Навигация:
Главная → Все категории → Совершенствование промышленных зданий

Здания из конструкций полной заводской готовности (комплектно-блочный метод строительства)


Здания из конструкций полной заводской готовности (комплектно-блочный метод строительства)

Всемерное стремление индустриализации строительства привело к созданию группы зданий нового типа, возводимых из конструктивных элементов полной заводской готовности. Созданию этого нового направления в строительстве промышленных зданий способствовало снижение массы строительных материалов и уменьшение массы несущих и ограждающих конструкций.

Одним из удачных примеров зданий повышенной заводской готовности являются выпускаемые Энерготехпромом Минэнерго СССР так называемые быстромонтируемые здания. Стремление к минимальным трудовым затратам при строительстве и максимальной заводской готовности конструкций обусловило выбор основного монтажного элемента в виде секции. С учетом монтажных и транспортных возможностей массовых строительных и транспортных механизмов размер секции в плане составил ЗХ 12 м, а масса— —16 т.

Принцип монтажа зданий из секций определил выбор ее расчетной схемы и конструктивных решений отдельных элементов и узлов. Основными расчетными элементами секции являются две торцевые жесткие рамы, шарнирно соединенные с фундаментом. Элементами рамы являются ребра стеновых и кровельных панелей. Жесткое соединение ребер осуществляется после установки секций в проектное положение при помощи подкосов, которые обеспечивают поперечную жесткость каркаса. Продольная его устойчивость создается жесткими стеновыми и кровельными панелями секций. В здании предусмотрена возможность установки подвесной кран-балки грузоподъемностью 5 т.

Стеновые панели трехслойные представляют собой комплексные ребристые плиты, которые выполняют несущие и ограждающие функции. Толщина теплоизоляционного слоя составляет 60 или 100 мм, а облицовочные слои из железобетона имеют толщину 30 мм. Стеновые панели могут быть глухими или с оконными, дверными или воротными проемами. Воротный проем размером 4X4,2 м образуется двумя панелями, т. е. вырез в каждой воротной стеновой панели составляет 2X4,2 м. Все стеновые панели также имеют закладные детали для опирания кровельных панелей, крепления подкосов, шарнирного крепления к фундаменту и крепления к панели покрытия при транспортировании.

Кровельная панель представляет собой предварительно напряженную железобетонную ребристую комплексную плиту размером в плане 3X12 м с высотой несущей части 450 мм. Плита имеет специальные закладные детали для опирания на стеновые панели, присоединения подкосов, крепления путей подвесного транспорта, приварки карнизных панелей и подвески стеновых панелей при транспортировании. При изготовлении в панель закладывают утеплитель из перлитобетона плотностью 400 кг/м3 или пенопласта плотностью до 500 кг/м3 и поверху укладывают цементную стяжку, по которой укладывают гидроизоляционный ковер.

Карнизная трехслойная панель предназначена для сопряжения стеновых и кровельных панелей. Ее изготовляют отдельно и приваривают к кровельной панели при сборке секций.

Выпускаемая заводом секция состоит из кровельной панели с двумя карнизными и двумя стеновыми панелями. Последние шарнирно прикреплены к кровельной панели и при транспортировании скрепляются специальными закладными деталями к ее середине.

Монтаж секций осуществляется на заранее сооруженных фундаментах. После разрезки временных креплений между стеновыми и кровельной панелями при поднятии секции монтажным краном стеновые панели, вращаясь в местах скрепления с кровельной панелью, принимают вертикальное положение. В секциях укрепляют подкосы, и шарнирное сопряжение кровельной и стеновых панелей превращается в жесткое. Стыки между секциями и между панелями герметизируют гермитовым шнуром. Кровлю устраивают на месте строительства из двух слоев рубероида.

Для определения области и объемов применения быстро-монтируемых зданий ЦНИИпромзданий распространил параметры и технические характеристики зданий среди проектных институтов различных министерств и ведомств для опытного проектирования промышленных объектов различного назначения. В результате опытного проектирования было установлено, что в быстромонтируемых зданиях могут быть размещены ремонтно-механические и деревообрабатывающие мастерские, тарные цехи, гаражи, складские помещения, насосные станции, компрессорные, электроподстанции и др. Только по 33 ведомствам ежегодный объем применения быстромонтируемых зданий может составить 9,277 млн. м2, в том числе производственных зданий — 3,347 млн. м2, складских — 1,816 млн. м2, гаражей, депо — 0,691 млн. м2, подсобно-производственных зданий— 2,383 млн. м2, электроподстанций — 1,017 млн. м2 и торговых зданий — 0,022 млн. м2. Сопоставление быстромонтируемых зданий со зданиями из традиционных конструкций из сборного железобетона (табл. 41) показывает их значительное экономическое преимущество как по трудозатратам на строительной площадке, так и по приведенным затратам. Единовременные затраты на строительство быстро-монтируемых и традиционных зданий практически одинаковы.

