Объемно-планировочное решение здания (ОПР) Расположение (компоновка) помещений
Расположение (компоновка) помещений заданных размеров и формы в едином комплексе, подчиненное функциональным, техническим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям, называется объемно-планировочным решением здания (ОПР) .
Весь внутренний объем здания разделяется горизонтальными (междуэтажными перекрытиями) и вертикальными (стенами и перегородками) конструкциями на отдельные помещения.
Помещения по способу их связи между собой могут быть непроходными (изолированными) и проходными (неизолированными). Непроходные помещения сообщаются между собой с помощью третьего помещения, обычно одного из коммуникационных (коридора, лестничной клетки и др.).
По признакам расположения и взаимосвязи помещений различают несколько объемно-планировочных систем зданий:
анфиладная ;
система с горизонтальными коммуникационными помещениями ;
зальная ;
атриумная ;
секционная ;
смешанная (комбинированная ).
Если помещения соединяются друг с другом непосредственно через проемы в стенах или перегородках, то такой прием называется анфиладной системой планировки (см. рис. 2.1). Эта система позволяет создать здание очень компактной и экономичной структуры в связи с отсутствием (или минимальным объемом) коммуникационных помещений. Все основные помещения в здании при анфиладной системе являются проходными, поэтому она применима лишь в зданиях преимущественно экспозиционного характера (музеях, картинных галереях, выставочных павильонах), либо частично в отдельных элементах здания, например, между помещениями одной воспитательной группы в детском дошкольном помещении.
Рис.
2.1. Анфиладная система планировки
Система с горизонтальными коммуникационными помещениями предусматривает связь между основными помещениями здания через коммуникационные помещения (коридоры, открытые галереи). Это позволяет основные помещения проектировать непроходными. При этом помещения могут быть расположены по одну (рис. 2.2 а ) или по обе стороны коридора (рис. 2.2 б ). При одностороннем расположении помещений коридор имеет хорошую освещенность естественным светом, которая в некоторых случаях необходима, например, в школах, где коридор одновременно служит в качестве рекреационного помещения.
Рис. 2.2. Система планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями
а – галерейная; б – коридорная
1 – открытая галерея; 2 – закрытый коридор; 3 – рабочие или жилые помещенияПланировочная компактность и экономичность решения здания с горизонтальными коммуникациями оценивается количеством площади основных и вспомогательных помещений здания на единицу площади или длины коммуникационных помещений. По этому признаку наиболее экономичны схемы с двумя параллельными или кольцевыми коридорами. Системы планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями широко применяется в проектировании гражданских зданий самого различного назначения – общежитий, гостиниц, школ, больниц, административных зданий и т.п.
Недостатком одностороннего расположения помещений является увеличение подсобной площади в здании и периметра наружных стен, что ухудшает экономическую характеристику объемно-планировочного решения.Зальная система
планировки предусматривает одно большое (главное) помещение
здания, как правило, определяющее его функциональное назначение (кинозал,
спортивный зал и т.п.), вокруг которого группируются остальные необходимые помещения
(см. рис. 2.3). Наиболее распространена эта система при проектировании зрелищных,
спортивных и торговых зданий. Зальную систему применяют для зданий с одним или
несколькими залами. Рис. 2.3. Зальная система планировки
Атриумная
система
– с открытым или крытым двором (атриумом), вокруг которого
размещены основные помещения, связанные с ним непосредственно через открытые
(галереи) или закрытые (боковые коридоры) коммуникационные помещения (см. рис.
2.4). Рис.
2.4. Атриумная система планировки
1
– атриум; 2
– коммуникационные помещения Помимо
традиционного использования в южном жилище она широко применяется в
проектировании малоэтажных зданий с крупными залами (крытых рынках, музеях,
выставочных комплексов, школ), а также многоэтажных гостиниц и административных
помещений.
Преимущества
этой системы при открытых дворах – тесная связь между необходимыми по
технологической схеме открытыми и закрытыми пространствами (в здании рынка –
связь между торговыми залами и пространством сезонной торговли, в здании музея
– между закрытой и открытой экспозицией).
Преимущества
атриумной системы при закрытых дворах – создание круглогодично функционирующих
общественных пространств и повышение теплоэкономичности здания в целом.
Рис.
