ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра «Здания»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ №3
По дисциплине «Реконструкция зданий, сооружений и застройки»
Увеличение ширины пролета с 12 до 18 метров
Вариант 7.2
Сталь
Выполнил: студент гр. ПГС-907
Смирнов А.В.
Проверил: доц. Мартиров В.Б.
Санкт-Петербург 2013
СОДЕРЖАНИЕ
Раздел 1. Реконструкция и ее проблемы.
1. Понятие реконструкции………………………………………………......3
2. Проблемы реконструкции промышленных зданий ……………………3
Раздел 2. Исходные данные
1. Задача реконструкции …………………………………………………….5
2. Климатическая характеристика района строительства………………..6
3. Производственный режим в здании…….……………………………..…6
4. Описание производственного здания, подлежащего реконструкци…....7
5. Варианты реконструкции здания по назначению...……………………..7
6. Конструктивное решение..…………………………………………...….10
7. Несущие конструкции покрытия.....……………………………………..10
Раздел 3. Варианты реконструкций.
1. Вариант улучшения теплоизоляционных свойств ограждений………11
2. Варианты кровельного «пирога»…..…………………………………….13
3. Варианты реконструкций…………..……………………………………..13
Список использованной литературы……………………………….…………..15
Раздел 1. Реконструкция и ее проблемы.
1. Понятие реконструкции.
В настоящее время в связи с мировым кризисом в экономике есть все основания считать, что перепрофилирование нерентабельных производств, а также реализация природоохранных проектов в первую очередь будут связаны с реконструкцией объектов различных отраслей экономики и социальной сферы. Переустройство зданий и сооружений с целью частичного или полного изменения функционального назначения, установки нового эффективного оборудования, улучшения застройки территорий, приведения в соответствие с современными возросшими нормативными требованиями – это и есть реконструкция строительных объектов. Переустройство включает в себя перепланировку и увеличение высоты помещений, усиление, частичную разборку и замену конструкций, а также надстройку, пристройку и улучшение фасадов зданий, в том числе вписывание их в архитектуру города, которые разрослись до масштабов промышленных районов внутри. Учитывая, что при реконструкции капитальные вложения существенно меньше, чем при строительстве.
Серьезные трудности часто возникают при определении места рациональной установки грузоподъемных механизмов в монтажной зоне, а также в связи с необходимостью обеспечения минимального простоя предприятий. Поэтому необходимо применение специальных методов усиления, разборки, монтажа конструкций, исключающих полностью или сводящих к минимуму остановку эксплуатации реконструируемых объектов.
Работы по реконструкции зданий и сооружений отличаются повышенной по сравнению с новым строительством трудоемкостью на 25-30%, а по отдельным переделам на 50-100%. С другой стороны, общие затраты времени на реконструкцию в 1,5 – 2 раза меньше, чем на новое строительство. Это способствует быстрейшему вводу производственных мощностей – ускорению решения экономических, социально-бытовых и градостроительных задач.
2. Проблемы реконструкции промышленных зданий.
Во-первых, необходимостью специальных технологий, т.к. выполняются работы по реконструкции в условиях действующих цехов, на стесненных площадках, в старых, крайне неудобных для этого зданиях. Все это в свою очередь затрудняет применение имеющихся в распоряжении строителей средств механизации, усложняет доставку материалов и конструкций к рабочим местам, препятствует нормальному складированию их в зоне работ, что в конечном счете ведет к увеличению затрат ручного труда.
Во-вторых, в настоящее время в России наблюдается спад промышленного производства и снижение индустриализации. Поэтому реконструкция и перевооружение существующих промышленных зданий могут быть обеспечены лишь путем внедрения новых прогрессивных объемно-планировочных и конструктивных решений и конструкций заводского изготовления, а также дальнейшей индустриализации, осуществляемой двумя путями:
1. предельная механизация всех процессов на стройке (механическое транспортирование бетонных смесей, применение многократно оборачиваемой инвентарной опалубке, заводских заготовок арматурных конструкций и т.п.)
