1. Требования, предъявляемые к зданиям.
2. Объемно-планировочные параметры зданий.
3. Отдельные элементы зданий.
4. Вертикальные и горизонтальные коммуникации.
Требования, предъявляемые к зданиям.
Существуют обязательные условия, которым должно соответствовать здание. Такие условия называются требованиями .
Требования выражаются в виде общепринятых норм. Нормы фиксируются в печатной форме. Например, СНиПы, ГОСТы.
Эти требования и нормы меняются в связи с развитием экономики и техническим прогрессом.
Любое здание создается на основе нескольких видов требований:
. функциональных — зависят от назначения здания и обеспечивают его эксплуатацию в соответствии с этим назначением;
. технических — это обеспечение защиты помещений от воздей-ствия внешней среды, прочность, устойчивость, огнестойкость, долговечность;
. противопожарных — это такой выбор конструктивных элементов зданий, которые способны сохранять свои несущие и ограждающие способности при пожаре;
. эстетических — это создание художественного облика здания и окружающего его пространства за счет выбора строи-тельных материалов, конструктивной формы, цветовой гаммы;
. экономических — это обеспечение минимальных затрат на проектирование, строительство, эксплуатацию здания - это финансовая часть, затраты труда, сроки проектирования, строительства.
Функциональные требования включают в себя:
Состав помещений для жилых, общественных и вспомога-тельных зданий,
Нормы их площадей и объемов,
Качество наружной и внутренней отделки,
Состав необходимого технического и инженерного оборудования (вентиляция, сантехнические и электротехнические устройства и др.) для обеспечения санитарно-гигиенических условий в помещениях;
Для производственных зданий определяются размеры пролетов помещений, техническая оснащен-ность, установка специального оборудования и т.п.
Функциональные требования определяют- и взаимо-связь помещений между собой, которая должна обеспечить удобство эксплуатации здания.
Например :
В жилом доме должны быть проветриваемые светлые ком-наты, площади и размеры их соответствуют числу и составу семьи, для которых они предназначены, удобные кухни и санитарно-технические узлы (ванные, уборные);
Состав семьи и площади квартир
В зда-нии школы должно быть большое число просторных светлых классных поме-щений, рекреаций, лабораторий, должны быть спортивный и актовый залы, обслужи-вающие помещения, соответствующие числу учащихся, на которое рассчитано здание;
В магазине или торговом центре должны быть размещены удобные торговые залы, складские и торговые помещения и т. д.
Все нормативные значения требований указываются в соответствующих СНиПах:
СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные»;
СНиП 31-02-2201 «Дома жилые одноквартирные»;
СНиП 2.08.01-89 «Общественные здания»;
СНиП 31-01-2001 «Производственные здания»;
СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания».
Функциональные требования зависят от класса здания.
На основе функциональных требований раз-рабатывается наиболее приемлемое объемно-планировоч-ное решение - это:
Установление пропорцио-нальных размеров помещений,
Их взаимного расположения,
Этажности здания,
Высоты этажей,
Путей движения людей к месту их пребывания и эвакуации из помещений,
Определение внешнего облика здания и характера его интерьеров.
В соответствии с назна-чением здания и его помещений обеспечиваются для каж-дого помещения санитарно-гигиенические условия .
Санитарно-гигиенические условия - это создание комфортных физических качеств среды для пребыва-ния человека и эксплуатации здания:
Температура и влажность воздуха в помещении,
Естественное и искусственное освещение,
Звукоизоляция и звукопоглощение,
Инсоляция и другие требова-ния.
Эти требования зависят от природно-климатических факторов и могут устанавливаться только в связи с ними.
Например :
При пониженной температуре воздуха имеет значение теп-лоустойчивость ограждающих конструкций;
При повышенном уровне шума в помещениях или на улице подбираются соответствующие строительные материалы для конструкций со звукоизоляцией пе-рекрытий, перегородок;
При небольшом количестве солнечных дней в году продумывается система искусственного освещения.
Технические требования обеспечивают надежность здания, безопасность, обоснованность технических решений. Они включают в себя требования прочности, устойчивости, огнестойкости, долговечности.
Эти требования лежат в основе:
Выбора конструктивных схем в соответствии с ар-хитектурным замыслом и функцией здания;
Выбора строительных материалов и изделий;
Защиты их в кон-струкциях от физических, химических, биологических и других воздействий.
Содержание требований к зда-ниям зависит от их назначения и зна-чимости, т.е. от класса здания . Для каждого класса установлены требования к долговечности и ог-нестойкости основных конструктивных элемен-тов, которые обеспечивают капитальность здания. Наиболее строгие требования к зданиям I класса (крупные общественные здания, правительственные учреждения, жилые дома высотой более 9 этажей, крупные электростанции и т.д.). Менее строгие - к зданиям IV класса (малоэтажные дома, небольшие производственные здания).
В отдельных случаях к конструкциям зданий предъявляются повы-шенные требования по водонепроницаемости, паронепроницаемости, влагостойкости. Например, в помещениях, где расположены бани, прачечные, ванные.
Для помещений специального назначения должно быть соблюдено требование непроницаемости против различных лучей (рентгеновских, гам-ма-лучей, атомного излучения).
Противопожарные требования к зданиям описаны в СНиП II-А.5-70 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений». В нем выделены два основных понятия - пожароопасность и огнестойкость.
Пожароопасность - это свойства материалов, конструкций, зданий, которые способствуют возникновению факторов пожара и его развитию.
Огнестойкость - это свойство сопротивляться воздействию пожара и его распространению.
Различается пожарная опасность функциональная и конструктивная.
Функциональная пожарная опасность зависит от назначения здания, способа использования здания и от степени безопасности людей в здании в случае возникновения пожара (с учетом их возраста, физического состояния, возможности пребывания в состоянии сна, количества людей).
СНиП выделяет 5 классов зданий по пожарной опасности:
Ф1 - для постоянного проживания и временного (в том числе круглосуточного) пребывания людей: детские сады, ясли, дома престарелых и инвалидов, больницы, спальные корпуса детских учреждений, санаториев, домов отдыха, гостиницы, общежития, одноквартирные и многоквартирные жилые дома;
Ф2 - зрелищные и культурно-просветительные учреждения (в которых характерно массовое пребыва-ние посетителей в определенные периоды): театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения, библиотеки, музеи, выставки;
ФЗ - предприятия по обслуживанию населения (с большим количеством посетите-лей, чем обслуживающего персонала): предприятия торговли, общепита, бытового обслуживания, вокзалы, поликлиники, лаборатории, почты;
Ф4 - учебные заведения, научные и проектные организации, учреждения управления (где помещения используются в течение суток некоторое время);
Ф5 - производственные, складские и сельскохозяйственные здания, сооружения и помещения (где имеются постоянные работающие, в том числе и круглосуточно).
В зависимости от того , к какому классу относится здание, выбираются строительные конструкции. Например, здание детского сада не будет построено из деревянных конструкций, будут использованы конструкции железобетонные.
Конструктивная пожарная опасность здания зависит от степени участия его конструкций в развитии пожара и образовании его факторов.
Строительные конструкции обладают пожарной опасностью и огнестойкостью.
По пожарной опасности строительные конструкции де-лятся на четыре класса:
КО — непожароопасные;
К1 — малопожароопасные;
К2 — умеренно пожароопасные;
КЗ — пожароопасные.
Огнестойкость строительной конструкции определяется пре-делом огнестойкости - это максимальное время в часах, при котором конструкция сопротивляется огню при пожаре.
По СНиП 2.01.02 - 85 «Противопожарные нормы» установлено 5 основных степеней огнестойкости зданий.
При I степени огнестойкости здания все его конструкции выполнены из несгораемых материалов:
Несущие стены должны сопротивляться огню 2,5 часа (выше ответственность конструкций);
Наружные ненесущие стены и перегородки могут сопротивляться огню всего 0,5 часа.
При II степени огнестойкости допускается внутренние стены выполнять из трудно сгораемых материалов:
Несущие стены должны сопротивляться огню 2 часа (выше ответственность конструкций);
Наружные ненесущие стены и перегородки могут сопротивляться огню всего 0,25 часа.
При III степени огнестойкости допускается и перекрытия выполнять из трудно сгораемых материалов.
При IV степени огнестойкости допускается все конструкции выполнять из трудно сгораемых материалов или сгораемых, но защищенных.
При V степени огнестойкости допускается все конструкции выполнять из сгораемых материалов.
Т.е. чем выше степень огнестойкости здания, тем менее оно ответственно.
К зданиям I, II и III степеней огнестойкости относят каменные здания.
К IV степени огнестойкости - деревянные оштукатуренные здания.
К V степени огнестойкости - деревянные неоштукатуренные здания.
Пожарная опасность строительных материалов зависит от их:
- горючести - строительные материалы подразделя-ют на горючие (Г) и негорючие (НГ), горючие бывают - слабогорючие (Г1), умеренногорючие (Г2), нормальногорючие (Г3), сильногорючие (Г4);
- воспламеняемости - горючие строительные материалы подразделяются на три группы:
Трудновоспламеняемые (В1), умеренновоспламеняемые (В2), легковоспламеняемые (В3);
- рас-пространении пламени по поверхности - горючие строительные материалы бывают: нераспространяющие пламя (РП1), слабораспространяющие (РП2), умереннораспространяющие (РП3), сильнораспространяющие (РП4);
- дымообразующей спо-собности - горючие строительные материалы по ды-мо-образующей
Способности подразделяются на три группы : с малой дымообразующей способ-ностью (Д1), с умеренной дымообразующей способ-ностью (Д2), с высокой дымообразующей способ-ностью (Д3);
- токсичности - горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы: малоопасные (Т1), умеренноопасные (Т2), высокоопасные (Т3), чрезвычайно опасные (Т4).
Виды строительных материалов, которые относятся к этим характеристикам можно видеть в ГОСТах:
По горючести - ГОСТ 30244 - 94 «Материалы строительные. Методы испытания на го-
рючесть»,
По воспла-меняемости - ГОСТ 30402 - 96 «Материалы строительные. Методы испытания на воспламеняемость»,
По распрос-транению пламени - ГОСТ 30444 - 97(ГОСТ Р 51032—97) «Материалы строительные. Методы испытания на распространение пламени»,
По дымо-образующей способности и токсич-ности продуктов горения - ГОСТ 12.1.044 - 89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов».
Строительные мате-риалы и конструкции по степени возгораемо-сти делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
Несгораемые материалы под воздействи-ем огня или высокой температуры не воспла-меняются, не тлеют и не обугливаются.
Трудносгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры вос-пламеняются, тлеют или обугливаются и про-должают гореть или тлеть только при нали-чии источника огня; после удаления источни-ка огня горение и тление прекращаются.
Сгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеня-ются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.
Конструкции, выполненные из трудносго-раемых материалов, а также из сгораемых, но защищенных от огня штукатуркой или облицовкой, относятся к трудносгораемым.
Требования огнестойкости и противопожарной безопасности влияют не то-лько на выбор строительных материалов, но и на планировочные решения зданий.
Зда-ния значительной протяженности , вы-строенные из сгораемых или трудно-сгораемых материалов, необходимо разделять на отсеки противопожарными преградами . Назначение этих преград препятствовать распростране-нию огня и продуктов горения по всему зданию. К ним от-носятся: противопожарные стены (брандмауэры), зоны, перегородки, тамбуры-шлюзы и т. п.
Типы проти-вопожарных преград, их минимальные пределы огнестойкости (от 0,75 до 2,5 ч), расстояние между ними принимаются в зависимости от назна-чения и этажности здания, степени его огнестойкости.
Эстетические требования - это требования в отношении цвета, фактуры, гигиеничности конструкций здания, сопротивле-ния истиранию и теплоусвоению (полы) и др.
Экономические требования включают в себя:
Экономичность архитек-турно - технических решений в целом;
Экономич-ность при возведении здания;
Экс-плуатационные расходы, т.е. экономич-ность в процессе эксплуатации;
Стои-мость износа и восстановительная стоимость здания (реконструкции).
Экономичность при проектировании и возведении зданий достигается за счет унификации элементов.
Унификация - это приведение элементов и конструкций здания к нескольким типам. Например, использование одного или двух типов заполнения оконных проемов, трех типов дверей. Т.е. используются типовые конструкции.
Унификация
- приведение к единообразию размеров объемно-планировочных параметров зданий и их конструктивных элементов, изготовляемых на заводах. Унификация имеет целью ограничение числа объемно-планировочных параметров и количества типоразмеров изделий (по форме и конструкции). Осуществляют ее путем отбора наиболее совершенных решений по архитектурным, техническим и экономическим требованиям.
Типизация
- техническое направление в проектировании и строительстве, позволяющее многократно осуществлять строительство разнообразных объектов благодаря применению унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений, доведенных до стадии утверждения типовых проектов и конструкций.
Типовые конструкции и детали, хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации и включенные в каталоги типовых изделий, обязательны для применения.
Помимо изыскания оптимальных объемно-планировочных параметров (пролет, шаг и высота) и конструктивных (сортамент строительных изделий), унификация и типизация должны устанавливать градации функциональных параметров: долговечности отдельных конструкций и зданий в целом, температурно-влажвостных и технологических режимов и т. п.
Типовые объемно-планировочные и конструктивные решения должны позволять внедрять прогрессивные нормы и методы производства и предусматривать возможность развития и совершенствования технологии производства. Здесь надо иметь в виду, что периоды перестановки и замены технологического оборудования весьма различны: для одних производств они равны 3-4 годам, для других - 10 годам и более.
При разработке вопросов типизации и унификации учитывают также перспективы развития несущих конструкций (особенно большепролетных зданий), требования модульной системы, возможность обеспечения выразительного архитектурно-художественного облика зданий и технико- экономические показатели.
Таким образом, унифицированные объемно-планировочные и конструктивные решения не являются чем-то застывшим; они постоянно совершенствуются в связи с прогрессом в технологии строительного производства, изменением норм проектирования и градостроительных требований.
Обеспечить взаимозаменяемость элементов можно при комплексном подходе к их конструированию. Необходимым условием взаимозаменяемости является выработка единой системы допусков изготовления и сборки конструкций вне зависимости от их материалов.
Примерами взаимозаменяемых конструкций могут служить замена металлических ригелей железобетонными или деревянными, покрытии с прогонами беспрогонными, стеновых блоков крупноразмерными панелями и т. п. Взаимозаменяемыми должны быть панели наружных стен зданий, одинаковые по размерам, по теплотехническим и иным качествам, но выполненные из различных материалов.
Высшей формой унификации является создание универсальных конструкций и деталей, пригодных для различных объектов и конструктивных схем (например, использование колонн одного типоразмера в зданиях с различными пролетами, применение одних и тех же панелей для стен и покрытий и т. п.).
Подобно универсальным планировочным решениям, делающим здания гибкими в технологическом отношении, универсальные конструкции и детали расширяют область их использования. Итак, основными задачами унификации и типизации являются:
уменьшение числа типов промышленных зданий и сооружении и создание условий для их широкого блокирования;
сокращение числа типоразмеров сборных конструкций и деталей с целью повышения серийности и снижения стоимости их заводского изготовления;
рациональное членение конструкций на монтажные единицы и разработка несложных приемов их сопряжения и крепления;
создание лучших условий для использования прогрессивных технических решений.
Модульная система и параметры зданий
Унифицировать и типизировать объемно-планировочные и конструктивные решения зданий и сооружений можно на основе единой модульной системы, позволяющей взаимоувязывать размеры здании и их элементов.
В модульной системе обязателен принцип кратности всех размеров некоторой общей величине, называемой модулем. Для промышленного строительства установлен единый модуль М = 600 мм для вертикальных и горизонтальных измерений.
Целью применения модульной системы является обеспечение кратности размеров единому модулю и строгое ограничение числа типоразмеров конструкций и деталей зданий и сооружений. Поэтому при проектировании используют укрупненные (производные) модули, кратные единому модулю.
При назначении размеров объемно-планировочных компонентов ЦНИИпромзданий рекомендует принимать следующие укрупненные модули:
в одноэтажных зданиях для ширины пролетов и шага колонн - 10 М, а для высоты (от пола до низа опоры основных конструкций покрытия пролетов) - 1 М;
в многоэтажных зданиях для ширины пролетов - 5 М, шага колонн- 10 М и высоты этажей- 1 М и 2 М.
Ниже приведены размеры пролетов, шагов колонн и высот одноэтажных зданий, назначаемые в соответствии с основными положениями по унификации и с учетом габаритных схем.
Ширина пролетов: при отсутствии мостовых кранов - 12, 18, 24, 30 и 36 м (допускаются пролеты шириной 6 и 9 м); при наличии электрических мостовых кранов - 18, 24, 30 и 36 м. По технологическим соображениям ширина пролетов может быть и более 36 м, кратной 6 м.
Шаг колонн 6, 12 м и более, кратный 6 м. В многопролетных зданиях шаг колонн в крайних и средних рядах может быть различным. Высота (от пола до низа опоры основных конструкций покрытия): 4,8; 5,4 и 6,0 м (т- е- кратно 0,6); 7,2; 8,4; 9,6; 10,8; 12,0; 13 2* 14,4; 15,6; 16,8 и 18,0 м (кратно 1,2 м)
При назначении и взаимной увязке размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов обычно фигурируют номинальные размеры - расстояние между разбивочными осями здания, между условными (номинальными) гранями строительных конструкций и деталей. Номинальные размеры всегда кратны модулю.
В отличие от номинальных конструктивные размеры чаще всего не являются модульными, и увязывают их с номинальными за счет толщины швов, зазоров, стыков (иногда доборных элементов или вставок). Так, при шаге колонн 6000 мм длину стеновых панелей принимают 5980 мм, в то время как номинальная длина их считается равной 6000 мм. Объемно- планировочные параметры конструктивных размеров не имеют.
Использование в проектировании укрупненных модулей дает возможность укрупнять конструкции и детали, т. е. уменьшать число монтажных элементов. Укрупнять сборные конструкции целесообразно и для обеспечения большей надежности их работы в здании или сооружении.
Конструктивные схемы зданий
По конструктивной схеме промышленные здания подразделяют на каркасные, бескаркасные и с неполным каркасом.
В бескаркасных одноэтажных зданиях, имеющих несущие стены, размещают небольшие цехи с пролетами до 12 м, высотой не более 6 м и при грузоподъемности кранов до 5 т. В местах опирания стропильных конструкций стены с внутренней или наружной стороны усиливают пилястрами. Бескаркасные многоэтажные здания строят редко.
Основным типом промышленного здания является каркасное. Это объясняется наличием во многих промышленных зданиях больших сосредоточенных нагрузок, ударов и сотрясений от технологического и кранового оборудования, сплошного или ленточного остекления. Каркас одноэтажного промышленного здания представляет собой пространственную систему, состоящую из поперечных рам, объединенных в пределах температурного блока плитами покрытия, связями, иногда подстропильными конструкциями и другими элементами.
Поперечные рамы состоят из колонн и стропильных конструкций (ригелей). Способ соединения ригеля с колоннами может быть жестким и шарнирным, а колонн с фундаментами, как правило- жестким. Шарнирное соединение ригелей с колоннами способствует их независимой типизации.
Применяемый в многоэтажных зданиях сборный железобетонный каркас решается обычно в виде рам с жесткими узлами. Возможно применение рамно-связевой системы, в которой жесткие поперечные рамы воспринимают вертикальные нагрузки, а связи, лестничные клетки и лифтовые шахты- горизонтальные нагрузки, действующие в продольном направлении.
В каркасных зданиях все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают элементы каркаса, а стены (самонесущие, навесные и иногда подвесные) выполняют роль ограждения.
Наличие каркаса в качестве несущего остова позволяет наилучшим образом обеспечить принцип концентрации высокопрочных строительных материалов в наиболее ответственных несущих конструкциях зданий.
Каркасная конструктивная схема обеспечивает свободную планировку помещений, максимальную унификацию сборных элементов и наиболее экономичное решение как одноэтажных, так и многоэтажных здании. имеющие два и более пролетов, бескрановые или с кранами небольшой грузоподъемности, иногда проектируют с неполным каркасом. В таких зданиях пристенные колонны отсутствуют, а наружные стены выполняют несущие и ограждающие функции.
Технико-экономическая оценка зданий
Разместить одно и то же производство можно в зданиях с различными объемно-планировочными и конструктивными решениями. Заданные санитарно-гигиенические и бытовые условия также могут быть достигнуты несколькими способами. Задачей проектировщиков является выбор такого варианта из намеченных, при котором производство продукции, максимально удовлетворяя всем условиям, отвечало бы требованиям экономической эффективности использования средств.
По каждому намеченному варианту проектируемого здания составляют технико-экономические показатели, сопоставляя которые выбирают самый эффективный из них. В отдельных случаях показатели сравнивают с эталоном аналогичного производства или с данными действующих предприятий.
Технико-экономическую оценку объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий производят по указанным ниже характеристикам, исчисляемым раздельно для производственных и административно-бытовых помещений.
Полезную площадь Sп определяют как сумму площадей всех этажей, измеренных в пределах внутренних поверхностей наружных стен, за вычетом площадей лестничных клеток, шахт, внутренних стен, опор и перегородок. В полезную площадь производственного здания включают площади антресолей, этажерок, обслуживающих площадок и эстакад.
Рабочую площадь Яр производственного здания определяют как сумму площадей помещений, располагаемых на всех этажах, а также на антресолях, обслуживающих площадках, этажерках и прочих помещении, предназначаемых для изготовления продукции. В рабочую площадь бытовых помещений включают площади помещений, предназначаемых для обслуживания рабочих (гардеробные, душевые, уборные, умывальные, курительные и т. д.).
Площадь застройки Sз определяется в пределах внешнего периметра наружных стен на уровне цоколя зданий. Конструктивную площадь Sк определяют как сумму площадей сечения всех конструктивных элементов в плане здания (колонн, стен) Подсчитывают площадь наружных стен и вертикальных ограждений фонарей По.
Объем здания V исчисляется умножением измеренной по внешнему контуру площади поперечного сечения (включая фонари) на длину здания (между внешними гранями торцовых стен). Объем подвальных и полуподвальных этажей исчисляют умножением площади застройки на высоту этих этажей.
Определяют стоимость здания (С), затраты труда на возведение (3), массу здания {В), расход основных строительных материалов (М), объем сборного железобетона (Ж). Указанные характеристики подсчитывают для всех вариантов проектируемого здания. Для анализа и окончательного выбора наиболее экономичного из вариантов определяют показатели Ки К2, « »
Коэффициент K1, характеризующий экономичность объем но-планировочного решения, вычисляют как отношение объема здания к полезной площади. Чем ниже значение этого показателя, тем экономичнее объ- емно-планировочное решение здания.
Коэффициент К2, характеризующий целесообразность планировки, определяют отношением рабочей площади к полезной. Чем выше значение К2, тем экономичнее планировка.
Коэффициент Дз, характеризующий насыщение плана здания строительными конструкциями, определяют отношением конструктивной площади к площади застройки. Чем ниже этот показатель, тем экономичнее решение.
Коэффициент Ki характеризует экономичность формы здания и определяется отношением площади наружных стен и вертикальных ограждений фонарей к полезной площади. Чем ниже здание Ка, тем экономичнее форма здания.
Коэффициент Къ выражает стоимость единицы рабочей площади или объема здания.
Коэффициент характеризует расход основных материалов на единицу рабочей площади или объема здания (металла и цемента в кг, бетона и железобетона в м3, леса в м3 в переводе на круглый лес и других материалов).
Коэффициент К? отражает экономичность конструктивного решения здания и определяется отношением массы здания к единице рабочей площади или объема.
Коэффициент Кв характеризует трудоемкость, приходящуюся на единицу площади или объема здания.
Коэффициент К9 отражает сборность здания и определяется отношением стоимости сборных конструкций и их монтажа к общей стоимости здания.
Особенности универсальных зданий
Объемно-планировочное и конструктивное решения промышленного здания, как отмечалось, определяются характером технологического процесса. Изменения технологии, вызываемые совершенствованием способов производства и оборудования, сменой номенклатуры и повышением требований к качеству продукции, а также экономическими факторами, часто влекут за собой переустройства зданий заводских цехов.
В современном производстве в различных отраслях промышленности периоды модернизации технологии колеблются в пределах от 2-3 до 20-25 лет. При этом часто изменяются и габариты технологического оборудования.
Следовательно, промышленные здания, запроектированные только на заданный технологический процесс, в результате непрерывного технического прогресса через несколько лет требуется реконструировать. При этом неизбежны большие материальные затраты, а отдельные цехи выходят на долгое время из эксплуатации.
Переустройства и реконструкция зданий для приспособления их к измененной технологии производства часто необходимы и в тех случаях,: когда здания еще имеют нормальное физическое состояние и могли бы служить десятки лет. Иначе говоря, здание, перестав удовлетворять требованиям новой технологии производства, считается морально устаревшим или изношенным.
Срок морального износа промышленного здания (период соответствия его модернизированному производству) можно определить ориентировочно на основе анализа развития данного производства с учетом темпов развития промышленности в будущем. Срок физического износа здания подсчитывают более точно, так как он регламентируется степенью капитальности здания. Наиболее экономичными здания будут в том случае, когда предельно сближены сроки их морального и физического износа. После этого периода эксплуатации здание должно подлежать сносу или коренной реконструкции.
При современных темпах развития социалистической промышленности наиболее целесообразны здания, легко приспособляемые к изменениям технологии производства или позволяющие размещать в них различные производства без нарушения архитектурно-строительной основы. Такие здания, впервые разработанные советскими инженерами, получили название «гибких» или универсальных. Универсальные промышленные здания практически не претерпевают морального износа и поэтому их проектируют высокой капитальности, обеспечивающей длительный срок- эксплуатации.
Главной особенностью гибких или универсальных зданий является коупненная сетка колонн. Меньшее количество внутренних опор позволяет облегчить процесс модернизации технологии, расставлять оборудование более экономно, организовать технологический поток вдоль или поперек пролетов, улучшить условия труда в цехах. Кроме того, резкое уменьшение количества несущих элементов здания позволяет уменьшить трудоемкость и сократить сроки строительства, а в отдельных случаях и снизить стоимость зданий.
Основой объемно-планировочного решения промышленного здания служит схема технологического процесса производства. Промышленные здания должны быть запроектированы так, чтобы производственный процесс был организован наиболее рационально, а для работающих были бы созданы наилучшие условия труда. Независимо от характера производства на каждого рабочего следует предусматривать не менее 4,5 м2 производственной площади и не менее 15 м3 объема помещения.
При проектировании промышленных зданий в большинстве случаев можно применять типовые и унифицированные объемно-планировочные и конструктивные решения, основанные на модульной системе.
Для различных отраслей промышленности разработаны так называемые габаритные схемы, представляющие собой схемы типовых объемно-планировочных решений цехов. В этих схемах унифицированы основные объемно-планировочные параметры зданий, высоты помещений, пролеты, ттги колонн, нагрузки кранов и т. п. На рис. 208 показана габаритная схема одноэтажного четырехпро-летного промышленного здания шириной 96 м, состоящего из четырех блоков длиной по 60 м, разделенных температурными швами. Несущим остовом здания является сборный железобетонный каркас.
Рис. 1. Габаритная схема одноэтажного промышленного здания со сборным железобетонным каркасом
Рис. 2. Унифицированные параметры одноэтажных промышленных зданий со сборным железобетонным каркасом: а - бескрановых зданий без подвесного и с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 5 Г включительно; б - зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 Т включительно
Рис. 3. План одноэтажного промышленного здания с унифицированными параметрами
Унифицированные параметры одноэтажных промышленных зданий со сборным железобетонным каркасом показаны на рис. 209. План одноэтажного промышленного здания с унифицированными параметрами приведен на рис. 3.
Места расположения колонн в плане определяются пересечением взаимно перпендикулярных осевых линий, образующих сетку колонн. На чертежах поперечные оси обычно обозначают цифрами, а продольные - заглавными буквами русского алфавита. В последние годы с целью снижения стоимости промышленного строительства получило распространение блокирование цехов, т. е. объединение нескольких цехов под одной крышей. Блокирование влечет за собой значительное повышение плотности застройки, позволяет сократить протяженность коммуникационных и транспортных сетей, площадей ограждающих конструкций, эксплуатационных затрат и др.
Новым этапом в типизации и унификации объемно-планировочных и конструктивных решений является разработка универсальных типовых секций (УТС) одноэтажных промышленных зданий с целью типизации не целых зданий, а отдельных их объемных частей - секций.
Типовые секции дают возможность блокировать цеха и компоновать промышленные корпуса любых площадей, тогда как использование типовых проектов отдельных зданий ограничивает возможности блокирования.
Оптимальные размеры блоков типовых унифицированных секций для предприятий машиностроительной промышленности приняты размерами в плане 144X72 и 72X72 м с сеткой колонн 24×12 и 18×12 м. Конечно, использование типовых секций возможно лишь в тех случаях, когда все параметры удовлетворяют требованиям данного технологического процесса.
В ряде отраслей промышленности технология производства совершенствуется особенно быстро, в результате чего возникает необходимость периодического изменения объемно-планировочной структуры здания и выполнения ряда трудоемких и дорогостоящих работ по реконструкции здания. Чтобы избежать такой громоздкой и дорогой реконструкции, проектируют универсальные или так называемые гибкие здания (с точки зрения гибкой приспособленности их к различным технологическим процессам). К особенностям таких зданий относятся крупноразмерная сетка колонн, единая высота всех пролетов и использование подвесного или напольного транспорта.
Рис. 4. Схема многоэтажного типового промышленного здания: а - план; б - поперечный разрез; в - продольный разрез
Типовое проектирование многоэтажных зданий развивается в различных направлениях. Одним из них предусматривается создание типовых секций здания, из которых можно создавать многоэтажные корпуса разной этажности, любой площади и формы в плане. Ширина универсальных многоэтажных промышленных зданий по условиям производства внутреннего режима, экономики и унификации конструкций может быть равной 12, 18, 24, 36, 42 и 48 м. Наиболее распространены здания шириной 18, 24 и 36 м. Высота этажей между отметками чистого пола смежных этажей назначается в 3,6; 4,8; 6 м, а для первого этажа допускается высота 7,2 м в зависимости от высоты оборудования. Сетку колонн в многоэтажных зданиях принимают соответствующей нормативным полезным нагрузкам. При нагрузках 500, 1000 и 1500 кГ/м2 рекомендуется принимать бХбиЭХбл, причем преимущественное применение для нагрузки до 1000 кГ/м2 имеет сетка колонн 9X6 м, при нагрузках 2000 и 2500 кГ/м2 принимают сетку 6X6 м.
В приведенном на рис. 4, а плане многоэтажного типового производственного здания с многопролетной схемой принята сетка колонн 6 X 6 м.
Рис. 5. Привязка колонн и стен к разбивочным осям: а -нулевая привязка к продольным осям; б - то же, привязка 250 (500); в - нулевая привязка к поперечным осям; г - положение геометрической оси колонн у температурного шва
В процессе проектирования зданий различного назначения, в том числе и промышленных, большое значение имеет расположение и взаимосвязь различных элементов зданий. Для обеспечения этой связи производят привязку отдельных конструктивных элементов к основным разбивочным осям. Размер привязки определяется расстоянием от модульной разбнвочной оси до грани или до геометрической оси элемента, причем расстояние это должно быть кратным единому модулю.
Привязывая колонны крайних рядов и наружных стен к продольным разбивочным осям, наружные грани колонн и внутренние поверхности стен, кроме совмещения их с продольными разбивочны-ми осями (нулевая привязка), можно смещать с продольных разбивочных осей на 250 или 500 м (привязки 250 или 500). Нулевую привязку применяют в зданиях без мостовых кранов, а также в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 Т включительно, при шаге колонн 6 м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия менее 16,2 м.
Привязка осей на 250 мм применяется в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 Т включительно, при шаге колонн 6 м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия 16,2 и 18 м, а также при шаге колонн 12 м и высоте от 8,4 до 18 м.
Привязка на 500 мм допускается при соответствующем обосновании.
При привязке колонн и торцовых стен к поперечным разбивочным осям необходимо выполнять следующие условия:
а) геометрические оси сечений колонн совмещать с поперечными разбивочными осями (за исключением колонн в торцах зданий и примыкающих к температурным швам);
б) геометрические оси торцовых колонн основного каркаса смещать с поперечных разбивочных осей внутрь здания на 500 мм, а внутренние поверхности торцовых стен должны совпадать с поперечными разбивочными осями - нулевая привязка. Поперечные температурные швы осуществляют на парных колоннах, при этом ось температурного шва совмещают с поперечной разбивочной осью, а геометрические оси парных колонн смещают с разбивочной оси па 500 мм.
Несмотря на многообразие производств и соответственно объемно-планировочных и конструктивных решений зданий, могут быть выделены некоторые общие принципы этих решений. Среди них, прежде всего, следует выделить блокирование в одном промышленном здании некоторых производственных помещений, обслуживающих один технологический процесс, или некоторых цехов с разными технологическими процессами или даже разных промышленных предприятий.
Опыт проектирования показывает, что с помощью блокирования можно в отдельных случаях уменьшить площадь заводской территории на 30%, сократить периметр наружных стен до 50%, снизить стоимость строительства на 15—20%.
Вместе с тем блокирование, учитывая разные характеристики технологических процессов, может создать определенные трудности в объемно-планировочных и конструктивных решениях зданий, имея в виду возможные различные требования к размерам пространства, к метеорологи-ческому режиму, воздушной среде и пр.
Блокирование на территориях, с относительно неспокойным рельефом, может привести к неоправданному возрастанию объема земляных работ и снижению экономического эффекта. Поэтому блокирование целесообразно в тех случаях, когда характеристики технологических процессов (например, по нагрузкам, требованиям к среде и др.) относительно близки между собой и когда местные условия строительства не вызывают серьезных трудностей (например, по рельефу, размерам территории и пр.).
Следует отметить еще один положительный фактор блокирования — возможность объединения однородных вспомогательных цехов (например, ремонтно-механических, складских и т. п.) разных производственных процессов. Такое объединение дает возможность не только сократить требуемые объемы здания в результате уменьшения вспомогательных площадей, но и уменьшить количество персонала.
Рис.1. Блокирование в одном здании двух предприятий с различной технологией производства - текстильной фабрики и завода электротехнических изделий.
Наряду с блокированием сохраняет свое значение и павильонная застройка, когда она оправдана характером технологического процесса (например, сопровождаемого значительными тепло- и газовыделениями), местными условиями и главное — доказательными экономическими преимуществами.
На основании экономических соображений в промышленности приборостроения получил, например, применение так называемый «модульный принцип» формирования структуры предприятия, согласно которому предприятие состоит из нескольких авто-номных однородных единиц — «технологических модулей», размещаемых в отдельных небольших производственных зданиях (корпусах-модулях).
Экономический эффект достигают за счет введения в эксплуатацию сначала первого корпуса-модуля и получения готовой продукции, а затем последовательно вводимых других корпусов. Таким образом, к окончанию строительства последнего корпуса-модуля, т. е. к моменту окончания строительства предприятия в целом, оно выпускает готовую продукцию во все нарастающем объеме. Следует отметить, что при «модульном принципе» утрачиваются преимущества блокирования.
В решении вопроса о блокировании или применении павильонной застройки существенную роль наряду с перечисленными выше технологическими факторами играет экономика
Выбор этажности представляет собой одну из важных задач, решаемых в процессе проектирования.
Если характеристики технологического процесса допускают с одинаковой степенью целесообразность применения как одноэтажных, так и многоэтажных зданий, выбор этажности здания зависит от местных условий (площади участка, отведенного под строительство, его рельефа, климатических характеристик местности и т. п.), а также от технических и эко-номических показателей.
Следует иметь в виду, что одноэтажные здания позволяют более свободно размещать и перемещать оборудование при модернизации технологического процесса. В них относительно просто решается устройство подъемно-транспортного оборудова-ния и естественного освещения по всей производственной площади цеха. Вместе с тем одноэтажные промышленные здания требуют значительных территорий, которые, бывает часто трудно выделить по условиям застройки города, а с другой — городские территории имеют большую ценность в связи с наличием элементов благоустройства (дороги, подземные коммуникации и т. п.) и перспективами дальнейшего развития города. Строительство одноэтажных промышленных зданий в загородной зоне влечет за собой сокращение нередко ценных сельскохозяйственных угодий.
Следует иметь в виду, что в многоэтажных зданиях общая площадь всегда на 15—20% выше, чем в одноэтажных, за счет устройства лестниц, подъемников, большого числа других коммуникационных помещений. Поэтому при выборе этажности основным критерием считают экономические показатели, получаемые на основании сравнения вариантов возможных ре-шений, если какие-либо из технологических требований не определяют заведомо этажность.
Наконец, следует выделить принцип унификации решений зданий, который преследует получение относительно лучшего объемно-планировочного и конструктивного решения, способствует повышению гибкости или универсальности объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий, что имеет большое значение для ускорения научно-технического прогресса.
Повышение универсальности или гибкости производственных зданий достигают прежде всего в результате освобождения пространства, например, за счет увеличения сетки колонн и в необходимых случаях за счет повышения высоты помещения (в чистоте). Повышение универсальности также достигают некоторыми конструктивными мероприятиями, например, устройством в одноэтажных промышленных зданиях по всей его площади усиленного пола, допускающего установку оборудования в любом месте помещения без устройства специальных фундаментов.
Преследуя повышение универсальности, нельзя забывать об экономической стороне дела. Например, увеличение сетки колонн может привести к повышению стоимости конструкций покрытия из-за увеличения пролета или шага вертикальных опор. Поэтому, принимая то или иное решение, учитывающее условия повышения универсальности здания, необходимо проверить его экономическую эффективность.
Как указывалось, целесообразное решение промышленного здания определяют прежде всего экономичным использованием пространства, т. е. его площадей и объемов для того технологического процесса, для которого оно предназначено. Приблизительно требуемые производственные площади определяют по мощности предприятия на основе укрупненных отраслевых показателей выпуска готовой продукции в тоннах или рублях с I м2 площади. Отраслевые показатели выводят на основе показателей действующих од-нородных передовых в техническом и производственном отношениях предприятий.
При проектировании здания уделяют большое внимание не только рациональному расположению технологического оборудования, удобной транспортировке сырья, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства, но и правильной орга-низации рабочих мест, обеспечению безопасности и созданию условий труда, отвечающих санитарно-гигиеническим требованиям.
Объемно-планировочное решение должно быть возможно проще по своей форме. Здание прямоугольное в плане с параллельно расположенными пролетами одинаковой ширины и высоты упрощает конструктивное решение, повышает степень сборности конструкций, сокращает число их типоразмеров.
Важный общий принцип объемно-планировочных решений — изоляция вредностей одних производственных помещений от других. Видимое влияние могут оказывать метеорологический режим, состав воздуха, шум, вибрация. Например, производства, технологический процесс которых сопровождается значительными тепло или газовыделениями, размещают в одноэтажных зданиях, при этом ширину и профиль таких зданий назначают с учетом обеспечения эффективной аэрации. Очевидно, при этом может быть предпочтительна павильонная застройка, обеспечивающая надежную изоляцию помещений с нормальным режимом. Производства, при которых в воздух могут выделяться ядовитые газы, пары и пыль в концентрациях, превышающих предельно допустимые нормы, располагают в отдельных помещениях, изолированных от других помещений зданий соответствующими ограждающими конструкциями.
Значительное влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий оказывают природно-климатические характеристики места строительства по тем-пературному и ветровому режимам, по количеству осадков и другим показателям. В суровых климатических условиях предпочтительны, например, здания с меньшей площадью наруж-ных ограждающих конструкций (блокированные, многоэтажные) в целях снижения теплопотерь и. следовательно, повышения экономичности здания в эксплуатации. Повторяемость, скорость и направление ветров, а также закономерности снегопереноса оказывают влияние на выбор профиля покрытия, если предусматривают аэрацию и естественное освещение через фонари. Характеристики светового климата вообще определяют решение естественного освещения, размеры светопроемов и размеры фонарей. Из сказанного следует сделать вывод, что климатические характеристики тщательно выявляют и учитывают при принятии проектного решения.
Значительное влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения оказывают требования пожарной безопасности. В соответствии с ними определяют наибольшую допускаемую этажность зданий, требуемую этажность зданий, требуемую степень огнестойкости их конструкций и наибольшую допускаемую площадь этажа между противопожарными пре-градами.
Если позволяет технологический процесс, помещения с производствами, наиболее опасными в пожарном отношении, располагают в одноэтажных зданиях у наружных стен, а в мно-гоэтажных зданиях — на верхних этажах. Из здания на случай воз-никновения пожара предусматривают возможность безопасной эвакуации людей, для чего проектируют эвакуационные пути и выходы.
Эвакуационные выходы для людей не предусматривают через помещения с производствами категорий А, Б и Е, а также через помещения в зданиях IV и V степени огнестойкости.
Категории производств А и Б — взрыво-, пожароопасные производства. Производства категории А характеризуется применением, хранением или образованием в процессе производства горючих газов, нижний предел взрываемости которых 10% и менее к объему воздуха; жидкости с температурой вспышки паров до 28° С включительно при условии, что указанные газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения; вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом.
Производства категории Б характеризуются наличием горючих газов, нижний предел взрываемости которых более 10% к объему воздуха; жидкости с температурой вспышки паров выше 28 до 61° С включительно; жидкости, нагретые в условиях производства до температуры вспышки и выше; горючие пыли или волокна, нижний предел взрываемости которых 65 г/м3 и менее к объему воздуха, при условии, что указанные газы, жидкости и пыли могут образовать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения.
Производства категории В характеризуются наличием жидкости с температурой вспышки паров выше 61° С; горючей пыли или волокон, нижний предел взрываемости которых более 65 г/м3 к объему воздуха; веществ, способных только гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; твердых сгораемых веществ и материалов.
В качестве эвакуационных выходов используют предусматриваемые для, производственных целей проезды, проходы, лестницы, двери и ворота, за исключением ворот, предназначенных для пропуска железнодорожного транспорта.
Число эвакуационных выходов из каждого помещения должно быть не менее двух. Наружные пожарные лестницы, удовлетворяющие противопожарным требованиям, могут быть ис-пользованы в качестве выходов со второго и вышерасположенных этажей. В зависимости от категории пожарной опасности производства и степени огнестойкости здания расстояние от наиболее удаленного рабочего места до выхода наружу или в лестничную клетку принимают таким, чтобы люди могли покинуть помещение за то время, пока пребывание в нем допустимо, т. е. до тех пор, пока не распространится огонь и продукты горения.
Ширину коммуникационных помещений и дверей на путях эвакуации принимают в зависимости от числа людей, находящихся на наиболее населенном этаже (кроме первого), с таким расчетом, чтобы их пропускная способность полностью обеспечивала эвакуацию в заданное время.. В большинстве случаев конструкции одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий выполняют по каркасной схеме. Каркасные системы наиболее рациональны при значительных статических и динамических нагрузках, характерных для промышленных зданий, и значительных размерах перекрываемых пролетов.
Однако при небольших пролетах (до 12 м) и отсутствии тяжелого подъемно-транспортного оборудования вместо каркасных конструкций применяют конструкцию с несущими стенами. Основные конструктивные элементы таких зданий — стены, несущие конструкции покрытия (балки или фермы) и уложенные по ним плиты покрытия. Поскольку в промышленных зданиях обычно отсутствуют внутренние поперечные стены, устойчивость наружных стен достигается устройством пилястр, которые располагают с внутренней или наружной стороны стены, чаще всего в местах опирания несущих конструкций покрытия.
Несущим остовом одноэтажного каркасного промышленного здания служат поперечные рамы и связывающие их продольные элементы.
Рис.2. Основные элементы каркаса одноэтажного промышленного здания. а - общий вид; б - схема устройства подстропильных конструкций; в - схема устройства вертикальных связей в покрытии: 1 - фундамент под колонну, 2 - колонна каркаса, 3 - ригель (балка или ферма), 4 - подкрановая балка, 5 - фундаментная балка; 6 - несущая конструкция ограждающей части покрытия плиты; 7 - подстропильная ферма; 8 - вертикальные связи между колоннами, 9 - вертикальные связи в покрытии; 10 - наружная стена, 11 - оконные переплеты; 12 - — ограждающая конструкция покрытия (пароизоляция, термоизоляция и кровля). 13 - воронка внутреннего водостока.
Поперечная рама каркаса состоит из стоек, жестко заделанных в фундамент, и ригелей (ферм или балок), являющихся несущими конструкциями покрытия, опертых на стойки каркаса.
Подольные элементы каркаса обеспечивают устойчивость каркаса в продольном направлении и воспринимают кроме нагрузок собственной массы продольные нагрузки от торможения кранов и нагрузки от ветра, действующего на торцевые стены зда-ния. К. этим элементам относятся: фундаментные, обвязочные и подкрановые балки, несущие конструкции ограждающей части покрытия и специальные связи (между стойками и между несущими конструкциями покрытия) .
Наружные стены каркасных зданий представляют собой лишь ог-раждающие конструкции и поэтому решаются как самонесущие или навесные. Конструктивная система покрытия может быть беспрогонной или с прогонами. В первом случае по несущим конструкциям покрытия укладывают крупноразмерные плиты (па-нели). Во втором случае вдоль здания укладывают прогоны, а по ним в поперечном направлении — плиты небольшой длины. Беспрогонная схема покрытия по затратам материала более экономична.
При шаге колонн каркаса 12 м и более возникает необходимость устройства подстропильных конструкций, на которые через 6 или 12 м устанавливают ригели (балки) или фермы. В случае, когда отсут-ствует подвесной транспорт и несущей конструкцией ограждающей части покрытия служат железобетонные плиты длиной 12 м, надобность в подстропильных конструкциях при шаге колонн каркаса, равном пролету плит, отпадает.
В некоторых промышленных зданиях, например цехах металлургических заводов, подстропильные конструкции имеют значительные пролеты, в мартеновских цехах, где печи размещены в средней части здания, колонны каркаса среднего ряда распо-лагают с шагом 36 м.
Рис.3. Устройство подстропильных конструкций больших пролетов. а,б - в главном здании мартеновского цеха с печами емкостью 500 т (а - поперечный разрез; б - продольный разрез); в - в прокатном цехе, Р— разливочный пролет. П печной пролет; 1 — разливочный кран грузоподъемностью 350/75/15 т; 2 - заливочный край грузоподъемностью 180/50т; 3 - консольно-поворотный передвижной кран грузоподъемностью Зт; 4 - консольный передвижной кран грузподъемностью 3 т, 5 - шихтовый открылок; 6 - защитный экран, 7 - подкрановые балки. 8 - стропильные фермы; 9 - подстропильные фермы, 10 - отрезки колонн
Подстропильные конструкции выполняют в виде ферм, которые воспринимают либо нагрузку от покрытия, либо нагрузку от мостовых кранов (рис. 7, а).
Подстропильные фермы, перекрывающие пролет 72 м, выполнены по типу стальных мостовых ферм с клепаными соединениями (рис.7. в). В данном случае они воспринимают кроме нагрузки подкрановых балок нагрузки от отрезков колонн, которые вклепаны в подстропильные фермы.
Покрытия с несущими конструкциями в виде железобетонных балок или ферм с уложенными по ним плитами имеют приведенную толщину бетона 80—100 мм при собственной массе (весе) 1 м2 покрытия 200— 250 кг. При такой массе покрытия значительную часть бетона и арматурной стали расходуют на то, чтобы воспринять собственную массу конструкции. Поэтому наряду с этими конструкциями покрытий в настоящее время широко распространены облегченные конструкции с применением металлического профилированного настила с легким утеплителем, укладываемого по прогонам.
Весьма перспективны покрытия в виде тонкостенных пространственных конструкций: оболочек, сводов, складок и др., примеры которых рассмотрены далее. Известны решения про-странственных армоцементных покрытий, масса 1 м которых 45—55 кг, а приведенная толщина оболочки 15— 20 мм.
Многоэтажные промышленные здания проектируют, как правило, с полным сборным железобетонным каркасом и самонесущими или навесными стенами и, в отдельных случаях, с неполным каркасом и несущими стенами. Основные элементы каркаса — колонны, ригели, плиты перекрытий и связи. Междуэтажные перекрытия выполняют из сборных железобетонных конструкций двух типов: балочные и безбалочные.
При безбалочных перекрытиях функцию ригелей выполняют железобетонные плиты, располагаемые по разбивочным осям колонн. Колонны и ригели, соединенные жестко в узлах между собой, образуют рамы каркаса, которые могут располагаться поперек, вдоль или одновременно в обоих направлениях.
Междуэтажные железобетонные перекрытия служат жесткими горизонтальными связями: они распределяют горизонтальную (ветровую) нагрузку между элементами каркаса и обеспечивают совместную пространственную работу всех элементов каркаса здания.
Функцию вертикальных связей выполняют поперечные или продольные железобетонные стены, или крестообразные стальные элементы, устанавливаемые между колоннами, или жесткое ядро, образуемое сочетанием поперечных и продольных железобетонных стен, образующих лестничные клетки, лифты.
Сборные железобетонные каркасы могут быть решены по рамной, рамно-связевой или связевой системе. При рамной системе каркаса пространственная жесткость здания обеспечивается работой самого каркаса, рамы которого воспринимают как горизонтальные, так и вертикальные нагрузки. При рамно-связевой системе вертикальные нагрузки воспринимаются рамами каркаса, а горизонтальные — рамами и вертикальными связями (диафрагмами). При связевой системе вертикальные нагрузки воспринимаются колоннами каркаса, а горизонтальные — вертикальными связями.
Рамно-связевые системы имеют некоторые преимущества по сравнению с рамами, так как упрощаются узловые сопряжения элементов каркаса и их можно унифицировать, достигая неко-торое сокращение расхода стали за счет облегчения закладных деталей в стыках и уменьшения арматуры в колоннах.
В тех случаях, когда поперечные стены или лестничные клетки отсутствуют или расстояние между ними очень велико, а также когда перекрытия ослаблены отверстиями, обеспечить удовлетворительную работу сборного железобетонного каркаса рамно-связевой системы не представляется возможным. В таких случаях применяют сборный каркас рамной системы. В отдельных случаях каркас может быть решен с балочной конструкцией перекрытия и жестким железобетонным монолитным ядром. Ядро на всю высоту здания выполняют в подвижной опалубке.
Требования пожарной безопасности в конструктивных решениях промышленных зданий сказываются прежде всего в устройстве противопожарных преград., т. е. противопожарных стен (брандмауэров, рис. 8, а, б), противопожарных зон (рис. 8 е), а в многоэтажных зданиях — в устройстве несгораемых перекрытий.
Рис.4. Противопожарные преграды. а - поперечная противопожарная стена, б - продольная противопожарная стена, в - противопожарная зона, г - расположение противопожарных преград в плане.
Противопожарные преграды разделяют объем здания на отдельные части, ограничивая при возникновении пожара распространение огня пределами одной части здания. Кроме того, с помощью противопожарных преград выделяют наиболее огнеопасные помещения.
Противопожарные преграды выполняют из несгораемых конструкций. Противопожарные стены располагают поперек или вдоль здания, разделяя междуэтажные перекрытия, покрытия, фонари и другие конструктивные элементы из несгораемых или трудносгораемых материалов. Противопожарные стены устанавливают на самостоятельные фундаменты либо на несущие несгораемые конструкции перекрытий.
Противопожарные стены выполняют выше уровня кровли на 0,6 м, если хотя бы один из элементов покрытия, за исключением кровли, выполнен из сгораемых материалов, и на 0,3 м если все элементы покрытия, за исключением кровли, выполнены из трудносгораемых и несгораемых материалов.
Противопожарные стены зданий с несгораемыми покрытиями могут не разделять покрытий и не возвышаться над кровлей независимо от группы ее возгораемости.
В цехах, оборудованных мостовыми кранами, противопожарные стены располагают только в верхней части здания. Расстояния между противопожарными степами назначают в зависимости от категории пожарной опасности производства. степени огнестойкости, этажности здания и приводятся в строительных нормах и правилах. Устройство проемов в противопожарных стенах не рекомендуется.
Противопожарные зоны устраивают шириной не менее 6 м. Они перерезают здание по всей его ширине. На участках противопожарных зон все конструктивные элементы здания вы-полняют из несгораемых материалов. Если противопожарная зона расположена вдоль здания, то она представляет собой противопожарный пролет, все конструкции которого изготовляют также из несгораемых материалов (рис. 8, г). По краям противо-пожарной зоны устраивают из несгораемых материалов гребни, размер которых принимают аналогично выступам противопожарных стен.
Возводимые здания должны полно отвечать их назначению и удовлетворять следующим требованиям:
1. функциональной целесообразности, т.е. здание должно быть удобно для труда, отдыха или другого процесса, для которого оно предназначено;
2. технической целесообразности, т.е. здание должно надежно защищать людей от вредных атмосферных воздействий; быть прочным, т.е. выдерживать внешние воздействия и устойчивым, т.е. не терять своих эксплуатационных качеств во времени;
3. архитектурно – художественной выразительности, т.е. здание должно быть привлекательным по внешнему (экстерьеру) и внутреннему (интерьеру) облику;
4. экономической целесообразности (предусматривает понижение затрат труда, материалов и сокращение сроков строительства).
4 Объемно-планировочные параметры здания
К объемно – планировочным параметрам относятся: шаг, пролет, высота этажа.
Шаг (b) – расстояние между поперечными координационными осями.
Пролет (l) - расстояние между продольными координационными осями.
Высота этажа (Н эт ) - расстояние по вертикали от уровня пола ниже расположенного этажа до уровня пола выше расположенного этажа (Н эт =2,8; 3,0; 3,3м)
5 Виды размеров конструктивных элементов
Модульная координация размеров в строительстве (МКРС) – единое право для увязки и согласования размеров всех частей и элементов здания. В основу МКРС положен принцип кратности всех размеров модулю М=100мм.
При выборе размеров для длины или ширины сборных конструкций пользуются укрупненными модулями (6000, 3000, 1500, 1200 мм) и соответственно обозначаем ими 60М, 30М, 15М, 12М.
При назначении размеров сечения сборных конструкций применяются дробные модули (50, 20, 10, 5 мм) и соответственно обозначаем ими 1/2М, 1/5М, 1/10М, 1/20М.
В основу МКРС положено 3 типа конструктивных размеров:
1.Координационный – размер между координационными осями конструкции с учетом частей швов и зазоров. Этот размер кратен модулю.
2.Конструктивный - размер между действительными гранями конструкции без учета частей швов и зазоров.
3.Натурный – размер фактический, полученный в процессе изготовления конструкции, отличается от конструктивного на величину допуска, установленную ГОСТ.
6 Понятие об унификации, типизации, стандартизации
При массовом изготовлении сборных конструкций важное значение имеет их однотипность, что достигается вследствие унификации, типизации и стандартизации.
Унификация – предельное ограничение типов размеров сборных конструкций и деталей (упрощается технология заводского изготовления и ускоряется производство монтажных работ).
Типизация – отбор из числа унифицированных наиболее экономичных конструкций и деталей, пригодных для многократного использования.
Стандартизация – завершающий этап унификации и типизации, типовые конструкции, прошедшие проверку в эксплуатации и получившие широкое распространение в строительстве утверждаются в качестве образцов.