Технологический процесс – основа объемно-планировочного и конструктивного решения и классификации промышленных зданий.

  Объемно-планировочное решение промышленного здания зависит от характера технологического процесса.

  Технологическая часть проекта составляется специалистами данной отрасли производства. Архитектор и инженер-строитель совместно с инженером-технологом размещают технологическое оборудование в определенной последовательности, выбирают материалы и конструкции здания, отвечающие условиям технологического процесса. Влияние технологии на выбор конструкций промышленного здания весьма велико. Это не только его конструктивные элементы, но и размеры, форма, санитарно-техническое и инженерное оборудование и внешний вид.

  Инженеры-строители при проектировании промышленных зданий должны знать основы технологии производства, а инженеры-технологи – основы строительного дела. В этом случае можно рассчитывать на рациональное решение строительства промышленного здания и обеспечивать необходимые условия производства, комфортные условия труда.

  Архитектурные качества здания с рациональными экономическими характеристиками. Оптимальный вариант может быть выявлен путем всесторонней оценки возможных вариантов, которые наиболее полно отражают основные требования условий производства, техники, санитарии, экономики, социологии, эстетики и так далее. Окончательный вариант принятого решения влияет на важнейшие технико-экономические показатели: сметную стоимость строительства и продолжительность строительства, трудоемкость, материалоемкость, эксплуатационные затраты.

  Примеры взаимосвязи технологических особенностей проектируемого производства и исходных данных строительного проектирования приведены ниже.

2.1 Разработка объемно-планировочного решения

При модернизации и строительстве новых производств возникает проблема разработки объемно-планировочных решений. В настоящее время объемно-планировочные решения являются основой проектирования предприятий бродильной и биотехнологической промышленности. К ним относятся: проектирование зданий и сооружений, несущих и ограждающих конструкций, системы отопления и вентиляции,
системы водоснабжения и канализации, а также освещение производственных помещений и многое другое.

  При разработке объемно-планировочного решения необходимо учитывать:

  1) схему генерального плана предприятия, вытекающую из его технологической схемы и определяющую форму, ориентировку и взаимоположение отдельных зданий, в том числе проектируемых;

  2) категорию взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности зданий и сооружений, в том числе проектируемых;

  3) технологическую планировку (расположение оборудования) с указанием сетки колонн, необходимых проходов, проездов, железнодорожных путей, рабочих площадок, туннелей, каналов, проемов в перекрытиях и так далее;

  4) высоту отдельных пролетов одноэтажных зданий или этажей многоэтажных зданий, отметку пола приямков, подвалов и так далее;

  5) геометрические характеристики подвижного железнодорожного состава и средств безрельсового транспорта на внутризаводских путях и проездах.

  Особенно при разработке и проектировании объемно-планировочных решений необходимо учитывать величину всех показателей, которые могут оказать большое влияние на разработку таких решений. К таким показателям относятся:

  1) виды мостовых и подвесных кранов, их количество и технические характеристики, зоны и режимы работы;

  2) сосредоточенные и распределенные нагрузки от оборудования;

  3) характеристика динамических нагрузок от оборудования;

  4) монтажные нагрузки для междуэтажных перекрытий, этажерок и рабочих площадок;

  5) нагрузки от технологической пыли и других последствий производства;

  6) глубина заложения подвалов, туннелей, фундаментов оборудования и прочих;

  7) грузоподъемность подвижного состава всех видов транспорта;

  8) температура и влажность воздуха внутри помещений;

  9) нагрузка и характер динамических воздействий на полы, возможность проливов кислот, щелочей, воды, выплесков расплавов и так далее.

  2.2 Разработка объемно-планировочных решений
           по улучшению санитарных условий работы
           и по проектированию системы очистки сточных вод

  Разработка объемно-планировочных решений по улучшению санитарных условий работы – одна из основных задач усовершенствования и модернизации производства. При этом необходимо иметь данные о величине следующих показателей:

  1) наличие и количество влаго- и тепловыделений, вентиляции и возможность больших теплопотерь и прочее;

  2) производственные  выбросы,  выделяемые  в  атмосферу  помещений;

  3) кратность воздухообмена;

  4) производственные выбросы, выделяемые в воздушный бассейн.

  Организация мероприятий по улучшению условий работы персонала требует особого внимания. Необходимо учитывать:

  1) требования к освещению производственных помещений;

  2) особые требования к внутренней отделке;

  3) данные о шумовыделениях;

  4) данные, необходимые для выбора способа уборки помещений;

  5) санитарную характеристику производства;

  6) режим работы цеха (число смен);

  7) численность рабочих, административно-технического и другого персонала (общая и по сменам, мужчин и женщин).

