Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Совершенствование промышленных зданий

Новые типы межотраслевых 1-этажных производственных зданий


Новые типы межотраслевых 1-этажных производственных зданий

Среди разработанных в последние годы межотраслевых зданий прежде всего следует назвать промышленные здания из легких конструкций комплектной поставки. Целью разработки и внедрения этих зданий явилось резкое повышение индустриализации изготовления конструкций и методов возведения зданий. Задача была решена на основе анализа унифицированных габаритных схем 1-этаж-ных зданий. В результате статистической обработки повторяемости габаритных схем были выявлены наиболее часто повторяющиеся на практике. Эти габаритные схемы и были положены в основу разработки зданий комплектной поставки, так как с такими параметрами может строиться в настоящее время примерно 55—60% (по площади) 1-этажных промышленных зданий.

Эффективность применения легких зданий комплектной поставки определяется сопоставлением их технико-экономических показателей с соответствующими данными для традиционных зданий из сборного железобетона. Приведенные расчеты показывают, что стоимость зданий из легких конструкций несколько выше, чем стоимость зданий из сборного железобетона. Следует отметить, что разница в показателях подчеркнуто увеличена, поскольку в сопоставление включены не все элементы здания, а лишь отличающиеся конструктивным решением. Несмотря на повышенную стоимость легких конструкций, их применение обеспечивает существенный экономический эффект за счет сокращения сроков возведения промышленных объектов.

Примером успешного использования легких зданий в одиннадцатой пятилетке может служить их использование для размещения предприятий, производящих предметы народного потребления.

Изучение практики проектирования показало, что большинство предприятий, выпускающих товары народного потребления, могут быть размещены в зданиях трех типов. Такое ограниченное количество зданий обеспечит их высокоиндустриальное массовое изготовление и скоростной монтаж на основе специализации заводов и монтажных организаций.

Помимо универсальных легких зданий в одиннадцатой пятилетке разработаны также здания из легких конструкций для пищевых предприятий. Так, предприятие по переработке рыбы, состоящее из перерабатывающего цеха и холодильника, размещено в одном здании длиной 230 м и высотой до низа стропильных конструкций 6,6 м. Здание имеет переменную ширину. Перерабатывающий цех и машинное отделение холодильника запроектированы шириной 72 м, а холодильник имеет ширину 60 м. В качестве ограждающих конструкций стен использованы трехслойные панели типа «сэндвич». Ограждающая часть покрытия выполнена из монопанелей. Обращенная в помещение сторона ограждающих конструкций окрашена пластизолем белого цвета, что обеспечивает требуемые гигиенические условия в производственных помещениях.

По аналогии с проектом рыбоперерабатывающего предприятия в настоящее время разработаны решения и для сырохранилища. План и разрез сырохранилища из легких конструкций на 1000 т единовременного хранения сыра приведен на рис. 1. Как видно из рисунка, здание, близкое в плане к квадрату, объединяет в своем составе как помещения с нормальными температурно-влажностными параметрами внутреннего микроклимата, так и термоконстантные помещения с постоянно поддерживаемыми положительными и отрицательными температурами.



Рис. 1. Схема плана сырохранилища на 1000 т единовременного хранения (легкие металлические конструкции)
1 — камера хранения сыра с внутренней температурой в пределах *л=10 ... 16° С; 2— камера хранения масла /в——18° С; 3— камера хранения сыра в ящиках /в=5° С; 4 — помещение подготовки тары; 5 — цех упаковки сыра в пленку; 6 — цех приемки и отгрузки продукции; 7 — цех расфасовки и упаковки сыра; 8 — железнодорожная платформа; 9 — автомобильная платформа


Идея комплектной поставки конструкций находит все большее распространение в практике отечественного строительства. В развитие этой идеи были разработаны предложения по специализации производства сборных железобетонных конструкций исходя из наиболее часто повторяющихся параметров одно- и многоэтажных производственных зданий.

Разработаны предложения по комплектной поставке клееных деревянных конструкций применительно к сетке колонн 12 X 24 м. В комплектно поставляемые включены как ограждающие, так и несущие конструкции зданий. Изучение технико-экономических показателей комплектно поставляемых на строительную площадку клеено-деревянных зданий показывает, что по сравнению с традиционным решением из сборного железобетона в среднем на 20% снижается строительный объем здания, а масса строительных конструкций уменьшается на 80%. По сравнению со зданием из легких металлических конструкций расход стали в здании из клееных деревянных конструкций снижается на 88%.

Применение клееных деревянных конструкций полной заводской готовности позволяет снизить затраты труда при монтаже на 46%. Однако применение деревянных конструкций приводит к увеличению стоимости строительства до 29%, что может быть оправдано только ускорением ввода в эксплуатацию предприятия или снижением эксплуатационных расходов в предприятиях с сильноагрессивной средой за счет антикоррозионных свойств древесины.

Для межотраслевых зданий начинают применять новые виды сборных железобетонных конструкций, что влечет за собой и появление новых типов зданий. Проведенные в последние годы исследования показали целесообразность применения конструкций на пролет. Плиты длиной 12, 18 или 24 м располагаются поперек пролета здания и опираются либо на балки, идущие по колоннам вдоль пролета, либо на несущие стены. Плиты на пролет по своему функциональному назначению можно разделить на две группы. К одной из них относятся длинномерные коробчатые настилы типа дикакор.

К другой группе относятся ребристые конструкции.



Рис. 2. Поперечный разрез новых фонарей в зданиях с покрытиями из ребристых плит на пролет
а — трапециевидный фонарь; б — П-образный фонарь; 1 — коммуникации вдоль пролета; 2 — коммуникации поперек пролета; 3 — несущие балки; 4 — плиты на пролет с отверстием в полке под фонарем


Применение таких плит на пролет по сравнению с традиционными стропильными системами дает ряд преимуществ.

Наиболее существенными из них являются:
-- снижение трудоемкости монтажа за счет сокращения числа монтажных элементов. Экономия трудозатрат по сравнению с традиционным покрытием из пл ит 3 X 6 м доходит до 35%;
-- уменьшение высоты здания за счет меньших габаритов плит на опорах и в коньке;
-- сокращение расхода стали на пути подвесного транспорта из-за возможности устройства подвесок монорельса через 3 м вместо 6 м в случае типовых конструкций, а также исключение стальных связей и распорок.

При отсутствии коммуникаций в производственном помещении или при их небольшом количестве объемно-планировочные решения зданий с плитами на пролет не отличаются от традиционных. Наличие значительных по количеству и сечению каналов коммуникации, а также необходимость организации поперечного (поперек пролетов здания) пути подвесного транспорта затрудняют применение плит на пролет и существенно снижают их эффективность, так как из-за отсутствия межферменного пространства приходится увеличивать высоту здания, а наличие перепада в отметках низа ребер плит и балок чрезвычайно усложняет систему подвески крановых путей.

Для расширения области применения 1-этажных зданий с плитами на пролет в ЦНИИпромзданий был разработан новый тип зданий с измененной конструкцией опорных балок и светоаэрационной надстройки (рис. 2). Для возможности пропуска коммуникаций вдоль цеха или вертикальных отводок опорная балка состоит из двух частей, объединенных на опорах диафрагмой в виде рамы. Светоаэрацион-ная надстройка располагается вдоль колонн и используется

также для прокладки коммуникаций. Надстройка может быть трапециевидной или прямоугольной формы.

Устройство светоаэрационных или коммуникационных надстроек вдоль средних рядов колонн позволяет:
-- осуществить прокладку воздуховодов диаметром до 180 мм вдоль пролетов без поднятия высоты здания;
-- уменьшить изгибающие усилия в плитах на пролет за счет переноса нагрузки в приопорную зону;
-- упростить конструкцию надстройки и создать предпосылки для блочного монтажа.

Оценка функционального назначения нового фонаря, выполненная на основе сопоставления с традиционным решением, показала, что средние уровни естественной освещенности в помещениях с новым фонарем в 2,5—3 раза выше, чем при традиционном решении. Показатель неравномерности освещения для помещений с новыми фонарями при пролетах 24 м не удовлетворяет действующим нормам, в соответствии с которыми для помещений с I—IV разрядами зрительных работ показатель неравномерности не должен превышать соотношения 2 : 1 или 3:1. При применении новых фонарных надстроек для пролетов 24 м показатель неравномерности освещения составляет 4 : lf 6 : 1 и может быть снижен до нормируемых значений применением совмещенного освещения.

Экономическая оценка нового типа здания с плитами на пролет проведена путем сопоставления ряда показателей по этому зданию с традиционным решением со стропильными фермами и со зданием, в покрытии которого использованы плиты на пролет, однако светоаэрационный фонарь расположен в середине пролета. В последнем случае для пропуска крупных коммуникаций увеличена высота здания. Соответствующие расчеты приведены в табл. 35. При подсчете технико-экономических показателей учтены не все конструктивные элементы здания, а только стропильные конструкции, колонны и стены в пределах высоты покрытия, а также фонари и кровля.

Приведенные технико-экономические показатели показывают, что применение нового типа здания значительно расширяет область применения плит на пролет и делает возможным рациональное применение этих конструкций при наличии коммуникаций большого поперечного сечения.

Одним из путей совершенствования производственных зданий является реализация принципа раздельного конструирования строительной и технологической частей здания. Так, с переходом на конвейерную технологию и напольные грузоподъемно-транспортные средства вместо мостовых кранов на всей или большей части площади цехов по изготовлению сборного железобетона удалось снизить стоимость и трудоемкось строительства на 1 м2 площади по сравнению с действующими типовыми проектами на 30%. Применение напольных подъемно-транспортных средств значительно снижает эксплуатационные расходы, так как при этом резко сокращается строительный объем зданий. Высота зданий с мостовыми кранами составляет 12,6 м, а при напольном транспорте 7,2 м, что обеспечивает уменьшение объема на 43%.

На совершенствование и повышение эффективности направлено предложение по новому типу зданий, разработанное Проектным институтом № 1, НИИЖБ и Белорусским политехническим институтом и получившее название зданий с «крестом жесткости».

Оптимальное решение каркаса 1-этажных зданий без мостовых кранов будет обеспечено при работе всех колонн на центральное сжатие, при этом горизонтальные нагрузки на здание будут восприниматься специально для этого предусмотренными жесткими опорами.

В этом случае каркас решается следующим образом. Все колонны здания опираются на фундаменты шарнирно, а горизонтальные ветровые нагрузки в плоскости продольных и поперечных рам воспринимаются жесткими (в своей плоскости) плоскими опорами, также опертыми на фундаменты шарнирно. Жесткие плоские опоры образуют в плане «крест жесткости», обеспечивающий все горизонтальные нагрузки и общую устойчивость здания. Благодаря тому, что плоские жесткие опоры «креста жесткости» опираются на фундаменты шарнирно, как и все колонны здания, никаких усилий в колоннах от вынужденных деформаций не возникает. Длина температурных блоков зданий в данном случае определяется не несущей способностью колонн, а возможными деформациями узлов сопряжения стеновых панелей с крайними колоннами, обусловленными их конструктивным решением. Расчеты подтверждают возможность решения зданий размером до 500 X 500 м без температурных швов.

Устойчивость здания обеспечивается жесткими в своей плоскости опорами, установленными по двум взаимно перпендикулярным средним осям. Типы жестких опор могут быть нескольких вариантов: сплошные или сквозные колонны, JI-образные опоры, диафрагмы жесткости или вент-вставки и т. д. В качестве жестких опор одного из направлений могут быть использованы пристроенные к 1-этажному зданию многоэтажные лабораторные, административно-бытовые и прочие корпуса.

Реализации изложенного выше решения способствует принцип расчленения производственного пространства на функциональные зоны. Этот принцип положен в основу объемно-планировочных схем крупных производственных зданий для заводов машиностроения. Секционные и модульные схемы получили распространение в приборостроении, легкой, текстильной промышленности и ряде других отраслей. Для этих схем характерно сосредоточение большинства вспомогательных, санитарно-технических, энергетических и других обслуживающих помещений в компактные блоки, выполненные в капитальных конструкциях и вынесенные за пределы собственно производственного пространства.

Анализ технико-экономических показателей зданий выявил, что основная доля экономии материалов в зданиях с «крестом жесткости» приходится на фундаменты. Например, из сравнения каркасов типового и с «крестом жесткости» для зданий размером в плане 144 X 144 м, высотой 10,8 м, с шагом крайних и средних колонн 6 м, экономия материалов по каркасу с «крестом жесткости» составляет на колонны — 130 м3 бетона и 1,1 т стали, в то время как на фундаменты — 610 м3 бетона и 14 т стали.



Рис. 3. Схемы возможных «крестов жесткости» в одноэтажных зданиях
1 — жесткие опоры; 2 — вентиляционные вставки; 3 — административно-бытовые помещения


Экономия расхода материалов и снижение стоимости каркасов с «крестом жесткости» зависит от многих факторов. Для зданий одинаковой высоты экономия расхода материалов и снижение стоимости зависят от размера здания в плане, размера пролетов, шага колонн и типа жестких опор.

С увеличением размера здания в плане прослеживается тенденция к снижению расхода материалов и стоимости, т. е. чем меньше температурных швов, тем больше процентное содержание шарнирно-опертых колонн и меньше процентное содержание жестких опор.

Такую же роль играют размер пролетов и шаг колонн.

Из технико-экономических сопоставлений для каркасов зданий высотой 7,2 м при пролетах 12 и 18 м следует, что с уменьшением размера пролетов (для одного и того же температурного блока) показатели расхода материалов и стоимости улучшаются.

Важным фактором, влияющим на экономию расхода материалов и стоимости в каркасах с «крестом жесткости», является высота здания. С ростом высоты здания экономия материалов и снижение стоимости здания увеличиваются. Так, для здания высотой 10,8 м, размером в плане 72 X 72 м,

пролетами 18 м, шагом колонн крайних и средних рядов 6 м экономия на колоннах и фундаментах составляет (в зависимости от типа жестких опор): по расходу бетона — от 34 до47%, по расходу стали—от20до 60%, по стоимости — от 53 до 71%, а для зданий высотой 7,2 м соответствующие показатели экономии имеют следующие значения: по расходу бетона — от 8% (перерасход) до 40%, по расходу стали — от 1 до 33%, по стоимости — от 1% (перерасход) до 34%.

Технико-экономические исследования показывают эффективность применения здания с «крестом жесткости», что предопределяет необходимость более детальной проработки этого предложения и проверки его в экспериментальном строительстве.

В практике зарубежного строительства универсальные 1-этажные производственные здания встречаются сравнительно редко.

Примером решения универсальных зданий, предназначаемых для сдачи в аренду под размещение предприятий различных отраслей промышленности, может служить проработка одной из архитектурных фирм Великобритании. В качестве оптимального решения, отвечающего современным требованиям функциональности, гибкости, экономичности в эксплуатации и т. п., принято 1-этажное здание павильонного типа, прямоугольное в плане, с плоским бесфонарным покрытием. Высота здания до низа несущих конструкций 6 м. Несущие конструкции здания выполняются стальными и имеют укрупненную сетку колонн 20 X 10 м. Перегородки в здании приняты сборно-разборными. В одном из вариантов решения здание может быть разделено перегородками на секции площадью от 800 до 8000 м2, в которых могут размещаться производства различных отраслей промышленности, не требующие мостовых кранов. В соответствии с необходимостью обеспечить универсальность здания в нем могут размещаться сборно-разборные 2-этаж-ные секции встроенных административных помещений площадью 125 м2.

Другой вариант проектного решения предусматривает разделение здания на секции площадью от 346 до 2846 мг в соответствии с требованиями арендаторов. Отличительной особенностью этого варианта являются 3-этажные секции, в которых располагаются лестничные марши, вестибюли, вводы инженерных коммуникаций и административные помещения (на верхнем этаже).



Похожие статьи:
Пути снижения энергетических затрат при эксплуатации промышленных зданий

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Совершенствование промышленных зданий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум