Совершенствования организации строительного производства

1. Введение

      При строительстве промышленных предприятий особое внимание уделяется проектированию. При проектировании производственных зданий промышленных предприятий необходимо учитывать, что по технологическому процессу и связанным с ним внутреннему режиму, характеру и воздействию внешних нагрузок, а также по другим особенностям эксплуатации они находятся в специфичных, и как правило, в менее благоприятных условиях, чем гражданские здания.

      Производственные  здания промышленных предприятий классифицируют по их специфическим признакам, которые предусматривают назначение и принадлежность этих зданий к той или иной отрасли промышленности (что определяется технологическим процессом), этажность, число пролетов, степень огнестойкости и долговечности, характер застройки, способ расположения внутренних опор, систему водоотвода и вид внутрицехового транспорта.

Важнейшая задача промышленной архитектуры организация  производственной среды, в которой протекает  технологический  процесс.

      Должна  совершенствоваться организация строительного производства и повышаться ответственность проектных и строительных организаций за научно-технический уровень строительной продукции.

      Огромные  масштабы строительства  и реконструкции  производственных предприятий  требуют быстрого развития и совершенствования строительной техники, создания прогрессивных типов производственных зданий (в том числе из легких несущих и ограждающих конструкций), увеличения выпуска строительных материалов, снижения стоимости, сокращения сроков строительства, повышения производительности труда, улучшения качества строительства и дальнейшей его индустриализации. Чем быстрее будут вводиться в строй экономичные производственные здания, тем больше может быть объем строительства при тех же денежных затратах. 

2. Исходные  данные для проектирования

Место строительства – город Самара;

Строительно-климатический  район – II В (СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»);

Снеговой  район IV: S₀ = 2,4 кПа

Ветровой  район III: ω₀ = 0,48 кПа

Глубина промерзания грунтов  (СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»)

Расчетная зимняя температура  наружного воздуха  наиболее холодной пятидневки t_ext=-30^оС

Температура внутреннего воздуха  t_int= +16^оС

Влажность воздуха φ=84%

Влажностный режим помещения – влажный

Продолжительность отопительного периода z_ht=203 суток

Средняя расчетная температура  отопительного периода  t_nt= -5,2 ^оС

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения стен и потолков α_int=8,7 Вт/м²C

Коэффициент теплоотдачи для  наружных стен α_ext=23 Вт/м²C

Здание относится ко II степени огнестойкости

Уровень ответственности – II

Здание  относится ко II степени долговечности – срок службы 50 ÷ 100 лет

По  взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности  производственные процессы в цехе относятся  к следующим категориям: в термическом отделении – категории Г, в остальных – категория Д

По  санитарной характеристике производственных процессов  работающие в цехе женщины относятся  к группе I-б (25%) и мужчины (75%).  Цех работает в две смены. 

3. Описание  технологического процесса

    Цех входит в состав завода сельскохозяйственных машин и осуществляет механическую обработку  деталей и сборку узлов тракторов  специального назначения.

    Заготовки деталей узлов  тракторов доставляются в цех автомобильным  транспортом через  ворота размером 4,2х4,2 м (hxb) и после предварительного складирования в помещении цеха поступают в отделение механической обработки деталей, оборудованное токарными, фрезеровальными, сверлильными и другими станками. Затем после термической обработки, закаливания токами высокой частоты и операций металлопокрытия, производимых в термическом отделении, готовые детали поступают в сборочное отделение, где размещаются конвейеры для сборки узлов тракторов.

    Сообщение между пролетами  осуществляется при  помощи автокаров  и транспортеров. Основные операции в цехе (холодная обработка металла и сборка машин) протекают без выделения, где тепло- и газовыделения значительны.  

4. Объемно-планировочные  решения

    Проектируемое здание – производственное, относится к малоэтажным – I этаж. Материал стен – стеновые панели.

    По  взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности  производственные процессы в цехе относятся  к следующим категориям: в термическом  отделении – категории Г, в остальных – категория Д.

    Здание 3-х пролетное: пролеты  здания по 24 м; шаг наружных колонн – 6 м; шаг внутренних колонн – 12  м. Размеры здания в крайних осях 72х72 м. Привязка внутренних стен центральная, привязка наружных стен нулевая.

    Толщина наружных панелей 300 мм.

    Привязка  колонн:

- к продольным разбивочным  осям нулевая;

- к поперечным осям – 500 мм для первой и последней колонны, у средних центральная;

    Высота  до низа несущих конструкций:

- в отделении механической  обработки в осях Г-Д – 10,8 м;

- в других отделениях в осях А-Б и Б-В – 14,4 м;

    В каждом пролете цеха запроектированы ворота для автомобильного транспорта размером 4,2х4,2 (bхh) м, в общем количестве 3 шт.

    Внутри  цеха грузы перемещаются мостовыми кранами  вдоль пролетов, а  между пролетов при  помощи автокранов и  транспортеров.

    Опорно-мостовые краны грузоподъемностью 20 т в осях Б-В., в осях А-Б и В-Г по 10 т., средний режим работы.

    В месте примыкания параллельных пролетов разной высоты проходит деформационный шов. Шов сверху закрывают компенсатором и фартуком из оцинкованной стали.  
 

5. Конструктивное  решение

    Выбор каркаса промышленного здания зависит от высоты цеха и грузоподъемности крана. Т.к. в задании на курсовой указана высота до низа несущих конструкций – 10,8 и 14,4 м и грузоподъемность кранов составляет 10,0 и 20,0т, принимаем железобетонный каркас промышленного здания.

    Каркас  одноэтажного промышленного  здания состоит из поперечных рам, образованных защемленными в фундаментах  колоннами и шарнирно опирающимися на колонны  стропильными фермами. В продольном направлении  рамы связаны подкрановыми балками, подстропильными фермами и стальными связями. Жесткий диск образуют плиты покрытия, приваренные к стропильным фермам, с последующим замоноличиванием швов.

    Поперечные  элементы воспринимают нагрузки от покрытия, снега, кранов, ветра. Продольные – ветряные нагрузки и динамические воздействия от торможения кранов. Сопряжение элементов в узлах жесткое (низ колонн защемляется в фундаментах).  

5.1  Фундаменты и фундаментные балки 

    Фундаменты  запроектированы  сборные железобетонные размером 1700х2200мм, 1400х3600, 1500х1600, высота ступени 300мм. Верх фундамента располагают на 15 см ниже уровня чистого пола. Подошва фундамента укладывается на бетонную подготовку толщиной 100 мм из бетона В3,5 (М50).

    Уровень промерзания  грунта 1500 мм Þ отметка подошвы фундамента: d₁=d_f=k_n×d_fn=0,7×1,50=1,05 м; k_n – коэффициент теплового режима здания, т.к. полы запроектированы по глине и суглинкам k_n =0,7. Высота фундамента для колонн принята 2,4 м. Следовательно, глубина заложения d=-2,25 м.

    Запроектированы фундаментные балки  трапециевидного сечения, укладывают их под все наружные стены кроме проема ворот. Длина фундаментной балки равна шагу колонн, укладывают их на бетонные столбики. Под фундаментные балки устраивают шлаковую подушку. По верху фундаментной балки устраивается гидроизоляция из 1 слоя рубероида и цементного раствора. По периметру здания устраивают отмостку шириной 1м 

2.   Колонны

    Колонны запроектированы  железобетонные по типовой  серии 1.424.1-5:

    - марка 2К144-2, сечением 800х400, высотой 15450, высота  до низа строп.  конструкции 14,4 м

    - марка 2К108-1, сечением 700х400, высотой 11850, высота до низа строп. конструкции 10,8 м

    - марка 7К144-1, сечением 900х400, высотой 15000, высота  до низа строп.  конструкции 14,4 м

    Колонны подобраны с учетом грузоподъемности кранов и высоты помещений. Колонны опускаются и замоноличиваются в стакан фундамента на глубину 900 мм, замоноличиваются бетоном мелкой фракции классом не ниже класса бетона фундамента.

    Фахверковые колонны приняты  сечением 600х400 длина  колонны 15300, марка  К144-2 и 500х400 длина  колонны 11700, марка К108-2 

3. Подкрановые балки

    Подкрановые балки предназначены для устройства пути, по которому перемещается мостовой кран и для обеспечения пространственной жесткости каркаса здания. Подкрановые балки – железобетонные таврового сечения. Тормозные балки и фермы обеспечивают устойчивость подкрановых балок и воспринимают усилия мостовых кранов. Их закрепляют к поясам подкрановых балок и сверху приваривают рифленый стальной лист. В торцах здания на подкрановых балках устанавливают упоры с буферами из дубового бруса. Подкрановые балки имеют длину  6 и 12 м. 

5.4    Покрытие 

    В покрытии здания несущими элементами здания служат железобетонные фермы. Пролеты отделений  имеют длину 24 м, для их перекрытия использованы сегментные железобетонные фермы марки ФБС24-1А. Сопряжение ферм с колоннами шарнирное. Шаг стропильных конструкций принят 6 м.

    Шаг средних колонн 12 м. Поэтому для  устройства покрытия использованы подстропильные фермы марки 1ФПС12-1АIV. Ограждающие конструкции покрытий выполнены с применением крупноразмерных железобетонных ребристых плит. Состав покрытия: ж/б ребристая плита, один слой рубероида, в качестве утепления покрытий использованы минераловатные плиты, асбостоцементный лист толщиной 10 мм, изопласт толщиной 15 мм. В отапливаемых отделениях водосток предусмотрен внутренний через чугунные патрубки диаметром 100 мм. Теплотехнический расчет покрытия см. стр. 10 

 5.5 Связи

    Для повышения устойчивости здания в продольном направлении предусмотрена система вертикальных связей между колоннами каркаса и в покрытии. Связи из-за наличия мостового крана устанавливаются в подкрановой части. Связи расположены посередине здания.

    Крайние подстропильные фермы  связаны распорками с верхним поясом стропильных ферм дополнительно к связи, обеспечиваемой диском покрытия. Вертикальные связи покрытия выполнены из уголков, прикрепленных к железобетонным конструкциям болтами и сваркой.  

5.6  Стены 

    Стеновые  ограждения выполнены  из однослойных панелей из ячеистого бетона. Длина панелей 6 м, высота подкарнизных панелей 1,2 м, остальных 1,2 м и 1,8 м. В месте деформационного шва устраивают доборные панели, в торцах здания использованы удлиненные панели. Стеновые панели укладываются на фундаментные балки и крепятся к фахверковым колоннам на закладные детали.

    Теплотехнический  расчет наружной стены  см. стр. 8 

5.7   Остекление 

    Запроектированы стальные оконные  панели ленточного типа из горячекатаных и гнутых профилей номинальный размер 6,х1,8 м. Между собой панели соединяются стальными планками и болтами, а с колоннами – аналогично стеновым панелям. Нижние панели устанавливают на слой цементно-песчаного раствора, вертикальные швы обделывают нащельниками, горизонтальные заполняют мастикой и защищают стальными сливами. Остекление двойное из обычного стекла в алюминиевых переплетах. Светотехнический расчет см. стр. 11 
 

5.8 Фонари 

    В термическом и  сборочном отделении запроектирован светоаэрационный фонарь с одним ярусом переплетов, которые располагаются вдоль пролета здания, шириной 12,0 м, и длиной – 60 м. Расстояние между торцами стен и от торцов фонарей 6м. Несущие конструкции фонарей запроектированы из холодногнутых швеллеров, уголка и специально гнутых профилей. Крепят фонари к фермам покрытия болтами грубой точности.  

5.9    Лестницы 

    В здании предусмотрены пожарные лестницы, вертикальные стальные шириной 0,7м; начинаются с высоты 2,5м. Пожарные лестницы установлены по периметру здания, прикреплены к каркасу здания анкерами, расположенными по высоте через 3,6м. 

5.10   Ворота и двери 

    В здании выполнены ворота распашного типа, высота ворот 4,2м. Полотна ворот выполнены из деревянных брусков, обитых водостойкой фанерой и с полистирольным заполнением изнутри. Стойки рамы ворот устанавливают на фундамент и закрепляют к нему анкерными болтами. Стойки и перемычку посредством пластин крепят к закладным деталям стены. Полотна навешивают на раму с помощью шарнирных петель. В левой створке полотна устраивают калитку для прохода людей. Наружные и внутренние двери выполняют деревянными.  

5.11  Полы 

    Полы  в здании устроены по грунту. При укладе подстилающего слоя на основание в  грунт втапливают щебень на глубину 40 мм. В качестве подстилающего  слоя использован  бетон В7,5 толщиной 150 мм. Покрытия пола – бетон марки В20 толщиной 250 мм.  

5.12  Перегородки 

    В здании выполнена  одна перегородка  служит для  отгораживания  одного отделения  от другого. Перегородка  выполнена из  красного кирпича  на всю длину и  высоту здания, толщиной 250 мм, опирается на фундаментные балки, для большей устойчивости перегородка крепится к фахверковым колоннам с помощью хомутов. Для сообщения между отделениями в перегородке предусмотрены два проема с качающимися створками.

6. Расчетная часть

 6.1 Теплотехнический расчет наружной стены

    Стеновая  панель выполнена  из ячеистого бетона объемной массой 600 кг/м³

Внутренний  защитный слой стеновой панели выполнен из цементно-песчаного  раствора толщиной 15      мм, а наружный фактурный – из тяжелого бетона толщиной 20 мм.

    Место строительства г. Самара

    Климатический район - – II B [1]

    Зона  влажности – нормальная [3]

    Продолжительность отопительного периода  z_ht = 203 суток [1]

    Средняя расчетная температура  отопительного периода  t_ht = -5,2 ^оС [1]

    Температура наиболее холодной пятидневки t_ext = -30 ^оС [1]

    Температура внутреннего воздуха t_int = +16 ^оС [1]

    Влажность воздуха φ=50%

    Влажностный режим помещения – влажный

    Условие эксплуатации ограждающих  конструкций – Б

    α_int=8,7 Вт/м²C - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения стен

    α_ext=23 Вт/м²C - коэффициент теплоотдачи для наружных стен

    Необходимые данные для теплотехнического  расчета стеновой панели сведены в  таблицу:

                                                                                                                          Таблица 1