2.5. Секционная система планировки
1
– блок-секции; 2
– вертикальные коммуникации (лестнично-лифтовые узлы) Некоторые многофункциональные
здания имеют смешанную систему планировки
, поскольку в здании
объединяются помещения для различных функциональных процессов (главных и
подсобных). Так, например, в здании крупного физкультурно-оздоровительного
комплекса зальная система спортивных залов сочетается с коридорной планировкой
помещений для занятий в спортивных секциях и кружках (см. рис. 2.6).
Рис.
2.6. Смешанная система планировки
1
– зальная
система; 2
– коридорная система Как
правило, требованиям удобства отвечает наиболее компактное размещение помещений
с кратчайшими путями движения людей и средств транспорта, без взаимных их
пересечений и встречного движения. Чем короче пути движения и, следовательно,
меньше по площади коммуникационные помещения, тем меньше объем здания и ниже
его стоимость.
Помещения,
связанные функциональным или технологическим процессом, должны располагаться
возможно ближе друг к другу. Это условие особенно важно для производственных
предприятий, где протяженность путей движения предметов производства влияет не
только на объем здания, но и на стоимость продукции. Не менее важно для
производственных и общественных зданий отсутствие пересечений людских потоков,
а пересечение людских потоков с грузовыми вообще недопустимо как по
технологическим условиям, так и по условиям безопасности.
Разработка
объемно-планировочного решения (ОПР) осуществляется на основе схемы
функциональных процессов, происходящих в здании (функциональной
илитехнологической схемы
). Она представляет собой условное графическое
изображение группировки помещений и функциональных связей между ними. Например,
в здании театра помещения группируются, как правило, по однородным
функциональным признакам. Артистические помещения группируются близ сцены, с
которой должна быть обеспечена удобная связь, а к зрительному залу примыкают
фойе и кулуары, представляющие группу помещений с однородным функциональным
процессом (см. рис. 2.7).
При
значительной сложности составления (например, при проектировании промышленных
зданий со сложным технологическим процессом – сборочных конвейеров автозаводов
и т.п.) функциональная или технологическая схема разрабатывается
специалистом-технологом совместно с архитектором.
Рис. 2.7.
Функциональная схема здания театра
При
группировке помещений согласно функциональной схеме и определении
целесообразных связей между ними параллельно выявляют целесообразность
организации связей по горизонтали или по вертикали в соответствии с выбранной
этажностью.
Проектирование
здания, т.е. компоновку помещений, удобно вести, пользуясь сеткой разбивочных
осей. Размеры пролетов и шагов определяются, сообразуясь с размерами и
желательными пропорциями помещений и размерами (по каталогу) типовых несущих
конструкций перекрытий и покрытий. Затем, учитывая заданную площадь помещений,
намечается их размещение.
Основная
форма помещений в плане – прямоугольная, хотя возможны и другие, более сложные
формы. Компоновка помещений должна отвечать функциональным, техническим,
архитектурно-художественным и экономическим требованиям.
Форма
здания в плане обычно также прямоугольная или состоит из нескольких связанных
между собой прямоугольных частей. Возможны и другие сложные формы. Например,
для общественных зданий с залами форма плана и здания в целом определяется
особенностями функционального процесса.
Объемное
решение, являющееся основой архитектурной композиции здания, определяется его
формой в плане, а также количеством этажей и формой покрытия.
Этажность
здания зависит от его назначения, экономических соображений, градостроительных
требований и природных данных строительной площадки. В том случае, когда
функциональный процесс может осуществляться в любых зданиях, этажность
выбирается на основании сопоставления вариантов сих технической, экономической
и архитектурно-художественной оценкой.
Малая
этажность зданий школ, детских садов-яслей обусловлена, например, стремлением
максимально избежать передвижения детей по лестницам. Кинотеатры, магазины,
музеи, вокзалы и т.п. целесообразно размещать в зданиях малой этажности, чтобы
не затруднять людей хождением по лестницам, облегчить эвакуацию людей в случае
пожара, не создавать больших нагрузок на перекрытия. Производственные цехи с
тяжелым и громоздким оборудованием или установками, вызывающими динамические
нагрузки, желательно располагать в одноэтажных зданиях.
Нередко
этажность здания зависит от этажности соседних построек или утвержденной генеральным
планом застройки данного района города для достижения его архитектурного
единства (здания должны находиться в контексте
с окружающей застройкой).
На
выбор этажности также влияют местные условия: рельеф площадки,
гидрогеологические характеристики грунтов. При рельефе с большими уклонами, а
также при слабых грунтах целесообразно повышение этажности, чтобы уменьшить
затраты на земляные работы и на устройство фундаментов. Одноэтажные здания с большими размерами в плане в целях
уменьшения объема земляных работ целесообразно располагать только на площадках
с пологим рельефом.
При
проектировании многоэтажного здания помещения обычно группируются с учетом
предполагаемой этажности так, чтобы площади этажей были одинаковы.
Многие
здания независимо от назначения имеют однотипные отдельные помещения и их
группы – архитектурно-планировочные элементы
(главный вход в здание,
лестница, транспортные узлы, санитарно-технические узлы). Их планировочное
решение и размещение в здании оказывает существенное влияние на компоновку
плана здания в целом.
Каждое
здание, как правило, имеет главный вход
и обычно несколько второстепенных
(служебных
) входов
. Через главный вход проходят основные
массы людей, участвующих в функциональном процессе; второстепенные входы обычно
обслуживают подсобные функциональные процессы, а также являются запасными
эвакуационными выходами.
Главный
вход в здание должен быть хорошо виден при приближении к нему. Входная
площадка
обычно защищается навесом
от атмосферных осадков. Для
защиты от проникания холодного воздуха у наружных дверей устраиваются небольшие
помещения – тамбуры
. Для климатической зоны, в которой находится
Нижегородская область, достаточно применение обычного одинарного тамбура. Для
северных регионов (при более низкой температуре наиболее холодной зимней
пятидневки) обязательно применение двойного тамбура. Более подробно эти
требования для жилых, общественных и промышленных зданий будут рассмотрены в
соответствующих курсах.
Далее
располагается вестибюль
и гардероб
. Вестибюль – это коммуникационное
помещение с распределительными функциями, откуда потоки людей направляются в
коридоры, на лестницы, к подъемникам. Площадь гардероба и вестибюля зависит от
количества пользующихся ими людей. При входном узле обычно располагаются
некоторые помещения обслуживающего назначения (комнаты охраны
, торговые
киоски
, санитарные узлы
и т.п.).
Для
сообщения между этажами здания устраиваются лестницы
и подъемники
периодического (лифты
) или непрерывного (эскалаторы
) действия. В
зданиях с большими людскими потоками применяются эскалаторы, т.е. движущиеся
лестницы, а вместо лестниц – пандусы
, т.е. наклонные пологие поверхности
без ступеней.
Лестница,
по которой направляется основной поток людей, считается главной и отличается от
других лестниц большими размерами и меньшим уклоном. Остальные лестницы
называются второстепенными и служебными (если связаны с подсобным
функциональным процессом). Ширина лестничных маршей и лестничных площадок
зависит от этажности, значимости лестницы и числа пользующихся лестницей. Для
безопасности движения ширина марша основных эвакуационных лестниц должна быть
не менее 1,05 м в секционных жилых домах, не менее 1,2 м – в коридорных жилых
домах, не менее 1,35 м – в общественных зданиях. Во всех случаях ширина
лестничной площадки не должна быть меньше ширины марша.
Уклон
лестничных маршей (отношение вертикальной проекции марша к горизонтальной)
зависит от количества этажей, значимости лестницы и принимается 1:2 ? 1:1,75.
Этим уклонам соответствуют и размеры ступеней: высота (подступенок
) 160
? 165 мм; ширина (проступь
) 300 ? 290 мм.
Пологие
марши следует проектировать в лестницах многоэтажных зданий и на главных
лестницах, а более крутые марши предусматриваются в малоэтажных зданиях и
второстепенных лестницах. Для безопасности в случае пожара в многоэтажном
здании должно быть не менее двух лестниц, заключенных в лестничные клетки,
освещенные естественным светом и имеющие наружные выходы. Расстояния от
наиболее удаленных помещений до эвакуационной лестницы или наружного выхода
имеют строгие нормативные ограничения в зависимости от типа здания, его
этажности, степени огнестойкости и др.
Наиболее
распространенные и экономичные двухмаршевые лестницы. Однако могут быть и
другие типы лестниц, например трехмаршевые, в которых в пределах этажа размещаются
три марша, многомаршевые с различным расположением маршей, круглые (винтовые)
лестницы. Более подробно конструктивное исполнение лестниц рассмотрено во
второй главе данного Пособия.
Во
всех зданиях, имеющих более 5 этажей, устраиваются лифты, как правило,
располагаемые в пределах лестничной клетки или близ нее.
Расположение
лестничных клеток и шахт лифтов в значительной степени влияет на планировку,
поскольку они должны занимать одно и то же относительное положение в плане
каждого этажа здания.
На планировку
этажей влияет также положение санитарных узлов, кухонь и других помещений,
которые всегда располагаются в этажах по одной вертикали друг над другом. Такое
расположение значительно облегчает разводку в здании трубопроводов
водоснабжения, газа и канализации. Кроме того, «мокрые» помещения (т.е.
помещения, в которых возможна повышенная влажность воздуха и намокание
конструкций) размещаются в здания компактно, чтобы не оказывать вредного
влияния на другие помещения. Нежелательно также расположение «мокрых» помещений
у наружных стен здания.
Вертикальные
несущие конструкции (стены и колонны), так же как лестницы и шахты лифтов,
должны пересекать все этажи, занимая одно и то же место в плане на каждом
этаже. Только в отдельных случаях несущие стены и столбы верхних этажей могут
опираться на горизонтальные несущие конструкции. Поэтому помещения с большими
пролетами целесообразно располагать в верхних этажах или выносить их в
одноэтажные части здания, чтобы не опирать на перекрытие большого пролета
конструкции верхнего этажа.
Таким
образом, экономичное решение конструктивной схемы оказывает существенное
влияние и на общее планировочное решение здания.
Однако
ведущим фактором в проектировании здания, определяющим его
объемно-планировочное решение, остается функциональный процесс. Новые
функциональные процессы или изменения существующих процессов обуславливают
появление новых объемно-планировочных и конструктивных решений зданий.
Конфигурация и размеры плана, высота и профиль промышленного здания определяются параметрами, количеством и взаимным расположением пролетов. Эти факторы зависят от технологии производства, характера выпускаемой продукции, производительности предприятия, требований санитарных норм и пр.
Ширина пролета в промышленном здании (L ) – расстояние между продольными координационными осями – складывается из величины пролета мостового крана (L к ) и удвоенного расстояния между осью рельса подкранового пути и модульной координационной осью (2К): L = L к + 2К (рис.1).
Пролеты мостовых кранов увязаны с шириной пролетов и определяются ГОСТом. Величину К принимают: 750 мм при кранах грузоподъемностью Q ≤ 500 кН; 1000 мм (и более кратно 250 мм) при Q > 500 кН, а также при устройстве в надкрановой части колонн прохода для обслуживания подкрановых путей.
Рис. 1. К определению параметров пролета
Минимально допустимая ширина пролетов, определяемая условиями технологии производства (габариты и характер оборудования, система его расстановки, ширина проездов и др.) не всегда экономически целесообразна. Цеха равновеликие по площади и имеющие одинаковую длину могут быть как мелкопролетными, так и крупнопролетными, а в некоторых случаях и большепролетными. Например, здание шириной 72 м может быть сформировано шестью пролетами размером 12 м, четырьмя пролетами по 18 м, тремя пролетами по 24 м, двумя – по 36 м или одним пролетом шириной 72м. При этом надо помнить, что большепролетные здания, имея укрупненную сетку осей, являются высоко универсальными в технологическом отношении.
Шаг колонн – расстояние между поперечными координационными осями – назначают с учетом габаритов и способа расстановки технологического оборудования, размеров выпускаемых изделий, вида внутрицехового транспорта. Так, при крупногабаритном оборудовании и больших изделиях шаг колонн назначают большим, что повышает эффективность использования производственных площадей, но усложняет конструкции покрытия и подкрановых путей. В основном принимают шаг колонн равным 6 или 12 м.
Высота пролета – расстояние от уровня чистого пола до низа несущих конструкций покрытия – зависит от технологических, санитарно-гигиенических и экономических требований, предъявляемых к промышленному зданию. Складывается она в пролетах с мостовыми кранами из расстояний от уровня чистого пола до верха кранового рельса Н 1 и расстояния от верха рельса до низа несущей конструкции покрытия Н 2 (рис. 1).