Расчетные технико-экономические показатели для бы-стромонтируемых зданий достаточно хорошо согласуются с результатами, полученными при реальном строительстве.

Помимо уже освоенных производством быстромонтиру-емых зданий пролетом 12 м и высотой 6 м в настоящее время начинается производство зданий пролетом 18 м, высотой 4 и 10,8 м. Такие здания могут быть как одно-, так и многопролетными. В многопролетных зданиях предусматривается установка мостовых кранов грузоподъемностью до 20 т. Предусматривается также выпуск 2-этажных зданий пролетом 12 м и общей высотой 6 м.

Существенное повышение индустриализации и сокращение сроков строительства обеспечивается за счет применения комплектно-блочного метода строительства, который стал возможен в результате широкого внедрения в практику легких материалов и конструкций. Этот метод впервые в мире был разработан в нашей стране применительно к строительству объектов нефтяной и газовой промышленности в районах Западной Сибири. Комплекс работ, связанных с разработкой нового метода, в 1980 г. удостоен Ленинской премии в области науки и техники.

В середине 60-х годов в Тюменском рёгионе началось освоение открытых природных месторождений нефти и газа с целью быстрейшего вовлечения их в народнохозяйственный оборот.

Однако сложные природно-климатические условия Западной Сибири и существующие в то время методы освоения новых месторождений не обеспечивали возможность ускоренного строительства промыслов.

Установленные короткие сроки для освоения месторождений, сооружения промыслов и трубопроводов, большое количество специализированных предприятий-поставщиков создавали огромные трудности в налаживании четкого производства строительно-монтажных работ.

Решение проблемы было найдено в упорядочении доставки материально-технических ресурсов на строительную площадку. Необходимые детали технического оборудования и строительных конструкций должны были агрегати-роваться в строительно-технические блоки на сборно-комплектовочных предприятиях, расположенных в промыш-ленно развитых городах (тыловых базах), наиболее благоприятных для труда и жизни.

Реализация этой идеи впервые была осуществлена Глав-тюменнефтегазстроем в 1967 г. Тогда были изготовлены в Тюмени, перевезены баржами и смонтированы: в Нефтю-ганске — первый образец блочно-комплектной кустовой насосной станции по закачке воды в пласт; в Сургуте — котельная на два котла производительностью по 7,5 ГДж/ч (1 8 Гкал/ч) и дизельная электростанция на два агрегата по 320 кВт.

В последующие годы комплектно-блочный метод строительства совершенствовался и постепенно расширялся и по номенклатуре монтажных технологических блоков, и по объемам внедрения на обустройстве промыслов и магистральных газо-нефтепроводов.

К 1974 г. комплектно-блочное строительство, его принципы и методы были окончательно отработаны и сформулированы.

Комплектно-блочное строительство — это новая технология и организация промышленно-строительного процесса, при котором производственные комплексы создаются из изделий заводской готовности в виде пространственных строительно-технологических блоков и других индустриальных конструкций, поставляемых на объект комплектно сборочно-комплектовочными предприятиями.

К настоящему времени спроектировано и осуществляется изготовление и монтаж более двухсот отдельных сооружений и промышленных комплексов в блочно-комплект-ном исполнении.

Среди них нефтеперекачивающие станции, подсобно-вспомогательные и инженерно-обеспечивающие сооружения компрессорных станций, сборные пункты нефти и газа, до-жимные и кустовые насосные станции, котельные и др., многие из которых утверждены как типовые.

Решение технических, технологических, организационных и ряда других вопросов на единой методической основе позволило повысить темпы внедрения комплектно-блочного строительства.

За период 1974—1978 гг. объемы наземных работ на газопромыслах и магистральных трубопроводах возросли в 2,1 раза, а работы, выполненные комплектно-блочным методом,— в 3,3 раза.

Народнохозяйственная эффективность комплектно-блоч-ного метода за счет сокращения строительства и ускорения ввода объектов, сооружаемых Миннефтегазстроем, превышает 400 тыс. руб. на 1 млн. руб. капитальных вложений.

