К производственным относят здания, в которых размещены цехи любого назначения. К энергетическим относят здания ТЭЦ, котельные, электрические и трансформаторные подстанции, компрессорные станции. Здания транспортно-складского хозяйства включают гаражи, склады, пожарные депо. К вспомогательным относятся здания для размещения административно-конторских помещений, бытовых помещений и устройств, пунктов питания и медицинских пунктов. Вспомогательные помещения в зависимости от вида производства можно располагать непосредственно в производственных зданиях.
Объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий зависят от их назначения, характера размещения в них технологического процесса и отличаются значительным разнообразием.
Промышленные здания можно классифицировать по числу пролетов на однопролетные и многопролетные. Однопролетные здания (рис. 2а) целесообразны для небольших производственных, энергетических или складских зданий. Многопролетные здания (рис. 2б) - наиболее распространенный тип одноэтажных зданий.
а б
Рис. 2. Виды одноэтажных промышленных зданий:
а – однопролетные; б – многопролетные; 1 – подвесной кран; 2 – фонарь; 3 – опорный кран
По размеру пролетов здания разделяют на мелкопролетные (6, 9, 12 м), среднепролетные (18, 24, 30, 36 м), крупнопролетные (свыше 36 м). Наиболее удобны пролеты больших размеров, так как пространство, свободное от внутренних опор, облегчает размещение оборудования, однако, при этом затрудняется возможность устройства подъемно-транспортного оборудования. Пролеты средней величины имеют наибольшее распространение.
По числу этажей здания разделяются на одноэтажные и многоэтажные. В современном строительстве преобладают одноэтажные здания, так как они имеют определенные преимущества. В них лучше условия для размещения оборудования, организации производственных потоков, применения различных транспортных и грузоподъемных устройств. В одноэтажных зданиях обеспечивается большая маневренность при изменении технологического процесса. Многоэтажные здания целесообразно использовать при ограниченных размерах территории.
По наличию подъемно-транспортного оборудования здания подразделяют на бескрановые и крановые (с мостовым краном или подвесным транспортом).
По материалу основных несущих конструкций подразделяют на здания с железобетонным каркасом (сборным, монолитным, сборно-монолитным), стальным каркасом, кирпичными несущими стенами.
3.2 Объемно-планировочное решение зданий
Несмотря на разнообразие протекающих в промышленных зданиях технологических процессов, при их проектировании можно применять в большинстве случаев унифицированные планировочные и конструктивные решения.
Объемная унификация позволила сократить число типоразмеров конструкций и деталей зданий и тем самым повысить серийность и снизить стоимость их изготовления, кроме того, было сокращено число типов зданий, созданы условия для блокирования и внедрения прогрессивных технологических решений.
Основные унифицированные параметры и укрупненные модули для одноэтажных промышленных зданий приведены в табл. 3.1 [5], обозначения к ней показаны на рис. 3.
Таблица 3.1 – Основные параметры и модули одноэтажных промышленных зданий
| Параметры | Модуль, м | Принятые размеры, м |
| Пролет (L) | 6, 12, 18, 24, 30, 36 и более | |
| Шаг колонн (а) | 6, 12, 18 и более | |
| Высота (Н)(от пола до низа несущей конструкции покрытия на опоре): в бескрановых зданиях, в крановых зданиях | 0,6 0,6 | 3; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6 и более 4,2; 4,8; 5,4; 6; 6,6; 7,2; 7,8; 8,4; 9; 9,6 и более |
Выбор высоты помещения также зависит от расположения постов ТО и ТР, которые могут быть на подъемниках или напольные (на канавах) [1, 5, 12].
В целях упрощения конструктивного решения одноэтажные промышленные здания проектируют в основном с пролетами одного направления, одинаковой ширины и высоты. Применение в одном здании различных по величине пролетов возможно только в том случае, если это обусловлено технологическим процессом. В тех же случаях может быть допущено взаимно перпендикулярное расположение пролетов. Перепады высот в многопролетных зданиях менее 1,2 м обычно не устраивают, поскольку они значительно усложняют и удорожают решение здания.
Шаг колонн по крайним и средним рядам принимают на основании технико-экономических соображений с учетом технологических требований. Обычно он составляет 6 или 12 м. Возможен и больший шаг, но кратный укрупненному модулю 6 м, если допускает высота здания и величина расчетных нагрузок.
Таблица 3.2 – Высота помещений для постов ТО и ТР, м
| Подвижной состав | Посты напольные и на канавах без крана | Посты на подъемниках с подвесным краном и напольные с опорным краном | Посты на подъемниках с опорным краном |
| Легковые автомобили, автобусы особо малого класса и грузовые грузоподъемностью 0,5-1 т | 3,6 | 4,2 | 4,8 |
| Автобусы остальных классов | 4,8 | 5,4 | 6,0 |
| Грузовые грузоподъемн.: 1 – 5 т 5 – 16 т | 4,2 5,4 | 5,4 6,0 | 6,0 7,2 |
| Автомобили-самосвалы: до 5 т 5 – 8 т свыше 8 т | 4,8 5,4 7,2 | 5,4 6,0 7,2 | 6,0 7,2 8,4 |
| Внедорожные самосвалы 30 т 45 т | 8,4 9,6 | Только напольные с опорным краном 12,0 12,6 | - - |
Рис. 3. Основные параметры одноэтажного кранового каркасного промышленного здания
В зданиях, оборудованных мостовыми кранами (опорными), создающими значительные нагрузки, высоту помещения и отметку верха крановой консоли колонн увязывают не только с пролетом, но и с грузоподъемностью крана и шагом колонн каркаса (табл. 3.3) [5].
Таблица 3.3 – Отметка верха консолей колонны в одноэтажных зданиях со сборным железобетонным каркасом, оборудованных мостовыми кранами
| Пролет L, м | Высота помещений Н, м | Грузоподъемность крана Q, т | Отметка верха крановых консолей колонн h, м при шаге колонн а | |
| 6 м | 12 м | |||
| 18; 24 | 8,4 | 5,2 | 4.6 | |
| 18; 24 | 9,6 | 10; 20 | 5,8 | 5,4 |
| 18; 24 | 10,8 | 10; 20 | 7,0 | 6,6 |
| 18; 24; 30 | 12,6 | 10; 20; 30 | 8,5 | 8,1 |
| 18; 24; 30 | 14,4 | 10; 20; 30 | 10,3 | 9,9 |
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 подъемного оборудования вместо каркасных конструкций применяют конструкцию с несущими стенами.
Несущим остовом одноэтажного каркасного промышленного здания служат поперечные рамы и связывающие их продольные элементы (рис. 4). Поперечная рама каркаса состоит из стоек, жестко заделанных в фундамент, и ригелей (ферм или балок), являющихся несущими конструкциями покрытия, опертых на стойки каркаса. К продольным элементам относятся фундаментные, обвязочные и подкрановые балки, несущие части покрытия.
Рис. 4. 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; 13 – воронка внутреннего водостока
Наружные стены каркасных зданий представляют собой лишь ограждающие 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 (панели). 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 (рис. 4б), на которые через 6 или 12 м устанавливают ригели (балки) или фермы. В случае, когда отсутствует подвесной транспорт и несущей конструкцией ограждающей части покрытия служат железобетонные плиты длиной 12 м, надобность в подстропильных конструкциях при шаге колонн каркаса, равному пролету плит, отпадает.