Строительство новых зданий

Введение 

          Современные типовые здания и сооружения отличаются от своих предшественников тем, что они унифицированы – подготовлены для возведения методами строительной индустрии. Унификация проводится путем применения наиболее экономичных и универсальных с возможностями заводов – изготовителей, простотой перевозки, монтажа. В настоящее время особое значение для нашей страны имеет правильный учет, перспектив развития промышленного строительства, поэтому при создании архитектурно-строительных решений новых производственных зданий, промпредприятий, необходимо исходить из общих тенденций развития технологии, строительной и проектной техники и условий труда в их совокупности в нашей стране и за рубежом на основе достижения мирового НТП.

          Промздания существенно отличаются от жилых и общественных зданий, как по внешнему облику, так и по конструктивному решению, что обуславливаются производственно-технологическими требованиями.

           Характерными для этих зданий  является относительно крупные  по площади помещения, в ряде  случаев наличие устройств и  конструктивных элементов для  крепления и движения подвесных  или опорных кранов, надстроен на покрытиях в виде световых и аэрационных фонарей.

            Несущий каркас промздания воспринимает  значительные усилия, возникающие  в связи с перекрытием больших  площадей, необходимых для расстановки  крупногабаритных машин, а также  в связи со значительными, а  порой и динамическими нагрузками, вызываемыми технологическим процессом.  Одноэтажные промздания строят чаще всего каркасными. Элементы каркаса выполняют из сборного железобетона, реже из стали, в некоторых случаях из дерева в зависимости от величины и характера крановой нагрузки, основных объемно-планировочных параметров и внутреннего режима помещений цеха, руководствуясь требованиями технических правил по экономному расходованию строительных материалов. В них большое внимание уделяется экономии строительных материалов, применению новых эффективных материалов и конструкций, снижению их материалоемкости.

 Вопрос о целесообразности  применения железобетона, металлических  и других строительных конструкций  нужно решать с учетом эффективности  их использования и наличия  в районе строительства соответствующих  производственных баз и материальных ресурсов. В настоящее время применяется сборный железобетонный каркас. Поперечные рамы такого каркаса представляют собой систему колонн (стоек), защемленных в фундаментах, и ригелей в виде балок и ферм. От внешней среды помещения здания изолируется ограждениями – стенами и крышами, в состав которых для отапливаемых зданий входят эффективные теплоизолирующие заполнители. В стенах устраиваются дверные, оконные и воротные проемы. Внутренние конструкции – полы, перегородки, этажерки – служебные лестницы образуют отдельные помещения здания, площадки для установки и обслуживания аппаратов и обеспечивают доступ к ним.

          Конструкции изготавливаемых отечественными  заводами унифицированных изделий  для всех перечисленных частей  здания постоянно развиваются  и совершенствуется.

           В настоящее время для несущей строительной конструкций применяются высокопрочные стали, а для ограждающих все шире – легкие металлы и пластмассы. Выбор того или иного материала должен исходить на основе экономического анализа стоимости сооружения с учетом местных материальных ресурсов.

Природно-климатические  условия района строительства

Район строительства завода по производству ячеистых изделий –  промышленная зона г.Шагонар.

В связи с тем, что климат в г.Шагонаре резко континентальный, со значительными сезонными и суточными колебаниями температуры, температура наружного  воздуха, ветровая нагрузка и количество выпадающих осадков по всей территории непостоянно. Суровая длительная зима обуславливается максимальную теплозащиту зданий и сооружений.

Короткий световой год. Продолжительность  отопительного периода 235 дней. Средняя  температура воздуха:

 наиболее холодного  периода -22⁰С,

наиболее холодных суток -49⁰ С,

наиболее холодной пятидневки -48⁰ С.

Среднемесячная относительная  влажность воздуха:

 наиболее холодного  месяца 69%,

наиболее жаркого месяца 56% (согласно СНиП 2.01.01.-82 «Строительная  климатология и геофизика»).

Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нормы районирования территории СССР по климатическим  характеристикам» (приложение  5) для  этого района:

-снеговая нагрузка по  II климатическому району, Р_о=70 кгс\м²=0,7 кПа

- ветровая нагрузка, по  II климатическому району, W_о=27 кгс\м²

- сейсмичность района 7,8 баллов

- зона влажности –  сухая

- среднемесячная влажность  воздуха в июне более 75%.

Средняя температура воздуха  по месяцам:

Повторяемость направлений  ветра:

Роза ветров

Повторяемость направлений  ветра (числитель) -%; средняя скорость ветра по направлениям (знаменатель) –м\с; повторяемость шпилей %; максимальная и минимальная скорость ветра –м\с,

По «розе ветров» видно, что в

наиболее холодный месяц  года –

январе, преобладает восточный

 ветер, а в наиболее теплый месяц

                                                 года – июле, преобладает северный

                                                  и восточный ветер.

Грунтовые условия

Для площадки, выбранной  под застройку характерно наличие  просадочных грунтов. Несущими  грунтовыми основаниями фундаментов  будут служить суглинки просадочные и непросадочные, пески пылеватые, пески средней крупности, гравелистые пески.

Грунты по просадочности  относятся ко II типу, только в юго-восточной части площадки – I типа. В этом районе площадки просадка начинается с глубины 3,4 м. Начальное  просадочное давление 0,06 Па. Величина относительной просадки от собственного веса составляет 12,24 см. Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов 3,5 м. Грунты не засоленные обладают низкой коррозионной активностью. 

При проектировании на просадку предусматриваются мероприятия, изложенные в ЕНиП II-15-74 «Основания зданий и сооружений».

Водоотвод грунтовых вод  осуществляется выработками на глубине 8.1-17 м. Воды безнапорные гидрокарбонокальциевые, не обладающие агрессивными свойствами по отношению к бетону любой прочности.

Среднее значение модулей  деформации составляет для суглинков просадочных 11.8мПа; для суглинков непросадочных 6,6 мПа; для песков пылеватых 17,5 мПа; для песков средней крупности 24,6мПа; для песков мелких 12,9 мПа.

Активные физико-геологические  явления и процессы на площадке отсутствуют. Основные грунты под основание здания – галечник с песчаным заполнителем валунов до 50%. Грунты маловлажны. Глубина  заполнения фундамента для галечниковых грунтов согласно СНиП 2.02.01-83 не зависит  от расчетной глубины.

Сейсмичность

Согласно СНиП II – 7-81 «Строительство в сейсмичных районах»  сейсмичность в г.Шагонаре – 7 баллов. Здания и сооружения, строящиеся в районах с сейсмичностью 7-8 баллов, должны соответствовать определенным требованиям:

- жесткие узлы ж\б каркасов зданий должны быть усилены применением сварных сеток, спирали или замкнутых хомутов;

- диафрагмы, связи и  ядра жесткости, воспринимающие  горизонтальную нагрузку, должны  быть непрерывными по всей  высоте здания и располагаться  в обоих направлениях равномерно  и симметрично относительно  центра  тяжести здания;

- в качестве ограждающих  стеновых конструкций каркасных  зданий следует применять легкие  навесные панели;

- при проектировании зданий  и сооружений следует предусматривать  и проверять расчетом крепление  высокого и тяжелого оборудования к несущим конструкциям здания и сооружения, а также учитывать сейсмические усилия, возникающие при этом в несущих конструкциях;

- участки ригелей и  колонн, примыкающие к жестким  узлам рам на расстоянии, равном  полуторной высоте их сечения,  должны армироваться замкнутой  поперечной арматурой (хомутами), устанавливаемой по расчету;

- фундаменты каркасных  зданий на нескальных грунтах  следует, как правило, принимать  в виде сплошной фундаментной  плиты или стаканного типа  с бетонной подготовкой.

Транспортные  условия

Бесперебойность ведения  строительно-монтажных работ находится  в прямой зависимости от своевременной  поставки строительных конструкций  и  материалов.

В соответствии с организованным графиком, от правильного выбора транспортных средств, комплексной механизации  всего транспортного процесса, оптимального выбора направлений транспортных  путей и  грузопотоков, предусматривающих  использование как существующих, так и прокладываемых к объекту  строительных дорог в значительной мере зависит стоимость возводимого  здания.

Грузы по внешним и внутрипостроечным  путям транспортируются, как правило, средствами специализированных транспортных организаций, работающих по договорам  со строительной организацией.

В г.Кызыле имеются специализированные предприятия, которые могут предоставить строительную технику для ведения строительно-монтажных работ.

В капитальном строительстве  применяют: автомобили-самосвалы для  перевозок щебня, песка, грунта, бетона и других строительных материалов с  последующей выгрузкой их на строительной площадке, панелевозы автомобили  бетоносмесители;  битумовозы; экскаваторы;  бульдозеры; автогрейдеры и другие.

Поэтажная транспортировка  грузов осуществляется при помощи башенных кранов, самоходных стреловых кранов и подъемников.

Поставка строительных конструкций  и строительных материалов в г.Шагонар для снабжения строительной площадки может осуществляться  непосредственно из г.Кызыла, а также из г.Красноярска, Ачинска и других регионов России по железным дорогам до г.Абакана. А из г.Абакана поставка строительных материалов производится автомобильным транспортом по автодороге М54, а потом из г.Кызыла тоже автомобильным транспортом до г.Шагонара.

Транспорт на строительстве  является частью непрерывного строительного  процесса, техническим звеном, связывающим  строительные объемы с заводами, карьерами, складами и другими источниками  материального ресурса.

Воздушный транспорт используют для доставки людей, техники  и  т.д.

Инженерные сети

Электроснабжение осуществляется от постоянной высоковольтной линии  Тувкоммунэнерго, понижение напряжения  осуществляет с помощью трансформаторной подстанции, которая расположена на территории.

Теплоснабжение – центральное  водяное от внешнего источника. Источником является ТЭЦ г. Шагонара. Система однотрубная с нижней разводкой, теплоноситель – вода, с температурой 95-70 ⁰ С.

Водоснабжение – центральное  от внешнего источника. Подводка воды путем сети водопровода диаметром 100 (мм), для пожаротушения, а для  хозяйственно-питьевого назначения диаметр трубопровода 40 мм.

Горячее водоснабжение –  централизованное от внешнего источника. Источником является ТЭЦ г. Шагонара.

Канализация – централизованная, подключенная к городской сети.

Вентиляция – устройство вентиляционных камер.

Освещение – комбинированное  электроосветительные лампы накапливаются  от сети 380/220В.

Устройство связи – радиофикация и телефонизация от городской телефонной связи, пожарная сигнализация.

Обеспеченность  строительной базы

В настоящее время в  г.Кызыле хорошие строительные базы и организацией является «Тывастрой», также СУ-48 «Кызылстрой».

Существуют  и другие специализированные организации: отделочные работы выполняют СХ-41; нулевые работы СУ «Нулевые циклы»; сантехнические и электромонтажные работы – монтажный участок треста «Восток – сантехмонтаж».

Обеспечением малой механизации  при строительстве объектов занимается УМ-14 (установка кранов, экскаваторов и др.)

В нашей республике есть такие предприятия, которые составляют становый хребет ивинской промышленности. Это в первую очередь горно-обогатительный комбинат (ТОКИ) «Тыва-кобальт» в пос.Хову-Аксы, «Тыва-асбест» и угольные разрезы, на которых во многом опиралась индустриальная база республики.

«Тывастройматериалы» занимается обеспечением республики строительными  материалами. Основными из них являются: нерудные стройматериалы, песок, гравий, щебень. Их добычей занимаются песчанно-гравийный  карьер объединения «Тывастройматериалы».

Функциональное  назначение объекта

Для каждого вида промышленных зданий характерен свой функциональный процесс и определенные  на его  основе функциональные требования к  проектированию, а в последующем  и эксплуатации.

Одноэтажные промышленные здания возводят в определенной технологической  последовательности, которую устанавливают  при проектировании производства монтажных  работ в зависимости от объемно-планировочных  и конструктивных решений возводимых объектов и требований к очередности  ввода в эксплуатацию размещаемых  в них цехов для обеспечения  начала монтажа технологического оборудования в наиболее ранние сроки.

Несмотря на обширный ассортимент  ячеистых изделий, разнообразие их форм, физико-механических свойств и видов сырьевого материала, основные этапы производства ячеистых изделий являются общими и состоят из следующих операций: добычи сырьевой массы, формования изделий (сырца), сушки сырца, обжига изделий, обработки изделий (обрезки, глазурования и пр.) и упаковки.

Выбор основного  варианта

Выбор конструктивных решений  производят на основе сопоставления  технико-экономических показателей  по вариантам.

Сравнение конструкций должно производиться в деле при равной степени их законченности и равном соответствии техническим нормам.

В качестве показателя сравнительной  экономической  эффективности применения конструкций следует принимать  показатель минимума приведенных затрат, определяемых в общем случае с  учетом себестоимости в деле капитальных  вложений в базу эксплуатационных расходов и фактора времени. Использование  таких локальных критериев, как  например, минимум затрат труда на строительной площадке, минимум стоимости в деле не может обеспечить в общем случае выбора наиболее экономически эффективных конструкций.

Минимум себестоимости в  деле может во многих случаях характеризовать  экономически эффективный вариант. Однако и этот критерий в общем  случае не пригоден для выбора наиболее экономически эффективного варианта, поскольку могут быть существенные различия в долговечности конструкций, затратах  на капитальные ремонты.

Для сравнения по конструктивному  решению выбрано 3 варианта.

I вариант.

Шаг крайних колонн 6 м.

Шаг средних колонн 6 м.

Конструкция покрытия состоит  из форм и плит покрытия размером 3х6 м.

Этот вариант по таблице  сравнения является самым дорогим.

II вариант.

Шаг крайних колонн 6 м.

Шаг средних колонн 12 м.

Конструкция покрытия состоит  из стропильных и подстропильных форм и плит покрытия 6х12 м.

III вариант.

Шаг крайних колонн 12 м.

Шаг средних колонн 12 м.

Конструкция покрытия состоит  из форм и плит покрытия

По таблице сравнения  ТЭП этот вариант по трудозатратам  возведения самый эффективный и  по сметной стоимости самый дешевый.

Для дальнейшего проектирования применяем III вариант.

АРХИТЕРКТУРНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТь 

Генплан

В генеральном плане решены вопросы наивыгоднейшего размещения проектируемого здания с точки зрения технологических процессов, санитарных и противопожарных мероприятий.

Завод по производству ячеистых изделий состоит из трех пролетов, в которых размещено все производство.

Административно-бытовой  корпус расположен с торца здания, через 12-тиметровый  переход осуществляется главный вход на предприятие. С противоположного торца – склад готовой продукции, который состоит из  открытой крановой эстакады. Рядом расположены помольное отделение, склад цемента и извести, галереи с перегрузочным узлом, отделение приема сырья. Ко всем зданиям обеспечен подъезд. Автомобильные дороги связаны с городской автомагистралью.

Благоустройство территории

К важным элементам оформления и благоустройства территории относятся  зеленые насаждения, покрытие автомобильных  дорог и пешеходных путей.

Озеленение площадок предприятий  имеет санитарно-гигиеническое  и эстетическое значение, создает  благоприятные условия для отдыха работающих во время перерыва.

Для озеленения приняты лиственные и хвойные деревья, в предзаводской  зоне – посадка кустарника. Посадка  деревьев предусмотрена на расстоянии более 5 м. от наружной грани стены до ствола дерева, расстояние между стволами при рядовой посадке 4-6 м.

Тротуары имеют ширину 1,5 м. на всей территории предприятия. Ширина основной магистрали – 4,5 м.

ТЭП

Площадь участка 5,263 га

Площадь застройки 25,785 м²

Площадь озеленения 14,743 м²

Площадь дорог, проездов 12,102 м²

Коэффициент озеленения 0,28

Коэффициент застройки 0,49.

Объемно-планировочное  решение 

производственного здания

Завод по производству ячеистых изделий мощностью 100 тыс.м³\год относится по огнестойкости к III группе, по долговечности ко IIгруппе, по капитальности ко II группе.

Проектируемый одноэтажный  корпус имеет размеры в плане 144х54 м, с сеткой колонн 12х12. Состоит  из трех параллельных пролетов, в которых  расположены следующие отделения: формовочно-запарочное (5122.44 м²), арматурное (2168.72 м²).

В этом же пролете расположены  ряд вспомогательных и обслуживающих  помещений: реакторная, лабораторная, компрессорная, сварочная, отделение  металлизации, электроремонтная, эмульсионная, кузница, помещение для обогрева рабочих, санузлы, трансформаторная (общей площадью 484,84м²)

Пролеты оборудованы мостовыми  кранами грузоподъемностью Q=10m. все три пролета имеют одинаковую высоту помещений 10,8 м. до низа несущей конструкции. Освещение двух крайних пролетов осуществляется через оконные проемы. Для освещения и естественной вентиляции среднего пролета устраивают фонари. Завод представляет собой каркасное здание, пространственная жесткость и устойчивость которого достигается в продольном направлении продольными рамами, в поперечном направлении – поперечными, образованными защемлениями колонн в фундаменты, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями.

Конструктивное  решение

Каркас завода по производству ячеистых изделий выполнен в сборном ж\б и состоит из колонн, несущих конструкций покрытия. Каркас воспринимает все постоянные и временные нагрузки.

Фундаменты.

Наличие просадочных грунтов  в районе строительства г.Шагонара обуславливают устройство свайных фундаментов под колонны производственного здания.

Такое решение конструкций  фундаментов дает возможность вести  строительство без отрывки котлована, что сокращает сроки строительства, исключает осадку грунта и пола здания, обеспечивает возможность монтажа оборудования сразу же после окончания устройства фундамента. Фундаментные балки предназначены для опирания наружных и внутренних стеновых конструкций на отдельно стоящих фундаменты каркаса. Для опирания фундаментных балок применяют бетонные столбики, устанавливаемые на цементном растворе на горизонтальные уступы фундаментных плит. Для защиты фундаментных балок от деформаций и исключения возможности промерзания пола вдоль стен их засыпают  с боков и снизу шлаком.  Между фундаментной балкой и стеной по поверхности балки укладывают гидроизоляцию, состоящую из двух слоев рулонного материала на мастике. Вдоль фундаментных балок на поверхности грунта устраивают тротуар или отмостку.

Колонны.

Для проектируемого промздания высотой до низа несущей конструкции 10,8 м и грузоподъемностью Q=10m принимаем сплошные одноветьевые колонные сечением 500х300 мм. Для усиления основного каркаса в торцах здания применены фахверковые колонны. Для данного здания применены фахверки из железобетона прямоугольного сечения 400х600 мм. Для взаимосвязи элементов здания отдельные конструкции привязывают к координационным осям размерами, определяющими расстояние от координационной оси до геометрической оси элемента. При привязке наружные грани колонн  крайних рядов и внутренние поверхности наружных стен смещают от продольной оси на 250 мм., так как данное здание оборудовано мостовым краном Q до 50 m, шаг колонн 12 м. и высота до низа несущей конструкции 10,8 м. в поперечном направлении привязка 500 мм.- это расстояние между геометрической осью колонны торцевого ряда и разбивочной осью.

Жесткость и геометрическую неизменяемость колонн каркаса в  продольном направлении обеспечивается установкой вертикальных связей, расположенных  по линии колонн здания посередине температурного блока. Поскольку проектируемый корпус имеет высоту до головки подкранового  рельса 8,15 м. и шаг  колонн 12 м. связь представляет собой портальную  стальную конструкцию.

Подкрановые балки.

Устраивают на консоли  колонн, крепление обеспечивается монтажными болтами и сваркой закладных  деталей. Подкрановые балки служат для укладки по ним рельсовых  путей под мостовые краны, и являются продольными элементами каркаса, обеспечивающими  его пространственную жесткость. При  шаге колонн 12 м. и грузоподъемностью  Q=10m, принимаем подкрановую балку двутаврового сечения высотой 1,4 м.

Покрытие.

Для перекрытия пролетов 18 м. выбираем ферму сегментного очертания с раскосной решеткой. Крепление фермы к колоннам осуществляется сваркой закладных деталей.  По верхнему поясу фермы укладывают железобетонные ребристые плиты шириной 3м., длиной 12м, высотой 0,45 м. Покрытие отапливаемого промышленного здания с рулонной кровлей. В качестве утеплителя применен фибролит  γ=600m\м³, по утеплителю устраивается выравнивающий слой из цементно-песчаного раствора толщиной 30 мм. Увлажнение  утеплителя исключается устройством обмазочной пароизоляции. Гидроизоляционный ковер покрытия состоит из трех слоев рубероида на битумной мастике. Отвод воды с кровли предусматривается по внутреннему водостоку. Водопроницаемость кровель в местах установки водосточных воронок достигается наклейкой на фланец чаши воронки слоев основного водоизоляционного ковра. При отводе воды по внутреннему водостоку предусмотрено  равномерное размещение водосточных воронок по площади кровли. Расстояние между ними на каждой продольной разбивочной оси не превышает 48 м.

Воронки в плане размещаются  с привязкой: к поперечным разбивочным осям – 500 мм, к продольным – 450 мм. При внутреннем водоотводе вода стекает по скату кровли в продольные разжелобки, далее попадает через чугунные водоприемные воронки в водосточные трубы и выводятся в ливневую канализацию, расположенную ниже уровня пола.

Фонари.

Светоаэрационные фонари на покрытии предназначены для проветривания  помещения и для освещения  среднего пролета. Фонарные проемы заполняются стальными переплетами длиной 6000 мм и высотой 1750 мм.

Основными элементами каркаса  фонарей являются стальные конструкции  в виде фонарных панелей, фонарных ферм, торцевых ферм-панелей и связей по фонарям, которые устраивают в среднем и крайнем пролетах температурного отсека. Светоаэрационные фонари располагаются вдоль пролета и своими торцами не доходят на один шаг, т.е. 12 м до торца и поперечного деформационного шва здания.