В связи с тем, что в 1985 г. объемы строительства объектов по добыче и транспорту нефти и газа в Западной Сибири против объемов работ 1977 г. значительно возрастут, дальнейшее развитие комплектно-блочного строительства становится жизненной необходимостью. Поставлена задача о распространении этого метода для строительства наземных объектов нефтяной и газовой промышленности во всех районах страны.

Соответственно развитию и совершенствованию метода комплектно-блочного монтажа изменялись объемно-плани-ровочные и конструктивные решения зданий.

Первый этап создания объектов в комплектно-блочном выполнении характеризуется максимально возможным переносом трудовых процессов со строительной площадки в заводские условия. При этом традиционное проектное решение отдельных зданий заменялось другим — расчлененным на ячейки, максимальная величина которых определялась возможностями транспортных средств и монтажного оборудования. Эти ячейки изготовлялись на заводе, доставлялись на строительную площадку и монтировались в единое здание. Таким образом, конструктивные решения этого этапа разработки метода соответствуют принципам, заложенным при разработке быстромонтируемых зданий.

На втором этапе разработки комплектно-блочных объектов в объемных ячейках (боксах) полной заводской готовности в условиях завода начали размещать оборудование для основных и вспомогательных производств сооружаемого объекта. На этом этапе объемные ячейки на строительной площадке не соединяли друг с другом, а оставляли отдельно стоящими боксами. Строительная площадка превратилась в монтажную, на которой ячейки устанавливали в проектное положение. Однако компоновка объекта из отдельно стоящих ячеек-боксов оказалась оптимальной только для сравнительно небольших производств с простейшими технологическими функциями.

На третьем этапе развития метода комплектно-блочные здания начали применять для производств с крупногабаритным оборудованием, которое уже не размещалось в ранее созданных маленьких ячейках-боксах. Строительство таких относительно крупных объектов осуществляется путем сочетания блоков технологического оборудования с комплектом несущих и ограждающих конструкций. И те, и другие создаются на основе единой модульной системы. Отсутствие необходимости вести монтаж технологического оборудования внутри уже готового здания позволяет значительно уменьшить объем последнего, так как исчезает надобность в тяжелых мостовых или подвесных кранах и пространстве для перемещения технологических агрегатов. Использование металлической рамы, на которой монтируется оборудование, в качестве основания блока, т. е. включение ее в конструктивную схему строительных конструкций, значительно повысило несущую способность блоков и позволило компоновать последние не только по горизонтали, но и по вертикали.

Система блоков, основанная на объемном модуле 3000 X X 3000X2830 мм, дает возможность получить из них любое объемно-планировочное решение. Блок-модуль пред-ставлет собой несущий каркас, заделанный в раме основания, а добавляемые элементы ограждающих конструкций превращают его в бокс. Система каркаса, продольных и торцевых стеновых панелей унифицирована. Модификация модуля по высоте (2830, 4000 и 5000 мм) достигается за счет применения соответственно плоской, трапецеидальной плоской крыши со вставкой. При компоновке здания допускается стыковка торцов модулей до предельного размера 24 м, а стыковка продольных сторон модулей может проводиться без ограничения их количества до любого размера здания в плане.

Расход основных материалов на здание размером в плане 12x3 м, с трапециевидной крышей и строительным объемом 115 м3 составляет: стали 31 кг/м3, алюминия — 7,7 кг/м3. Общая масса конструкций равна 5650 кг, а на единицу объема — составляет 49 кг/м3. Трудоемкость изготовления и монтажа зданий — 0,7 чел.-ч/м3.

Помимо объектов нефтегазовой промышленности, возводимых в суровых условиях Западной Сибири, комплектно-блочный метод строительства был использован и при строительстве в районах со сравнительно мягким климатом, а также при сооружении объектов за рубежом. Обеспечиваемое им значительное сокращение трудоемкости работ и сроков строительства предопределили эффективность этого прогрессивного метода в различных условиях. Это явилось стимулом для организации исследований по использованию принципов комплектно-блочного способа строительства во многих отраслях народного хозяйства страны.

Предварительные исследования показывают, что комп-лектно-блочный метод монтажа возможен в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, микробиологической и в отдельных производствах пищевой промышленности. Применение блоков технического оборудования и в этом случае обеспечивает резкое сокращение протяженности коммуникаций и не требует увеличения номенклатуры типовых конструкций. Экспериментальное проектирование позволило выработать некоторые общие требования, которым должен удовлетворять тип здания для блочного монтажа оборудования.