Одноэтажные здания, как правило, проектируют с параллельными пролетами одинаковой ширины и высоты. В случаях технологической необходимости здания проектируют с взаимно-перпендикулярными пролетами разной ширины и высоты. В последних случаях перепады высот рекомендуется совмещать с продольными температурными швами, а величину разницы в высотах назначать кратной 0,6 м и не менее 1,2 м.
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.
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.
Лекция 7
Объемно-планировочные решения промышленных зданий.
Конструктивные решения промышленных зданий
1. Объемно-планировочное решение
2. Эксплуатируемый объем
3. Типизация и унификация секций, пролетов и конструкций
4. Фундаменты и фундаментные балки
5. Колонны одноэтажных и многоэтажных зданий
6. Железобетонные балки и фермы
7. Стены и перегородки
8. Окна и фонари
9. Двери и ворота промышленных зданий
10 Полы промышленных зданий
10. Технико-экономическая оценка зданий
Объемно-планировочное решение
Объемно-планировочное решение промышленного здания – это целесообразное по функционально-техническим, технологическим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям расположение отдельных помещений в общем строительном комплексе.
Большое значение имеют правильно запроектированные объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий, так как от них в значительной степени зависят возможности расположения технологического оборудования, уровень организации производственных процессов, комплексной механизации и автоматизации любого предприятия. При проектировании необходимо предвидеть развитие предприятия (совершенствование технологических процессов и оборудования) на достаточно длительную перспективу.
Для некоторых производств пищевой и перерабатывающей промышленности разработаны и рекомендуются для строительства крупные и высокие одноэтажные корпуса павильонного типа. В таком цехе различное технологическое оборудование располагают на сборно-разборных этажерках, не связанных с несущим каркасом здания, а при производственной необходимости его легко переместить или заменить.
В зависимости от характера оборудования и климатических условий технологическое, энергетическое и санитарно-техническое оборудование рекомендуется размещать на открытых площадках, применяя при необходимости местные укрытия. Важной задачей является обеспечение в промышленных зданиях необходимых климатических, светотехнических и акустических условий, которые отвечали бы характеру производства, что может повысить производительность труда. Независимо от характера технологического процесса на каждого работающего проектируют не менее 4,5 м 2 производственной площади и 15 м 3 объема здания. На таких предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности требуется постоянно поддерживать на заданном уровне температуру, влажность, чистоту воздуха внутри помещений и достаточную освещенность. Предприятия, в которых по условиям технологического процесса необходимо применять кондиционирование воздуха для поддержания заданных параметров (температуры, влажности, давления, скорости перемещения и чистоты воздуха), что обеспечивает требуемое качество выпускаемой продукции, целесообразно проектировать бесфонарными, а в отдельных случаях и без окон, с герметизацией и искусственным освещением. Отечественная и зарубежная практика показала, что искусственное освещение, вентиляция и кондиционирование воздуха создают комфортабельные условия для высокопроизводительного труда, независимо от характера предприятия и климатических условий района. В проектах при необходимости следует предусматривать создание искусственного климата и искусственного или комбинированного освещения. Производственные помещения с постоянным пребыванием работающих без естественного освещения или с недостаточным по биологическому воздействию естественным освещением (коэффициент естественной освещенности менее 0,1%) должны быть оборудованы установками ультрафиолетового излучения и фонарями.
При проектировании современных промышленных зданий применяют укрупненную унифицированную сетку колонн. Производственные и вспомогательные здания должны иметь в плане форму прямоугольника с простым объемом и профилем без перепадов по высоте смежных пролетов. Допускается выравнивание высоты смежных пролетов при перепаде высот менее 1,2 м, но при этом учитывается соотношение площади низких и высоких частей зданий. В смежных пролетах перепадов высот менее 1,2 м не разрешается.
Для производств с развитыми подземными технологическими коммуникациями целесообразно проектировать вместо подвальных помещений надземный этаж по всей площади здания.
Одноэтажные здания проектируют с фонарями и бесфонарными или с окнами. На производствах с влажностью воздуха в помещениях 70 % и более, как правило, проектируют бесфонарные здания независимо от климатических условий и величины тепловыделений, в других случаях тип производственного здания выбирают на основе сравнения их технико-экономических показателей. Многоэтажные промышленные здания проектируют по требованиям технологического процесса, при наличии вертикальных грузовых потоков, в случаях строительства на затесненных территориях или на территории действующих заводов.
Если эти здания сооружают на одной площадке, то, как правило, они имеют единую сетку колонн. В зависимости от полезных нагрузок (массы оборудования и людей) на междуэтажное перекрытие рекомендуется применять сетки колонн 12×6 м при нагрузке до 100 МПа, 9×6 м – до 150 МПа и 6×6 м – при 200 и 250 МПа.
Многоэтажные производственные здания проектируют шириной 18 м и более, но при необходимости допускается ширина менее 18 м. Количество этажей обычно принимают от 2 до 6 с высотой, кратной 0,6 м и равной 3,6; 4,8; и 6 м; для первого этажа предусмотрена дополнительная высота 7,2 м.
Естественная освещенность многоэтажных зданий обеспечивается при ширине их не более 36 м. В случае применения обычного или провисающего оборудования при укрупненной сетке колонн верхних этажей допускается применять подвесной транспорт (кран-балки, кошки, электротали, монорельсы, конвейеры и др.) грузоподъемностью до 5 т.
При проектировании следует стремиться максимально объединять отдельные производства в крупные корпуса, если это решение не противоречит специальным нормам и требованиям по технологическим, санитарно-гигиеническим и противопожарным условиям. Блокирование отдельных производств под одной крышей целесообразно осуществлять одновременно с укрупнением технологических агрегатов и применением комплексной автоматизации всех технологических процессов, которые входят в состав цеха или предприятия. Блокированию в одном крупном здании подлежит весь комплекс цехов и служб предприятия, включая в себя основные и подсобные цехи, склады, трансформаторные подстанции, распределительные и маслопункты, подсобные помещения, конторы, административно-бытовые помещения, лаборатории и другие объекты. Не блокируют склады легковоспламеняющихся жидкостей, масел и другие специальные сооружения. В крупных сблокированных зданиях с производством категорий А, Б, В и Е следует предусматривать комплекс противопожарных и противовзрывных мероприятий для этих производств.
При проектировании внутрицехового транспорта следует ограничивать применение мостовых кранов, используя напольный (автокраны, автопогрузчики, электрокары, транспортеры и др.) и подвесной транспорт. Монтаж и демонтаж оборудования необходимо выполнять самоходными безрельсовыми кранами и такелажными приспособлениями. Транспортировать и укладывать грузы (материалы и полуфабрикаты) в складских зданиях следует с применением экипажного оборудования в виде авто- и электрокар, вильчатых погрузчиков, штабелеукладчиков и т.п. Сыпучие материалы транспортируют пневмотранспортом, шнеками, элеваторами и другими закрытыми устройствами.
Внутреннее пространство здания или отдельного помещения (интерьер) на предприятиях слагается из строительных конструкций; технологического оборудования; подъемно-транспортных устройств; коммуникаций.
Эксплуатируемый объем
Строительные конструкции создают объемно-планировочное решение здания, а остальные элементы составляют его эксплуатируемый объем.
Технологическое оборудование проектируют в зависимости от характера производства, его мощности. В зависимости от объема и высоты оборудование условно делят на: крупное, объемом более 50 м 3 и высотой от 10 до 15 м; среднее, объемом от 20 до 50 м 3 и высотой от 5 до 10 м; мелкое, объемом менее 20 м 3 и высотой до 5 м.
Тяжелое оборудование большой массы или значительных размеров устанавливают на собственные фундаменты (постаменты), которые отделяют от несущего остова и конструкции пола швами расширения для устранения трещин от усадки бетона, колебаний температуры и вибрационного воздействия. Служебные или обслуживающие площадки, как правило, необходимо крепить непосредственно к технологическому оборудованию. Проектирование самостоятельных обслуживающих площадок разрешается только в случаях, если крепление их к технологическому оборудованию технически осуществить нельзя или экономически нецелесообразно.
Современные предприятия в производственных помещениях имеют большое количество коммуникационных трубопроводов. Для удобства проектирования коммуникаций и безопасности эксплуатации введена опознавательная окраска трубопроводов и оборудования (таблицы 2 и 3).
Таблица 2 – Значения сигнальных цветов
Таблица 3 – Сигнальные цвета для колец
Окраска трубопроводов должна быть единой и обязательной на каждом предприятии.
Цветовая отделка интерьера производственных зданий способствует увеличению производительности труда, быстрой и правильной ориентировке, своевременной реакции в процессе работы, снижению утомляемости и т.п.