Общие вопросы проектирования (промздания)

Функциональные требования заключаются в том, чтобы здание более полно соответствовало своему назначению, т.е. обеспечива­ло нормальное функционирование размещаемого в нем технологического оборудования и нормальный ход технологического процесса в целом. Иными словами, здание должно отвечать определенным эксплуатацион­ным требованиям и создавать в помещениях нормальные санитарно-ги­гиенические условия для деятельности человека. 
Функциональным требованиям одновременно с художественными должно быть подчинено объемно-планировочное решение здания (состав помещений, их площади, высота и взаимное расположение). С учетом функциональных требований выбирают вид и материал несущих и ограж­дающих конструкций, тип и грузоподъемность внутрицехового подъемно- транспортного оборудования, обеспечивают надлежащие санитарно-гиги­енические условия (освещенность, воздухообмен), качество и характер внутренней отделки и пр. Мероприятия по борьбе с производственным шумом также предусматриваются функциональными требованиями. 
В целях предупреждения преждевременного морального старения зданий необходимо принимать такие объемно-планировочные и конст­руктивные решения, которые позволяли бы изменять и совершенствовать технологический процесс без реконструкции самого здания. 

Технические требования заключаются в обеспечении проч­ности, устойчивости, долговечности зданий и противопожарных меропри­ятий к ним, а также в возможности возведения зданий индустриальными методами. 
Качества прочности, устойчивости и долговечности, обеспечиваемые при проектировании и строительстве объекта, характеризуют собой его надежность. Под надежностью зданий, сооружений и конструктивных элементов понимают их безотказную работу в заданных условиях меха­нических, физических и химических воздействий и в течение всего рас­четного периода эксплуатации (с возможными перерывами на ремонты). 
Важно обеспечить зданию или отдельным его частям предусмотрен­ные требованиями условия эксплуатации, так как всякие отклонения от них (перегрузка, переохлаждение и перегрев, чрезмерное увлажнение, неучтенная химическая агрессия и т. д.) приводят к преждевременным разрушениям и даже авариям. Своевременные ремонты способствуют сохранению надежности конструкций и здания в целом. 
К категории технических относятся также противопожарные требо­вания, которые заключаются в соответствии степени огнестойкости зда­ния или сооружения данному классу капитальности (в зависимости от его назначения). 

Архитектурно-художественные требования предус­матривают придание промышленному зданию красивого архитектурного облика, удовлетворяющего современным художественным запросам с учетом назначения здания. Архитектура его должна быть художественно связана с соседней застрой­кой и природным окружением. 
Архитектурно-художественная выразительность промышленных зда­ний должна достигаться, прежде всего, гармоничностью их элементов и частей, красивыми пропорциями отдельных объемов. Важную роль в ар­хитектуре промышленного здания играют также фактура и цвет поверх­ности стен, введение отдельных красочных пятен, художественное соче­тание различных строительных материалов и высокое качество строительно-монтажных работ. 
Экономические требования преследуют цель сведения к минимуму затрат на строительство и эксплуатацию проектируемого здания. Экономичность здания достигается целесообразной организацией технологического процесса (обеспечение кратчайших путей передвиже­ния сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, обслуживающего персо­нала, транспорта, без пересечения и возврата потоков в одной плоско­сти); оптимальным использованием площади и объема всего здания и его отдельных помещений; принятием соответствующих данному произ­водству шага колонн и ширины пролетов, конструктивной схемы, этаж­ности, материалов для конструктивных элементов с рациональным использованием местных материалов; высокой степенью индустриализа­ции работ по возведению здания; наименьшими эксплуатационными расходами по содержанию здания и др. 
Окончательная оценка эффективности здания производится путем сопоставления технико-экономических показателей различных его ва­риантов. 
Требования к условиям труда. Наряду с обеспечением нормального хода технологического процес­са в производственных зданиях должны быть созданы благоприятные санитарно-гигиенические и безопасные условия труда, рационально организованы рабочие места, выбрано хорошее цветовое решение интерь­еров помещений, предусмотрена удобная система бытового обслужива­ния работающих. Необходимо также предусматривать помещения для повышения профессионального уровня рабочих и культурного отдыха. 
Для обеспечения оптимальных санитарно-гигиенических условий труда предусматривают следующие меры: 
1. локализацию производственных вредностей в месте их образования (герметизация технологических процессов); 
2. удаление производственных вредностей посредством механической вентиляции, аэрации или кондиционирования воздуха; 
3. изоляцию помещений с наиболее вредными и пыльными производствами от других помещений (во избежание нарушения принципа гиб­кости здания следует применять сборно-разборные перегородки); 
4. обеспечение освещенности рабочих мест не ниже нормативной (естественной и искусственной); проемы необходимо заполнять свето-прозрачными материалами, пропускающими ультрафиолетовые и задер­живающими инфракрасные лучи; 
5. создание нормального температурно-влажностного режима; экрани­рование агрегатов, выделяющих лучиртое тепло; 
6. уменьшение производственного шума и вибраций от технологическо­го оборудования. 
Безопасность условий труда регламентируется мероприятиями по охране труда, противопожарными и санитарными нормами проектирова­ния. Рабочее место должно отвечать требованиям научной организации труда. 
В системе бытового обслуживания предусматривают удобные гар­деробные, душевые, умывальные, уборные, медицинские пункты, столовые, буфеты, места отдыха и другие помещения. На территории пред­приятий устраивают спортивные площадки и уголки отдыха; территорию хорошо благоустраивают и озеленяют. 
Создание благоприятных условий в цехе и непосредственно на ра­бочих местах, хорошее бытовое обслуживание работающих способству­ет повышению производительности труда и качества продукции, сокра­щению случаев производственных заболеваний и травматизма, а также сохранению хорошего самочувствия трудящихся. 

Виды промзданий
Промышленными называют здания, предназначенные для осуществ­ления производственно-технологических процессов, прямо или косвенно связанных с выпуском определенного вида продукции или полуфабри­ката. 
В зависимости от назначения промышленные здания подразделяют на следующие основные группы: 
· производственные, в которых размещают основные процессы производства (мартеновские, прокатные, механосборочные, ткацкие, кондитерские цехи и др.); 
· подсобно-производственные, предназначенные для вспомогатель­ных процессов производства (ремонтные, экспериментальные, тарные цехи и др.); 
· энергетические, снабжающие предприятие электроэнергией, сжатым воздухом, паром и газом (ТЭЦ, компрессорные и газогенератор­ные станции, паро- и воздуходувные установки и др.); 
· складские, необходимые для хранения сырья, заготовок, полу­фабрикатов, готовой продукции, горючих и смазочных материалов и пр.; 
· транспортные, обслуживающие средства транспорта, находяще­гося в распоряжении предприятия (гар-ажи, электровозные де­по и др.); 
· санитарно-технические, предназначенные для обслуживания во­допровода, канализации и т. п. (насосные и очистные станции, водохра­нилища, водонапорные башни, брызгальные бассейны и др.); 
· вспомогательные и общезаводские (административно-бытовые помещения, заводоуправления, столовые, медицинские пункты, профес­сионально-технические училища, пожарные депо и др.). 
На территории промышленных предприятий строят также специаль­ные сооружения (резервуары, газгольдеры, скрубберы, градирни, силосы, дымовые трубы, различные эстакады и опоры и др.). 
Не все группы зданий и сооружений обязательны для каждого пред­приятия; состав их зависит от назначения, специализации и мощности предприятия. Классификация промышленных зданий по капитальности необходи­ма для выбора экономически целесообразных решений при проектиро­вании. В основу классификации положено деление зданий на классы в зависимости от их назначения и значимости. 
Здания подразделяют на четыре класса (I, II, III и IV), причем к I классу относят постройки, к которым предъявляют повышенные требо­вания, а к IV классу — постройки с минимальными требованиями. Для каждого класса установлены свои эксплуатационные качества, а также долговечность и огнестойкость основных конструкций зданий. 
Эксплуатационные качества, обеспечивающие нормальные условия эксплуатации зданий и сооружений в течение всего срока их службы, определяются: для производственных зданий — размерами пролетов, технической оснащенностью, наличием специального оборудования, удобством монтажа и демонтажа технологического оборудования, удоб­ствами для работающих и для хода технологического процесса; для вспомогательных зданий — составом помещений, нормами их площадей и объемов, качеством отделки, санитарно-техническим оборудованием и т. п. 
Долговечность и огнестойкость основных конструкций здания обес­печиваются применением соответствующих строительных материалов и изделий и защитой их в конструкциях от всех разрушающих эксплуата­ционных воздействий. 
Долговечность конструктивных элементов определяется сроком их службы без потери требуемых эксплуатационных качеств в данных кли­матических условиях при заданном режиме эксплуатации. Установлены три степени долговечности ограждающих конструкций: I степень — срок службы не менее 100 лет, II степень — срок службы не менее 50 лет и III степень — срок службы не менее 20 лет. 
Долговечность ограждающих конструкций в зависимости от класса здания принимают: для зданий I класса — не ниже I степени, II клас­са— не ниже II степени, III класса — не ниже III степени, IV класса — не нормируется. 
Здания и сооружения по огнестойкости подразделяют на пять сте­пеней. Степень огнестойкости, характеризуемая группой возгораемости и пределом огнестойкости основных строительных конструкций, прини­мается: для зданий I класса — не ниже II степени, для зданий II клас­са—не ниже III степени. Для зданий III и IV классов степень огнестой­кости не нормируется. 
Проектируемое здание относят к тому или иному классу в зависи­мости от следующих условий: народнохозяйственного значения, разме­ров и мощности предприятия, в состав которого войдет данное здание; концентрации материальных ценностей и уникальности оборудования, устанавливаемого в здании; запасов сырьевых ресурсов, для переработки которых проектируется объект; фактора моральной амортизации зда­ния; градостроительных требований к объекту. 
На территории предприятия могут возводиться здания с различным классом капитальности. При этом к повышенному классу относят здания, прекращение работы в которых в случае ремонта или аварии существен­но нарушает работу всего предприятия. 
При проектировании зданий нельзя завышать их капитальность, так как применение более долговечных и огнестойких конструкций, чем тре­буется, приводит к повышению стоимости зданий. 

Классификация промышленных зданий по архитектурно-конструктивным признакам 
По архитектурно-конструктивным признакам промышленные здания подразделяют на одноэтажные, многоэтажные и смешанной этажности. 
Для производств металлургической и машиностроительной про­мышленности (сталелитейные, прокатные, кузнечные, термические, ме­ханосборочные цехи и др.), характеризующихся тяжелым и громоздким оборудованием, крупногабаритными изделиями и значительными дина­мическими нагрузками, приемлемы только одноэтажные здания. 
В многоэтажных зданиях размещают производства с вертикально направленным технологическим процессом в тех случаях, если использу­ется сила тяжести сырья и полуфабрикатов (мельницы, агломерацион­ные фабрики, химические заводы, хлебозаводы и пр.). Многоэтажные здания сооружают также на предприятиях легкой, пищевой, радиотехнической, приборостроительной и аналогичных им ви­дов промышленности, для складов. Нагрузки на междуэтажные пере­крытия в многоэтажных зданиях могут достигать 4500 кГ/м2 (45 кН/м2). 
Многоэтажные здания, как правило, сооружают многопролетными, причем в средних пролетах рекомендуется располагать второстепенные 
Первые этажи многоэтажных зданий обычно отводят для произ­водств, имеющих тяжелое и громоздкое оборудование или выделяющих агрессивные сточные воды, а верхние – для производств, выделяющих газовые вредности, или производств, опасных в пожарном отношении. 
Для производств с горизонтальным и вертикальным технологиче­ским процессом (например, многих химических предприятий) сооружа­ют здания смешанной этажности. 
Ряд производств по характеру технологического процесса можно размещать как в одноэтажных, так и в многоэтажных зданиях (произ­водства легкого машиностроения, текстильные и пищевые предприятия, фарфоровые заводы и др.). Многоэтажные здания, позволяю­т экономить территорию. 
В зависимости от количества пролетов одноэтажные здания могут быть одно- и многопролетными. Под пролетом понимают про­изводственный объем, ограниченный по периметру рядами колонн и пе­рекрытый по однопролетной схеме. Расстояние между продольными рядами колонн называют шириной пролета. 
По ширине пролетов здания принято считать мелкопролетными, если ширина пролетов не превышает 12 м, и крупнопролетными —при ширине пролетов более 12 м. В современном промышленном строительстве основ­ными типами являются многопролетные здания с широкими пролетами, в которых большие производственные площади мало стеснены промежу­точными опорами. Применение в строительстве железобетонных и армоцементных оболочек, стальных и алюминиевых ферм, пространственных и висячих систем и других высокопрочных облегченных конструкций покрытий позволяет строить большепролетные здания с шириной пролетов в 36, 42, 60 м и более. В большепролетных зданиях, оборудованных подвесными или напольными подъемно-транспортными средствами, це­лесообразно размещать цехи авиационных заводов, ангары, гара­жи и т. п. 
В зависимости от характера застройки тер­ритории предприятия подразделяют на здания сплошной и павильонной застройки. Первые имеют значительные размеры в плане и являются многопролетными; для вторых характерны относительно не­большая ширина и ограниченное число пролетов. 
По расположению внутренних опор промышленные здания разде­ляют на ячейковые, пролетные и зальные. В зданиях ячейкового типа преобладает квадратная сетка опор с относительно небольшим продольным и поперечным шагом. Та­кую сетку опор целесообразно применять для зданий с подвесным или напольным транспортом, когда необходимо размещать технологические линии и транспортировать грузы в двух взаимно перпендикулярных на­правлениях. 
В зданиях пролетного типа, более других распространенных, в строительстве, ширина пролетов преобладает над шагом опор производства, для которых достаточна меньшая естественная освещен­ность. 
Здания зального типа характерны для производств, требующих значительной площади без внутренних опор. В таких зданиях расстояние между опорами может достигать 100 м и более. 

Подъемно-транспортное оборудование промзданий. 
Любой технологический процесс включает операции по перемеще­нию внутри производственных зданий сырья, полуфабрикатов или гото­вой продукции. Применяемое при этом подъемно-транспортное оборудо­вание необходимо не только с точки зрения технологии производства, но и для облегчения труда рабочих, а также для монтажа и демонтажа технологиче­ских агрегатов. 
Внутрицеховое подъемно-транспортное оборудова­ние подразделяют на две группы: периодического и не­прерывного действия. К пер­вой группе относят подвес­ной транспорт (тали, кошки, тележки, подвесные краны и т. п.). мостовые краны и напольный транспорт; ко второй — конвейеры (лен­точный, пластинчатый, скреб­ковый, ковшовый, подвес­ной цепной, грузоведущий), нории, рольганги и шнеки. 
Наиболее распростране­ны в промышленных здани­ях подвесные и мостовые краны, обслуживающие не узкую линию, как при моно­рельсах, а площадь прямо­угольника, и перемещающие грузы в трех направ­лениях. 
Подвесные краны, транспортирующие грузы массой от 0,25 до 5 т (встре­чаются краны грузоподъем­ностью до 20 т), состоят из легкого моста или несущей балки, двух- или четырех-катковых механизмов пере­движения по подвесным пу­тям и электротали, пере­мещающейся по нижней полке мостовой балки. 
В зависимости от ширины пролета, шага несущих конструкций по­крытия, грузоподъемности и требуемого числа транспортных операций по ширине пролета (или на одних и тех же путях) устанавливают один или несколько кранов. По количеству путей подвесные краны могут быть одно-, двух- и многопролетными. Управляют кранами с пола цеха (руч­ные краны) или из кабины, подвешенной к мосту. 
Мостовые краны имеют грузоподъемность от 3 до 500 т. Чаще других применяют краны грузоподъемностью 5—30 т. В тех цехах, где краны эксплуатируются в широком диапазоне грузоподъемностей и ско­ростей подъема, предусматривают краны с двумя механизмами подъема. Их грузоподъемность обозначают дробным числом, например Q = 50/5 т. Числитель показывает грузоподъемность главного крюка, знаменатель — грузоподъемность вспомогательного крюка, используемого для подъема легких грузов. Мостовой кран состоит из несущего моста, перекрывающего рабочий пролет помещения, механизмов передвижения вдоль подкранового пути и передвигающейся вдоль моста тележки с механизмом подъема (рис. 11-4,6). 
Несущий мост выполняют в виде пространственных четырехплоско- стных балочных коробчатых или ферменных конструкций. Краны пере­двигаются по подкрановым путям, уложенным на консоли колонн; управ­ляют ими из подвешенной к мосту кабины или с пола цеха (ручные краны). Все механизмы мостового крана приводятся в действие электромо­торами, питание которых осуществляется при помощи троллейных прово­дов, укрепленных сбоку одной из подкрановых балок или подвешенных к нижнему поясу несущих конструкций покрытия. В первом случае рас­стояние между верхом крановой тележки с механизмом подъема и низом несущих конструкций покрытия предусматривают не менее 100 мм, во втором — не менее 400 мм. Грузоподъемность, габариты и основные па­раметры мостовых кранов, как и подвесных, определены ГОСТами. 
В зависимости от продолжительности работы в единицу времени эксплуатации цеха мостовые краны подразделяют на краны тяжелого режима работы (коэффициент использования 0,4 и выше), среднего (0,25—0,40) и легкого (0,15—0,25). В цехах с интенсивным технологиче­ским процессом в одном пролете можно устанавливать два или несколько кранов, располагаемых как в одном, так и двух уровнях цеха. 
В промышленных зданиях встречаются также различного рода спе­циальные мостовые краны: консольно-поворотные, консольно-передвиж- ные, с поворотной, тележкой, колодцевые, для раздевания слитков, зава­лочные, с вилообразным захватом и др. 
В современном промышленном строительстве наблюдается тенден­ция к замене мостовых кранов подвесными. 
Устройство специальных поворотных стрелок-крестовин позво­ляет перемещать подвесные краны во взаимно перпендикулярных на­правлениях без переделок. Поэтому здания, оборудованные подвесным транспортом, легко приспособить к измененной технологии производства без нарушения архитектурно-конструктивной основы. 
Мостовые краны и подвесное подъемно-транспортное оборудование по существу определяют объемно-планировочное и конструктивное реше­ние промышленных зданий. Проектировщики стремятся по возможности уменьшить грузоподъемность мостовых или подвесных кранов или вооб­ще освободить каркас здания от крановых нагрузок. В этих случаях уменьшаются сечения колонн и размеры фундаментов, отпадает необ­ходимость в подкрановых путях, появляется возможность применить бо­лее укрупненную сетку колонн. 
Технологические процессы в зданиях без кранов обслуживают напольными средствами транспорта. К ним относятся вагонетки, элект­рокары, конвейеры и рольганги, автомобильные краны, погрузчики с ви­лообразными и штыревыми захватами. 
В крупнопролетных зданиях для перемещения тяжелых и громозд­ких грузов целесообразно применять козловые или полукозловые краны, передвигающиеся по уложенным в уровне пола цеха рельсам. Одной опорой полукозлового крана, как и мостового, является подкрановый путь. 
При замене мостовых кранов козловыми требуется несколько увели­чивать пролет и высоту здания. Так, для пролетов 12 и 15 м увеличение пролета составляет 3 м, высота 1,6 м, а для пролета 18 м — соответст­венно 6 и 3 м. Но, несмотря на это, отказ от мостовых кранов в одноэтаж­ных зданиях приводит к значительному экономическому эффекту, так как снятие крановых нагрузок с каркаса помимо экономии материалов открывает возможности создания легких большепролетных зданий с про­странственными и висячими системами покрытий. 

Производственно-технологическая схема как основа объемно-планировочного решения. 
Технологический процесс в свою очередь предопределяется производственно-технологической схемой, в которой установлена определенная последовательность операций по выработке продукции или полуфабриката, намечены технологическое оборудование и характер его расста­новки, вид и грузоподъемность внутрицехового транспорта номенклатура, размеры и последовательность расположения помещении, внутренней температурно-влажностный режим и т.п. Технологическая схема преду­сматривает также места поступления сырья и вспомогательных материа­лов, выхода готовой продукции или полуфабриката, удаления отходов производства, места ввода инженерных сетей. 
При автоматизированном конвейерном производстве технологиче­ская схема предусматривает размещение автоматических линии с указа­нием пунктов различных операций по обработке и сборке изделии. Кро­ме того, технологическая схема, определяя характер и вес рабочего обо­рудования и продукции, является решающим фактором при выборе этаж­ности здания. „ 
Взаимное расположение зданий и сооружении на генеральном плане промышленного предприятия, ширина разрывов между ними, трассиров­ка транспортных и инженерных сетей и т. д. также зависят от принятом технологической схемы всего предприятия. 
Для обеспечения рациональной планировки цехов необходимо знать габариты технологического оборудования и готовых изделий, характер расположения рабочих мест, ширину проходов и проездов, а также схему расстановки производственного оборудования. 
В комплекс вопросов планировки здания входит обеспечение хоро­ших его эксплуатационных качеств, что в значительной степени зависит от размещения отдельных производственных участков. Так, отделения с мокрыми процессами необходимо размещать в средней части здания (во избежание образования на стенах конденсата). Там же следует поме­щать отделения со строго заданным температурно-влажностным режимом, что позволит уменьшить воздействие на производство наружной среды. Участки с горячими процессами располагают около наружных стен для улучшения вентиляции.