоугольной форме.
В многоэтажных промышленных зданиях связи между этажами и технологическим вертикальным транспортом осуществляют при помощи лестниц, пассажирских и грузовых подъемников, а также при помощи специальных транспортных устройств в виде элеваторов, норий и др.
Многоэтажные промышленные здания регулярного типаимеют ячейковую или пролетную структуру при сетке колонн каркаса 6x6 м (рис. 14.2) или 9x6 м (рис. 14.3). Высоту этажей в одном здании назначают одинаковой, за исключением первого этажа, где она может быть большей. Административные и бытовые помещения располагают в пределах производственных этажей, на антресолях, в подвале или в самостоятельных корпусах, пристраиваемых к промышленному зданию. Так как вспомогательные помещения имеют высоту меньшую, чем производственные помещения, то при проектировании надо выбирать решение, при котором бы достигалось рациональное использование пространства.
Рис. 14.3. Многоэтажное промышленное здание с сеткой колонн 9х6 м: а – фасад; 6 – план; в – поперечный разрез
В некоторых отраслях промышленности (например, в машиностроении, электронике и др.) применяют трех- пролетные здания с уменьшенным средним пролетом (крайние имеют размеры 6, 9 или 12 м, а средний 3 или 6 м) (рис. 14.4). В этом случае образуется коридорная система планировки. Коридор используют для транспорта, прохода работающих и размещения технологических коммуникаций.
Рис. 14.4. Многоэтажное промышленное здание с коридорной системой планировки
Здания с регулярной объемно-планировочной структурой проектируют, как правило, со следующими габаритами: ширина 12–60 м, но кратная 6 м; длина 60 или менее 60 м, но кратная 6 м; высота этажа 3,6; 4,8; 6; 7,2 м. В многоэтажных промышленных зданиях применяют сборный железобетонный каркас с сеткой колонн 6x6 или 9x6 м при высоте здания три–пять этажей с нагрузками на междуэтажные перекрытия 5000–25000 Н/м2(500–2500 кг/м2). Блокируя температурные блоки, можно получить разнообразные решения многоэтажных промышленных зданий.
Для ряда отраслей промышленности (приборостроения, электроника и др.) строительные параметры зданий жестко регламентируются технологическими требованиями. Поэтому их выбирают с учетом технико-экономических соображений, условий освещенности и проветривания здания.
При увеличении ширины здания его стоимость уменьшается. Так, например, при сетке колонн 6x6 м увеличение ширины здания с 18 до 30 м за счет снижения веса здания и стоимости производства работ дает уменьшение стоимости на 14,6% (по данным Промстройпроекта).
На выбор ширины здания влияют условия обеспечения рабочих мест естественным освещением. Установлено, что для производств II разряда по условиям зрительной работы 30-метровая ширина здания при высоте этажа 5,4 м и ленточном остеклении – оптимальная. Для производств, допускающих сочетание естественного освещения с искусственным, ширина здания может составлять 36-48 м.
Увеличение длины здания дает значительное снижение стоимости 1 м2полезной площади, а увеличение высоты этажа существенно повышает стоимость, например увеличение высоты этажа с 4,8 до 6 м повышает стоимость 1 м2на 8% (по данным Промстройпроекта).
Здания с регулярной объемно-планировочной структурой, сблокированные с одноэтажными зданиями и помещениями больших пролетов, расположенных в верхнем этаже, широко применяют в промышленном строительстве.
Блокирование многоэтажных зданий с одноэтажными применяют при сплошной застройке, что сокращает площадь территории, протяженность дорог и коммуникаций и в целом способствует снижению стоимости строительства. Многоэтажное здание, превышающее по высоте одноэтажное или одинаковой с ним высоты, располагают с торца одноэтажного здания или с его продольной стороны.
В химической промышленности получили распространение многоэтажные здания с верхним большепролетным помещением с краном. Нижние этажи таких зданий имеют регулярную объемно-планировочную структуру с сеткой колонн 6x6 или 9x6 м (рис. 14.5). Верхний этаж имеет пролет 12, 18 или 24 м и его оборудуют мостовыми или подвесными кранами грузоподъемностью до 10 т. Конструкцию верхнего этажа выполняют аналогично конструкциям одноэтажного здания. Для монтажа и демонтажа оборудования, расположенного на верхнем этаже, в междуэтажных перекрытиях оставляют специальные проемы.
Рис. 14.5. Многоэтажное здание химической промышленности
Как было упомянуто, для промышленного строительства часто возводят двухэтажные здания, верхний этаж которых имеет более крупные пролеты, чем первый. Для некоторых производств двухэтажные здания более целесообразны, чем одно- и многоэтажные. На производственных площадях первого этажа обычно размещают технологическое оборудование, создающее большие статические и динамические нагрузки, а на втором этаже – легкое оборудование, что позволяет сделать конструкцию междуэтажного перекрытия достаточно простой. Кроме того в двухэтажных зданиях сокращается протяженность технологических и инженерных коммуникаций, так как возникает возможность обслуживать ими два этажа одновременно. Благодаря укрупненной сетке колонн на втором этаже можно располагать крупногабаритное (но легкое) технологическое оборудование.
В двухэтажных зданиях между первым и вторым этажом в некоторых случаях устраивают техническое пространство или технический этаж, который используют для размещения коммуникаций, воздуховодов, камер кондиционирования воздуха, а также вспомогательных и складских помещений.
В двухэтажном здании главного корпуса Московского завода малолитражных автомобилей (рис. 14.6) принята укрупненная сетка колонн (первый этаж 12x12 м, второй этаж 24x12 м), благодаря этому здание имеет значительную степень универсальности.
Рис. 14.6. Двухэтажное здание главного корпуса Московского завода малолитражных автомобилей
Аналогичные этому решения могут оказаться целесообразными и для других отраслей промышленности (электроника, оптика, приборостроение и др.).
Иначе решено двухэтажное здание завода полупроводниковых приборов (США) (рис. 14.7), технический этаж которого расположен в пределах высоты несущей конструкции перекрытия. Сетка колонн первого этажа 9,6х9,6 м, второго – 19,2х19,2 м. Междуэтажное перекрытие выполнено из одинаковых сборных железобетонных объемных элементов и работает как единая пространственная система. Покрытие решено в виде оболочек, имеющих форму гиперболических параболоидов
Рис. 14.7. Универсальное двухэтажное промышленное здание с техническим этажом
Многоэтажные промышленные здания с нерегулярной объемно-планировочной структурой,как правило, проектируют для угольной, коксохимической, горнорудной, целлюлозно-бумажной отраслей промышленности, на предприятиях цветной металлургии и др.
В этих отраслях промышленности технологический процесс связан с устройством встроенного оборудования бункеров, резервуаров и других подобных сооружений больших размеров, располагаемых на разных отметках. Эти устройства осложняют объемно- планировочные решения зданий.
Здания с нерегулярной объемно- планировочной структурой часто блокируют с одноэтажными зданиями. Встроенные в многоэтажную часть бункера и другие устройства создают значительные статические и даже динамические нагрузки.
Поперечный профиль многоэтажных зданий с нерегулярной объемно- планировочной структурой имеет большие перепады высот. В зависимости от требований технологического процесса на отдельных этажах устанавливают мостовые краны. Размеры пролетов 6, 9, 18 м, а шаг рам каркаса 3 и 6 м. Высота этажей может достигать 20 м и более.
На рис. 14.8, а приведено объемно- планировочное решение агломерационной фабрики. Главный корпус представляет собой прямоугольное многопролетное шестиэтажное здание размером в плане 98x90 м, оборудованное мостовыми кранами грузоподъемностью 10 и 20/5 т, расположенными на разных уровнях.
Рис. 14.8. Промышленные здания нерегулярного типа: а – поперечный разрез главного корпуса агломерационной фабрики, 6 – поперечный разрез главного корпуса целлюлозно-бумажного комбината
На первом этаже размещены эксгаустерное отделение и вспомогательные помещения; на отметках 1,3 и 5 м – циклоны, конвейеры подачи возврата и барабаны охлаждения; на отметке 13,2 м – агломерационные машины; на отметке 18 м – отделение агломерации и конвейеры для подачи шихты; на отметке 25,6 м – отделение первичного смешивания – установки для образования комков руды, дымососная и циклоны; на отметке 34,15 м – приемное отделение шихты и топлива.
На рис. 14.8, б показан поперечный разрез главного корпуса целлюлозно-бумажного комбината, который блокирован с одноэтажным трехпролетным зданием.
Многоэтажные промышленные зданиямогут бытьмалой, средней и большой гибкости. Их объемно-планировочное решение выполняют по ячейковому принципу с квадратной сеткой колонн или по типу однопролетного здания без промежуточных колонн с техническими этажами.
Здания малой гибкостиимеют, как правило, ячейковое построение плана с сеткой колонн 6x6 м. Здание состоит из типовых секций размером 36x42 м (рис. 14.9, а). В средней зоне секции размещают лестничную клетку, два лифта, две шахты для коммуникаций, вспомогательные и складские помещения. Под производство отводят площадь по периметру здания, освещаемую естественным светом. При необходимости средние пролеты могут быть освобождены от обслуживающих помещений и использованы под производственные нужды. На первом этаже размещают административно-хозяйственные помещения, пищевой блок, медицинский пункт, склады готовой продукции и полуфабрикатов.
Рис. 14.9. Многоэтажные универсальные промышленные здания: а – малой гибкости; б – средней гибкости; в – большой гибкости
Многоэтажные промышленные здания малой гибкости чаще всего проектируют для производств, выпускающих малогабаритные изделия на оборудовании небольших размеров.
Здания средней гибкостиприменяют в производствах, выпускающих средне- и крупногабаритные изделия легкого веса (например, автомобили) или имеющих крупногабаритное, но легкое оборудование (например, ткацкие станки). Сетка колонн в этих зданиях может быть 12x12, 18x18 или 12x6, 18x6 м.
При квадратной сетке колонн междуэтажные перекрытия делают кессонными или безбалочными. На рис. 14.9, б показано объемно-планировочное решение универсального здания средней гибкости с сеткой колонн 18 X 6 м, каркас здания имеет двухконсольные ригели, загруженные по концам наружными стенами, что позволяет уменьшить величину изгибающего момента в пролете. Высота ригелей (1,2-1,5 м), перекрывающих пролеты 12 и 18 м, дает возможность устроить в межригельном пространстве технический этаж и разместить в нем технологические коммуникации. В зданиях средней гибкости за счет укрупненной сетки колонн достигают экономии рабочей площади на 6–8%.
Здания большой гибкостипроектируют с пролетами 24, 30 и даже 36 м. Высота несущих конструкций междуэтажных перекрытий (2,4-3 м) позволяет в целях рационального использования объема здания в пространстве между ними делать технические этажи и располагать в них вспомогательные помещения.
Таким образом, здание большой гибкости состоит из чередующихся по высоте основных производственных и технических этажей. В технических этажах размещают подсобные и вспомогательные производства, склады сырья, полуфабрикатов и готовых изделий, бытовые и административные помещения, помещения, связанные с техническим обслуживанием здания. На рис. 14.9, в приведен поперечный разрез многоэтажного здания большой гибкости, междуэтажные перекрытия которого поддерживают предварительно напряженные арки переменного сечения пролетом 35 м.
Сопоставление объемно-планировочных решений зданий малой и большой гибкости показывает, что кроме повышения в последних степени универсальности достигается и существенное увеличение вспомогательных площадей за счет технических этажей.