12.3. Генеральний план підприємства хімічної промисловості з павільйонною забудовою
Значно складніше йде справа, коли об'ємно-планувальне рішення жорстко підпорядковане технологічному процесу (наприклад, як в будівлях теплових електростанцій). В цьому випадку (якщо будівлю не вдається пристосувати під модернізоване устаткування) його використовувати для інших цілей украй важко. У таких будівлях часто устаткування настільки пов'язане з будівельними конструкціями, що його заміна вимушено призводить до зміни конструкцій, тобто довговічність будівлі визначається в даному випадку терміном експлуатації цього виду устаткування.
Як вказувалося, доцільне рішення промислової будівлі визначається передусім економічним використанням простору, тобто його площ і об'ємів для того технологічного процесу, для якого воно призначається. Приблизно необхідні виробничі площі визначаються по потужності підприємства на основі укрупнених галузевих показників випуску готової продукції в тоннах або рублях з 1 м2 площі. Галузеві показники виводяться на основі показників діючих однорідних передових в технічному і виробничому стосунках підприємств.
Якщо величину загального, наприклад річного, випуску продукції в тоннах або рублях розділити на показник річного випуску продукції з 1 м2 площі, то вийде наближена величина необхідної площі будівлі в квадратних метрах.
При проектуванні будівлі повинна приділятися велика увага не лише раціональному розташуванню технологічного устаткування, зручному транспортуванню сировини, напівфабрикатів, готової продукції і відходів виробництва, але і правильній організації робочих місць, забезпеченню безпеки і створенню умов праці, що відповідають санітарно-гігієнічним вимогам.
Якщо дозволяє технологічний процес, об'ємно-планувальне рішення має бути можливе простіше по своїй формі, тобто бути прямокутним в плані з паралельно розташованими прольотами однакової ширини і висоти. В цьому випадку значно спрощується конструктивне рішення, підвищується міра сборности конструкцій, скорочується кількість їх типоразмеров.
У разі застосування багатоповерхових будівель, наприклад для виробництв, що мають легке технологічне устаткування і що виготовляють вироби малої ваги, їх форми також слід робити можливо простіше і, крім того, шириною не менше 24 м. Перші поверхи багатоповерхових будівель відводяться для розміщення виробничих процесів з важким устаткуванням або процесів, стічних вод, що супроводжуються виділенням, містять кислоти, луги і інші агресивні домішки.
Як було сказано, об'ємно-планувальні і конструктивні рішення промислових будівель повинні допускати можливість модернізації технологічних процесів із заміною або перестановкою верстатів і устаткування без істотної реконструкції будівлі.
Найбільшою мірою цьому завданню відповідають універсальні будівлі. Проте в усіх інших випадках доцільно підвищувати міру універсальності, уникаючи того, що захаращується виробничого простору будівлі, наприклад, сходовими клітинами, підйомниками, санітарними вузлами і ін.
Технологічне устаткування розташовується на відкритих майданчиках поза будівлями, коли це можливо за експлуатаційними і кліматичними умовами.
Важливим загальним принципом об'ємно-планувальних рішень є ізоляція вредностей одних виробничих приміщень від інших. Видимий вплив можуть чинити метеорологічний режим, склад повітря, шум, вібрація. Наприклад, виробництва, технологічний процес яких супроводжується значними тепло- або газовиділеннями, розміщуються в одноповерхових будівлях, при цьому ширина і профіль таких будівель призначаються з урахуванням забезпечення ефективної аерації.
Очевидно, при цьому може бути плредпочтительна павільйонна забудова, що забезпечує надійну ізоляцію приміщень з нормальним режимом. Виробництва, при яких в повітря можуть виділятися отруйні гази, пари і пил в концентраціях, що перевищують гранично допустимі норми, розташовуються в окремих приміщеннях, ізольованих від інших виробничих приміщень будівлі відповідними конструкціями, що захищають.
Значний вплив на об'ємно-планувальні і конструктивні рішення промислових будівель чинять природно-кліматичні характеристики місця будівництва по температурному і вітровому режимам, по кількості опадів і іншим показникам.
Раніше вказувалося, що в суворих кліматичних умовах переважні, наприклад, будівлі з меншою площею зовнішніх конструкцій (блоковані, багатоповерхові), що захищають, в цілях зниження тепловтрат і, отже, підвищення економічності будівлі в експлуатації. Повторюваність, швидкість і напрям вітрів, а також закономірності снегопереноса чинять вплив на вибір профілю покриття, якщо передбачаються аерація і природне освітлення через ліхтарі. Характеристики світлового клімату взагалі визначають рішення природного освітлення, розміри светопроемов і розміри ліхтарів. Можна привести ще ряд прикладів, що показують вплив клімату місця будівництва на об'ємно-планувальні і конструктивні рішення промислових будівель. Із сказаного виходить зробити висновок, що при проектуванні кліматичні характеристики мають бути ретельно виявлені і враховані при ухваленні рішення.
Значний вплив на об'ємно-планувальні і конструктивні рішення чинять вимоги пожежної безпеки. Відповідно до них визначаються найбільша поверховість будівель, що допускається, необхідна міра вогнестійкості їх конструкцій і найбільша площа поверху, що допускається, між протипожежними перешкодами.
У тому разі якщо дозволяє технологічний процес, приміщення з виробництвами, найбільш небезпечними в пожежному відношенні, розташовуються в одноповерхових будівлях у зовнішніх стін, а в багатоповерхових будівлях - на верхніх поверхах. З будівлі на випадок виникнення пожежі необхідно передбачити можливість безпечної евакуації людей, для чого передбачаються евакуаційні шляхи і виходи.
Евакуаційним виходом вважається вихід назовні або в суміжне приміщення на тому ж поверсі, конструкції якого мають вогнестійкість не нижче III міри, якщо в цьому приміщенні не розміщені виробництва, отно-сящиеся по пожежній небезпеці до категорій А і Б.
Як евакуаційні виходи исполь-зуют проїзди, що передбачаються для производствен-ных цілей, проходи, сходи, двері і ворота, за винятком воріт, предназна-ченных для пропуску залізничного транспорта.
Кількість евакуаційних виходів з кожного приміщення має бути не менше двух. Зовнішні пожежні сходи, задовольняючі протипожежним вимогам, можуть бути використані як виходи з другого і вищерозташованних поверхів.
Залежно від категорії пожежної небезпеки виробництва і міри вогнестійкості будівлі відстань від найбільш видаленого робочого місця до виходу назовні або в сходову клітину приймається таким, щоб люди могли покинути приміщення за той час, пока перебування в нім допустимо, тобто до тих пір, поки не пошириться вогонь або продукти горіння. Ці відстані установлюються в нормах проектування. При цьому, якщо в багатоповерховій промисловій будівлі вихід з приміщень веде в тупиковий коридор, то відстань від дверей промислового приміщення до найближчого виходу наружу, у вестибюль або на сходову клітину не повинно перевищувати 25 м
Ширину комунікаційних приміщень і дверей на шляхах евакуації приймають в залежності від кількості людей, що знаходяться на найбільш населеному поверсі (окрім першого), з таким розрахунком, щоб їх пропускна спроможність забезпечувала вихід усіх людей в заданий час.
В більшості випадків конструкції одноповерхових і багатоповерхових промислових будівель вирішуються в каркасній схемі. Каркасні системи найбільш раціональні при значних статичних і динамічних нагрузках, характерних для промислових будівель, і значних розмірах прольотів, що перекриваються.
Проте при невеликих прольотах (до 12 м) і відсутності важкого подйомно-транспортного устаткування замість каркасних конструкцій може бути застосована конструкція з несучими стінами. Основними конструктивними елементами таких будівель є стіни, що несуть конструкції покриття (балки або ферми) і укладені по них плити огороджень. Оскільки в промислових будівлях як правило відсутні внутрішні поперечні стіни, стійкість зовнішніх стін досягається пристроєм пілястрів, які розташовуються з внутрішнього або зовнішнього боку стіни, найчастіше в місцях спирання несучих конструкцій покриття (мал. 12.5).
Несучим остовом одноповерхової каркасної промислової будівлі є поперечні рами і подовжні елементи (мал. 12.6), що зв'язують їх.
Поперечна рама каркаса складається із стійок, жорстко закладених у фундаменти, і ригелів (ферм або балок), що є конструкціями покриття, що несуть, опертых на стійки каркаса.
Подовжні елементи каркаса забезпечують стійкість каркаса в подовжньому напрямі і сприймають окрім навантажень від власної ваги подовжні навантаження від гальмування кранів і навантаження від вітру, діючого на торцеві стіни будівлі. До цих елементів відносяться: фундаментні, обв'язувальні і підкранові балки, що несуть конструкції частини покриття, що захищає, і спеціальні зв'язки (між стійками і між несучими конструкціями покриття).
Зовнішні стіни каркасних будівель є конструкціями, що лише захищають, і тому вирішуються як що самонесущие або навісні. Конструктивна система покриття може бути беспрогонной або з прогонами. У першому випадку по конструкціях покриття, що несуть, укладають великорозмірні плити, які є конструкцією частини покриття, що захищає, що несе. У другому випадку уздовж будівлі укладаються прогони, а по них в поперечному напрямі - плити невеликої довжини. Беспрогонная схема покриття за витратами матеріалу економічніша.
При кроці колон каркаса 12м і більш виникає необхідність пристрою підкроквяних конструкцій (мал. 12.6,б), на які через 6 або 12 м встановлюють ригелі (балки) або ферми. У разі, коли відсутній підвісний транспорт і конструкцією частини покриття, що захищає, що несе, є залізобетонні плити завдовжки 12 м, потреба в підкроквяних конструкціях при кроці колон каркаса, рівному прольоту плит, відпадає.
У деяких промислових будівлях, наприклад цехах металургійних заводів, підкроквяні конструкції можуть мати значні прольоти, в мартенівських цехах, де печі розміщені в середній частині будівлі, колони каркаса середнього ряду розташовують з кроком 36 м (мал. 12.7).
У прокатних цехах передача смуги, що розкотила, стали з прольоту в проліт обумовлює крок середніх колон 36 або навіть 72 м Підкроквяні конструкції виконуються у вигляді ферм, які сприймають або тільки навантаження від покриття, або навантаження від мостових кранів (мал. 12.7, а).
Підкроквяні ферми, що перекривають проліт 72 м, вирішуються за типом сталевих мостових ферм з клепаными з'єднаннями (мал.12.7,в). В даному випадку вони сприймають окрім навантаження підкранових балок навантаження від відрізків колон, які вклепаны в підкроквяні ферми.
Покриття з конструкціями, що несуть, у вигляді залізобетонних балок або ферм з укладеними по них плитами мають приведену товщину бетону 80-100 мм при власній масі (вазі) 1 м2 покриття 200-250 кг. При такій великій масі (вазі) покриття значна частина бетону і арматурної сталі витрачається на те, щоб сприйняти власну масу (вагу) конструкції. Тому разом з цими конструкціями покриттів нині широко поширені полегшені конструкції із застосуванням металевого профільованого настилу з легким утеплювачем, що укладається по прогонах.
Дуже перспективні покриття у вигляді тонкостінних просторових конструкцій оболонок, зведень, складок і інших, приклади яких розглянуті далі. Відомі приклади просторових армоцементных покриттів, маса (власна вага) 1 м2 яких коливається від 45 до 55 кг, а приведена товщина оболонки від 15 до 20 мм.
Багатоповерхові промислові будівлі проектуються, як правило, з повним збірним залізобетонним каркасом і стінами, що самонесущими або навісними, і в окремих випадках
з неповним каркасом і стінами, що несуть. Основними елементами каркаса є колони, ригелі, плити перекриттів і зв'язку. Міжповерхові перекриття виконуються із збірних залізобетонних конструкцій двох типів : балочні і безбалочные.
При безбалочных перекриттях функцію ригелів виконують залізобетонні плити, що розташовуються по разбивочным осях колон.
Колони і ригелі, сполучені жорстко у вузлах між собою, утворюють рами каркаса, які можуть розташовуватися упоперек, уподовж або одночасно в обох напрямах.
Міжповерхові залізобетонні перекриття є жорсткими горизонтальними зв'язками; вони розподіляють горизонтальне (вітрову) навантаження між елементами каркаса і забезпечують спільну просторову роботу усіх елементів каркаса будівлі.
Функцію вертикальних зв'язків виконують поперечні або подовжні залізобетонні стіни або хрестоподібні сталеві елементи, що встановлюються між колонами, або жорстке ядро, що утворюється поєднанням поперечних і подовжніх залізобетонних стін, що утворюють сходові клітини, ліфти.
Збірні залізобетонні каркаси можуть бути вирішені по рамній, рамно-зв'язковій або зв'язковій системі (мал. 12.8). При рамній системі каркаса просторова жорсткість будівлі обепечивается роботою самого каркаса, рами якого сприймають як горизонтальні, так і вертикальні навантаження. При рамно-зв'язковій системі вертикальні навантаження сприймаються рамами каркаса, а горизонтальні - рамами і вертикальними зв'язками (діафрагмами). При зв'язковій системі вертикальні навантаження сприймаються колонами каркаса, а горизонтальні - вертикальними зв'язками.
Рамно-зв'язкові системи мають деякі переваги в порівнянні з рамними, оскільки спрощуються вузлові сполучення елементів каркаса і вони простіше уніфікуються, досягається деяке скорочення витрати стали за рахунок полегшення заставних деталей в стиках і зменшення арматури в колонах.
У тих випадках, коли поперечні стіни або сходові клітини відсутні або відстань між ними дуже велика, а також коли перекриття ослаблені отворами, забезпечити задовільну роботу збірного залізобетонного каркаса рамно-зв'язкової системи не представляється можливим. У таких випадках застосовують збірний каркас рамної системи.
На мал. 12.9 показано конструктивне рішення багатоповерхової каркасної будівлі рамно-зв'язкової системи з балочною конструкцією перекриття, а на мал. 12.10 з балочною кон- струкцією перекриття і жорстким залізобетонним монолітним ядром. Ядро на усю висоту будівлі виконують в рухливій опалубці. У стінах ядра залишають отвори для того, що спирається ригелів каркаса, пристрою дверей і прокладення трубопроводів.
Вимоги пожежної безпеки в конструктивних рішеннях промислових будівель позначаються передусім в пристрої протипожежних перешкод, тобто протипожежних стін (брандмауерів, мал. 12.11, а, б), протипожежних зон (мал. 12.11, в), а в багатоповерхових будівлях - в пристрої перекриттів, що не згорають.
Протипожежні перешкоди розділяють об'єм будівлі на окремі частини, обмежуючи при виникненні пожежі поширення вогню межами однієї частини будівлі. Крім того, за допомогою протипожежних перешкод виділяються найбільш вогненебезпечні приміщення.
Протипожежні перешкоди виконуються з конструкцій, що не згорають. Протипожежні стіни можуть бути розташовані упоперек або уздовж будівлі, розділяючи міжповерхові перекриття, покриття, ліхтарі і інші конструктивні елементи з матеріалів, що не згорають або важкоспалимих. Протипожежні стіни встановлюються на самостійних фундаментах або на не згорають конструкціях перекриттів, що несуть.
Над покриттям, що згорає, або при покритті, що не згорає і важкоспалимому, з утеплювачем, що згорає, протипожежні стіни мають бути вище за покрівлю на 0,6 м, а при покритті, що не згорає і важко-спалимому, з важкоспалимим утеплювачем - на 0,3 м. Протипожежні стіни будівель з покриттями, що не згорають, можуть не розділяти покриттів і не височіти над покрівлею незалежно від групи її займистості.
У цехах, обладнаних мостовими кранами, протипожежні стіни розташовуються тільки у верхній частині будівлі. Відстані між протипожежними стінами призначають залежно від категорії пожежної небезпеки виробництва, міри вогнестійкості, поверховості будівлі і приводяться в будівельних нормах і правилах. Пристрій отворів в протипожежних стінах не рекомендується.
У випадках коли з технологічних причин пристрій отворів неминучий, їх площа не повинна перевищувати 25% площі перешкоди. Полотна дверей, комір, кришки люків, вікна, що влаштовуються в протипожежних перешкодах, виготовляють такими, що не згорають або важкоспалимими з межею вогнестійкості не менше 1,2 ч. Дверей і коміра обладнали пристроями для самозакрывания і водяними завісами, діючими автоматично у момент виникнення пожежі.
Протипожежні зони влаштовують шириною не менше 6 м. Вони перерізають будівлю по усій його ширині. На ділянках протипожежних зон усі конструктивні елементи будівлі виконуються з матеріалів, що не згорають.
Якщо протипожежна зона розташована уздовж будівлі, то вона є протипожежним прольотом, усі конструкції якого виготовляють також з матеріалів (мал. 12.1, г), що не згорають. По краях протипожежної зони влаштовуються з матеріалів, що не згорають, гребені, розмір яких приймається аналогічно виступам протипожежних стін.
У багатоповерхових будівлях для попередження поширення вогню по вертикалі влаштовуються перекриття, що не згорають, а виробництва, найбільш небезпечні в пожежному відношенні, як було вказано, розташовуються на верхніх поверхах.
