В сравнении с жилыми и гражданскими зданиями, в производственных зданиях стены подвергаются более сложному комплексу внешних и внутренних воздействий. Поэтому к стенам промышленных зданий предъявляют требования, определяемые соответствующим технологическим процессом.

Стены из кирпича и мелких блоков применяют для зданий малых размеров, при шаге опор не более 6 м, пролетах 12 м и высоте не более 6 м. Кирпичная кладка таких стен может быть сплошной и облегченной с эффективным малотеплопроводным утеплителем. Стены крепят к колоннам анкерами или хомутами. Крепежные элементы ставят по высоте через 70...100 см. Оконные и технологические проемы, проемы для дверей и ворот перекрывают железобетонными перемычками, которые опираются непосредственно на кладку. В некоторых случаях перекрытие проемов осуществляется обвязочными балками, которые являются элементами каркаса. Такое решение целесообразно при значительной высоте цеха с ленточным остеклением или заполнением проемов стеклоблоками или профильным стеклом.

Кладка стен промышленных зданий из крупных блоков ведется с перевязкой швов на растворе марки 25. Блоки изготовляют из легких или ячеистых бетонов толщиной 300, 400 и 500 мм. Высота крупных блоков 600, 1200 мм, а длина назначается кратной 500 мм. Проемы для укрепления ворот образуются сборными железобетонными рамами. Стойки рам опирают на самостоятельные фундаменты, закрепляя их анкерами. Рама закрепляется с кладкой с помощью арматурных горизонтальных выпусков. Перевязка швов в кладке из блоков – обязательное условие обеспечения устойчивости. Пример конструктивного решения (фасада) стен из блоков показан на рисунке 14.

Ограждение из панелей в каркасных зданиях – основа стен промышленных зданий. Панельными стенами ограждают отапливаемые и неотапливаемые здания. Обычно навесные панели имеют длину, равную шагу колонн, то есть 6 или 12 м, высоту панелей в большинстве случаев принимают равной 1,2 и 1,8 м. В зависимости от местоположения в стеновом заполнении панели подразделяются на рядовые,
перемычечные, простеночные, парапетные и карнизные. Стены
неотапливаемых зданий при шаге 6 м выполняют из железобетонных ребристых, часторебристых или плоских панелей. Их размеры унифицированы, приведены в каталогах сборных железобетонных изделий заводского изготовления. При установке и креплении панели первую по высоте панель совмещают, как правило, с отметкой пола здания. По условиям монтажа верхний ряд панелей в пределах высоты помещения устанавливают ниже ферм на 0,6 м, а в пределах высоты ферм – ниже верхнего пояса на 0,3 м. Обычные размеры панелей: длина 5980 мм, ширина 1185 мм. При шаге 12 м длина панелей 11970 мм. Для отапливаемых зданий применяют многослойные и сплошные панели. Такие панели делают из ячеистых бетонов с плотностью от 600 до 1000 кг/м³ классов В1; В1,5 и из легких бетонов плотностью от 900 до 1200 кг/м³ класса В2,5. На рисунке 15 показано обеспечение пространственной жесткости каркасов.

Стальные каркасы устраивают в тех случаях, когда промышленные здания имеют укрупненную сетку колонн, большую высоту и мостовые краны большой грузоподъемности. Применение стальных каркасов экономически целесообразно для цехов тяжелого машиностроения, мартеновских цехов, цехов прокатного производства и других. Элементы стального каркаса по своему назначению те же, что и при сборных железобетонных конструкциях. Стальные колонны (рисунок 16) по конструкции бывают сплошные и сквозные. Поперечное сечение сплошных колонн состоит из прокатных профилей или листов, сваренных между собой по всей высоте. Сквозные колонны состоят из нескольких отдельных ветвей, соединенных планками или решетками.

  Колонны постоянного сечения применяют в зданиях с небольшими крановыми нагрузками. При грузоподъемности кранов более 20 т устраивают ступенчатые колонны. Такие колонны наиболее распространены. Надколенник ее состоит из одной ветви, подкрановая часть – из двух ветвей, соединенных решеткой. В колоннах средних рядов обе ветки имеют двутавровое сечение, колонны крайнего ряда для удобства сопряжения со стеной состоят из двух крупных уголков, соединенных листами. В нижней части колонны имеются башмаки – конструктивный элемент крепления колонны к фундаменту.

Стальные подкрановые балки, выполняемые из стали, могут быть сварными, сплошными и сквозными. Для кранов грузоподъемностью более 50 т подкрановые балки делают сварными из прокатного двутавра с усиленной верхней полкой или двутаврового профиля, сваренного из листовой стали с уширенной верхней полкой. Решетчатые подкрановые балки по сравнению со сплошными более экономичны по расходу стали и применяются при пролетах 12 м и более.

В современном строительстве многоэтажных зданий применяют каркасы из сборного железобетона. Разбивочные сетки колонн для многих отраслей промышленности приняты 6×6, 9×6 и 9×9 м. Для зданий с балочными перекрытиями используются колонны сечением 400×400 и 400×600 мм консольного типа и один или два этажа. На консоли колонн укладывают ригели, а по ним – крупногабаритные плиты.

Покрытия и фонари

Фермы и балки являются несущей основой покрытия обычных пролетов промышленных зданий. Балками перекрывают пролеты до
18 м (рисунок 17), а фермами – от 18 до 30 м (рисунок 18). Материалами для них служат железобетон, сталь, дерево.

В промышленных зданиях при больших пролетах (более 24 м) рационально применять стальные фермы, которые различают по характеру очертания поясов на полигональные, с параллельными поясами и треугольные. Сравнивая стальные несущие конструкции покрытий с другими по материалу, видно, что они являются достаточно экономичными, менее трудоемкими в процессе изготовления и монтажа. Фермы могут быть выполнены из прокатных элементов, уголков, труб и прутковой стали. Наиболее экономичны фермы из тонкостенных электросварных труб. Такие фермы позволяют снизить расход металла на 25...30% по сравнению с фермами из прокатных элементов. Стальными фермами перекрывают значительные пролеты иногда 42 и 48 м.

Пространственную жесткость и устойчивость ферм обеспечивают системой связей, устанавливаемых между ними в плоскостях верхних и нижних поясов, а также в вертикальной плоскости.

В районах, богатых лесом, в ряде производств с агрессивными средами, в покрытиях мастерских, складов и других сооружений
применяют деревянные конструкции покрытий в виде клееных балок, деревянных и металлодеревянных ферм.

Сборные железобетонные плиты, входящие в состав несущих конструкций покрытий, выпускаются размерами 1,5×6; 3×6; 1,5×12 и 3×12 м (рисунок 19). По концам продольных ребер в плитах имеются закладные детали, служащие для приварки к фермам или балкам покрытия. Их недостатком является большая масса. Поэтому широкое распространение получают стальной оцинкованный и алюминиевый профилированные настилы с новыми эффективными утеплителями (рисунок 20).

Стальной оцинкованный настил изготовляют из рулонной стали толщиной от 0,8 до 1 мм. Настил из алюминия изготавливают толщиной от 0,5 до 1,2 мм. Длина настилов может быть от 2 до
12 м. Стальной оцинкованный или алюминиевый настил укладывают по верхним поясам стальных конструкций покрытия или по прогонам, которые имеют шаг 3 м, и закрепляют к ним самонарезающими
болтами диаметром 6 мм. Между собой элементы настила соединяют специальными заклепками. Элементы стальных конструкций покрытий диаметром 5 мм.