  При проектировании отопления и системы вентиляции, а также выборе материалов стен и других видов покрытий необходимо
учитывать:

  1) температурно-влажностный режим воздуха, концентрация и характер агрессивных агентов (кислоты, щелочи, растворы солей);

  2) характеристики агрессивности воздуха, сточных вод и так
далее;

  3) данные о коррозионных воздействиях на полы, стены и так
далее.

  При разработке решений по водоснабжению и очистке сточных вод необходимо учитывать:

  1) потребность в воде для производственных целей;

  2) количество, состав, температуру производственных сточных вод;

  3) необходимость устройства местных установок для очистки сточных вод.

  Основные требования, предъявляемые к промышленным зданиям и определяемые технологическим процессом: рациональная схема
размещения оборудования; достаточная прочность и долговечность
элементов здания; экономичность; возможность осуществления строительства индустриальными методами; создание благоприятных условий эксплуатации здания; безопасные и комфортные условия работы людей, высокое качество архитектурно-художественного решения.

  Технологическая схема производства во многом определяет выбор конструктивного решения. Все промышленные здания по назначению делятся на основные производственные, вспомогательные, энергетические, транспортные и складские, а по этажности промышленные
здания подразделяют на одно- и многоэтажные. Этажность зданий определяется технологическим процессом размещенного в нем производства. Для многих производств чаще используют одноэтажные здания. Технологический процесс и внутрицеховой транспорт в одноэтажных зданиях организовать проще, чем в многоэтажных.

  2.3 Проектирование водопровода и канализации.

  Мероприятия по противокоррозионной защите конструкций.

  Обеспечение производственного комфорта.

  Проектирование административно-бытовых помещений

  По конструктивной схеме и расположению внутренних опор встречаются три типа одноэтажных промышленных зданий: пролетные, зальные и блочно-ячейковые.

  Пролетные здания предназначаются для технологических процессов продольного (в плане) направления и могут быть одно- или многопролетными. В зависимости от технологического процесса такие
здания состоят из пролетов, параллельных или взаимно перпендикулярных (в плане). Зальные здания строят для размещения оборудования, к которому необходим всесторонний подход, значительная высота в некоторых случаях – изоляция от других строений. Блочно-ячейковые здания определяются технологией производств, требующих повторяющихся замкнутых объемов при относительно небольшой площади. Несущие конструкции промышленных зданий возводят из сборного железобетона, металла или сборного железобетона и металла.

  Одноэтажные здания могут быть бескрановыми с несущими стена-ми (рисунок 1 а), а также с кранами. По виду водоотвода с поверхности крыш они делятся на здания с наружным водоотводом (рисунок 1 а) и внутренним водоотводом (рисунок 1 в). При внутреннем водоотводе на поверхности кровли устанавливают водоприемные воронки, а внутри здания трубопроводы и стояки.

  Многоэтажные промышленные здания распространены главным образом в отраслях промышленности, имеющих легкое технологическое оборудование и изготовляющих изделия малой массы. На
рисунке 2 показана конструктивная схема многоэтажного промышленного здания, обладающая большой степенью заводской готовности. Важным также является вертикальный технологический процесс, характерный для многоэтажных промышленных зданий.

Классификация промышленных зданий по капитальности необходима для выбора экономически целесообразных решений при проектировании. В основу классификации положено деление зданий на классы в зависимости от их назначения, производственной значимости. Архитектура промышленных зданий должна быть художественно связана с окружающей застройкой и природным ландшафтом. Важным является выбор таких объемно-планировочных и конструктивных решений, которые позволяли бы изменять и совершенствовать технологический процесс без реконструкции самого здания.

  Основные направления по обеспечению эффективности промышленного строительства и снижения его стоимости следующие:

  1) группировка предприятий в промышленные узлы с использованием общих инженерных сетей, транспортных связей, вспомогательных складских и обслуживающих зданий;

  2) блокировка в одних объемах производственных, вспомогательных и других цехов, то есть уменьшение числа зданий данного предприятия;

  3) строительство преимущественно одноэтажных промышленных зданий с пролетами одного направления, одинаковой ширины и
высоты;

  4) снижение массы зданий и сооружений, сокращение расхода строительных материалов и уменьшение массы конструкций;

  5) использование специализированного стального проката, бетона высоких классов, предварительно напряженных, тонкостенных и пространственных конструкций;

  6) вынос из зданий и размещение на открытых площадках крупногабаритного технологического оборудования;

  7) высокая степень благоустройства территорий промышленных производств, рациональное и удобное размещение бытовых помещений, применение новейшего санитарно-технического оборудования;

  8) широкое применение крупноразмерных сборных конструкций; переход к монтажу оборудования и зданий.

  Огромные масштабы строительства и реконструкции промышленных предприятий требуют создания прогрессивных типов зданий. Это связано с укрупнением сетки колонн, размещением промышленных предприятий в одноэтажных зданиях сплошной застройки,
выносом некоторого технологического оборудования на открытые площадки, внедрением в практику строительства новых типов крупнопролетных универсальных зданий.

