Основы строительного дела

Раздел: Строительство

Исходной базой для определения основных размеров производственного здания в плане является площадь, необходимая для размещения оборудования, предназначенного для F-шолне- ния программы цеха. Кроме размеров самого оборудования, учитывается, естественно, и соответствующая свободная площадь около агрегатов, а также площадь для проходов и проездов, для промежуточных и вспомогательных складов, инструментально- раздаточных мастерских и пр.

При решении о б ъ е м н о-п ланировочных и конструктивных вопросов компоновки производственных зданий и отдельных помещений следует учитывать ряд общих положений, а именно:

1)        блокировку цехов (объединение в одном здании) целесообразно производить во всех случаях, когда это не противоречит технологическим, санитарно-техническим и противопожарным требованиям;

2)        производства, сопровождающиеся значительным выделением влаги, газов (литейные, сталеплавильные, кузнечные и др.), следует располагать в отдельных зданиях или в самостоятельных крыльях здания с обеспечением их наиболее эффективной аэрацией;

3)        помещения для производств, опасных в пожарном отношении, надлежит размещать в одноэтажных зданиях у наружных стен; производства со значительным тепло- и газовыделениями располагаются в верхних этажах многоэтажных зданий, если это допускается по условиям технологических процессов;

4)        производства, сопровождающиеся сильным шумом, выделяются в отдельные помещения или в отдельные здания;

5)        размещение производственных помещений в подвальных или полуподвальных этажах допускается лишь в тех случаях, когда это диктуется целесообразной организацией технологии производства и когда рабочие находятся в них временно; расположение в подвалах и полуподвалах производств, связанных с применением воспламеняющихся или взрывоопасных веществ, не допускается;

6)        в зданиях, где возможно возникновение взрывной волны, принимаются следующие меры предосторожности: а) конструкции покрытия должны быть легко сбрасываемыми; трудно сбрасываемые покрытия допускаются только при наличии световых фонарей или устройстве отдельных легких панелей покрытий; б) световые проемы заполняются переплетами, легко открываемыми наружу; в) стены должны иметь отделку, допускающую легкую очистку их от пыли.

На выбор высоты помещения в основном влияют габариты наиболее крупного оборудования цеха, типы и размеры подъемно-транспортных устройств (например, наличие мостовых кранов) и необходимая по нормам кубатура воздуха в цехах.

После установления общих размеров одноэтажного здания в плане выбирается наиболее рациональная ширина пролетов — обычно в пределах 12—15 м для мелкосерийного производства и 18—21—24 м для цехов с крупным оборудованием, предназначенным для обработки более крупных деталей и изделий; намечается число пролетов и материал основных конструкций. Если характер производства допускает расположение цехов в несколько этажей, устанавливается возможная этажность здания.

Установление стандартной сетки колонн для производственных зданий с продольным шагом колонн 6 ж и с пролетами 12, 15, 18, 21 и 24 м определило и стандартные пролеты кранов. Таким образом, на основании данных стандарта можно заранее давать заказ на изготовление подъемных кранов.

Многообразие отраслей промышленности и особенностей технологических процессов, обусловливающих различный режим в производственных помещениях, не позволяет установить общие условия рационального выбора архитектурно-строительных конструкций и материала постройки. Только после установления характера производства и условий влажности, паровыделений, химических влияний, пожароопасности и взрывоопасности, а также требуемой долговечности зданий и их конструкций останавливаются на определенных решениях. Естественно, что в отдельных случаях возможно резкое преобладание тех или других условий. Так, например, в производствах, применяющих легко воспламеняющиеся жидкости, руководящим требованием к материалу основных конструкций здания будет соблюдение условий пожарной безопасности и как следствие — огнестойкости конструкций. В мокрых цехах основным является требование влагоустойчивости конструктивных элементов зданий; в цехах пищевой промышленности — создание наилучшего санитарно-гигиенического режима И т. д.

В зависимости от требований на основе физико-механических характеристик строительных материалов и местных условий выбирается наиболее рациональное конструктивное решение проектируемого здания.

Технические изыскания, приведенные Гипротис и практика проектирования заводов легкого и среднего машиностроения выявили существенные преимущества укрепленной сетки колонн 12Х Х12, 12X18 и 18X18 м. В этом случае линии станков можно располагать как вдоль, так и поперек пролетов, что позволяет компоновать здание только из параллельно расположенных пролетов; отпадает необходимость в сложной планировке цехов, облегчается задача перестановки оборудования в случае изменения технологического процесса и пр. Кроме того, укрупнение сетки колонн дает возможность улучшить условия работы в цехе, сократить транспортирование деталей и уменьшить количество вспомогательных и обслуживающих рабочих. С укрупнением сетки колонн увеличиваются, таким образом, возможности рационализации в организации производства, улучшается приспособляемость («гибкость») цеха. Такие здания получили название гибких цехов.

Особенно целесообразны гибкие цехи в случаях, когда технологический процесс позволяет обойтись без подъемных кранов или когда характер подъемно-транспортных средств допускает крепление их к нижним поясам стропильных ферм. При этом движение легкого подвесного транспорта (кран-балки, тельферы) возможно как вдоль, так и поперек пролетов.

Подробный технико-экономический анализ показал, что переход от общепринятой сетки колонн 6X12 ж к сетке 12X18 ж дает экономию площади до 9% и снижение трудоемкости монтажа стального каркаса до 5%.

В состав каркаса здания вводятся подстропильные фермы ( 176), которые служат опорой для промежуточных стропильных ферм. В пристенных рядах колонн сохраняется шаг 6 м.

Основным типом промышленного здания машиностроительного и ряда других производств в настоящее время является одноэтажное многопролетное здание с естественным освещением, осуществляемым главным образом через фонари верхнего света. Последние служат, кроме того, как это было указано выше, для аэрации производственных помещений, т. е. для естественной их вентиляции.

Примеры архитектурно-конструктивных решений отдельных цехов. В развитие приведенных выше общих положений по методике проектирования промышленных зданий можно привести .ряд примеров, отражающих влияние производственного процесса и санитарно-гигиенического режима помещений «а выбор материала и конструкции элементов здания. При этом учитывается знакомство изучающих приемы архитектурно-строительного проектирования с технологическими процессами, поэтому в этом отделе отражены лишь те специфические требования, которые производство предъявляет к архитектурным конструкциям зданий в целом и к его отдельным элементам.

1. Здания металлургических предприятий — мартеновских и прокатных цехов и обогатительных фабрик черной металлургии, алюминиевых комбинатов и магниевых заводов. При проектировании заводов черной металлургии за основу берутся три стадии производственного процесса: выплавка чугуна из руды, передел чугуна на сталь, механическая и термическая обработка стали для получения определенных ее видов по форме и механическим свойствам.

Направление, основного потока сырья диктует взаиморасположение отдельных цехов на генеральном плане предприятия. Следует отметить, что металлургические заводы по сравнению с предприятиями других отраслей промышленности требуют большой заводской площадки, так как мощный грузооборот завода заставляет придерживаться при планировке цехов принципа пря- моточности производственных процессов. Кроме того, на взаимное расположение цехов влияет необходимость пользования преимущественно рельсовым транспортом.

На генеральном плане цехи располагаются согласно направлению производственного потока в следующей последовательности: домны, мартены, прокатные цехи. При расположении на заводской площадке зданий и сооружений предусматривается расширение завода.

Здания административно-хозяйственной группы (главные и цеховые конторы, лаборатории и т. д.) ввиду большой площади заводской территории размещаются при соответствующих группах цехов. Проходные конторы могут располагаться по всему периметру заводской территории, однако с учетом возможного сокращения путей от города или рабочего поселка.

С конструктивной точки зрения большая часть цехов металлургических заводов представляют собой несущий каркас с за полнением стен асбестоцементными листами, шлакобетонными камнями или кирпичом. Продольный шаг колонн принимается, как правило, 6 ж; пролеты — в зависимости от размеров и расположения оборудования.

Несущими конструкциями покрытия чаще всего~~являются стальные фермы, по которым укладываются стальные прогоны, железобетонные плиты без - утепления, покрытые рубероидным ковром, или асбестоцементные волнистые листы.

Фонари предпочтительны незадуваемые или М-образные с вертикальным остеклением как наиболее активные в отношении аэрации и менее подверженные загрязнению.

В шихтовом дворе, копровом здании, складе заготовок, в цехе изложниц, конверторном' цехе, цехе нагревательных колодцев и складе готовых изделий прокатного цеха устраивается земляной или глинобитный* пол. В цехе блюминга и прокатном требуется несгораемый упругий, прочный пол, не дающий пыли.

2. Цехи металлообрабатывающего производства. При проектировании металлообрабатывающих предприятий следует в целях выяснения исходных положений для архитектурно-строительного проектирования прежде всего классифицировать здания и помещения в соответствии с назначением и характером производственного процесса. Эта классификация строится по признакам серийности программы (индивидуальные, мелкосерийные, крупносерийные, массовые изделия) и по весовой характеристике выпускаемых изделий (особо тяжелые, тяжелые, средние, легкие). Серийность производства определяет его поточность и взаиморасположение отдельных цехов, метод сборки, необходимую освещенность рабочих мест естественным светом и т. д.

Основными видами цехов металлообрабатывающих заводов являются механосборочные, литейные и кузнечные.

А. Механосборочные цехи. Помещения, входящие в состав механосборочного цеха, по условиям технологического процесса состоят в основном из склада полуфабрикатов, механического (станочного) отделения, промежуточного склада, малярного, сборочного отделений и отделения окончательной обработки с экспедицией.

Основные технологические процессы в рассматриваемом случае — это механическая обработка металла и сборка деталей. Ряд производственных процессов можно объединить, выделяя химическую и термическую обработку, шлифовку сухим способом и другие вредные процессы в отдельные закрытые помещения.

При проектировании механосборочного цеха особое внимание должно быть уделено вопросу равномерного освещения всей площади помещения с соответственным размещением световВгх фонарей. Санитарно-гигиенические условия работы требуют температуры в помещении 16—18°, нормальной влажности воздуха. В' бескрановых пролетах целесообразна укрупненная сетка колонн.

Полы должны строго отвечать характеру технологических процессов. В ряде цехов они должны быть теплые, нежесткие, не подвергаться разрушению при падении на них металлических предметов; в травильных отделениях — кислотостойкие и т. д. Так, в отделении механической обработки деталей, в сборочном и контрольном помещениях настилаются торцовые полы; в термическом—из естественных камней или клинкера; в травильном отделении — асфальтовые, клинкерные или из керамических плиток на кислотостойкой замазке и т. д.

В механосборочном цехе фонари устраиваются в большей части помещений только для освещения рабочих мест, а не для аэрации; поэтому и форма фонарей может быть менее активная с точки зрения аэрации (обычно прямоугольные фонари). Для отделений точных работ предъявляются требования достаточной светоактивности остекления фонарей.

В термическом отделении необходимо использовать фонари и для вентиляции цеха, что влияет на выбор формы фонарей. Здесь уместны М-образные фонари с вертикальным остеклением.

Б. Литейные цехи. Технологические процессы, протекающие в основных помещениях литейных цехов, предъявляют как к ограждающим и несущим конструкциям, так и к общему решению цеха несколько иные требования, чем в механосборочных цехах, ввиду выделения больших количеств тепла и вредных газов (плавильное, заливочное отделение и др.), наличия агрегатов, имеющих значительные габариты (ваграночное отделение), необходимости установки мощного кранового оборудования и т. п.

Создание наиболее благоприятных санитарно-гигиенических условий работы достигается выбором соответствующей конфигурации здания в плане с размещением горячих и вредных производств в однопролетных крыльях. Кроме того, возможно вынесение некоторых отделений (складов) в самостоятельные здания в целях ограничения общей ширины застройки. При сплошной застройке над пролетами, в которых выделяются вредности, устанавливаются специальные аэрационные фонари с обеспечением притока свежего воздуха непосредственно через проемы в стенах пролета или через соседние помещения, не имеющие вредностей. При невозможности соблюдения этих требований ширина цеха не должна превышать 60—70 м. В случае сплошной застройки вспомогательные помещения не должны располагаться вдоль продольных наружных стен в целях лучшего использования последних для освещения и аэрации основных отделений цеха.

При планировке цеха следует стремиться к четкой классификации отделений по принципу санитарной характеристики, например: отделения с повышенными тепловыделениями и наличием газов, не требующие постоянного отопления (плавильное, заливочное, выбивное и т. д.), отделения с малыми тепловыделениями (или без таковых), требующие нормального отопления (формовочные, стержневые, обрубные и т. д.).

Ваграночное отделение с большим выделением копоти и пыли, выбивное и земледельное отделения, выделяющие пыль, следует так располагать по отношению к господствующему направлению ветра, чтобы указанные выделения в наименьшей мере загрязняли как примыкающие помещения, так и более удаленные цехи. Все отделения цеха, имеющие вредные тепловые, пылевые или газовые выделения, необходимо по возможности концентрировать в одном месте.

Указанные выше вопросы взаимосвязи отдельных помещений, отражающие планировочные и санитарно-гигиени- ческие требования к ним, служат основой для составления о б- щего проекта производственного предприятия.

Высота помещений литейного цеха назначается в зависимости от габаритов оборудования, количества и грузоподъемности кранов и достигает в отдельных помещениях 15 м (отделение плавильных агрегатов литейной ковкого чугуна).

Вопрос о выборе покрытия пола имеет большое значение для увеличения срока эксплуатации пола. Типы покрытий полов могут быть рекомендованы следующие.

В складе шихтовых материалов, где пол подвергается ударам при разгрузке металла, известняка и пр., особенно целесообразны полы из клинкера, булыжная мостовая или брусчатка по бетонному основанию.

В земледельном отделении, где пол засоряется землей, кусками металла, угольной пылью, небольшим количеством сульфатов и масел, рациональны бетонные и асфальтовые полы. %

В зоне сушки стержней пол подвергается температурным воздействиям, поэтому здесь лучше делать бетонный или клинкерный пол.

В плавильном отделении (зона заливочной площадки) пол, подверженный действию лучистой теплоты, выплесков жидкого металла, ударов при загрузке шихты и т. д., делают из чугунных рифленых плит или клинкерный по песчаной подушке.

В раздаточном отделении — пол из естественных или шлаковых (литых) камней, клинкерный, глинобетонный или глинобитный.

В заливочном отделении пол, подверженный действию выплесков металла, действию лучистой теплоты, засорению землей, шлаком и пр., делают клинкерный, глинобетонный или из чугунных рифленых плит.

В выбивном отделении на пол сбрасывают раскаленные детали, он испытывает сотрясения от действия выбивных решеток, подвергается засорению горячей землей, горелыми стержнями и т. д            рекомендуются полы из рифленых чугунных плит,

есте^ i^Hiibix камней и клинкера.

г обрубном отделении пол подвергается ударам падающих отливок, сотрясению при работе барабанов, засорению окалиной, металлической пылью, обрезками и т. д. Поэтому здесь наиболее целесообразны торцовые, асфальтобетонные и клинкерные полы.

Очень тщательно должны быть продуманы вопросы вентиляции цеха с учетом необходимости отсоса загрязненного воздуха возможно ближе к местам его образования.

В. Кузнечн о-п рессовые цехи состоят в основном из следующих отделений: склада металла, заготовительного, ковочного отделений, склада поковок, контрольно-правйльного, термического, травильного отделений, ремонтной мастерской, складов штампов, инструментов и подсобных материалов, аккумуляторной и насосной.

Все эти помещения обычно размещаются в здании П-образ- ной или Ш-образной формы.

Ковочные отделения характеризуются значительными тепловыделениями, а загрязненность наружного воздуха над крышей кузнечного цеха, обусловленная выделениями производства (копоть, окись углерода и др.), ухудшает условия проветривания цеха через фонари.

По указанным выше причинам кузнечные цехи не рекомендуется проектировать в виде многопролетных зданий сплошной застройки, а также не допускаются вспомогательные пристройки у продольных стен (их следует располагать у торцовых стен или в виде отдельно стоящего здания). Однако, если не менее 40— 50% площади занимает обработка металла в холодном виде (прессовые и штамповочные цехи), здание проектируется как для механосборочного цеха в виде многопролетного здания сплошной застройки. В связи с наличием тяжелых кранов шаг колонн, как правило, принимается 6 м.

Для хорошей аэрации каждый пролет цеха должен иметь продольный фонарь, расположенный по возможности над местами тепловыделений. Так как назначение фонаря чисто аэрацион- ное, остекленные части его следует делать вертикальными. Для обеспечения притока в цех свежего воздуха в стенах предусматривают открывающиеся створки оконных переплетов и открывающиеся фрамуги.

Выбор покрытия полов для отделений кузнечного цеха зависит от условий эксплуатации. Так, в складе металла пол, подвергающийся ударам сбрасываемых кусков металла при его разгрузке и работе кранов и испытывающий значительные нагрузки, целесообразнее всего делать из естественных камней или клинкера. Аналогично этому проектируется одежда полов в заготовительном отделении и в складе поковок, где, однако, допускается применение торцовых полов. В ковочном и термическом отделениях делают полы из естественных камней, чугунных плит и клинкерные (в проездах —• бетонные). Контрольно-правйльное отделение должно иметь торцовый пол. У печей настилается пол из чугунных плит или клинкера. В травильном отделении, где пол подвержен действию кислот, щелочей и воды, ударам от падения поковок, применяется асфальтовый, клинкерный пол или пол из керамических плиток (при мелких поковках) на кислотостойкой замазке.