В одноэтажных промышленных зданиях большой площади всегда приходится устанавливать колонны для опирания покрытия. Колонны располагают правильными рядами, которые делят площадь здания на то или другое количество пролетов, параллельных между собой.
- Одноэтажные здания в промышленном строительтсве это здания в один этаж для производственных процессов, связанных с необходимостью применения тяжелого громоздкого оборудования для изготовления крупногабаритных изделий, а также где возможны динамические нагрузки больших значений (кузнечные, прокатные, термические, литейные и т.п. цеха).
В отдельных случаях по условиям технологического процесса требуется взаимно перпендикулярное расположение пролетов. В таких случаях принято пролеты одного направления, составляющие большую часть площади здания, называть продольными, а перпендикулярные им пролеты — поперечными.
Основные размеры здания в плане измеряют между разбивочными осями.
Схематический план (сетка разбивочных осей) одноэтажного двухпролетного здания ( с параллельными пролетами)
- Оси, идущие вдоль пролетов здания, называют продольными;
- оси, пересекающие пролеты,— поперечными;
- система пересекающихся осей здания в плане образует сетку разбивочных осей.
- На чертежах оси обозначают: продольные — заглавными русскими буквами, а поперечные — цифрами, размещаемыми в кружочках.
- Колонны располагаются в местах пересечения осей.
Ширина пролета L (расстояние между продольными осями) называется просто пролетом, расстояние Ш между колоннами в продольном направлении — шагом колонн.Употребительная величина пролетов определяется различными факторами — технологическими требованиями, уровнем развития строительной техники, экономичностью решения и др.
Размеры пролетов и шага колонн строго нормированы. В соответствии с единой модульной системой размеры пролетов должны приниматься: при пролетах до 12 м— кратными укрупненному модулю 3 м, а при пролетах более 12 м— укрупненному модулю 6 м, иначе говоря пролеты могут быть равны 6; 9; 12; 18; 24; 30 м и т. д. через 6 м, но обычно не более 36—42 м. Только в отдельных случаях, в виде исключения, если это дает существенную экономию, допускается применение других, промежуточных размеров пролетов.
Размеры шага колонн принимаются кратными 6 м. Наиболее часто применяется шаг 6 и 12 м. При этом постепенно осуществляется переход на шаг 12 м. Укрупнение шага колонн уменьшает количество монтажных элементов каркаса и покрытия и дает возможность за счет более редкого расположения колонн получить экономию производственных площадей (до 8—10%). Кроме того, применение более крупных сеток колонн повышает планировочную «гибкость» зданий.
В «гибких» зданиях технологический поток может быть на правлен как вдоль, так и поперек пролетов, что дает возможность с течением времени широко видоизменять технологические процессы, производить перестановку и замену оборудования, а в отдельных случаях размещать в том же здании совершенно другое производство. Здания этого вида наиболее применимы в легкой промышленности. Строительству «гибких» зданий уделяется много внимания за рубежом.
В отдельных случаях по условиям размещения крупногабаритного оборудования шаг колонн приходится в отдельных местах увеличивать. Например, в современных мартеновских цехах при пролетах 24—30 м встречается шаг колонн (в некоторых рядах) до 48 м.
При применении пространственных конструкций покрытия, допускающих весьма редкую сетку колонн (до 36×36 м), разница между понятиями — пролет и шаг колонн — практически стирается.
Генеральным высотным размером одноэтажного здания является высота от пола до низа несущих конструкций покрытия.
Для высоты зданий установлен следующий ряд размеров: 3,6; 4,2; 4,8 м (модуль 0,6 м); 6,0; 7,2; 8,4; 9,6; 10,8 м (модуль 1,2 м); 12,6; 14,4; 16,2; 18 м и более (модуль 1,8 м).
Для обозначения высот строители, кроме обычных размеров, широко пользуются отметками, которые указывают высоту расположения той или другой плоскости или линии над нулевым уровнем, за который условно принимают пол первого этажа; отметки могут быть как положительными, так и отрицательными.
Система разбивочных осей и отметок образует трехмерную систему координат, которая позволяет определить и закрепить на чертеже положение в пространстве любой точки, линии или плоскости.
При проектировании одноэтажных зданий, в целях упрощения строительства, всегда следует стремиться к простейшей форме зданий в плане (квадрат, прямоугольник), одинаковой высоте пролетов (без перепадов покрытия) и избегать устройства поперечных пролетов.
При той же производственной площади одно здание всегда стоит дешевле нескольких зданий меньшего размера. Поэтому всегда следует стремиться к блокировке производств, т. е. размещению возможно большего количества цехов в одном здании.
Основные размеры одноэтажных зданий и их конструктивные схемы пояснены ниже на конкретных примерах.
Одноэтажное однопролетное здание с несущими стенами
Одноэтажные бескаркасные здания с несущими стенами применяются при сравнительно небольших пролетах (до 12, редко 18 м), небольших высотах (до 9 м), а при наличии мостовых кранов — при грузоподъемности их не более 5 т.
Стены такого здания являются одновременно и ограждающими, и несущими элементами. Для обеспечения опирания на стены унифицированных конструкций покрытий стены располагают так, чтобы их внутреняя грань отстояла от разбивочной оси на 250 мм.
Одноэтажные однопролетные здания с несущими стенами (поперечные разрезы)
а — здание небольшой высоты, б — здание большой высоты без мостового крана, в — то же см мостовым краном, 1- покрытие, 2 — пилястра
Двускатное очертание покрытия обеспечивает удобный отвод с покрытия дождевых и талых вод.
Основной размер здания по вертикали — высота от пола до низа покрытия — выбирается в зависимости от технологических нужд из числа приведенных выше.
Несущие конструкции покрытия опираются своими концами непосредственно на стены. При высоте до 8—9 м толщина стены, необходимая для отапливаемого здания по теплотехническому расчету, в большинстве случаев оказывается достаточной и по расчету на прочность.
При большей высоте и при наличии мостового крана стены усиливают пилястрами, которые располагают (в плане) между окнами на разбивочных осях. В этом случае несущие конструкции покрытия опираются на пилястры и стены располагают так, чтобы внутренняя грань стены совпадала с разбивочной осью.
В здании с мостовым краном пилястры должны иметь размеры, достаточные для опирания подкрановых балок. При отсутствии мостового крана размеры пилястр в плане’назначают исходя из требований прочности и жесткости стены.
Одноэтажное многопролетное каркасное здание с мостовыми кранами
В одноэтажных промышленных каркасных зданиях с мостовыми кранами принципиально важной является увязка размеров здания в поперечном направлении и по высоте со стандартными размерами мостовых кранов.
На рис. показан крайний пролет многопролетного здания.
Зависимость между пролетом здания L и пролетом крана Lк определяется равенством
Lк = L — 2l,
где l — расстояние между разбивочной осью и осью подкрановой балки, которое по действующим стандартам принимается равным от 750 до 1500 мм.
Одноэтажное многопролетное здание с мостовыми кранами
1 — крайняя колонна, 2 — средняя колонна, 3 — подкрановая балка, 4 — мостовой кран
Такие величины I необходимы для того, чтобы длина «хвостовой» части мостового крана, выступающая за пределы его пролета Lк, размещалась между осью подкрановой балки и внутренней гранью верхней части колонны с обеспечением зазора шириной не менее 60 мм. Вместе с тем верхняя часть колонны должна иметь размеры сечения, обеспечивающие ее прочность. Для выполнения этого условия наружную грань крайней колонны приходится иногда относить от разбивочной оси в наружную сторону на величину а, называемую привязкой. При этом внутренняя грань стены, совмещаемая с наружной гранью колонны, также имеет привязку а.
Взаимоувязка размеров Lк, I и а в зависимости от грузоподъемности крана Q приведена в табл.
Соотношение основных размеров каркасного здания с мостовым краном.
При соответствующем обосновании допускается привязка а=500мм
В каркасных зданиях без мостовых кранов а=0
Размеры привязок соблюдаются особенно строго в сборных железобетонных конструкциях. В стальных конструкциях унификация еще не стала таким «всеобщим законом», как в сборном железобетоне,
Для средних колонн разбивочная ось является обычно и осью симметрии.
В вертикальном направлении высота Н1 от пола до уровня головки кранового рельса и высота Н2 от уровня головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия образуют в сумме высоту Н от пола до низа несущих конструкций покрытия.
Высота Н1 выбирается по технологическим требованиям так, чтобы мостовой кран мог проносить на своем крюке в предельном верхнем положении грузы необходимого размера над наиболее высокими агрегатами, расположенными в данном пролете здания, а также с обеспечением безопасности работающих.
Минимальная величина размера Н2 принимается с таким расчетом, чтобы между верхней границей кранового габарита и низом несущих конструкций покрытия оставался зазор не менее 100 мм.
После выбора размеров Н1 и Н2 полная высота здания Н округляется до одного из приведенных выше размеров, но не менее 8,4 м.
Одноэтажное многопролетное каркасное здание с подвесными кранами
Одноэтажные здания с подвесным транспортом при высоте до 9,6 м отличаются простой конструктивной схемой: колонны в таких зданиях имеют постоянное сечение по всей высоте, подкрановые балки отсутствуют. Подвесные краны перемещаются по стальным балкам, подвешенным к несущим конструкциям покрытия.
Одноэтажное многопролетное каркасное здание с подвесными кранами
1 — подвесной кран, 2 — пути подвесного крана
Недостатком таких зданий является ограниченная грузоподъемность подвесных кранов, которая в настоящее время не превышает 5 т.
Решения покрытий многопролетных зданий
В однопролётных зданиях обычной ширины (с пролетом до 24—30 м) достаточное естественное освещение и естественное проветривание (аэрация) обеспечиваются устройством окон с открывающимися створками в наружных продольных стенах.
Удаление дождевых и талых вод с покрытия также не представляет трудностей.
В многопролетных зданиях значительной ширины (измеряемой иногда сотнями метров) решение всех этих вопросов значительно усложняется. До последнего времени обычным решением для таких зданий было многоскатное покрытие с продольными фонарями. В здании с таким покрытием фонари с остекленными открывающимися створками обеспечивают естественное освещение и аэрацию средних пролетов, а дождевые и талые воды удаляются с покрытия посредством внутренних водостоков в канализацию.
Схемы покрытий многопролетных зданий
а — многоскатное покрытие с фонарями, б — то же, без фонарей, в — плоское покрытие без фонарей, 1 — открывающие створки
Однако освещенность рабочих мест в таких зданиях, вследствие загрязнения стекол в фонарях, сильно снижается, а зимой —- и за счет занесения их снегом, кроме того, громоздкие надстройки фонарей существенно повышают стоимость здания.
Поэтому в последние годы начали применять покрытия без фонарей.
В бесфонарных зданиях применяется искусственное освещение лампами дневного света, вентиляцию также делают искусственную.
Водоотвод решается двумя способами:
- а) покрытие делают многоскатное с такими же внутренними водостоками, как в зданиях с фонарями;
- б) покрытие делают плоское (без уклонов), также с внутренними водостоками или вовсе без водостоков — в расчете на испарение дождевых и талых вод.
В местностях с жарким климатом предусматривается поддержание на плоской кровле слоя воды, защищающего рабочие помещения от перегрева солнечными лучами.
Плоские покрытия без фонарей и с несущими конструкциями, не имеющими уклонов, наиболее просты по конструкции, однако необходимость обеспечения более высокой надежности кровли снижает экономический эффект, достигаемый за счет упрощения конструкций.
В целом с учетом первоначальных затрат и затрат на эксплуатацию (расход электроэнергии на освещение и искусственную вентиляцию) здания с фонарями и без фонарей отличаются по стоимости незначительно и поэтому бесфонарные здания, безусловно, целесообразны только для производств, в которых определенная температура и влажность внутреннего воздуха имеют решающее значение для качества выпускаемой продукции (производства искусственных волокон, высокоточного приборостроения и т. д.). Такие здания проектируют с кондиционированием воздуха, в них и наружные стены целесообразно делать без окон.
Покрытия промышленных зданий делают, как правило, бесчердачными.
Ограждающие конструкции покрытия располагаются поверх несущих, а несущие конструкции открыто выступают внутрь здания. При этом высотой помещений считается размер от пола до низа несущих конструкций. Однако отдельные виды стационарного оборудования могут быть смонтированы между несущими конструкциями с использованием их высоты.
При достаточно большой высоте несущих конструкций пространство в пределах их высоты (так называемое межферменное пространство) используется для размещения различных вспомогательных помещений (бытовых, конторских и т. д.), а также для размещения громоздких коммуникаций, например крупных вентиляционных коробов. В некоторых случаях при большом насыщении межферменного пространства коммуникациями и при необходимости их систематического обслуживания межферменное пространство ограждают снизу легким подвесным потолком, образуя технический чердак.
Таким образом, рекомендуется проектировать одноэтажные промышленные здания прямоугольными в плане, с одинаковыми пролетами, без перепадов высот во избежание снеговых мешков. Вопрос о выборе материала несущего каркаса должен решаться на основе технико – экономического анализа. Основной материал для одноэтажных зданий – сборный железобетон. Из него возводят здания для 85% производственных площадей, тогда как из металла – лишь для 12%, а из других материалов – для 3%. Стальные несущие конструкции рекомендуют применять при больших пролетах и высотах здания, в зданиях с тяжелым крановым оборудованием, при необходимости установки мостовых кранов в двух ярусах, при строительстве в отдаленных районах.
Видео строительства одноэтажного промышленного здания с фонарями