Архитектура промышленных зданий

Содержание 

    Введение………………………………………………………………………..3

1. Особенности архитектуры промышленных зданий…………………….5
2. Основания для выбора материалов……………………………………….7
3. Железобетонные конструкции……………………………………………9
4. Металлические конструкции…………………………………………….12
5. Деревянные конструкции………………………………………………...14

Заключение……………………………………………………………………17

Список  использованной литературы……………………………………….18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Промышленные здания – это производственные здания промышленных предприятий, здания, предназначенные для размещения промышленных производств и обеспечивающие необходимые условия для труда людей и эксплуатации технологического оборудования.

       Как самостоятельный тип здания промышленные здания появились в эпоху промышленного переворота, когда возникла потребность в крупных помещениях для машин и многочисленных рабочих. Первые промышленные здания были прямоугольными в плане, с несущими кирпичными или каменными стенами и деревянными перекрытиями [фабрика Стратта и Нида в Белпере (Дербишир), Великобритания, 1771]. Преобладали сугубо утилитарные решения: протяжённый массив неоштукатуренных стен нередко членился лишь пилястрами и был украшен поясами фигурной кладки. Иногда в наружной отделке промышленных зданий применялись декоративные элементы различных архитектурных стилей (например, классицистические мотивы в архитектуре заводов Урала в конце 18 — 1-й половине 19 вв.); эта традиция сохранялась в строительстве многих промышленных зданий вплоть до начала 20 в..

      С развитием строительной техники и появлением таких новых строительных материалов, как металл и железобетон, были разработаны каркасные конструкции, позволившие отказаться от традиционных композиционных схем и создавать рациональную планировку цехов в соответствии с требованиями технологии производства. Применение с конца 18 в. в строительстве П. з. каркаса из чугунных стоек и балок дало возможность возводить менее массивные стены, увеличить этажность и размеры световых проёмов, что сразу оказало заметное влияние на внешний облик промышленных зданий.

         Появление в начале 19 в. перекрытий из металлических ферм и их последующее усовершенствование позволили создавать большие пролёты с редкими, не мешающими установке оборудования опорами (Верхнесалдинский завод на Урале, 1-я половина 19 в., эллинг шириной 80 м на Путиловском заводе в Петербурге, 1913). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Особенности архитектуры промышленных зданий

      Промышленная и гражданская архитектура - две взаимно связанные области зодчества, которые имеют много общих черт и постоянно оказывают друг на друга определенное влияние.

     Требования к промышленному зданию или сооружению остаются такими же, как и к гражданскому: функциональная целесообразность, учет достижений современной науки и техники при проектировании и строительстве, эстетические и экономические требования.

    Специфика проектирования промышленных зданий вытекает из особенностей их функции. В гражданских зданиях функция складывается только из потребностей человека, в промышленных зданиях определяющим является технологический процесс производства. Поэтому основой для архитектурной разработки проекта здесь является технологическая схема (условное изображение технологического процесса производства), которая составляется технологом-специалистом по данной отрасли промышленности.

    Технология производства определяет габариты здания, его насыщенность инженерным и транспортным оборудованием. Технологический процесс может предъявлять специальные требования к вентиляции, степени и характеру освещенности, чистоте, температуре и влажности воздуха и т. д. Поэтому при проектировании промышленных зданий необходимо тесное сотрудничество архитекторов, инженеров, механиков, технологов и экономистов.   Таким образом, объемно-планировочные решения производственных зданий целиком вытекают из специфических условий тех или иных отраслей промышленности.

    В качестве одного из примеров влияния производственного процесса на структуру здания можно привести бетонные заводы непрерывного и цикличного действия, где различная организация технологического процесса приводит к своеобразным объемно-пространственным решениям.

    Бетонный завод цикличного действия с вертикальным технологическим процессом представляет собой компактное и высокое здание. Завод непрерывного действия, имеющий тот же состав узлов и механизмов, но с технологическим процессом, расположенным по горизонтали, решается по иному композиционно-пространственному принципу.

   По принципу архитектурно-пространственного выражения производственные здания очень разнообразны. Некоторые из них, например предприятия приборостроения, легкого машиностроения, некоторых видов легкой промышленности, по своему внешнему облику очень близки к общественным зданиям.

     Другие имеют ярко выраженные специфические черты промышленной архитектуры. Так для многих промышленных предприятий характерны большие внутренние пространства, большая высота этажей, что вызывает необходимость специальных решений конструкций покрытий, особых приемов наружных ограждений - стен, витражей н т. д. Это придает таким зданиям особые черты и требует иных, чем в гражданских зданиях, средств художественной выразительности.

    Если же для производства требуются машины и оборудование, которые по своему характеру и габаритам выходят за пределы рамок обычной строительной коробки, то такие сооружения резко отличаются от привычных представлений о здании. К таким производствам относятся сталелитейные и чугунолитейные заводы, многие химические заводы, электростанции и др. Здесь само оборудование - доменные печи, трубы, градирни, различные емкости становятся своеобразным средством художественной выразительности. Наиболее характерным для архитектуры таких сооружений является преодоление привычных архитектурных представлений.

    Во всех случаях перед промышленной архитектурой стоит задача создания среды, в которой протекает процесс производства, задача создания форм, отвечающих специфическим требованиям этого производства и композиционного объединения, согласования этих форм. Таким образом, основной закон композиции - единство в промышленной архитектуре действует так же, как и в гражданской. Отдельные же средства композиции приобретают здесь свою специфику.

    Так в гражданских зданиях мерой всего является человек. В промышленном строительстве эту роль выполняет машина, которая может быть любых размеров. В связи с этим в промышленной архитектуре проблема масштабности решается по-иному, иногда значительно сложнее.

    Если в общественных сооружениях мы чаще встречаемся с ритмическими построениями, которые характеризуют разнообразие внутреннего содержания, акцентируют главное, иногда выражают движение, то для промышленной архитектуры более характерен прием метрического ряда, вытекающий из повторного применения одинаковых строительных элементов.

    В промышленной архитектуре используются очень простые архитектурные формы. Поэтому особое значение приобретают такие композиционные средства, как цвет и фактура.  

2. Основания для выбора материалов

     Основанием для рационального выбора материалов конструкций промышленных зданий является их техническая характеристика, определяющая пределы применимости каждого вида строительных материалов в зависимости от требований, предъявляемых условиями производства. Многообразие отраслей промышленности и особенностей, сопутствующих любому производственному режиму, выдвигает в качестве условий при выборе вида строительных материалов соответственно и различные требования. Сущность этих требований в основном сводится к соблюдению следующих условий:

  1) долговечности, соответствующей предположительности срока     эксплуатацииִсооружения;

  2) пожарной безопасности, обусловливающей необходимую степень огнестойкости, определяемую в каждом отдельном случае соображениями огнеопасности производственных процессов, ценностью оборудования, значимостью данного строительного объекта в комплексе производственных зданий промышленного предприятия и др.; 
3) сопротивляемости атмосферным воздействиям, а также свойственным данному производственному процессу влажностным и химическим реагентам и влиянию температурных факторов. 
         В каждом производстве соблюдение того или иного из перечисленных и им подобных условий может являться преобладающим, в соответствии с чем выбор строительных материалов подчиняется требованиям, имеющим руководящее значение. Например в горячих цехах и производствах, применяющих легко воспламеняющиеся жидкости, руководящим требованием является соблюдение условия пожарной безопасности и соответственной огнестойкости конструкций. В некоторых отраслях пищевой промышленности преобладающим требованием является создание условий санитарно-гигиенического режима посредством частых периодических смываний струей воды оседающих на стенах, потолках и полах частиц пыли и грязи, а потому в такого рода производствах выбор рода материалов строительных конструкций подчиняется требованию должной влагоустойчивости всех элементов конструкций. 
       С другой стороны, соблюдение в полной мере перечисленных выше требований ведет подчас к чрезмерному удорожанию промышленных зданий и к значительному расходу некоторых дефицитных в настоящее время строительныхִматериалов. 
       По этим соображениям в строительной практике нередко оказывается экономически целесообразным снижать степень капитальности возводимых сооружений и допускать некоторый благоразумный риск в отношении надежностиִих‭‭‏‏‏ִиспользования. 
       Освобождение от дефицитности строительных материалов и постепенное насыщение нашей строительной промышленности цементом, железом, кирпичом и кровельными материалами устраняют производившиеся в последние годы ограничения. В настоящее время строителям в значительно большей мере обеспечена свобода выбора технически рациональных строительных материалов, соответствующих требованиям производственного режима,ִпожарнойִбезопасностиִиִдолговечности. 
        Эти соображения однако ни в какой степени не должны вести к отказу от применения местных строительных материалов, освобождающего нашу транспортную систему от бесполезных перевозок.

       Основными материалами, применяемыми в строительстве промышленных зданий, являются кирпич, естественные камни, разные бетоны и термоблоки для возведения стен, а также дерево, железобетон и железо для перекрытий и покрытий. 

3. Железобетонные  конструкции

      Железобетонные конструкции - элементы зданий и сооружений, выполненные из железобетона. Различают монолитные, сборные и сборно-монолитные железобетонные конструкции.  

      Технические достоинства железобетона, применяемого в промышленных сооружениях, таковы: долговечность, возможность придания любой формы, а следовательно возможность применения любых конструктивных систем; относительная устойчивость против химических реагентов и возможность усиления этой устойчивости простыми приемами; относительная безопасность случайных кратковременных перегрузок отдельных частей сооружения; относительное по сравнению с металлическими конструкциями уменьшение шума в цехе от движения кранов при применении железобетонных подкрановых балок; менее значительный расход металла, чем при металлических решениях, и огнестойкость, гарантирующая достаточную пожарнуюִбезопасность. 
     При столь существенных технических достоинствах область применения железобетона в промышленном строительстве ограничивают следующие его свойства: 
1. Трудоемкость работы при монолитном изготовлении, требующем большого количества леса, многочисленных работ по устройству подмостей и опалубки и последующей их уборке, а также работ по уходу за бетоном го время его твердения. Эти подготовительные работы, а в особенности подмости, сооружаемые на большую высоту, значительно повышают стоимость железобетона. 
2. Ограниченность строительного сезона или же необходимость специальных мер для его удлинения. 
3. Сложность ремонта в случае повреждения какой-либо части сооружения. 
4. Трудность замены или усиления какого-либо элемента конструкции в случае изменения нагрузок или схемы их расположения. 
       Применение железобетона в промышленных сооружениях особенно целесообразно и уместно в тех цехах, где режим помещений характеризуется большой влажностью или большой огнеопасностью, а также для элементов конструкций, которые менее других подвержены изменениям при развитии или изменении техники производства, как например фундаменты, колонны и т. п.

Рис.1. Промышленное здание с железобетонным каркасом.

     Сборный железобетон, особенно при строительстве одноэтажных цехов, обладает достоинствами, выгодно отличающими его от монолитного железобетона. Эти достоинства заключаются в устранении необходимости возведения подмостей и возможности благодаря индустриализации производства улучшать его качество. Изготовление сборного железобетона на районных заводах требует максимального облегчения веса транспортируемых элементов, хотя бы и за счет усложнения профиля и применения бетона более высоких марок, а также упрощения стыковых соединений.

    Монолитный железобетон предпочтительно применяется для перекрытий, испытывающих большие нагрузки, и в частности в многоэтажных зданиях, при отсутствии стандартности и повторяемости элементов—для сводов— оболочек, складок, шатровых покрытий и других пространственных систем, и наконец в тех случаях, когда вес отдельных элементов очень велик. 
В высоких одноэтажных цехах с большими пролетами при монолитном железобетоне упрощение системы подмостей, а следовательно и ускорение сроков строительства достигаются применением для главных элементов жесткой арматуры, рассчитанной на подвеску опалубки. Несмотря на преувеличенный при этом вес арматуры по сравнению с гибкой, общая стоимость сооружения и вес металла при определенных соотношениях высот и пролетов все же получаются меньше, чем при гибкой арматуре или применении металлической конструкции. 

Рис.2. Сборные железобетонные конструкции.

4. Металлические конструкции

   Металлические конструкции, металлоконструкции, общее название конструкций, выполненных из металлов и применяемых в строительстве. Современные металлические конструкции подразделяются на стальные и из лёгких сплавов. До начала 20 в. в строительстве применялись в основном металлические строительные конструкции из чугуна (главным образом в колоннах, балках, лестницах и т.д. Из металла изготовлен, например, купол Исаакиевского собора в Ленинграде диаметром 22 м). В современном строительстве получили распространение стальные конструкции, используемые в несущих каркасах промышленных сооружений, жилых и общественных зданий, в пролётных строениях мостов, каркасах доменных печей, газгольдерах, резервуарах, мачтах, опорах линий электропередачи и др. Конструкции из алюминиевых сплавов, обладающие рядом достоинств, наиболее широко применяются в качестве ограждающих элементов и в виде отделочных деталей зданий. Металлические конструкции изготовляются преимущественно из профилированного и листового металла. По характеру соединения элементов между собой различают металлические конструкции сварные, клёпаные и с болтовыми соединениями.

   От прочих строительных материалов железо отличается максимальным временным сопротивлением, одинаковыми допускаемыми напряжениями на сжатие и растяжение при изгибе, относительной простотой узловых соединений, малым весом конструкции по сравнению с полезной нагрузкой, несложностью монтажа и демонтажа и возможностью последующего усиления элементов. При металлических конструкциях осуществляется наибольшее соответствие между расчетными предпосылками и работой системы. Независимость от строительного сезона и быстрота сборки и вытекающее отсюда ускорение темпов строительства представляют собой существенные достоинства, побуждающие во многих случаях отдавать предпочтение металлическим конструкциям при строительстве промышленных зданий. 
К отрицательным сторонам металлических конструкций относятся:

а) эксплуатационные затруднения в связи с коррозией и недостаточной сопротивляемостью химическим реагентам;

  б) неогнестойкость, несмотря на невозгораемость материала;

  в) быстрое падение сопротивляемости  внешним силам при нагреве  металла;

  г) необходимость применения для  обработки материала сложных  агрегатов и квалифицированной  рабочей силы;

д) беспокойство, создаваемое в цехах шумом от движения, быстроходных кранов по металлическим подкрановым путям. 
      В общем случае металлические конструкции выгодно применять в одноэтажных цехах с большими крановыми нагрузками, большим шагом колонн и при большой высоте цеха. Независимо от перечисленных случаев применение металла целесообразно во всех цехах в тех частях конструкций, которые подлежат частой смене. В многоэтажных зданиях применение металлических конструкций для перекрытий иногда обусловливается сложностью или неопределенностью габаритов оборудования, устанавливаемого на перекрытиях или их перерезающего.

Рис.3. Металлические конструкции. 

Рис.4. Структурная конструкция из трубчатых стальных элементов. 

5. Деревянные  конструкции

        Деревянные конструкции — один из древнейших видов строительных конструкций. К основным достоинствам деревянных конструкций относятся: возможность использования местных материалов, малая объёмная масса, транспортабельность. В современном строительстве находят применение 2 основных типа деревянных конструкций: конструкции, изготовляемые без применения клея, с элементами из брусьев и досок и податливыми соединениями на нагелях и гвоздях (например, металло-деревянные треугольные сегментные фермы, составные балки и др.), а также клеёные конструкции, имеющие в своем составе деревянные клеёные элементы заводского изготовления. Наиболее эффективны клеёные деревянные конструкции.

     Важнейшие преимущества клеёных деревянных конструкций:

• возможность получения монолитных элементов практически любых размеров и форм поперечного сечения, обладающих повышенной несущей способностью, долговечностью и огнестойкостью;
• высокая эффективность использования материала (главным образом маломерного и разносортного пиломатериала).       

      Основные области рационального применения клеёных деревянных конструкций — покрытия производственных, с.-х., общественных (спортивных, выставочных и др. зданий), некоторых промышленных зданий и сооружений (в том числе с химически агрессивной средой), строительство градирен, шахтных сооружений, мостов, эстакад, зданий и сооружений на Крайнем Севере, в отдалённых и лесоизбыточных районах, сейсмостойкое строительство.

Рис. 5. Клеёные деревянные конструкции.

      Если исключить из рассмотрения сооружения вспомогательного или специального назначения, то дерево в капитальном строительстве по микробиологическим свойствам и по соображениям пожарной безопасности не должно применяться в качестве материала для несущих стоек и подкрановых балок, но может при благоприятных условиях производственного режима заменять металл и железобетон в несущих конструкциях покрытия, т. е. фермах, а также прогонах и настиле. 
     В этих элементах упомянутые недостатки дерева менее существенны, гак как отдаленность их от рабочего места снижает пожарную опасность. Соответствующими конструктивными мероприятиями этим элементам может быть обеспечена достаточно долголетняя служба. 
    Несмотря на почти одинаковую сопротивляемость дерева растяжению и сжатию, конструирование соединений, работающих на растяжение, связано с некоторыми трудностями, значительно удорожающими и усложняющими конструкцию. Поэтому при конструировании какой-либо деревянной части сооружения следует по возможности группировать относительно сложные соединения в одном главном элементе конструкции, например фермы, арки и т. п. 
    Во второстепенных элементах системы следует избегать устройства сложных соединений, применяя преимущественно лес нормальной длины и сортамента. При длине лесного материала 6—6,5 м расстояние между главными элементами несущей конструкции следует назначать также около 6 м.

Рис. 6. Деревянные конструкции покрытия складского здания. 
 
 
 
 
 

Заключение

      На формирование типов промышленных зданий решающее воздействие оказывают социально-экономические условия и научно-технический прогресс в технологии промышленного производства и строительной технике. В СССР и др. социалистических странах характер общественного строя обусловил возникновение промышленного здания нового типа, в которых воплощаются достижения социального и научно-технического прогресса. Развитие и совершенствование архитектурно-строительных решений промышленных зданий базируется на научных исследованиях, определивших основные направления современного промышленного строительства, которые предусматривают: обеспечение универсальности промышленных зданий, т. е. возможности наиболее гибкого использования производственных площадей при изменении технологических процессов; унификацию объёмно-планировочных и конструктивных схем промышленных зданий, позволяющую наиболее полно использовать производственную базу строительной индустрии; максимальное блокирование (объединение) цехов и целых производств в укрупнённых зданиях. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы

1. Архитектура. Проектирование. Строительство: Портал [электронный ресурс]. – режим доступа: http://www. пром%20здания.htm
2. Кутухтин Е.Д. Конструкции промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений: учебное пособие для техникумов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Архитектура-С, 2007. – 272с
3. Промышленные здания: Портал [электронный ресурс]. – режим доступа: http://www. slovari.yandex.ru
4. Трепененков Р.И. Альбом чертежей конструкций и деталей промышленных зданий: учеб. пособие для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1980. – 284с