2. внесение большинства операций по изготовлению конструкций в заводских условиях – полносборное строительство.
При этом в условиях реконструкции предпочтителен первый путь.
Для получения длительного эффекта в основу реконструктивных мероприятий должны быть приняты два основополагающих принципа: комплектность работы, требующая в порядке случая полной или частичной замены объемно-планировочных решений и конструктивной системы зданий на более совершенные, удовлетворяющие требованиям передовой технологии производства, проведение работ, связанных с реконструкцией, как правило, без остановки основного производства. Оптимальные решения по реконструкции зданий следует принимать в результате многовариантного проектирования.
Все вышесказанное свидетельствует о необходимости радикальной реконструкции строительной индустрии в сторону большей гибкости, мобильности, способности динамичной смены номенклатуры изделий в соответствии с динамично меняющимися запросами общественного развития страны.
Раздел 2. Исходные данные
1. Задача реконструкции
В курсовом проекте необходимо выполнить реконструкцию существующего одноэтажного производственного здания, расположенного на севере республики Коми в городе Печоры. Необходимо учитывать наличие вечномёрзлых грунтов, низких температур в зимнее время. Необходимо проверить существующие ограждающие конструкции на соответствие современным требованиям по теплоизоляции и предложить варианты их реконструкции.
Задача реконструкции увеличение ширины крайнего пролета с 12 до 18 метров.
2. Климатические характеристики района строительства.
Место строительства – г. Печоры. Данные приняты по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».
Зона влажности – вторая (нормальная). Климатический район для строительства – I Г. Абсолютный минимум температуры воздуха в зимнее время составляет -55°С, а абсолютный максимум летом +31°С. Преобладающее направление ветра: за декабрь-февраль – юго-восток, 5,6 м/с, за июнь-август – северное 3,5 м/с. Район характеризуется наличием вечной мерзлоты.
Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца составляет 82%. Количество осадков за ноябрь-март – 183 мм. Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее теплого месяца 66%. Количество осадков за апрель- октябрь – 373 мм. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, с обеспеченностью 0,92: -42°С; продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха меньше 8°С: 270 средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой меньше 8°С: -7.9°С
3. Производственный режим в здании.
Производственный режим в здании характеризуется нормальными температурно-влажностными условиями:
; 
.
Естественное освещение в производственном здании:
В среднем 24-ти метровом пролёте расположен светоаэрационный фонарь шириной 6 м. Они предназначен для проветривания помещений с избыточным тепловыделением и для освещения.
Фонари представляют собой П-образную надстройку над проёмом в крыше. Вертикальные плоскости фонарей над бортом высотой 0,6 м от уровня кровли заполнены открывающимися переплетами. Плоская крыша по конструкции аналогична малоуклонной крыше всего здания. Доступ на крышу фонаря осуществляется по стальной лестнице с торца фонаря.
Основными элементами каркаса фонаря являются стальные конструкции в виде фонарных ферм, торцовых ферм-панелей и связей по фонарям. Эти конструкции выпускаются в виде отдельных отправочных марок.
Фонарная ферма надстраивается над стропильной фермой, в ее плоскости и образует поперечник фонаря. Она состоит из верхнего пояса, стоек и раскосов. Торцевая ферма-панель усилена соответствующими фермами раскосами.
Связи по фонарям устраивают в средней и крайнем шагах температурного отсека. Они воспринимают продольные усилия от ветровой нагрузки и передают ее на стропильные фермы.
4. Описание производственного здания, подлежащего реконструкции
Производственное здание одноэтажное, в плане – состоит из совмещенных прямоугольных форм (размеры в осях А-В, 1-10: 66000х96000мм, многопролётное (три пролёта: 24 м, 30 м и 12 м), сплошной застройки. Высота здания (по отметкам верха колонн) в пролётах различна (24-х и 30-ти метровом пролёте – 12,6 м, а в 12-18-ти метровом пролёте высота составляет 6 м).
Подъёмно-транспортное оборудование, имеющееся в здании: в 30-ти метровом пролёте – мостовой кран грузоподъёмностью 30 т, в 24-х метровом пролёте – мостовой кран грузоподъёмностью 10 т
В связи с малой освещенностью среднего 30-ти метрового пролета предусмотрены зенитные фонари 6000х3000мм в количестве 24 штуки. Так же после реконструкции крайнего пролёта (расширения крайнего пролёта) мы добавляем зенитные фонари 6000х3000мм в количестве 24 штуки, как и в 30-ти метровом пролёте.
5. Варианты реконструкции здания по назначению.
Промышленные предприятия разделяют на отрасли производства. Они состоят из промышленных зданий, которые предназначены для осуществления производственно-технологических процессов, прямо или косвенных связанных с выпуском определенного вида продукции. Независимо от отрасли промышленности здания подразделяют на 4 основные группы:
-производственные (в которых осуществляется выпуск продукции);
-энергетические (к ним принадлежат здания ТЭЦ, котельные, электрические/ трансформаторные подстанции и др.);
-здания транспортно-складского хозяйства (к ним относятся гаражи, склады готовой продукции, пожарные депо и др.);
-вспомогательные (административно-конторские бытовые, пункты питания, мед. Пункты и др.)
Реконструированная часть здания может быть использована в качестве производственного или здания транспортно-складского хозяйства. Во втором случае стоит уточнить допустимые нагрузки для фундаментов существующего промздания и, при необходимости, предусмотреть мероприятия по их усилению. При наличии соответствующих коммуникаций здание можно сделать и энергетическим. В этом случае также следует выполнить мероприятия по усилению фундаментов.
К вспомогательным здание может быть отнесено, но возникает необходимость проведения работ по звукоизоляции и устройству дополнительных источников естественного освещения.
Также реконструируемая часть здания может относиться к общественным.
Общественные здания и сооружения предназначены для размещения в них различного рода учреждения и предприятий, призванных обеспечить социальное, бытовое, культурное и коммунальное обслуживание населения. В соответствии с функционально-техническим процессом действующие строительные нормы устанавливают для общественных зданий, комплексов и сооружений следующие группы:
-здания для образования, воспитания и подготовки кадров.
-здания для научно-исследовательских учреждений, проектных, кредитных организаций;
-здания и сооружения для здравоохранения и отдыха;
-здания и сооружения культурно-оздоровительные и спортивные;
-здания культурно-просветительных и зрелищных учреждений;
-здания для предприятий торговоли, общественного питания и бытового обслуживания;
-здания для транспорта, предназначенные для непосредственного обслуживания населения (вокзалы, автовокзалы и др.);
-здания для коммунального хозяйства (кроме производственно складских и транспортных зданий и сооружений)- пожарные депо, похоронные бюро и др.;
-многофункциональные здания и комплексы, включающие помещения различного типа.
В нашем случае могут рассматриваться варианты:
1)Здание транспортно-складского хозяйства.
2)Здание культурно-просветительных и зрелищных учреждений.
3)Здание для предприятий торговли.
4)Многофункциональное здание.
Не может быть использовано здание в качестве учреждения для образования/воспитания/подготовки кадров из-за высоких требований к микроклимату в подобных учреждениях.
Предполагается увеличить ширину 30-ти метрового пролёта на 24 метра.
Каждый из возможных вариантов можно оценить по четырём критериям:
1) Функциональные достоинства и недостатки, эстетические требования
2) Конструктивные достоинства и недостатки
3) Технологические требования (возможность реконструкции без остановки производства)
4) Возможность использования существующих конструкций
| Возможное функциональное назначение (с ссылкой на чертёж) | Помещения входящие в состав здания | Достоинства | Недостатки |
| 1. Здания складского хозяйства (Склад продукции) | 1.Склад | -Полное использование обширных площадей | |
| 2. Многофункциональное здание. | 1.Административно-бытовые помещения 2.Складские помещения | -Нерациональное использование высоты здания | |
| 3. Здание транспортного хозяйства (автобусный парк) | 1.Гараж на 46 автомобилей 2.Ремонтный бокс 3.Мойка 4. Кабинет управляющего 5. Раздевалка водителей 6.Комната связи | -Полное использование обширных площадей автомобилями -Шаг боковых колонн(6м.) позволяет спроектировать несколько отдельных помещений для въезда и выезда | -Из-за использования первого этажа для стоянки автомобилей необходимо устраивать второй этаж для административно-бытовых помещений |
| 4. Здание культурно-просветительных и зрелищных учреждений. | 1.Выставочный помещение 2.Административно-бытовые помещения | -возможность презентации объектов имеющих большие габариты не только в ширину и длину, но в высоту, за счет большой высоты потолка здания. | -Рациональное использование объемов здания -Поскольку выставочный павильон занимает весь первый этаж то для остальных помещений необходимо устройство второго этажа со вторым светом |
| 5. Общественного назначения. Здание для предприятий торговли | 1.Атриум 2.Площади под аренду для магазинов и ресторанов | - Возможность устройства атриума за счет возможности использование световых фонарей | -Данное назначение требует установки не типовых ячеек колонн, что выльется в большие затраты за проектирования и расчет необычных конструкций. -Нерациональное использование объемов здания |
6. Конструктивное решение.
Конструктивная система – каркасная.
Конструктивная схема – рамно-связевая. В поперечном направлении располагаются рамы, в продольном направлении связаны подкрановыми балками и стальными связями.
Строительная система – сборно-монолитная.
7. Несущие конструкции покрытия.
В несущих конструкциях покрытия используются стропильные фермы.
Стропильные железобетонные конструкции – предварительно напряжённые. Арматура нижнего пояса (упрочнённые вытяжкой стержни периодического профиля, пакеты струн, пучки или витые пряди из высокопрочной проволоки) натягивается на упоры.
Перед установкой к опорным узлам стропильных конструкций привариваются опорные листы. Монтажное крепление осуществляется на анкерных болтах, затем опорные листы привариваются к оголовкам колонн.
На стропильные конструкции укладываются ребристые плиты покрытия. Их номинальные размеры 3х6м. Эти плиты формуются из бетона марки 400 и армируются стержневой арматурой и каркасами, расположенными в ребрах и полке. При установке плиты привариваются не менее чем в трех точках к стропильным конструкциям. Швы между плитами заполняются бетоном марки 200 на мелком заполнителе.
Раздел 3. Варианты реконструкций.
1. Вариант улучшения теплоизоляционных свойств ограждений
Исходные данные: место строительства – Печора
по СНиП 23-02-2003
· Зона влажности – 2 (нормальная)
· Влажностный режим помещений здания – нормальный
· Условия эксплуатации ограждающей конструкции – Б
по СНиП 23-01-99
· температура воздуха наиболее холодной пятидневки ˚C, с обеспеченностью 0,92:
text= - 43˚C
· продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха меньше 8˚C:
· znt = 270 сут.
· средняя температура воздуха периода со среднесуточной температурой меньше 8˚C: tnt= -7,9 ˚ C
Определение требуемого приведенного сопротивления теплопередаче элементов ограждающей конструкции Rотр
а) Определение Rотр исходя из санитарно – гигиенических и комфортных условий
| Rотр= | (tint–ext)·n |
| αint· Δ tn |
αint – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности - αint =8,7 (по СНиП 23-02-2003)
n – коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху - n=1 – для наружных стен.
Δ tn – нормируемый температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции - Δ tn = 4˚C
tint – температура внутреннего воздуха.
tint= 18˚C
| Rотр= | (18+4 3 )·1 | = 1, 75 | м2·˚С |
| 8.7·4 | Вт |
б) Определение приведенного сопротивления теплопередаче по табл. 1б* СНиП II-3-79* из условий энергосбережения Rreg в зависимости от значения градусососуток отопительного периода Dd:
Dd = (tint – tnt.)·znt = (18 – (-7,9)) 270 = 6993˚ C·сут.от.пер.,
где tht, zht — соответственно средняя температура, °С, и продолжительность, сутки, отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха не более 8°С.
Dd = 8000 ˚ C·сут.от.пер; Rreg =3,6 
Dd = 10000 ˚ C·сут.от.пер; Rreg =4,2
При помощи интерполяции находим: Rreg = 3.69
В качестве расчетного значения принимаем большее значение:
Rreg = 3,69
Принимаем сэндвич-панели.
Конструктивные особенности стеновых сэндвич панелей.
1.Металлическая обшивка (оцинкованная, окрашенная или с полимерным покрытием).
2.Клей.
3.Базальтовая минеральная вата (пенополистирол).
4.Для качественного стыкового соединения сэндвич панелей мы применяем классический замок. Данное соединение успешно предотвращает проникновение влаги внутрь панели, а также надежно соединяет соседние панели, исключая появления щелей, через которые может проникнуть холод внутрь здания.
Сопротивление теплопередаче при толщине панели 150 мм, равно 3,85 м2.0С/Вт, следовательно, получаем, что 
, Таким образом, выбранные сэндвич-панели удовлетворяют современным требованиям по сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций.
2. Варианты кровельного «пирога»
для вариантов металлических конструкций покрытия принят следующий вариант кровельного «пирога» (варианты 2, 5):
1. Два слоя кровельного ковра «изопласт» - 8мм.
2. Стяжка цементно-песчаным раствором – 20мм
3. Утеплитель минераловатные плиты - 200мм
4. Пароизоляция «изопласт» - 2мм
5. Стальная стропильная конструкция
Для вариантов деревянных конструкций покрытия принят следующий вариант кровельного «пирога» (варианты 1, 3, 4):
1. Кровельная ПВХ мембрана - 8мм
2. Цементная стяжка 60мм
3. Фибролитовый утеплитель 50мм
4. Косой настил 16мм по щитовому настилу 16мм
5. Прогон брус 180х150мм через 1000мм
6. Деревянная стропильная конструкция
3.Варианты реконструкций
3.1. Висячее покрытие с несущими элементами из прокатной стали.
В данном варианте устанавливаются 4 новые колонны, используются 2 существующие. Для уменьшения нагрузки на существующие можно установить еще 2 новые колонны рядом с ними.
Достоинства:
o Малая строительная высота.
o Использование существующих конструкций.
Недостатки:
o Сложность устройства узлов (соединения железобетонных и металлических элементов).
o Большая трудоемкость работ.
3.2 Балочная консольная система, подвешенная на тросах.
Балочная консольная система подвешивается на тросах, которые крепятся к стойке из швеллеров. Стойка закрепляется на существующей конструкции анкерами. Возможно устройство подвесного кранового оборудования.
Достоинства:
o Неограниченные возможности устройства въездных ворот.
o Отсутствие в середине цеха колонн, в отличие от других вариантов.
Недостатки:
o Необходимость усиления.
o Сложность сопряжения элементов.
o Большая трудоемкость.
3.3. Полуарка.
Устанавливаются 3 новые колонны, но которые одним концом опираются полуарки. Возможно так же использование существующих колонн, но в этом случае усложняются узлы сопряжения металлических и железобетонных элементов.
Достоинства:
o Только 3 новые колонны.
o Небольшие объемы работ.
Недостатки:
o Неполноценное использование возможности увеличения (из-за скругления конструкции
Список использованной литературы
1. СНиП 31.03-2001 Производственные здания
2. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника.
3. СНиП 23-01-99. Строительная климатология.
4. Шерешевский И. А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. – Самара: ООО «Прогресс», 2004.
5. Задания и методические указания к курсовому проекту по курсу «Реконструкция зданий и застройки» для студентов специальности ПГС (курсовой проект №3). – С-Пб.: ПГУПС, 2007.
6. Серия 1.400.1-18 Усиление железобетонных конуструкций производственных. Вып. 0-1. Фермы.
7. Кутухтин Е. Г., Коробков В. А. Конструкции промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений