Проектирование промздания

Содержание:

1. Общая часть
1. Исходные данные для проектирования
2. Описание технологического процесса
3. Объемно-планировочное решение
2. Архитектурно-конструктивные решения
1. Выбор материала каркаса, обеспечение пространственной жесткости и устойчивости
2. Привязка колонн и стен к модульным разбивочным осям
3. Описание конструктивных элементов
3. Расчетная часть
1. Теплотехнический расчет стенового ограждения, покрытия, выбор типа остекления
2. Светотехнический расчет производственного помещения
3. Расчет помещений административно-бытового корпуса
4. Краткие сведения об инженерном оборудовании
5. Технико-экономические показатели по проекту
6. Список использованной литературы

1. Общая часть

1.1. Исходные данные для проектирования

1. Город − Рязань;

2. Климатический район II В;

3. Продолжительность отопительного периода Zht – 210 сут.;

4. Средняя температура отопительного  периода tht – -3,5 °С;

5. Температура холодной пятидневки text – -27 °С;

6. Зона влажности территории  – нормальная;

7. Относительная влажность воздуха  наиболее холодного месяца – 83;

8. Годовое парциальное давление  водяного пара – 7,7 гПа;

9. Влажностный режим помещений  – нормальный;

10. Внутренняя температура воздуха  в цехе tint − +160 С;

11. Относительная влажность воздуха  в цехе − φ = 55%;

12. Санитарная характеристика процесса – II;

13. Общее количество работающих  – 200;

14. Процент женщин – 35;

15. Количество смен – 2;

16. Точность работ – средняя;

17. Производственные процессы по  взрывной, взрывопожарной и пожарной  опасности относятся к категории Д, в термическом отделении − Г;

18. Здание II уровня ответственности.

1.2. Описание технологического процесса

Рессорный цех входит в состав транспортного машиностроения и выпускает различные виды рессор и пружин для машин безрельсового транспорта.

Сталь поступает безрельсовым транспортом в заготовительное отделение, где происходит ее складирование, а также резка на нужные размеры и ряд других операций по заготовке. Полученные заготовки передаются в рессорное отделение, где изготавливают стальные элементы рессор и навиваются спиральные пружины.

Затем изделия передаются в термическое отделение, где находятся электрические и газовые печи для нагревания и аппаратура для закаливания стали.

После термической отработки рессоры и пружины поступают в сборочное отделение, где после очистки и правки происходит сборка изделий, которые после предварительного складирования вывозятся из цеха железнодорожным транспортом.

1.3. Объемно-планировочное решение

Здание рессорного цеха является одноэтажным, в плане представляет собой три продольных прямоугольных пролета. Первый пролет – склад металла, второй – отделение рессор и пружин, третий – термическое отделение. Схема цеха приведена в задании на проектирование.

Основные параметры здания:

- Общая длина здания − 72 м, ширина  − 60м

- Шаг наружных колонн −6 м, шаг внутренних колонн – 12 м

- 1 пролет − 18 метра

- 2 пролет – 18 метров

- 3 пролет – 24 метра

- Одноэтажное здание с высотой  отделений:

13,2 м – отделение рессор и  пружин, термическое отделение

9,6 м – склад металла

- В цехе имеются одни ворота для автомобильного транспорта 4×4 м и одни ворота для железнодорожного транспорта 4,8х5,4 м.

- Опорно-мостовые краны г/п 10т  − в первом и втором пролете, г/п 8т − в третьем пролете.

- Привязка колонн к продольным  осям:

Колонны крайних продольных рядов имеют «нулевую» привязку, т.к. здание с кранами грузоподъемностью до 30т, при шаге крайних колонн 6 м и высоте от пола до низа стропильных конструкций не более 14,4м.

- Привязка колонн к поперечным  осям:

колоны крайнего поперечного ряда смещают с разбивочных осей на «500» внутрь

привязка рядовых колонн симметрична.

- Привязка колонн фахверка нулевая.

- склад металла отделяется деформационным (осадочным) швом, так как существует  перепад высот 3,6 м

- Над вторым и третьим пролетом установлены световые фонари.

- В поперечном направлении устойчивость здания обеспечивается жесткостью заделанных в фундамент колонн и жестким диском покрытия.

- В продольном направлении - дополнительно  стальными связями:

- крестовые связи - в осях Д/3-5,9-11, У/3-5,9-11;

- портальные - в осях К/3-5,9-11, Л/3-5,9-11, П/3-5,9-11, Р/3-5,9-11.

2. Архитектурно-конструктивные решения

2.1. Выбор материала каркаса, обеспечение  пространственной жесткости и  устойчивости

По выбору материала каркас здания является смешанным. Конструкция здания состоит из поперечных рам, образованных жестко заделанными в фундаменте колоннами и шарнирно опирающимися на колонны фермами. В продольном направлении рамы образованы подкрановыми балками, подстропильными фермами, жестким диском покрытия.

2. Привязка колонн и стен к модульным разбивочным осям

- Привязка колонн к продольным  осям:

Колонны крайних продольных рядов имеют «нулевую» привязку, т.к. здание с кранами грузоподъемностью до 30т, при шаге крайних колонн 6 м и высоте от пола до низа стропильных конструкций не более 14,4м.

- Привязка колонн к поперечным  осям:

колоны крайнего поперечного ряда смещают с разбивочных осей на «500» внутрь

привязка рядовых колонн симметрична.

- Привязка колонн фахверка нулевая.

- склад металла отделяется деформационным (осадочным) швом, так как существует перепад высот 3,6 м

- Над вторым и третьим пролетом установлены световые фонари.

- В поперечном направлении устойчивость  здания обеспечивается жесткостью  заделанных в фундамент колонн  и жестким диском покрытия.

- В продольном направлении - дополнительно стальными связями:

- крестовые связи - в осях Д/3-5,9-11, У/3-5,9-11;

- портальные - в осях К/3-5,9-11, Л/3-5,9-11, П/3-5,9-11, Р/3-5,9-11.

3. Описание конструктивных элементов

2.3.1. Фундаменты и фундаментные балки

Под сборные железобетонные колонны устраивают фундаменты стаканного типа. Монолитный фундамент состоит из подколонника со стаканом для заделки колонн и ступенчатой плитной части. Все размеры монолитных фундаментов унифицированы. Фундаменты подбираются в зависимости от размеров колонн, количество ступеней фундамента (глубина заложения фундамента) зависит от глубины промерзания грунта: d=f(Hпр),

где, Hпр – глубина промерзания грунта

Для г. Калуга глубина промерзания грунта – 1,4м.

d ≥ Hпр × mt,

где, mt = 0,4 – коэффициент теплового влияния для отапливаемого здания.

d = 1,4 × 0,4 = 0,56м

Рассчитанная глубина заложения фундамента мала и не может обеспечить требуемую устойчивость зданию, поэтому конструктивно принимаем 2,1м.

Обрез фундамента располагается на отметке – 0,150 м.

Фундаментные балки выполнены из железобетона. Толщина стены равна 350 мм, а шаг колонн 6 м, поэтому фундаментные балки будут иметь тавровое сечение. Фундаментные балки опираются на бетонные столбики сечением 300×600 мм, устанавливаемые в пределах подколонников. Фундаментные балки укладывают под наружной стеной. В проемах ворот их не укладывают. Номинальная длина фундаментных балок соответствует шагу колонн, а ширина верхней полки – толщине стены.

Таблица 1Спецификация фундаментных балок

2.3.2. Колонны

В первом пролете(9,6м) приняты железобетонные колонны прямоугольного сечения. Размеры крайних колонн в плане 800х500мм.

Колонны жестко заделываются в фундаменты. Шаг наружных колонн - 6м, внутренних – 12 м.

В зависимости от технологического процесса и состояния внутренней среды в цехе колонны крайнего и среднего ряда первого пролета приняты сплошного сечения железобетонные Для второго и третьего пролетов – колонны двухветвевые. В зданиях с высотой до 18м с опорными кранами грузоподъемностью 10-50т подкрановая часть колонн двухветвевая (серия КЭ-01-52). Ветви связаны горизонтальными распорками через интервал 1,5–3м. Колонны армируются сварными или вязанными каркасами и формируются из бетона марки 300-400. Закладные элементы имеются во всех колоннах в местах опирания стропильных конструкций и подкрановых балок, в крайних колоннах на уровне швов стеновых панелей. Для соединения с фундаментом колонна заводится в стакан фундамента дна глубину до 1,2м. В этих пределах для связи с бетоном замоноличивания ствол колонны снабжается горизонтальными бороздками. В двухветвевых колоннах нижняя распорка высотой 0,2м, заводимая в стакан, имеет отверстие 0,2×0,2м, используемые при бетонировании стыка.

Закладные элементы в местах опирания подкрановых балок и стропильных конструкций состоят из стального листа с пропущенными сквозь него анкерными болтами. Бетон под ним усиливается косвенным армированием сетками.

Фахверк представляет собой вспомогательный каркас, располагаемый между колоннами основного каркаса. Он воспринимает массу стенового заполнения и ветровую нагрузку и передает их на элементы основного каркаса. Конструкция фахверка состоит из колонн и элементов, обеспечивающих их устойчивость.

Фахверковые колонны опираются по низу шарнирно на фундаменты, а по верху на устанавливаемые в торцах здания горизонтальные ветровые балки и фермы. Оголовки фахверковых колонн располагаются на одном уровне с оголовками основных колонн. В пределах высоты стропильной фермы фахверковые колонны наращиваются сварными двутаврами с площадью сечения 26,8см², а также двумя швеллерами, образующими замкнутое прямоугольное сечение. Колонны торцевого фахверка продолжаются на всю высоту торцовых стен с конструкциями покрытия. База стальных фахверков располагают на уровне подстилающего слоя конструкций пола.

Таблица 2 Спецификация колонн

2.3.3. Подкрановые балки

Железобетонные подкрановые балки - таврового сечения с утолщенной на опорах вертикальной стенкой высотой 1000, 1400мм. Они армируются сварными каркасами, а по нижнему поясу - упрочненными вытяжкой стержнями периодического профиля. Балки формуются из бетона марки 300-500.

Крепление подкрановой балки к консоли колонны производится на анкерных болтах, пропущенных сквозь опорный лист, предварительно приваренный к нижней закладной пластине, а к шейке колонны - путем приварки вертикального листа к закладным пластинам. Болтовые соединения после рихтовки завариваются.

Рельс в виде сварной плети на длину температурного отсека укладывается на упругой прокладке из прорезиненной ткани типа транспортерных лент толщиной 8-10 мм с двусторонней резиновой обкладкой и закрепляется парными лапками на зашплинтованных болтах. Стык рельсов над деформационным швом обжимается стальными накладками фигурного профиля.

Для предотвращения возможного тарана краном торцевой стены на торцевых балках устанавливаются стальные концевые упоры, страхующие здание в случае отказа автоматических тормозных устройств, они двутаврового сечения с буфером из бруса.

2.3.4. Покрытие

В качестве несущих конструкций приняты железобетонные стропильные фермы. К колоннам стропильные фермы крепятся анкерными болтами и сваркой опорных листов.

Ограждающая часть конструкций состоит из железобетонных плит покрытий, уложенных по ж/б фермам; пароизоляции, выполненной из двух слоев рубероида на битумной мастике; утеплителя - жесткие минераловатные плиты толщиной 150 мм; выравнивающего слоя (стяжки) из цементно-песчаного раствора толщиной 20 мм; кровельного ковра (один слой гермопласта) и защитного слоя гравия светлых тонов. Стяжка по всей поверхности разрезается температурными швами на квадраты 4х4 м.

Таблица 3 Конструкция покрытия

2.3.5. Фонари и остекление

В цехе принято комбинированное освещение через оконные проемы в наружных стенах и свето-аэрационные  фонари в покрытии. Оконные проемы приняты шириной 3 м и высотой 1,8;3,6;5,4 м. Оконные заполнения выполнены двойными из стальных переплетов, т.к. они более долговечны и огнестойки по сравнению с деревянными.

Расположение фонарей показано на плане кровли.

2.3.6 Стены

Стеновые ограждения по теплотехническому расчету выбраны навесные из трехслойных панелей с эффективным утеплителем - пенополистиролом. Толщина стеновой панели 350мм, толщина утеплителя 150мм. Внутренний и наружный слои бетона трехслойной панели соединяют между собой гибкими связями. Длина панелей – 6 метров, высота – 1,2м, 1,5м и 1,8м. Раскладку панелей по высоте следует производить таким образом, чтобы один из горизонтальных швов располагался на 0,6м ниже верха колонны. Стеновые панели крепятся к колоннам при помощи закладных деталей. Вертикальные и горизонтальные швы в стыках панелей герметизируются.

2.3.7. Ворота

В наружных стенах для проезда автомобильного транспорта предусмотрены распашные ворота размером 4,5х4,0 м. Рама и обвязка полотен выполнена из гнутых профилей, а полотна из профилированных листов с утеплителем.

Для людей предусмотрены двери размером 3000х3000 мм.

В целях перехода от нулевой отметки пола внутри здания к планировочной отметке земли (-0,150), делают бетонные наклонные съезды-пандусы с колесо отбойниками. Ворота оборудуются механическим приводом и тепловой завесой.

2.3.8. Лестницы

Исходя из технического обслуживания кровли запроектированы 3 металлических лестниц. Для подъема на крышу предусмотрены две лестницы, установленные в торцах фасада здания и на фонарях, таким образом, чтобы расстояние по периметру между лестницами не превышает 200м. Одна лестница установлена для подъема с крыши второго пролёта на крышу третьего пролёта. Крепят лестницы к стенам анкерными болтами.

2.3.9. Водоотвод

Водоотвод с покрытия предусмотрен внутренний, т.к. является наиболее надежным способом удаления воды с кровель. Система внутреннего водоотвода состоит из водоприемных воронок, водосточных труб, стояков подпольных трубопроводов и выпусков в ливневую канализацию.

2.3.10. Полы

Полы в здании устроены по грунту, бетонные, армированные с покрытием Mastertop -200.

3. Расчетная часть

3.1 Теплотехнический расчет стенового  ограждения

Исходные данные:

1. Город − Рязань;

2. Климатический район II В;

3. Продолжительность отопительного  периода Zht – 210 сут.;

4. Средняя температура отопительного  периода tht – -3,5 °С;

5. Температура холодной пятидневки text – -27 °С;

6. Зона влажности территории  – нормальная;

7. Относительная влажность воздуха  наиболее холодного месяца – 83;

8. Годовое парциальное давление  водяного пара – 7,7 гПа;

9. Влажностный режим помещений  – нормальный;

10. Внутренняя температура воздуха  в цехе tint − +160 С;

11. Относительная влажность воздуха  в цехе − φ = 55%;

Рис.1 Расчетная схема

Необходимые данные для теплотехнического расчета стеновой панели сведены в таблицу.

Таблица 4

Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02-2003 [2]:

Dd = (tint - tht)·zht = (27-(-3,5))·210 = 6,405°Ссут

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен при значениях коэффициентов a=0,0002 и b = 1,0 (табл. 4, формула (1) СНиП 23-02-2003):

Rreq = aDd + b =0,0002•6,405+ 1,0 =2,28 м2•°С/Вт.

Для наружных стен из трехслойных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче R0r с учетом коэффициента теплотехнической однородности , который равен 0,7 (п.8.17 СП 23-101-04).

Следовательно, общее сопротивление теплопередаче

где R0 - общее сопротивление теплопередаче, м2•°С/Вт. Расчет ведется из условия равенства

,

следовательно,

= 2,28/0,7 = 3,257•°С /Вт.

По формуле (8) СП 23-101–2004 определяем термическое сопротивление ограждающей конструкции Rк:

= 3,257 – (1/8,7 + 1/23) = 3,257 – 0,157 = 3,1 м2·°С/Вт.

Термическое сопротивление ограждающей стеновой панели может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

,

где R1ж.б и R2ж.б – термические сопротивления соответственно внутреннего и наружного слоев из железобетона;

Rут – термическое сопротивление утепляющего слоя.

Находим термическое сопротивление утепляющего слоя Rут:

= 3,1 – (0,1/2,04 + 0,05/2,04) = 3,1 – 0,073 = 3,027 м2·°С/Вт.

Используя формулу (6) СП 23-101-2004, определяем толщину утепляющего слоя:

= 3,027·0,05 = 0,15м.

принимаем толщину утепляющего слоя равную 150мм.

Общая толщина стеновой панели составляет

= 100 + 200 + 50 = 350мм

Определяем приведенное сопротивление теплопередаче стеновой панели с учетом принятой толщины утеплителя

R0r = 0,7( 1/8,7 + 0,1/2,04 + 0,2/0,05 + 0,05/2,04 + 1/23 ) = 2,96м2·°С/Вт

Условие R0r =2,96 м2·°С/Вт > Rreq =2,28 м2·°С/Вт выполняется.

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания

Проверяем выполнение условия .

Определяем по формуле (4) СНиП 23-02–2003 [2] , ºС:

∆t0 = (tint – text)/Rr0 aint = (16+27)/2,96·8,7 = 1,17 °С.

Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 [2] ∆tn = 7 ºС, следовательно, условие ∆t = 1,17 ºС < ∆tn = 7 ºС выполняется.

Проверяем выполнение условия :

= 16 – [1(16 + 27) / 2,962·8,7] =

= 16 – 1,17= 14,83 °С.

Согласно приложению (Р) СП 23-101–2004 [3] для температуры внутреннего воздуха tint = +16 ºС и относительной влажности = 55 % температура точки росы td = 7,44 ºС, следовательно, условие τsip=14,83 > td=7,44 выполняется.

Вывод. Стеновая 3-слойная железобетонная панель с утеплителем толщиной 200 мм удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Теплотехнический расчет покрытия

Покрытие состоит из конструктивных слоев

Таблица 5

Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02-2003 [2]:

Dd = (tint - tht)·zht = (27-(-3,5))·210 = 6,405°Ссут

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен при значениях коэффициентов a=0,00025 и  b = 1,5 (табл. 4, формула (1) СНиП 23-02-2003):

Rreq = aDd + b =0,00025•6,405+ 1,5 =3,1 м2•°С/Вт.

Из условия равенства общего термического сопротивления  нормируемому R0=Rreg , определяем термическое сопротивление утепляющего слоя Rут:

Rут =Rreq-( Rsi+ Rп+ Rпи+ Rст+ Rги + Rse)=

=3,1-(1/8,7+0,0147+0,0294+ 0,0244+ 0,0588+1/12) = 2,815 м2·°С/Вт;

где Rsi − термическое сопротивление тепловосприятия внутренней поверхности ограждения;

Rп – термическое сопротивление плиты перекрытия;

Rпи − термическое сопротивление слоя пароизоляции;

Rст – термическое сопротивление слоя стяжки;

Rги − термическое сопротивление слоя гидроизоляции

Rse − термическое сопротивление теплоотдачи наружной поверхности ограждения.

Определяем толщину утеплителя по формуле (6) СНиП 23-02-3

ᵟут= Rут*lут = 2,815*0,076=0,213 м.

Принимаем толщину утеплителя ᵟут =250мм

Вычисляем фактическое общее термическое сопротивление перекрытия с учетом принятой толщины утеплителя:

R0факт.= Rsi+ Rп+ Rпи+ Rут +Rст+ Rги+ Rse)=

=1/8,7+0,0147+0,0294+0,25/0,076+ 0,0244+ 0,0588+1/12= 4,1 м2·°С/Вт;

Условие R0факт =4,1 м2·°С/Вт > Rreq =3,1 м2·°С/Вт выполняется

Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания.

Определяем фактический температурный перепад  ∆t0 по формуле (4) СНиП 23-02-03:

∆t0 = (tint - text)/R0ф *aint) = (16+27)/4,1·8,7 = 1,2 ºС.

Согласно табл. 5 СНиП 23-02-2003 нормируемый температурный перепад ∆tn = 6 °С, следовательно, условие ∆t0 = 1,2 °С < ∆tn = 6 °С выполняется.

Проверяем наружные ограждающие конструкции на условия невыпадения конденсата на их внутренних поверхностях, т.е. на выполнение условия τsip > td:

Рассчитываем температуру на внутренней поверхности ограждения τsip по формуле (25) СП 23-101-04:

τsip = tint -(tint - text)/R0ф *aint) = 16-1(16+27)/4,1·8,7 =14,8 ºС.

Согласно табл. 3 СНиП 23-101-2004 для температуры внутреннего воздуха tint = + 16 °С  и относительной влажности = 55 % температура точки росы составляет td= 6,97 ºС, следовательно, условие τsip=14,8 > td=6,97 выполняется.

Вывод. Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

3.2. Светотехнический расчет