Технологические требования к конструкциям и параметрам производственных зданий

Манькин А. Технологические требования к конструкциям и параметрам производственных зданий . Строительство и реконструкция 6 мая 2003 (№ 5) С. 14


Высокоэффективное использование площадей производственных помещений во многом определяется комплексным учетом при проектировании зданий технологических требований размещаемых в них производств.



Требования последних к конструкциям и параметрам зданий для большинства производств являются стабильными в течение длительного промежутка времени. Последний раз они сформулированы около 15 лет тому назад. Широкому внедрению всех положений этих требований в практику проектирования и нормативные документы помешали события 1991 года и последовавшее за этим прекращение деятельности многих промышленных предприятий и проектно-технологических организаций.

В настоящее время наметился подъем промышленного производства при явной неудокомплектованности кадрами оставшихся проектно-технологических институтов и отсутствии в ряде случаев четкой их ориентации на выполнение заказов отраслевого направления. Одновременно следует отметить увеличение доли реконструируемых предприятий.

В этих условиях предлагаемые широкому кругу специалистов технологические требования представляют особый интерес.

В данной статье приведены технологические требования к конструкциям и параметрам зданий для производств, в которых выпуск продукции имеет явную тенденцию к росту количественных и качественных показателей.

Производства химических и искусственных волокон

В одноэтажных зданиях для производства химических и искусственных волокон в равной степени применяются 18- и 24-метровые пролеты при шаге колонн 6 и 12 м. Оптимальная высота этажа — 6 м. Здания проектируются бескрановыми или реже с подвесными кранами грузоподъемностью до 2 тс. В качестве стропильных конструкций используются фермы и решетчатые балки, по низу которых монтируется подвесной акустический потолок.

Здания имеют большие размеры в плане, при этом основную площадь в них занимают текстильные цехи. По обе стороны производственных помещений компонуются помещения для вентиляционных устройств. Текстильные цехи характеризуются большим количеством тепловыделений от оборудования и светильников и требуют наличия мощных вентиляционных систем. Площадь, занимаемая вентхамерами, достигает 20-30% общей производственной площади. Вентиляционные короба имеют большое поперечное сечение и составляют основную массу коммуникаций в цехах, удельный вес технологических коммуникаций и кабелей невелик. Для организации систем воздуховодов (приточных, вытяжных и местных отсосов), канализации и спринклерной сети используется межферменное пространство. Текстильные цехи производства выполняются бесфонарными. Основные отделения производств химических и искусственных волокон характеризуются наличием пожаро- и взрывоопасных продуктов (категории (В«АВ», В«БВ» и В«ВВ»), поэтому в зданиях применяются железобетонные конструкции. Многоэтажные здания на заводах искусственных и химических волокон, на производствах по изготовлению пленки для изоляции магистральных трубопроводов, муравьиной кислоты, пластмасс, поликарбонатов составляют около 50% (включая этажерки). Они характеризуются наличием подъемно-транспортного оборудования в виде подвесных кранов (в основном для монтажа оборудования) и талей. Опорные мостовые краны в зданиях применяются в единичных случаях (например, в производстве фтористого водорода), редко используется и напольный транспорт.

Наиболее повторяемые высоты этажей 6 м в сочетании с высотой первого этажа 7,2 м. В отдельных случаях появляется необходимость в увеличении высоты верхнего этажа до 8,4 м.

В практике проектирования и строительства наиболее употребительны ригели трапециевидного сечения, реже прямоугольного.

Для рассматриваемых производств рационально применять здания с сетками колонн 6 x 6 и 12 x 6 м при рамной схеме каркаса в обоих направлениях. Наличие на запроектированных объектах металлических связей в продольном направлении затрудняет технологические процессы, размещение трубопроводов и транспорта. Характерные эквивалентные нагрузки на плиты перекрытий находятся в пределах 1000-2000 кгс/м2.

Одним из препятствий широкого применения многоэтажных зданий является необеспеченность их конструкциями. В типовой серии конструкций 1,420 отсутствуют решения лестниц и лифтовых шахт в сочетании с каркасом здания. Часто на местах строительства имеются лишь конструкции серии 1,020, которые не удовлетворяют требованиям производств, в частности, по нагрузкам на перекрытия, обеспечению рамности каркаса в двух направлениях, отсутствию 12-метровых пролетов и повышенных высот этажей.

Текстильная промышленность

Одноэтажные здания текстильной промышленности включают в себя значительное число, производств, главными из которых являются ткачество, прядение и отделка. Все проектируемые здания бескрановые. Из применяемых пролетов зданий (18, 30, 36 м) наиболее оптимальным является 18-метровый. Шаг колонн — 6 и 12 м, высота этажа — 6 м (в редких случаях 7,2 м). Здания строятся многопролетными (5-12 пролетов).

В производственных помещениях прядильно-ткацких фабрик по требованиям технологии производства необходимы воздуховоды приточной вентиляции (кондиционированный воздух), люминесцентные светильники, сети противопожарного водопровода, ливневой канализации, сжатого воздуха, шинопроводов и др. Для этого типовая серия 4-959-65, и ее модификация предусматривают организацию в межферменном пространстве (железобетонных фермах, ограниченных плитами покрытия и подвесного потолка) технического чердака, где размещаются эти системы. Подобные решения приводят к увеличению числа типоразмеров конструкций и монтажных единиц и удорожанию строительства, при этом не всегда обеспечиваются высокие эксплуатационные качества зданий и помещений. Межферменное пространство, занимающее 30-35% объема здания, используется на 15-20%, обслуживание всех систем на чердаках затруднено. Подвесные потолки выполняются из железобетонных элементов, масса которых составляет около 30% общей массы покрытия.

Для прядильно-ткацких фабрик применяются бесчердачные здания с использованием в покрытии 18-метровых железобетонных коробчатых настилов, которые одновременно являются и воздуховодами приточной вентиляции. Эти конструкции позволяют разместить в их габаритах (в том числе скрыто) основные коммуникации фабрик. До 50% настилов могут быть использованы в качестве воздуховодов приточной вентиляции. При этом достигается большой экономический эффект за счет снижения трудозатрат, стоимости и материалоемкости конструкций. Зенитные фонари в прядильно-ткацких фабриках используются для освещения только встроенных подсобных помещений.

На отделочных фабриках в качестве несущих конструкций могут применяться железобетонные балки. Здесь же используются светоаэрационные фонари. Каркас зданий выполняется иногда из легких металлических конструкций. Подвальные помещения необходимы для нужд вентиляции (в частности, организации вытяжных коробов) и пропуска технологических и инженерных коммуникаций. Уклон кровли назначается в зависимости от вида при-меняемых конструкций: по фермам — нулевой, по коробчатым настилам — 2,5%. Отметка обреза фундаментов — 0,150 м не всегда удобна, так как не позволяет пропускать ряд коммуникаций вблизи колонн.

Все вентиляционное оборудование группируется в пристройках по обе стороны здания. Кратность воздухообмена в 1 ч в ткацких цехах составляет 10 раз, в прядильных — 20, па отделочных фабриках — около 20 раз (иногда до 50—60 раз). Пристройки выполняются или из тех же конструкций, что и основное здание, или из конструкций для многоэтажных зданий высотой в два этажа. Подавляющая часть пристроек (90% фабрик) строится по второму варианту. Наружные стены зданий возводятся из легкого бетона и имеют горизонтальную разрезку.

В качестве напольных транспортных средств в одноэтажных зданиях отрасли используются электрокары, погрузчики, ручные тележки. Модернизация и замена технологического оборудования осуществляются через 10-15 лет.

Доля многоэтажных зданий в текстильной промышленности составляет около 70 % и в настоящее время в условиях резко возросшей реконструкции будет еще более увеличиваться. Из общего объема многоэтажных зданий (в том числе и двухэтажных) 10% выполняются с укрупненной сеткой колонн верхнего этажа.

В качестве подъемно-транспортного оборудования используются тали и цепные конвейеры. Напольный транспорт представлен ручными тележками, электропогрузчиками и конвейерами. Все здания проектируются и строятся с регулярными сочетаниями высот этажей, абсолютные значения которых в прядильных и ткацких производствах составляют 6 м, а в отделочных — 7,2 и 6 м. Высоты 8,4 и 9,6 м желательны для первых этажей двухэтажных зданий с укрупненной сеткой колонн верхнего этажа (технический этаж высотой 3,6 м).

В соответствии с технологией производства, учитывающей скопление пыли и пуха, в перекрытиях наиболее целесообразно устройство ригелей трапециевидного сечения. Оптимальные сетки колонн для зданий отрасли — 9 x 6 и 18 x 6 м.

Сетка колонн 18 x 6 м целесообразна не только для верхнего, но и для других этажей зданий.

В отрасли наиболее пригодны конструкции серии 1,420, необходимы рамная схема каркаса в двух направлении, наличие сетки колонн 18 x 6 м и технических этажей по 3,6 м, перемежающихся с основными этажами.

Кожевенно-обувная и меховая промышленности

Одноэтажные здания предприятий кожевенно-обувной и меховой промышленности в основном бескрановые, только 20-30% из них оборудованы подвесными кранами технологического назначения грузоподъемностью 0,5-5 тс. Из используемых пролетов (12, 18 и 24 м) наиболее распространены 24-метровые, шаг колонн 6 и 12 м при высотах этажа 4,8; 6 и 7,2 м. Все здания многопролетные (ширина до 60 м) при длине до 400 м. В качестве стропильных конструкций в них применяются железобетонные балки и фермы. Напольным транспортом в цехах служат электрокары.

Для пропуска инженерных коммуникаций используются межферменное пространство, подвальные помещения. Последние располагаются вдоль технологических пролетов шириной до 24 м и длиной до 30-40 м. Общий набор технологических требований не лимитирует выбор отметки обреза фундамента.

Кратность воздухообмена в 1 ч в производственных помещениях — 2-3 раза. Вентиляционное оборудование размещается в крайних торцевых пролетах и устанавливается на специально оборудованных бетонных площадках.

Материалом каркаса служит сборный железобетон, в исключительных случаях — металл. Наружные стены имеют горизонтальную и вертикальную разрезку. Большая часть применяемых фонарей — зенитные, в окрасочных цехах — светоаэрационные.

Модернизация технологических процессов и оборудования осуществляется в отрасли раз в 5-7 лет,

На предприятиях кожевенно-обувной и меховой промышленности многоэтажные здания занимают 35% площадей. Укрупненные сетки колонн в верхних этажах отсутствуют. Как правило, здания имеют 3 - 4 этажа, реже 5-6 при регулярном сочетании их абсолютных значении (в, основном по 4,8 м).

В целях экономии объема помещений по высоте в практике проектирования и строительства используются ригели только трапециевидного сечения серии 1,420 и таврового сечения серии 1,020.

Нагрузки на плиты перекрытий — 300-450 кгс/м3 и в редких случаях — 500 кгс/м2.

На 10-15% площадей перекрытий необходимо устраивать отверстия.

Основное число объектов отрасли выполнено с сеткой колони 6 x 6 м, хотя оптимальной следует считать сетку 12 x 6 м. Это вызвано тем, что 12-метровые ригели освоены лишь в отдельных районах страны.

По технологии производства отрасли желательно, чтобы применяемые конструкции перекрытий не имели выступов. Рамная схема каркаса в двух направлениях является оптимальной.

В качестве транспортных средств на перекрытиях используются ручные тележки для уборки лоскута и электрокары грузоподъемностью 0,5 т.

Здания отрасли состоят, как правило, из трех и реже четырех температурных блоков по 60 м. Между ними устраиваются вставки, не используемые для технологических целей. С каждой стороны температурного блока 6-метровые участки зданий используются для размещения камер для кондиционеров.