  2.4 Унифицированные параметры промышленных зданий

В современном промышленном строительстве применяют типовые и унифицированные объемно-планировочные и конструктивные решения, основанные на модульной системе.

  Для различных технологических процессов и для разных отраслей промышленности в целях единообразия производства конструкций и их монтажа для одноэтажных зданий установлены следующие унифицированные параметры, применение которых обязательно для всех отраслей современного промышленного производства. При строительстве промышленных зданий используется нулевая привязка, привязка 250, а в некоторых случаях и привязка 500. При нулевой привязке (то есть совпадении наружной грани колонн с разбивочной осью) или при привязке 250 и 500 от наружной грани колонн крайних рядов определяется положение конструкции, что зависит от грузоподъемности мостовых кранов, шага колонн и высоты здания. Привязка 500 применяется у торцовых стен, в местах деформационных швов при различии высот у взаимно перпендикулярных пролетов и так далее.

  В большинстве промышленных зданий, например, отраслей металлургического и машиностроительного производства, при пролетах более 18 м расстояния между разбивочными осями в поперечном направлении (пролеты) принимают кратными 6 м, то есть 24, 30, 36 м.

  Расстояния между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн) принимают кратными 6 м. Для средних (внутренних) колонн наиболее рациональным расстоянием считается 12 м, а для крайних (пристенных) – 6 или 12 м.

  Высота помещений от уровня пола до низа несущих конструкций покрытия принимается в пределах от 3,6 до 4,8 м с переменной величиной 600 мм, в пределах от 4,8 до 10,8 м равной удвоенному модулю 1200 мм, а при высоте больше 10,8 – утроенному модулю 1800 мм.

  Геометрические оси крановых колонн каркаса (рисунок 3 а) следует смещать с поперечных разбивочных внутрь здания на 500 мм, внутренние поверхности торцовых стен должны совпадать с поперечными разбивочными осями, то есть иметь нулевую привязку. При этом не требуется доборных элементов в несущей конструкции ограждающей части покрытия и достигается свободное размещение фахверка (или каркаса) торцовой стены. Продольные стены зданий (рисунок 3 б) имеют нулевую привязку. Температурные (осадочные) швы
 (рисунок 3 в) устраивают на спаренных колоннах. Ось поперечного температурного шва должна совпадать с поперечной разбивочной осью, а геометрические оси колонн смещают от нее на 500 мм. Расстояние от разбивочной оси до оси кранового рельса (при отсутствии проходов по подкрановым балкам) принимается для кранов грузоподъемностью до 50 т включительно равным 750 (рисунок 3г). Колонны средних рядов (рисунок 3д) при одинаковой высоте соседних пролетов следует располагать так, чтобы разбивочная ось совпадала с геометрической осью сечения верхней части колонн.

Объемно-планировочное решение многоэтажных промышленных зданий получают путем блокировки элементов пролетного и ячейкового типа. Такие здания имеют 2...5 этажей с простой, прямоугольной или сложной (Ш- и П-образной) формой в плане. Применяются такие здания для многих отраслей химической, пищевой, машиностроительной, электротехнической промышленности и др.

Многоэтажные промышленные здания ячейковой или пролетной структуры имеют сетку колонн каркаса 6×6 или 9×6 м (рисунок 4). Высота этажей в одном здании назначается одинаковой, за исключением первого этажа, где она может быть большей. Административные и бытовые помещения в многоэтажных зданиях располагают в пределах производственных этажей, на антресолях или в самостоятельных корпусах, пристраиваемых к промышленному зданию. Многоэтажные промышленные здания проектируют и строят на основе унифицированных секций. Ширина и длина корпуса должны быть кратны 6 м, высота назначается 3,6; 4,8; 6,0; 7,2 м. Каркас выполняется сборный железобетонный.

Иногда современные технологические процессы производства требуют строго кондиционированного температурно-влажностного режима и высокой степени чистоты воздуха. Такие технологические процессы размещают в герметизированных помещениях, шаг колонн и пролеты которых строго унифицированы, что определяет индустриальность их возведения.

Важным при выборе и проектировании объемно-планировочных решений промышленных зданий и их элементов является внутрицеховой транспорт и в первую очередь подъемно-транспортное
оборудование.

В одноэтажных промышленных зданиях особенно широко применяются мостовые краны, позволяющие перемещать тяжелые грузы по длине, ширине и высоте здания, не уменьшая его полезной
площади.

Мостовой кран с помощью электромоторов движется вдоль цеха по рельсам, уложенным на подкрановые балки, которые, в свою очередь, опираются на колонны каркаса или на несущие стены.