Толщина теплоизоляции зависит от физических показателей материала, условий его эксплуатации и необходимой величины сопротивления теплопередаче покрытия. Под теплоизоляцией располагается пароизоляция, которая препятствует проникновению в утеплитель влаги из воздуха помещений. Гидроизоляционная часть покрытия должна обеспечивать непротекаемость кровли. При устройстве несущей и ограждающей частей покрытия в виде сплошных плит из легкого или ячеистого бетона, выполняющих как несущие, так и теплоизоляционные функции, устройства теплоизоляционного слоя не требуется. По настилу располагают плитный утеплитель (из пенопласта, пенополистирола и др.) и наклеивают рулонный гидроизоляционный ковер с защитным слоем гравия, а также с применением бронированного рубероида РБ-420 для верхнего слоя гидроизоляционного крова.

При утепленном покрытии по сборным железобетонным панелям его ограждающая часть состоит из несущей конструкции, пароизоляции, выравнивающей стяжки и кровли, а при холодном только из несущей конструкции, стяжки и кровли.

При холодных покрытиях, устраиваемых по сборным железобетонным панелям, поверхность их выравнивают цементным раствором, после чего наклеивают рулонный гидроизоляционный ковер
(рисунок 21). В утепленных покрытиях после заделки швов между железобетонными панелями укладывают слой теплоизоляции, для которого применяют легкие или ячеистые бетоны (керамзитобетон, бетон на зольном гравии, пено- и газобетон и другие); жесткие минераловатные плиты или утеплители, выполненные в виде засыпки из керамзитового и зольного гравия, гранулированного шлака, пемзы, ракушечника и других. По теплоизоляции устраивают цементную, а в зимнее время асфальтовую стяжку, по которой наклеивают рулонную кровлю.

С покрытий промышленных зданий водоотвод может быть устроен наружный и внутренний. Наружный водоотвод устраивают на невысоких (не более 8 м) зданиях, как правило, однопролетных без перепадов высот покрытия.

Водоотвод с таких зданий делают неорганизованным. Свес карниза покрывают специальным фартуком из кровельной стали.

           2.8 Лестницы

Лестницы в промышленных зданиях применяются как обычные для постоянного сообщения между этажами и для эвакуации, так и служебные, аварийные и противопожарные (рисунок 22).

Служебные лестницы (эксплуатационные) изготовляют из стальных прокатных элементов. Такие лестницы имеют крутой подъем и двусторонние поручни. В большинстве случаев они ведут на рабочие площадки, антресоли или к пультам управления технологическим
оборудованием. Аварийные лестницы делают стальными с уклоном маршей не более 45° и с площадками на уровне каждого этажа, антресолей или монтажных уровней этажерок. Аварийные лестницы делают из стальных прокатных профилей.

Пожарные наружные лестницы устанавливают при высоте зданий более 10 м. Расстояние между пожарными лестницами должно быть не более 200 м.

Перегородки

Один из существенных факторов дальнейшей индустриализации конструкций промышленных зданий – внедрение облегченных сборных и сборно-разборных перегородок. Применение таких перегородок взамен кирпичных позволяет увеличивать производственную площадь здания, снижать массу конструкций и трудоемкость их возведения.

В настоящее время в большинстве отраслей промышленности технологические процессы меняются в среднем через каждые 5 лет, и это вызывает необходимость быстрого демонтажа и монтажа таких перегородок, что предотвращает моральный износ и исключает дополнительные затраты, которые неизбежны при монолитных перегородках.

Перегородки из листовых материалов в стальном каркасе из замкнутых профилей (рисунок 23) также широко используются в промышленных зданиях.

Перегородки панельные, железобетонные из тяжелого или легкого бетона применяют для цехов тяжелого режима работы.

Перегородки из стальных профилированных листов являются индустриальным типом перегородок. Их крепят к каркасу (уголкам) с двух сторон с помощью самонарезающихся винтов.

Перегородки из минераловатных плит являются хорошим звукоизоляционным материалом. Несущей основой таких плит является замкнутый стальной профиль. Такие перегородки обладают высокими эстетическими качествами. Они легкие и могут быть установлены на высоту до 4,8 м.

Сетчатые, щитовые стационарные и переносные перегородки также широко используются в производственных зданиях. По условиям технологического процесса перегородки могут быть устроены либо на всю высоту помещений, либо до заданной отметки. Пример устройства сетчатой перегородки показан на рисунке 24. Несущей основой является замкнутый стальной профиль или трубы, к которым на консолях крепится сетка. Высота таких перегородок обычно не более 1,8 м.

В настоящее время для разделения внутренних помещений широко используется стекло, из которого устраивают и перегородки для душевых кабин.

В цехах производственных зданий часто устанавливают внутренние конструкции для обслуживания технологического оборудования.
К таким элементам относятся: рабочие площадки, расположенные на различных высотах, лестницы технологического назначения, антресольные этажи.

Окна, двери, ворота

Для обеспечения нормальных условий труда в промышленных зданиях применяется естественное, искусственное и совмещенное освещение. Рассмотрим вопросы естественного освещения, осуществляемого через окна в наружных стенах.

Форму оконных проемов, их размеры и расположение выбирают на основании расчетов и обеспечения наиболее оптимального освещения для работающих, а также из условий технологического процесса, требующего определенной нормы освещенности.

Различают остекленные ограждения в виде отдельных окон, разделенных простенками, ленточные в одну или несколько лент по
высоте и сплошные. Остекление может быть одинарным, частично двойным и двойным. Одинарное освещение применяется, как правило, в неотапливаемых зданиях, а также в помещениях с повышенными производственными тепловыделениями. При расчетных перепадах температур и близком расположении рабочих мест у окон остекление может быть комбинированным: на высоте 2,4 м от уровня пола двойным, а выше – одинарным.

Оконные переплеты в промышленных зданиях выполняются из металла и дерева в зависимости от температурно-влажностного режима в производственных помещениях. Стальные переплеты применяют в горячих печах, в помещениях с повышенной влажностью, в зданиях повышенной капитальности, деревянные переплеты – в помещениях с нормальным температурно-влажностным режимом.

Оконные проемы устраивают не только для обеспечения естественного освещения, но и для естественной вентиляции через открывающиеся элементы переплетов. Открывающиеся створки переплетов навешивают на горизонтальные или вертикальные элементы переплета. Располагают их на высоте не менее 3 м от пола для предохранения работающих от холодных потоков воздуха. При проектировании системы открывания переплетов надо учитывать, что поток холодного воздуха должен быть направлен вверх – к потолку, а не на работающих, при этом должны открываться отдельные створки или целое
полотно.

Конструкции полов

При устройстве полов важное значение имеет выбор материала, так как удельный вес стоимости полов в производственных зданиях достигает 15,5%. Полы в промышленных зданиях выбирают с учетом характера производственных воздействий на них и предъявляемых к ним эксплуатационных требований. В одноэтажных промышленных зданиях полы устраивают на грунте. Грунт основания должен быть достаточно плотным, чтобы способствовать исключению деформаций пола, поэтому слабые грунты укрепляют уплотнением.

Конструкция пола состоит из покрытия (одежды) и подстилающего слоя (подготовки). В конструкцию пола могут входить прослойки – соединительные, гидроизоляционные, выравнивающие и другие (рисунок 25). Подстилающий слой воспринимает через покрытие передаваемую на полы нагрузку и распределяет ее на основание. Подстилающие слои бывают жесткие (бетонные, железобетонные, асфальтобетонные) и нежесткие (песчаные, гравийные, щебеночные или щебеночные с добавлением битума). Толщина подстилающего слоя назначается по расчету, но должна быть не менее 60 мм для песчаного, 80 мм для гравийного и 100 мм для бетонного. При устройстве полов по междуэтажным перекрытиям основанием служат плиты перекрытий, а подстилающий слой или отсутствует, или эту роль выполняет тепло- или звукоизоляционный слой.

К грунтовым полам относятся земляные, глинобитные и глинобетонные. Земляной пол выполняют из местного грунта с добавлением щебня, гравия, шлака. Эти слои должны быть укатаны катками. Глинобитный пол выполняют из массы, состоящей из 15...30% глины или 85...70% песка. Глинобетонный пол более прочен и отличается от глинобитного тем, что в его массу добавлено до 25% щебня, гравия или шлака. Основное применение эти полы находят в складских помещениях или таких цехах, как литейные, кузнечные и другие, где пол подвергается действию высокой температуры и возможно падение на пол тяжелых предметов.

Рисунок 25 – Виды полов из кислотоупорного бетона

Бетонные и цементные полы состоят из гравия или щебня не крупнее 15 мм. Бетонную поверхность одежды затирают специальными терками после начала схватывания бетона. Для одежды цементного пола применяют цементный раствор марок 300...400, поверхность пола затирают железными терками. Полы эти холодные, применяются обычно в складах. Иногда для повышения прочности добавляют мелкую стальную стружку, в этом случае полы называют металлоцементными. Толщина покрытия может быть 50…100 мм.

Асфальтовые и асфальтобетонные полы прочны, малоистираемы, водонепроницаемы, имеют небольшой коэффициент теплоусвоения. Эти полы широко применяются в цехах промышленных зданий. Асфальтобетон отличается от асфальтовой массы тем, что заполнителем служат щебень, гравий и пылевидная добавка – пыль золы, каменных углей или сланцев. Толщина асфальтобетонного покрытия пола зависит от величины механического воздействия и составляет
50...100 мм.

Широкое применение в промышленном строительстве имеют керамические полы: клинкерные, кирпичные и плиточные.

Полы из клинкера хорошо сопротивляются действию высокой температуры, могут быть стойкими против кислот, щелочей и минеральных масел. Укладку кирпича и клинкера ведут прямыми или диагональными рядами, а также елочкой.

Фонари

Фонари на покрытиях промышленных зданий, предназначенные для освещения рабочих мест, удаленных от окон, называют световыми, а фонари, служащие для аэрации – воздухообмена, называют абразионными. В некоторых случаях устраивают светоаэрационные фонари (для освещения и аэрации одновременно). По отношению к пролету фонари располагают продольно. Поперечные фонари применяют редко, так как они сложны по своей конструкции и эксплуатации. Световые фонари по геометрическому очертанию бывают: треугольные, прямоугольные, трапецеидальные и М-образные.

Наиболее широко распространены прямоугольные фонари, позволяющие ограничить проникновение прямых солнечных лучей в помещение через остекление, располагаемое в вертикальной плоскости, и упростить конструкцию навески переплетов. Несущим элементом фонарей являются стальные рамы. К ограждениям фонарей относятся остекление, бортовая часть (борт), торцовые стены и покрытие. Конструктивные детали прямоугольных фонарей приведены на рисунке 26. Размеры конструкций и схемы фонарей унифицированы. Фонари
шириной 6 м применяют для пролетов 12 и 18 м, а шириной 12 м – для пролетов 24, 30, 36 м.

Стальные фонари крепят к стальным или железобетонным несущим конструкциям покрытия. Для обеспечения пространственной жесткости между рамами фонаря ставят вертикальные связи. Бортовые панели опирают на опорные столики, приваренные к стойкам фонаря. Фонарные проемы заполняют стальными переплетами длиной 6000 мм, высотой 1230, 1500 и 1750 мм.

Открывание фонарных переплетов осуществляется лентами. Для этой цели служат специальные приборы, механическое или электрическое управление которыми осуществляется снизу. Чтобы при открытых переплетах внутрь цеха ветром не заносились атмосферные осадки, применяют ветровые панели, которые располагают с внутренней стороны против отверстий, образующихся по краям открытых лент. Очистка стекол фонаря изнутри производится с двигающихся внутри фонаря тележек.

  В настоящее время для освещения наиболее распространены зенитные фонари. Их собирают из стекложелезобетонных панелей, имеющих размеры, аналогичные панелям покрытия. Заполнение панели производится стеклоблоками. Стыки между панелями армируют, а кровельный ковер закрепляют с герметической заделкой швов. Фонарь-иллюминатор представляет собой проем в плите покрытия. Обычно их делают круглыми.

Практическое занятие №5,6 ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ [