Промышленные здания предназначаются для создания условий, необходимых для осуществления процесса производства. Поэтому характер технологического процесса является фактором, предопределяющим объемно планировочное решение и конструктивную схему промышленного здания. Промышленное здание должно обеспечивать нормальную расстановку и эксплуатацию оборудования, наилучший температурно-влажностный режим, достаточную освещенность рабочего места, наибольшие удобства для рабочих, отвечать противопожарным, санитарным и архитектурным требованиям.
По назначению промышленные здания и сооружения можно разделить на производственные, вспомогательные и складские.
В производственных зданиях промышленных предприятий размещаются цехи, в которых выпускаются полуфабрикаты или готовая продукция различных отраслей промышленности: машиностроения, металлургии, химической промышленности, строительной индустрии и др., а также цехи, обслуживающие нужды основного производства (ремонтные, инструментальные и т. п.).
К вспомогательным относятся административно-конторские здания и помещения, бытовые помещения, здравпункты и т. п. Иногда помещения вспомогательного назначения располагаются внутри производственных зданий.
Складские здания предназначены для приема, хранения и выдачи сырья, материалов и готовой продукции.
Производственные здания могут быть одноэтажные, многоэтажные и смешанной этажности.
Наиболее часто сооружаются одноэтажные здания, позволяющие в большинстве случаев проще организовать технологический процесс и внутрицеховой транспорт для самых различных производств. Преимущества одноэтажных зданий особенно очевидны для производств с тяжелым оборудованием, продукция которых обладает значительным весом.
Строительство многоэтажных производственных зданий осуществляется только при специальном обосновании (специфика технологического процесса, стесненность территории предприятия и т. п.).
В современном промышленном строительстве применяются различные типы одноэтажных зданий; однопролетные и многопролетные, отапливаемые и неотапливаемые, со световыми или аэрационными фонарями и бесфонарные, без кранов и оборудованные легкими или тяжелыми кранами, с плоскими и скатными кровлями.
При малых пролетах (6, 9, 12 м), небольшой высоте и отсутствии кранового оборудования либо кранах небольшой грузоподъемности (до 5 т) иногда сооружаются однопролетные здания с несущими стенами. Для обеспечения устойчивости наружных стен их обычно усиливают пилястрами, располагаемыми в местах опирания несущих элементов покрытия (рис. 6-1,а, б).
Такие здания сооружаются при строительстве небольших промышленных предприятий, подсобных и вспомогательных цехов, при расширении существующих зданий на реконструируемых заводах и т. п.
В зданиях шириной более 12 м нагрузки от элементов покрытия, а также крановые нагрузки значительно возрастают. Для восприятия значительных статических и динамических нагрузок в таких зданиях создается каркас, обладающий большой пространственной жесткостью. Каркас состоит из колонн, соединенных между собой в поперечном направлении несущими конструкциями покрытия, а в продольном направлении — плитами покрытия, протонами, подкрановыми балками, ветровыми связями и другими элементами здания.
Рис. 6-1. Одноэтажные промышленные здания.
а— с несущими наружными стенами без пилястр; б —то же с пилястрами; в — трехпролетное здание с железобетонным каркасом; 1— фундамент; 2 — несущая наружная стена; 3 — балка покрытия; 4 — плита покрытия; 5 —подвесная кран-балка; 6 —пилястра; 7 — самонесущая наружная стена; 8 — фонарь; 9 — электрический мостовой кран; 10 — колонна; 11 — подкрановая балка.
При необходимости из-за особенностей технологического процесса возводить очень широкие цехи вместо однопролетных зданий сооружают многопролетные (рис. 6-1,в).
Пролеты одноэтажных производственных зданий принимаются кратными 3 м при ширине пролета от 6 до 12 м и кратными 6 м при пролетах 18 м и более.
Шаг колонн устанавливается на основании технико-экономических расчетов с учетом технологических требований, но не менее 6 м. Рекомендуется принимать возможно более укрупненную сетку колонн (например, 12Х18м или 12X24 м), позволяющую удобнее размещать оборудование, сокращать число колонн, ферм, фундаментов, балок, что приводит к уменьшению трудовых затрат при монтаже зданий и сокращению сроков строительства.
Стоимость 1 м2 здания с крупной сеткой колонн — 12x24 м несколько выше, чем при сетке 6Х12 м, вследствие перерасхода материалов на 1 м2 площади застройки, однако увеличение стоимости, как правило, перекрывается повышением коэффициента использования этой площади для технологических целей за счет сокращения «мертвых зон» вдоль рядов колонн и большей маневренности в размещении оборудования.
Габариты отдельных пролетоводноэтажных многопролетных зданий рекомендуется по возможности выполнять одинаковыми по ширине и высоте. В плане следует придавать зданию прямоугольную форму, без выступов и пристроек, Соблюдение этих рекомендаций позволяет упростить конструктивную схему здания и значительно сократить количество типоразмеров конструктивных элементов.
Многоэтажные производственные здания распространены в тех отраслях промышленности, где применяется относительно легкое оборудование, а производимые изделия имеют небольшой вес, например в приборостроении, легкой, текстильной, пищевой промышленности и др., а также в тех случаях, когда технологический процесс целесообразно располагать по вертикали, используя для перемещения материалов их собственный вес, например дробильные устройства, элеваторы, бетонно-растворные заводы и др.
Многоэтажные промышленные здания сооружают с несущими конструкциями в виде полного или неполного каркаса.
Рис. 6-2. Конструктивная схема вантового покрытия гаража.
1— колонна; 2 — фундамент; 3 —предварительно напряженная оттяжка; 4 — тарельчатый анкер; 5—наклонная балка для крепления вант; 6 — ванты.
В зависимости от технологических требований и нормативных полезных нагрузок на перекрытия при возведении зданий принимается одна из унифицированных габаритных схем с сеткой колонн 6x6 или 9Х9 м. Высота этажей в многоэтажных зданиях (расстояние от пола до пола следующего этажа) принимается кратной 1200 мм, например 3,6; 4,8 или 6,0 м.
При необходимости возведения производственных зданий больших пролетов наиболее экономичными сточки зрения расхода материалов являются пространственные конструкции, позволяющие перекрывать любые практически необходимые площади без промежуточных опор. Применение таких конструкций целесообразно при строительстве сборочных цехов, ангаров, гаражей и т. п.
Тонкостенные пространственные конструкции (например, оболочки, своды) выполняются из монолитного, сборного, сборно-монолитного железобетона и армоцемента с использованием индустриальных методов производства работ, а также из алюминиевых сплавов и других материалов.
Другим примером пространственной конструкции является висячее покрытие. На рис. 6-2 показан поперечный разрез вантового висячего покрытия пролетом 78 м, сооруженного над зданием гаража.
В этом здании ванты выполнены из стержней круглой упрочненной стали периодического профиля диаметром 40 мм и подвешены с шагом 1,5 м. к наклонной балке. Ванты имеют различную стрелу провисания. Это делает кровлю двухскатной, обеспечивая отвод с нее воды в сторону торцов.
По вантам уложены ребристые железобетонные плиты размером 1,5X1,5 м.
Оттяжки выполнены из железобетона; их назначение — восприятие горизонтальной составляющей усилия распора покрытия. Оттяжки закреплены на глубине 11 ж под землей с помощью тарельчатых анкеров девятиметрового диаметра.
Значительное место в промышленном строительстве занимают инженерные сооружения. В зависимости от назначения инженерные сооружения можно объединить в четыре группы;
- этажерки для размещения оборудования, постаменты под горизонтальную и вертикальную аппаратуру и др.;
- коммуникации: непроходные каналы и проходные туннели, опоры и эстакады для трубопроводов, опоры линий электропередачи;
- сооружения транспорта; разгрузочные эстакады, конвейерные галереи;
- емкости; бункера, силосы, резервуары для воды и нефтепродуктов.
В большинстве случаев инженерные сооружения возводятся из железобетона и металла, причем в современном строительстве неуклонно растет число сооружений, возводимых из сборных железобетонных элементов.