А требования эти сводятся к следующему:
-- размещение блоков оборудования в здании должно соответствовать последовательности переработки продукта в технологическом процессе;
-- блоки оборудования, в зависимости от их применения в технологическом процессе, могут размещаться на различных отметках в закрытых помещениях, на открытых площадках и этажерках;
-- объемно-планировочные и конструктивные решения должны быть универсальными, позволяющими без изменения общей схемы планировки решать любую часть объекта в здании, на этажерке или на открытой площадке;
-- монтаж блоков оборудования не должен быть связан с монтажом строительной части объекта.

Экспериментальное проектирование позволило определить возможный экономический эффект от реализации метода комплектно-блочного монтажа в строительстве. Снижение себестоимости строительного производства может составить 3—3,5%. Экономический эффект от ускорения ввода промышленных объектов в эксплуатацию сможет достигать 5,7—6,5% капитальных вложений в объект. Организация производства технологического оборудования блоками потребует определенных капитальных вложений. Опыт некоторых отраслей показал, что эти затраты не превышают 1,5—2% стоимости технологического оборудования.

Первая экспериментальная проверка принципов комплектно-блочного монтажа на объектах энергетического строительства была осуществлена при строительстве котельной научно-исследовательского хозяйства Главного ботанического сада АН СССР в поселке Снигири Московской обл., в которой установлено два водогрейных котла КВГМ-10 и один котел ДКВР-6,5/13.

Следует отметить, что эта работа проводилась параллельно с работами Миннефтегазстроя по внедрению комплектно-блочного строительства промыслов.

Впервые в отечественной практике компоновка оборудования котельной выполнена в виде агрегированных блоков, состоящих из оборудования, трубопроводов с тепловой изоляцией, арматуры и элементов автоматики, позволяющая вести строительно-монтажные работы блочно-комплектным методом.

Некоторые виды технологического оборудования были выполнены из двух и трех блоков (диаэрационно-питательная установка, водоподготовка и др.) с целью обеспечения их транспортабельности железнодорожным и автомобильным транспортом. Агрегированные технологические блоки не требовали отдельных фундаментов, а крепились к бетонному полу самоанкерующимися болтами. Компоновка тепломеханического оборудования в виде агрегированных блоков позволила значительно сократить протяженность трубопроводов, практически полностью отказаться от сооружения перекрытий на различных отметках в здании котельной и в 4 раза повысить коэффициент блочности тепломеханической части котельной. Впервые также были применены прогрессивные легкие несущие металлоконструкции и легкие ограждающие конструкции.

Технико-экономические показатели котельной, запроектированной и построенной блочно-комплектным методом из легких несущих и ограждающих конструкций, по сравнению с традиционными проектными решениями, имеют следующие преимущества: снижена масса наземных конструкций здания — в 6,5 раза; увеличен коэффициент блочности тепломеханической части котельной — в 4 раза; сокращена протяженность трубопроводов — на 30%; снижен суммарный расход металла — на 9%; сокращена площадь застройки — на 10%; сокращена продолжительность монтажных работ в 1,8 раза; годовой экономический эффект составил 8,5 тыс. руб. Сметная стоимость строительства комплекса котельной снижена на 38 тыс. руб.

Поданным МинмонтажспецстрояСССР, за период 1978— 1980 гг. блочно-комплектным методом смонтировано 235 котельных большой мощности.

Ежегодный экономический эффект в народном хозяйстве от строительства котельных в блочно-комплектном исполнении и зданий из легких конструкций определяется в 15,7 млн. руб.

Интересно отметить, что строительство из крупных блоков имеет место также и в развитых капиталистических странах.

Так, в США при обустройстве нефтяного месторождения Прадхо-Бей на Аляске многие объекты построены из крупных объемных блоков. Блоки изготовлялись в Хьюстоне (Техас), некоторые имели размеры 30x24x9,1; 45x15x15; 32X17, 4X27 м и массу соответственно 1300, 1160, 941 т. Транспортирование блоков было осуществлено на 43-х специально построенных для этих целей баржах. Некоторые баржи имели водоизмещение 23 тыс. т. Погрузку блоков на баржи производили также с сооруженных для этих целей причалов в виде доков. В 1975 г. баржи через Панамский канал, Берингов пролив доставили блоки общей массой около 100 тыс. т на месторождение и там были смонтированы. По оценке американских специалистов, достигнутая экономия составила около 300 млн. долларов.

Похожие статьи:
Пути снижения энергетических затрат при эксплуатации промышленных зданий

Навигация:
Главная → Все категории → Совершенствование промышленных зданий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум