Классификация и конструктивные системы промышленных зданий

Здания, предназначенные для размещения промышленных производств, называют промышленными.

Промышленные здания классифицируют по следующим признакам:

по этажности: одноэтажные; многоэтажные;

по назначению: производственные (основные и вспомогательные); энергетические (ТЭЦ, котельные, трансформаторные подстанции); транспортно-складские (гаражи, склады, локомотивное депо); административно-хозяйственные и бытовые (инженерные, лабораторные корпуса, поликлиники); сантехнические для обслуживания водопроводов и канализации (насосные, водонапорные башни);

по материалу конструкций каркаса: стальные; железобетонные; комбинированные (смешанные);

по огнестойкости: для зданий I класса не менее II степени; для зданий II класса не менее III степени; для зданий III и IV классов степень огнестойкости не нормируется.

Промышленные здания должны удовлетворять общим требованиям (функциональным, техническим, противопожарным, индустриальным, архитектурно-художественным), а также ряду специальных требований, обусловленных характером производства:

• объемно-планировочные и конструктивные решения здания должны обеспечивать наилучшие условия для организации производственного процесса и размещения оборудования;

• пространственная жесткость здания должна быть обеспечена с учетом воздействия вертикальных и горизонтальных динамических нагрузок, вызываемых работой технологического и подъемно-транспортного оборудования;

• должны быть разработаны мероприятия для сохранения здоровья рабочих и обеспечения их безопасности;

• должны быть разработаны мероприятия по предотвращению износа здания.

Для перемещения сырья, полуфабрикатов, готовой продукции промышленные здания оснащают разнообразными видами подъемно-транспортного оборудования, включающего:

• экипажное оборудование (рис. 1, а—д) (автокары, автопогрузчики, подвижной состав узкой (950 мм) и ширококолейной (1524 мм) железной дороги, ручные тележки, козловые краны, движущиеся по рельсам, уложенным на земле);

• оборудование станинного типа (рис. 1, в, е) (конвейеры, элеваторы, транспортеры, грузовые подъемники, рольганги);

· подвесные краны (рис. 2, в) — кран-балки грузоподъемностью от 0,25 до 5 т. Кран состоит из основной двутавровой балки, снабженной на концах катками, которые движутся по нижней полке стальных балок, подвешенных к несущим элементам покрытия, и по нижней полке основной балки движется электроталь;

Рис. 1. Напольное оборудование промышленных зданий:

а — автопогрузчик; б — автокар; в — ленточный транспортер;

г — козловой кран; д — вагон; е — рольганг

Рис.2 Подъемно-транспортное оборудование промышленных зданий:

а-электроталь; б-консольно-поворотный кран; в-подвесной кран; г-мостовой кран;

1-грузовая лебедка; 2-монорельс; 3-подвеска; 4-пульт управления; 5-стрела крана; 6- поворотный шарнир; 7- двутавровая несущая балка; 8- механизм передвижения; 9-кабина управления; 10-мост крана; 11-тележка с грузоподъемным механизмом; 12-подкрановый путь.

• мостовые электрокраны (рис. 2, г) грузоподъемностью от 5 до 600 т служат для перемещения тяжелых грузов подлине, ширине, высоте пролета. Кран представляет собой стальной катучий мост, перемещаемый вдоль пролета. По верху моста по рельсам передвигается тележка с установленными на ней электролебедками для опускания и подъема груза. Кабина крановщика для обслуживания всех механизмов подвешивается к нижней части моста; консольные поворотные краны (рис. 2, б) грузоподъемностью до 5 т используют для передачи груза из одного пролета в другой. Проектирование промышленных зданий ведут с учетом особенностей технологического процесса и создания благоприятных условий труда для рабочих.

Технологическая часть проекта, разработанная инженерами-технологами данной отрасли производства, содержит:

план расстановки технологического оборудования (с указанием проездов, проходов, участков складирования и др.); габаритную высоту стационарного оборудования; сведения о внутрицеховом транспорте (вид, грузоподъемность, габариты и т.д.);

• параметры внутреннего микроклимата (температура и влажность воздуха, степень его чистоты и др.);

категорию производства по степени пожарной опасности; количество работающих в цехе.

Технологический процесс является основным фактором, определяющим архитектурно-строительное решение здания, его сани-тарно-техническое и инженерное оснащение.

Основными объемно-планировочными параметрами зданияявляются:

пролет — расстояние между разбивочными осями продольных рядов колонн или стен;

шаг — расстояние между разбивочными осями поперечных рядов колонн или стен;

высота — расстояние от уровня пола до низа несущей конструкции покрытия (в одноэтажных зданиях) или расстояние между уровнями чистых полов (в многоэтажных зданиях). Совокупность расстояний между колоннами в продольном и поперечном направлениях называют сеткой колонн.

Единство технических решений при проектировании промышленных зданий основано на унификации объемно-планировочных параметров. Это достигается ограничением числа размеров пролетов, шагов, высот этажей и величиной нагрузок на типовые конструкции. Преобладающий тип промышленных зданий — одноэтажные. Они предназначены для производств с горизонтальными схемами технологического процесса, для предприятий, использующих громоздкое оборудование или выпускающих крупногабаритную продукцию.

Одноэтажные промышленные зданияпо конструктивному решению бывают:

каркасные — представляют собой систему колонн, связанную с покрытием. Каркасный тип здания наиболее распространен в промышленном строительстве;

бескаркасные— имеют наружные несущие стены, усиленные пилястрами (местными утолщениями стены). Грузоподъемность кранов в таких зданиях до 5 т, пролеты не превышают 12 м;

По характеру конструктивного решения и особенностям выполнения различают следующие типы фундаментов промышленных зданий: ленточные, столбчатые, свайные.

По технологии возведения фундаменты разделяются на монолитные и сборные,

по величине заглубления — на фундаменты мелкого заложения и глубокого.

Промышленные здания каркасного типа имеют столбчатые фундаменты.

Монолитный столбчатый фундамент под железобетонную колонну (рис. 3) условно делится на две части: подколонник и плиту, которая может иметь одну, две или три ступени. В верхней части подколонника размещен стакан для колонны. Стакан поверху на 150 мм, понизу на 100 мм больше размеров колонны. Это обеспечивает удобство монтажа и лучшую центровку колонны. Глубину стакана принимают на 50—150 мм больше заводимой в стакан части колонны. Проектное положение низа колонны фиксируют слоем песка или бетона, зазоры между стенками стакана и поверхностью колонны заполняют бетоном на мелком гравии или цементно-песчаным раствором.

Рис. 3. Монолитные железобетонные фундаменты стаканного типа:

а — под одну колонну; б — под спаренные колонны;

в — с увеличенной банкетной частью; г— с пеньком под металлические колонны;

1 — плитная часть (одно-, двух- или трехступенчатая);

2 — подколонник; 3 — стакан; 4 — анкерные болты

Соединение двухветвевых колонн с фундаментом можно осуществлять в одном общем стакане или в двух стаканах под каждую ветвь.

В местах сопряжения двух смежных температурных блоков или пролетов разного направления устраивают температурные швы, поэтому под каждую из близрасположенных колонн требуется свой стакан. При отсутствии в номенклатуре нужного двухстаканного подколонника фундамент устраивают монолитный.

Если же шов осадочный, то под каждую колонну устраивается свой фундамент.

Под фундаментами предусмотрено устройство подготовки в виде слоя бетона класса В5 толщиной 100 мм.

Плиты фундаментов армируют по низу подошвы сварными сетками. Подколонник армируют двумя вертикальными сетками, расположенными по коротким сторонам его сечения, а в пределах высоты стакана также горизонтально расположенными сварными сетками.

Фундаменты устраивают из бетона класса В 12,5, В15. Для рабочей арматуры применяется горячекатаная сталь классов А-П и А-П1.

Сборные железобетонные фундаменты изготовляют одноблочными или составными. Верхний элемент фундамента — подколонник опирают на один, два или три ряда фундаментных блоков. Нижний ряд блоков укладывают на песчаную подготовку, располагая их на расстоянии 600 мм один от другого. После установки подколонника пазы между подколонником и плитами зачеканивают.

Сборные фундаментные плиты располагаются на выравнивающем слое песка.

Фундамент под металлические колонны (рис. 4) выполняется столбчатым с подколонником сплошного сечения. Подколонник снабжается анкерными болтами, которые на нижних концах имеют крюки или анкерные плиты, а на верхних выступающих концах — винтовую нарезку для закрепления с помощью гаек стальной колонны на фундаменте. Верх подколонника располагают на отметке -0,600 или -0,200. У колонны устраивают опорную базу — башмак. Под торец колонны укладывают стальной лист, обеспечивающий равномерную передачу нагрузки на большую площадь бетона фундамента. Базу, включая опорный лист и анкерные болты, заглубляют ниже отметки чистого пола и обетонируют. Площадь верхней грани подколенника принимают такой, чтобы от оси анкерных болтов до грани подколонника было не менее 150 мм. Базы к фундаментам крепят анкерными болтами, заделываемыми в фундаменты при их изготовлении. Болты пропускают через опорную плиту и другие элементы базы. Высота подколонника принимается не менее 700 мм и не менее 35—40 диаметров болта.

Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки(рис.5 ), укладываемые между подколенниками фундаментов на специальные бетонные столбики.

В местах устройства ворот для въезда в цех автомобильного или железнодорожного транспорта фундаментные балки не укладывают. Железобетонная рама ворот и участки стен в пределах этого шага колонн опираются на монолитную подбетонку.

Рис. 4. Башмаки и фундаменты стальных колонн:

а — башмак двухветвевой колонны; б — схема железобетонного фундамента;

1 — стержень колонны; 2 — опорный лист; 3 — траверса;

4 — анкерные плиты; 5, 6 — анкерные болты;

7 — подливка раствором или бетоном класса по прочности В15;

8 — связи между ветвями колонн; 9 — габариты башмака

Рис. 5. Железобетонные фундаменты и фундаментные балки:

а — фундаментная балка; б — опирание блоков на фундаменты колонн;

1 — железобетонная колонна; 2 — заделка бетоном; 3 — раствор

Железобетонные фундаментные балки имеют трапециевидное или тавровое сечение. Их размеры зависят от шага колонн. Балки, примыкающие к температурному шву и торцевым стенам, укорачиваются на 500 мм. Верх фундаментных балок располагают на 30 мм ниже уровня пола. Устанавливают балки на подливку из цементно-песчаного раствора толщиной 20 мм. Таким же раствором заполняют зазоры между торцами балок и стенками подколонников.

По фундаментным балкам устраивают гидроизоляцию стен, состоящую из одного-двух слоев рулонного водонепроницаемого материала на мастике. Во избежание деформации балок вследствие пучения грунтов снизу и с боков балок предусматривают подсыпку из шлака, песка или кирпичного щебня. Балки изготовляют из бетона класса В15—В30.

Свайные фундаменты (рис. 6.) под колонны промышленных зданий состоят из забивных или набивных свай, поверх которых укладывают ростверк и железобетонный башмак со стаканом для заделки колонн. Свайные фундаменты устраивают в случае залегания у поверхности земли слабых грунтов и при наличии грунтовых вод.

Рис. 6. Столбчатые фундаменты на сваях:

а — квадратного сечения; б — трубчатого сечения;

1 — «куст» железобетонных свай; 2 — фундаментный башмак; 3 — колонна;

4 — заделка монолитным бетоном; 5 — железобетонная оболочка; 6 — трубчатая свая