Определяющий фактор выбора объёмно-планировочного и конструктивного решений промышленных зданий

Министерство  образования Республики Беларусь

УО «Брестский государственный политехнический  колледж»

Гражданское и промышленное отделение

Домашняя  контрольная работа №2

Вариант 03

                                                                     Преподаватель

                                                                     Рачко Т. Л.

                                                                     Выполнил учащийся

                                                                     Матвеев А. Н.

                                                                     4 курса группы Сз26

                                                                     Специальности 2-36 01 31

                                                                     «Гражданское и промышленное                                               

                                                                      строительство»                                                                                      

                                                                      Шифр учащегося 2603

2013

Содержание

1. Технологический процесс – определяющий фактор выбора объёмно-планировочного и конструктивного решений промышленных зданий.

2. Опишите стальной каркас одноэтажных зданий, его элементы, характерные узлы.

1. Технологический процесс – определяющий фактор выбора объёмно-планировочного и конструктивного решений промышленных зданий.

Технологический процесс является основным фактором, определяющим решение  здания, т.е. его размеры, форму, конструкции, санитарно-техническое оборудование и внешний облик.

Производство, т.е. технологический  процесс, ставит ряд вполне определенных требований к той материально  организованной среде, т.е. к промышленному  зданию, которое создается строителями. Эти требования вытекают из двух основных положений:

- обеспечение таких параметров  среды, при которых технологический  процесс протекает в наиболее  благоприятных условиях и при  которых обеспечивается высокое  качество продукции;

- обеспечение таких параметров  среды, которые являются оптимальными  для деятельности человека с  санитарно-гигиенической точки зрения, т.е. при условии сохранения  здоровья человека, высокой производительности  труда и снижения утомляемости.

Технологические требования являются основными при проектировании здания, т. е. определяют выбор объемно-планировочного и конструктивного решений, внутрицехового транспорта, санитарно-гигиенических  условий и т. п. Технологические  требования обусловливают полное соответствие здания своему назначению, т.е. здание должно обеспечивать нормальное функционирование размещаемого в нем технологического оборудования и нормальный ход технологического процесса в целом. С этой целью  при проектировании здания составляют технологическую часть проекта  и решают все вопросы, связанные  с выбором способа производства, типов оборудования, его производительности и др. В эту часть проекта  входит так называемая технологическая  схема, которая определяет последовательность операций в технологическом процессе и, следовательно, последовательность расстановки оборудования и компоновки производственных помещений.

 С учетом технологических  требований выбирают вид и  материал несущих и ограждающих  конструкций, тип и грузоподъемность  внутрицехового подъемно-транспортного  оборудования, обеспечивают соответствующие  санитарно-гигиенические условия  работающим в цехе, качество и  характер отделки.

К технологическим (функциональным) следует отнести требования:

а) к пространству, размеры которого должны быть достаточными, чтобы разместить технологическое и подъемно-транспортное оборудование и обеспечить перемещение  материалов и изделий, а также  технологического оборудования при  его монтаже или демонтаже;

б) к рабочему пространству для  людей, занятых на производстве, и  к пространству для передвижения людей в помещении (проходы). При  этом общее пространство здания (согласно СН 245-71) должно составить не менее 15 м3 на одного работающего, а площадь - не менее 4,5 м2/чел;

в) к воздушной среде для обеспечения  здоровых условий труда человека, требуемого качества продукции или  сохранности технологического оборудования, на которое может влиять температура  воздуха, его влажность, степень  загрязнения вредными веществами;

г) к световому режиму для обеспечения  требуемой освещенности пространства цеха, рабочих мест и необходимого спектрального состава света (СН245-71);

д) к акустическому режиму для обеспечения требуемого уровня шума и изоляции от посторонних звуков, превышающих допустимых уровень, мешающих технологическому процессу и утомляющих рабочих (СНиП ІІ-12-77).

Также нельзя исключать другие требования, тесно связанные с технологическим  процессом: 

• Технические –

 а) требования к прочности,  устойчивости (жесткости) строительных  конструкций, долговечности материалов  и основных конструкций здания, зависящей от ряда факторов, таких  как ползучесть, морозостойкость,  влагостойкость, коррозиестойкость и биостойкость;

б) требования по взрывной, взрыво-пожарной и пожарной опасности, поскольку технологические процессы могут представлять опасности побочного рода. По этим признакам производства классифицируют на шесть категорий: А. Б, В, Г, Д, Е (СНиП 2.09.02-85. Производственные здания).

в) требования к санитарно-техническому и инженерному оборудованию здания, которые в зависимости от технологического процесса предусматривают отопление, ту или иную систему вентиляции или  кондиционирования воздуха, водоснабжение  устройство лифтов для работающих и т.п.

• Архитектурно-художественные требования    -

а) градостроительные, если производственные предприятия или промышленные здания предлагается возводить в системе  городской застройки;

б) к архитектуре комплекса, предполагающие, что само промышленное предприятие должно представлять собой выразительный в архитектурно-художественном отношении ансамбль;

в) к архитектуре здания, предполагающие выразительное, привлекательное по внешнему облику решение каждого  здания или сооружения, входящего  в состав промышленного комплекса;

г) к интерьеру, который, как и  внешний вид здания, должен быть привлекательным, создавать по всем показателям среду, соответствующую  условиям высокопроизводительного  труда.

• Экологические требования  применяются на трех этапах:

а) при разработке схем размещения и развития промышленных отраслей и  производств по территории страны;

б) разработке генеральных планов городов и проектов планировки промышленных зон и промрайонов;

в) при разработке проектов конкретных предприятий.

• Экономические требования – 

а) экономичность объемно-планировочных  решений;

б) экономичность конструктивных решений;

в) экономичность архитектурно-художественных решений.

Экономичность указанных решений  для промышленных зданий устанавливается  по показателю экономической эффективности  капитальных вложений, который, как  известно, выражается через приведенные  затраты.

Итак, решая вопросы объемно-планировочного и конструктивного решения здания, необходимо учитывать перспективы  развития используемого технологического процесса, который даст возможность  изменять и совершенствовать производство без реконструкции самого здания.

2. Опишите стальной каркас одноэтажных зданий, его элементы, характерные узлы.

Преобладающим видом промышленных зданий являются одноэтажные (примерно 64% всех промышленных зданий). Это объясняется требованиями технологии, возможностью передачи нагрузок от тяжеловесного оборудования непосредственно на грунт, сравнительной простотой и экономичностью их возведения.

При выборе каркасов из стальных элементов необходимо учитывать величину пролётов, режим работы кранов, величину нагрузок от кранов и покрытия и др.факторы. Стальные конструкции элементов каркаса применяют главным образом в цехах заводов, в которых используют краны тяжелого и непрерывного режима работы. При этом необходимо широко применять лёгкие конструкции массового изготовления. Разработаны трубчатые фермы пролетом 24, 30 и 36м, а также колонны с применением труб и широкополочных двутавров.

Конструктивные схемы одноэтажных  промышленных зданий разнообразны: наиболее распространенными являются однопролетная  и многопролетная рамные схемы каркасов с системой покрытий (плоской и  пространственной) в виде куполов  и вантовых конструкций. По виду материалов конструкции каркасов бывают железобетонные и стальные.

Каркас одноэтажного здания с покрытием  из плоских элементов состоит  из поперечных рам, образованных защемленными в фундаментах колоннами, и шарнирно опирающимися на колонны стропильными фермами или балками. В продольном направлении рамы связаны подкрановыми балками, балками-распорками, подстропильными  фермами, жестким диском покрытия и - в необходимых случаях — стальными  связями. Жесткий диск образуют плиты, приваренные к стропильным фермам или к балкам с последующим замоноличиванием швов. Плоские конструкции перекрывают пролеты до 36 м. Типовым решением одноэтажных зданий является применение поперечных рам с шарнирным соединением ригелей и колонн. Это позволяет осуществлять независимую типизацию ригелей и колонн, так как в этом случае нагрузка, приложенная к одному из элементов, не вызывает изгибающего момента в другом. Кроме того, достигается высокая степень  универсальности элементов каркаса, возможность их использования для различных решений и типов несущих элементов покрытия. Шарнирное соединение колонн и ригелей конструктивно значительно проще жесткого, так как облегчаются изготовление и монтаж конструкций.

Элементы каркаса подвергаются силовым и несиловым воздействиям. Силовые воздействия возникают от постоянных и временных нагрузок. В связи с этим элементы каркаса должны отвечать требованиям прочности и устойчивости. При несиловых воздействиях внешней и внутренней среды в виде положительных и отрицательных температур, тепловых ударов, жидкой и парообразной влаги, воздуха и содержащихся в воздухе химических веществ элементы каркаса должны отвечать требованиям долговечности.

В последние годы в промышленном строительстве все более широко применяют легкие стальные конструкции  каркасов. Отличительные особенности  этих конструкций: они предназначены  для зданий с легкими ограждающими конструкциями стен и кровли с  использованием синтетических материалов — светопрозрачных обшивок, легких утеплителей; их изготовляют из тонкостенных трубчатых и прокатных профилей, которые соединяют при помощи склеивания, самонарезных болтов, точечной сварки. В результате металла расходуется на 25—50% меньше по сравнению с расходом его на обычные металлические конструкции.

Легкие несущие конструкции  заводского изготовления представлены фермами из круглых и прямоугольных  труб, тонкостенными прогонами, колоннами постоянного сечения из широкополочных прокатных и сварных профилей, П-образных рам и покрытий типа «Структура».

«Структура» — это пространственная стержневая система, используемая обычно как несущая конструкция покрытия и представляющая собой ряд пересекающихся между собой ферм, расположенных  наклонно или вертикально. Обычно решетка  этих ферм треугольная из одинаковых элементов. Элементы поясов также имеют  постоянное сечение, все узлы одинаковы.

Покрытие такого типа является уникальным, красивым и экономичным, и его  широко применяют в гражданском  и промышленном строительстве. Используют «Структуры» главным образом  для пролетов до 50 м (при опирании по контуру). Устройство консолей увеличивает область рационального применения их. В уникальных конструкциях пролеты превышают 100 м.

Стальной каркас одноэтажных зданий состоит из тех же элементов, что  и железобетонный.

В стальных колоннах различают: верхнюю  часть - оголовок, на который опираются  вышележащие конструкции; стержень - основную часть колонны, передающую нагрузку сверху вниз; базу (башмак) - нижнюю часть колонны, передающую нагрузку от стержня на фундамент.

Стальные колонны по конструкции  бывают сплошные и сквозные. Сплошные колонны применяют, как правило, при больших нагрузках и небольших  высотах. Наиболее простая сплошная колонна получается из одного прокатного двутавра. Недостатком ее является относительно небольшая боковая жесткость. Наиболее распространены составные двутавровые сечения из прокатных профилей или листов, сваренных между собой по всей высоте. Сквозные (решетчатые) колонны применяют при больших высотах здания. Состоят они из отдельных ветвей, соединенных раскосами или планками.

Стальные колонны могут быть постоянного сечения, ступенчатые  и раздельного типа.

В колоннах постоянного сечения  нагрузку от мостовых кранов передают на стержень колонны посредством  консолей, на которые опираются подкрановые балки. Такие колонны применяют при кранах грузоподъемностью до 20 т.

Ступенчатые колонны наиболее распространены. Подкрановая часть таких колонн состоит из двух ветвей, соединенных  решеткой, а надколонник - из одной ветви. В средних колоннах обе ветви подкраной части проектируются из двутавров, в крайних - наружная ветвь для удобства сопряжения со стеной состоит из швеллера или двух уголков, соединенных листом.

Колонна раздельного типа состоит  из двух ветвей {шатровой и подкрановой), соединенных между собой, но раздельно  воспринимающих нагрузку от шатра (покрытия) и крана.

Стальные колонны крепятся к  фундаменту с помощью башмака. Основной частью каждого башмака является стальная строганая плита (опорный лист) толщиной 40... 75 мм, на которую фрезерованным торцом опирается колонна. В сильно нагруженных колоннах для равномерной передачи давления на опорную плиту устанавливают траверсы и ребра.

Башмак крепят к фундаменту анкерными  болтами. Верхнюю плоскость фундамента располагают так, чтобы башмаки  не выступали выше уровня пола и  не мешали передвижению по цеху. Башмаки  и нижние части колонн, соприкасающиеся  с землей, во избежание коррозии покрывают бетоном.

Для опирания наружных стен между фундаментами укладывают, как и при железобетонном каркасе, фундаментные балки.

Узлы монтажных соединений несущих  элементов стального каркаса  зданий и сооружений, как правило, проектируют на грубых, нормальных или высокопрочных болтах или  на сварке. При этом сварные соединения сначала скрепляют грубыми монтажными болтами, а затем, поскольку этого  недостаточно по расчету на прочность, сваривают. В зависимости от вида конструкций и конструктивного  решения узла, что определяется проектом, соединяемые элементы сваривают  непосредственно либо с помощью  дополнительных стыковых накладок.

Краткие пояснения, сопоставляющие и  обобщающие принципы конструирования  основных узлов стального каркаса:

При опирании колонн на бетонный фундамент предусматривается подливка опорной плиты цементным раствором. Она компенсирует возможные неточности при бетонировании обреза фундамента и обеспечивает полное примыкание к нему опорной плиты. В траверсах предусматриваются отверстия для стока дождевой воды,  падающей на опорную плиту при монтаже здания.

Передача нагрузок на - колонну  от разрезных подкрановых балок, стропильных и подстропильных ферм происходит в расчетных плоскостях через приторцованные опорные ребра, положение которых фиксируется  установочными болтами.

В ряде случаев (крепление верхнего пояса разрезных подкрановых  балок к шейке колонны, навеска  стеновых панелей и тому подобное) крепежные элементы допускают некоторое  смещение конструкций, происходящее от воздействия временных или постоянных нагрузок.

В месте восприятия сосредоточенных усилий сечения элементов колонн и ферм усиливаются дополнительными ребрами и накладками.  Большинство соединений выполняется на черных болтах d последующей монтажной сваркой. Крепление прогонов к верхнему поясу стропильной фермы фиксируется опорными коротышами из уголков.

Литература

1.П.Г. Буга - Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания, Москва, "Высшая школа" 1987

2.Ю. М. Соловей  Основы строительного дела. - М.: Стройиздат, 1989г. - 429с.