Классификация и типы одно- и многопролетных одноэтажных зданий

Одноэтажные производственные здания по характеру застройки территории промышленного предприятия подразделяют на здания сплошной и павильонной застройки.
Здания сплошной застройки представляют собой многопролетные корпуса большой ширины. Такие здания бывают либо бесфонарные, рассчитанные на искусственное освещение и вентиляцию, либо с различными системами верхнего света и аэрации, обеспечивающими естественное освещение и проветривание производственных помещений. В зданиях сплошной застройки естественное проветривание, как правило, не обеспечивает необходимого микроклимата в производственных помещениях. Эта задача может быть решена только путем искусственной механической вентиляции.
Здания сплошной застройки в основном имеют внутренний водоотвод с многоскатной или плоской кровлей. Здания павильонной застройки имеют сравнительно небольшое число пролетов, обеспечивающих боковое освещение и естественное проветривание с забором воздуха через проемы в стенах и вытяжку через аэрационные фонари или шахты в кровле. Кровлю в зданиях павильонной застройки часто устраивают с наружным водоотводом.
К достоинствам павильонной застройки относятся меньшая пожароопасность предприятия в целом, лучшие условия санитарно-гигиенического режима (благодаря возможности естественного сквозного проветривания), а также возможность большей изоляции цехов с производственными вредностями, пожаро- и взрывоопасных.
В зависимости от расположения внутренних опор одноэтажные производственные здания подразделяют на пролетный, ячейковый и зальный типы.
Пролетный тип здания характеризуется преобладанием в сетке колонн одного размера над другим. Этот тип здания появился в 80-х годах прошлого столетия с введением мостовых подъемно-транспортных кранов для перемещения возрастающего по весу сырья, полуфабрикатов и готовых изделий и характерен для производства с постоянным направлением технологического потока, так как движение кранов возможно только вдоль пролета. Транспортная связь между соседними параллельными и взаимно перпендикулярными пролетами при помощи кранов, как правило, отсутствует. Габариты пролета назначают в соответствии с проектируемым в нем технологическим процессом и транспортным оборудованием. В зданиях пролетного типа шаг колонн равен или кратен 6 м, а величина пролетов кратна 6 м (за исключением пролета 9 м).
Для зданий без мостовых кранов применяются пролеты 6, 9, 12, 18 и 24 м, а для зданий, оборудованных кранами, — 18, 24, 30 м и более. Высоты помещений от отметки чистого пола до низа несущих конструкций перекрытия в зданиях без мостовых кранов назначают для пролетов до 12 м равными 3,6; 4,2; 4,8; 5,4 и 6 м, а для зданий с пролетами 18 и 24 м —5,4; 6; 7,2; 8,4; 10,8 и 12,6 м.
В зданиях с мостовыми кранами независимо от их грузоподъемности высоты помещений принимают 8,4; 9,6; 10,8; 12,6 и 14,4 м для пролетов 18 м; 8,4; 9,6; 10,8; 12,6; 14,4; 16,2 и 18 м для пролетов 24 м и 12,6; 14,4; 16,2 и 18 м для пролетов 30 м.
В практике промышленного строительства пролетный тип одноэтажного производственного здания весьма распространен. Объемно-планировочное решение этого типа здания определяется взаимным расположением пролетов. В зданиях сплошной застройки рекомендуемой схемой взаимного расположения пролетов является параллельная.
Однако иногда к ряду параллельных пролетов с одной или с двух сторон примыкают перпендикулярные пролеты. Такие схемы усложняют конструктивное решение здания, но все же применяются для некоторых цехов по требованиям производства. В поперечных пролетах размещают сборочный цех, питаемый полуфабрикатами из примыкающих к нему заготовительных цехов, или склады, питающие заготовительные цехи. При параллельном расположении пролетов важно соблюдать группировку одноразмерных пролетов и распределение групп пролетов в порядке их последовательного возрастания. Случайное чередование пролетов различных габаритов усложняет конструктивное решение и условия эксплуатации кровли здания, где образуются перепады высот и снеговые «мешки».
Наличие перепадов высот пролетов требует применения парных колонн, обвязочных балок для поддержания висячих стен, устройства дополнительных водостоков или карнизов. При выравнивании высот пролетов стоимость здания повышается за счет увеличения высоты торцовых стен и длины колонн, но зато при этом повышается индустриальность строительства, улучшается эксплуатация здания. Рекомендуется выравнивание пролетов под одну кровлю при разнице высот до 2,4 м.
Развитие массового и непрерывно-поточного производства часто требует размещения технологических линий и движения внутрицехового транспорта в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Мостовые краны не обеспечивают этого. В таких случаях возникает необходимость перехода на другой, более гибкий — подвесной или напольный транспорт. В связи с этим появляется новый тип здания сплошной застройки с квадратной или близкой к этому сеткой колонн и одинаковой высотой до низа перекрытия с подвеской к нему подъемно-транспортного оборудования. Здание этого типа, называемое ячейковым, легко допускает изменение в направлении производственных потоков, перестановку оборудования и потому часто именуется также гибким, или универсальным типом здания.
Для зданий зального типа характерны большие пролеты (от 36 до 100 м и более), требующие специальных конструкций. Этот тип здания применяется в случаях, когда необходима большая производственная площадь без внутренних опор (например, для ангаров, эллингов и др.).
Объемно-планировочное и конструктивное решение одноэтажного здания зального типа не является массовым, а потому жестко не регламентируется. Современное состояние индустриализации предусматривает строительство одноэтажных производственных зданий по проектам, составленным из унифицированных типовых пролетов и секций.
Для производств промышленности строительных материалов и строительной индустрии утверждены следующие габариты унифицированных типовых пролетов:
18X144 и 18X72 м, высотой 7,2 м (бескрановые или с подвесным подъемно-транспортным оборудованием);
18x144 м, высотой 10,8 м (с мостовыми кранами);
24X144 м, высотой 10,8 м (с мостовыми кранами и с подвесным подъемно-транспортным оборудованием);
30 Х длину, кратную 72 м, высотой 9,6 м (с мостовыми кранами).
Предприятия нерудной промышленности размещают в зданиях павильонного типа. Для первичного дробления устанавливают пролет 12 м, высотой 14,4 м, для последующего дробления и обогащения — 18 и 24 м, высотой 18 м.
Для предприятий машиностроения утверждены следующие унифицированные типовые секции:
а) основные секции:
размеры в плане 144X72 и 72X72 м; сетка колонн 24X12 и 18X12 м; высота бескрановых пролетов и с подвесным транспортом грузоподъемностью до 5 т включительно 6 и 7,2 м; высота пролетов с мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 т включительно 10,8 и 12,6 м;
б) дополнительные секции для поперечных пролетов:
при грузоподъемности мостовых кранов до 30 т включительно размеры секций в плане 24X72 и (24+24) Х72 м, высота 10,8 и 12,6 м; при грузоподъемности мостовых кранов до 50 т включительно размеры секций в плане 30X72 м, высота 16,2 и 18 м.
Для зданий павильонного типа химических производств утверждены следующие унифицированные типовые секции: размеры в плане 60X24, 60X30, 72X24, 72X30, 60X24+ +24, 60X30+30, 72X24+24 и 72X30+30 с высотой пролетов 10,8; 12,6; 14, 4 и 18 м.
Для одноэтажных зданий предприятий химической промышленности приняты следующие унифицированные типовые секции: размеры в плане 72X72 м с сеткой колонн 18Х12 и 24X12 м, высотой 6; 7,2; 8,4; 10,8 м; размеры в плане 72X144 м с сеткой колонн 18X12 м, высотой 6, 7,2; 8,4 м; размеры в плане 72X120 м с сеткой колонн 30X12 м. высотой 7,2 и 8,4 м.
Для предприятий легкой и пищевой промышленности утверждены следующие унифицированные типовые секции: размеры в плане 60X24, 60X48, 60X74, 60X144, 72X24, 72X48, 72X72 и 72X144 м с высотой 4,8 м для зданий шириной 24 м и 4,8 и 6 м для зданий шириной 48, 72 и 144 м; сетка колонн 6X12 м для зданий шириной 24, 48 и 72 м и 12X18 м для зданий шириной 72 и 144 м.
В настоящее время Госстроем разрешено размеры секций принимать кратными 6 и 12 м (в зависимости от числа пролетов). Объемно-планировочное решение одноэтажного производственного здания определяется крупностью сетки колонн. Применение мелкоразмерной сетки не позволяет рационально использовать производственную площадь, затрудняет реконструкцию цехов при модернизации технологического процесса, не позволяет применять более прогрессивные конструкции. Чем крупнее сетка колонн, тем специфичнее конструктивное решение покрытия и различных систем верхнего освещения.
Анализ различных сеток колонн для цехов многих производств показал, что укрупненная сетка колонн дает возможность экономичнее использовать производственную площадь. В машиностроении, например, при увеличении размеров сетки колонн с 12x6 до 18X12 м достигается экономия производственных площадей до 9%. В текстильной промышленности переход от сетки колонн 9x12 к сетке 12X18, 18X18 и 24X24 м дает соответственно экономию в площадях на 4,5; 9 и 10%.
Оптимальной для большинства производств является сетка колонн 18X12 или 24Х12 м. На основе этих сеток создаются унифицированные типовые пролеты и унифицированные типовые секции одноэтажных производственных зданий.
Сетка колонн, как правило, должна быть однотипной по всей площади здания, но в некоторых случаях она может меняться в зависимости от требований производства, внутрицехового транспорта. Так, например, в самолетосборочном корпусе возможно сочетание здания зального типа с пролетным, а в некоторых производствах машиностроительной промышленности — ячейкового с пролетным.
При планировке крупных производственных корпусов их площадь расчленяют внутрицеховыми сквозными проездами, ширина которых по условиям противопожарной безопасности не менее 4,5 м с воротами в противоположных концах здания. Расстояния между проездами также определяют в соответствии с требованиями пожарной безопасности.
Практика зарубежного строительства показывает, что для механических цехов проезды целесообразно размещать в продольном направлении через 30 м и в поперечном через 60 м. Это позволяет отказаться от мостовых кранов, так как дает возможность обеспечить производственный процесс средствами напольного транспорта, а монтаж и демонтаж оборудования осуществлять автомобильными кранами.
При размещении в корпусе нескольких производств проезды должны быть прямыми и сквозными. Они проходят через все предприятия по границам цехов с различным технологическим режимом, а также по границам соприкосновения зон основного производства с подсобно-производственными, складскими, вспомогательными и бытовыми помещениями. Противопожарные проезды одновременно являются и эксплуатационными. Панели и кварталы, образовавшиеся в результате деления проездами общей площади здания, распределяют между цехами и отделениями в соответствии с требованиями технологического потока и с учетом специфических особенностей производства.
Предприятия и цехи с избыточными тепловыделениями, пожаро- и взрывоопасные должны располагаться по периметру корпуса, так чтобы можно было использовать проемы в стенах для забора свежего воздуха и сброса легких наружных ограждений взрывной волной. Производства, требующие постоянства режима (температура воздуха, влажность, освещенность и др.), должны, наоборот, тяготеть к центральной части корпуса для уменьшения влияния внешней среды на температурно-влажностный режим внутри помещения. Склады сырья, полуфабрикатов, готовой продукции размещают в тыльной части здания, связанной с подъездами автомобильного и железнодорожного транспорта. Административные, лабораторные и бытовые помещения, а также различные опытные и экспериментальные установки располагают с лицевой стороны здания. Вентиляционные и энергетические системы размещают в соответствующих зонах с соблюдением расстояний, наиболее целесообразных по условиям разводки коммуникаций и их эксплуатации.
Планировка производственных зданий основывается на правильном зонировании их полезной площади. В практике проектирования выработаны две системы зонирования: поперечная (глубинная) и продольная.
При поперечном зонировании (от лицевой к тыльной стороне здания) зоны размещают в следующей последовательности: административно-лабораторные и бытовые помещения; опытные и экспериментальные установки; вентиляционные и энергетические системы; основные производственные цехи; вентиляционные и энергетические системы; подсобно-производственные помещения; склады сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. При этом сквозные продольные проезды, как правило, проходят по границе основных производственных цехов.
Общая ширина (глубина) здания назначается с учетом оптимальных размеров отдельных зон, длина же корпуса определяется необходимой производственной площадью.
При поперечном зонировании может быть легко изменено соотношение площадей различных производств вплоть до полного их объединения. Расширение же предприятий возможно только в боковые стороны.
При продольном зонировании административно-лабораторные и бытовые помещения, вентиляционные и энергетические системы, а также подсобно-производственные помещения размещают по границам смежных предприятий или цехов с различным производственным режимом. В этом случае подсобные помещения обслуживают сразу два предприятия или два производства, а сквозные проезды идут поперек корпуса по границам основного производства и обслуживающих зон.
Продольное зонирование обеспечивает свободное расширение производства в направлении тыльной стороны здания, однако встройки с обслуживающими помещениями затрудняют свободное маневрирование производственными площадями в пределах предприятий и цехов с различным режимом работы.
В зависимости от требований конкретного производства возможны также и различные варианты совмещения двух систем зонирования площади производственного корпуса.
В условиях постоянного технического прогресса, совершенствования технологических процессов производства и непрерывной модернизации оборудования особое значение приобретает степень универсальности производственного здания. В связи с этим при проектировании иногда принимаются несколько увеличенные пролеты, шаг колонн и высоты помещений, предусматривается возможность применения более маневренного транспортного оборудования. Все это вызывает некоторое повышение первоначальных затрат, но окупится в дальнейшем, если учесть увеличение сроков морального износа здания.
Формирование новых типов одноэтажных производственных зданий идет двумя путями. Основное направление характеризуется совершенствованием систем естественного освещения с дополнительным применением рационального искусственного света, главным образом в вечернее и ночное время. Второй путь — развитие бесфонарных герметических зданий без естественного света.
Наиболее прогрессивными системами естественного освещения являются новые типы зенитных фонарей с заполнением из оргстекла, стеклопластика или покрытия с применением волнистого и плоского армированного стекла, стеклопакетов и других материалов, а также различных форм шедовых покрытий.
Отказ от фонарных надстроек упрощает и удешевляет строительство, уменьшает теплопотери и некоторые эксплуатационные расходы.
Здания, предназначаемые для размещения производств, требующих автоматического регулирования температуры и влажности воздуха или особого режима по чистоте воздуха в помещении, целесообразно проектировать без фонарей (производства искусственного или синтетического волокна, радиоэлектроники и т. п.), а в отдельных случаях и без окон или только со смотровой полосой остекления на уровне глаз работающих.
Производственные помещения без естественного освещения или с недостаточным естественным освещением при постоянном пребывании работающих должны быть оборудованы установками искусственного ультрафиолетового облучения (с эритемными лампами).
В целях улучшения метеорологических условий в производственных помещениях, снижения единовременных затрат на устройство искусственной вентиляции и расходов на ее эксплуатацию в зданиях, к которым не предъявляют особых требований герметизации, как правило, следует предусматривать оконные проемы с открывающимися створками, используемые для видового остекления и освещения крайних пролетов, а также для притока наружного воздуха с вытяжкой через фонари различных систем.
Универсальные одноэтажные производственные здания — заводы проектируют с учетом максимально возможного блокирования всех основных производственных, подсобно-производственных, складских, лабораторных, конторских и бытовых помещений в одном корпусе.
Для размещения помещений, не требующих большой высоты, в пределах корпуса устраивают внутренние встроенные антресоли. Их располагают над подсобно-производственными помещениями, внутрицеховыми проездами и в мертвой зоне работы кранового оборудования, не требующими полной высоты помещения. Антресоли лучше размещать по границам цехов с различным режимом производства и между предприятиями, блокируемыми в одно здание.
В зданиях, предназначенных для производств, требующих кондиционирования воздуха и стерильной чистоты, устраивают подвесные потолки сборной конструкции в виде панелей из легких эффективных материалов (алюминия, асбестоцемента, пластмасс и др.).
Некоторые технологические и санитарно-технические разводки выносят из подполья и размещают в пределах строительной высоты конструкции перекрытия, что удобно при монтаже и обслуживании. При таких решениях все подводки к технологическим установкам идут сверху; это ограничивает возможность применения мостовых кранов и создает предпосылки для перехода на наземный транспорт.