Проектирование промышленного здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИИСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


Камский государственный

политехнический институт


КАФЕДРА ТСП


Курсовой проект № 3


«Проектирование промышленного здания»


Выполнил: студент гр.

Проверил: ст. преподаватель


Набережные Челны

2004

ВВЕДЕНИЕ


Машиностроение – самая крупная отрасль промышленности по объему продукции, численностью трудящихся и основным производственным фондом. Машиностроение и металлообработка относятся к наиболее быстро развивающимся отраслям народного хозяйства. Машиностроение включает 37 отраслей промышленности и 30 подотраслей. Однако по характеру производственных условий и требований к типу зданий предприятия столь многочисленных и разнохарактерных отраслей машиностроение условно можно разделить на три крупные группы: тяжелое, средние и приборостроение. Данный корпус относится к машиностроительному заводу. Цех предназначен для литья в формы – опоки на конвейере в разные формы – опоки на плацу. Здесь масса перемещаемых грузов превышает 15т., поэтому корпус (цех) имеет мостовые краны, которые существенно влияют на объемно-планировочное решение здания.

Все заводы машиностроения характеризуются аналогичным техническим процессом, включающим складирование исходных материалов, заготовку, обработку изделий и окончательную сборку. Среди них бывают заводы полного цикла – комплексные или специализированные, выполняющие только часть всего цикла.

Размещение промышленного предприятия на выбранной территории должно определяться проектом районной планировки и генеральным планом населённого места.

При проектировании промышленных зданий необходимо строго соблюдать и учитывать как технологический процесс производства, так и создание оптимальных условий работающим.

Технологическая схема составлена специалистом-технологом данной отрасли промышленности, определяет габариты здания, его насыщенность технологическим и транспортным оборудованием. Особенности технологических процессов производства предприятий различных отраслей промышленности отражаются на архитектурном решении всего предприятия, его зданий.

Внутренний климат производства и правильная организация рабочего места имеют первостепенное значение для создания необходимых санитарно-гигиенических условий и безопасности производства.

Несмотря на то, что в данное время основной акцент делается на реконструкцию предприятий, промышленное строительство остаётся главной экономической задачей страны и требует необходимого рассмотрения.

При проектировании производственных зданий промышленных предприятий следует учитывать, что они в соответствии с технологическим процессом и связанным с ним определённым режимом, характером нагрузок, а также и по другим особенностям эксплуатации находятся в специфических и, как правило, менее благоприятных условиях, чем гражданские здания.

Курсовой проект промышленного здания должен дать практическое подтверждение того, что объёмно-планировочная композиция производственных зданий промышленных предприятий в первую очередь определяется тем производственным процессом, для которого сооружение предназначено.

Производственные процессы, как правило, требуют строго определённой высоты помещений, размеров пролётов и шагов несущих конструкций, определяемых расстановкой технологического оборудования, характером и движением внутрицехового транспорта, размерами и направлением движения движения сырья и готовой продукции. Различные технологические процессы требуют определённого санитарно-гигиенического решения помещений, к которому относится температура и влажность воздуха, обеспечение в зонах рабочих мест необходимого уровня освещённости, а иногда и определённых цветовых решений. Производственные здания, как правило, оснащены сплошными системами инженерного оборудования. Всё это оказывает решающее влияние на организацию их объёмно-пространственной структуры.

Кроме того, производственные здания решаются в непосредственной взаимосвязи со специально оборудованными помещениями бытового обслуживания работающих на предприятии, состав которых также зависит от характера производственных процессов.

Применяемые в строительстве производственных зданий конструкции имеют свои отличительные особенности. В процессе разработки проекта осуществляется практическое освоение конструктивных систем одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий, разнообразных конструкций покрытия, световых и аэрационных фонарей, и других конструктивных элементов, характерных для этих зданий. Разработка проекта производственного здания способствует пониманию особенностей промышленной архитектуры, где масштабность, пропорциональность, сохраняя своё художественное значение, получают качественно иное звучание. Это относится как к внешнему объёму зданий, так и к их внутреннему пространству - интерьеру.

Начинать разработку необходимо с изучения производственно-технологической схемы всего предприятия, которая представляет собой графическое изображение функциональной зависимости между всеми производственными процессами.


АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ


Цех


В данном курсовом проекте проектируется промышленное здание, которое определяется большой подвижностью (гибкостью), что накладывает определённые ограничения на принятие конструктивной схемы. Она должна обеспечивать выполнение основной функции здания. Такие задачи могут быть решены с применением каркаса, не ограничивающим “внутренние” процессы.

Таким образом, принимаем конструктивную схему: каркас (чистый каркас – в поперечном направлении обеспечивают колонны и ригеля).

В плане здание имеет размеры 96х73.5 м, с шагом колонн 6 м. Имеются крайние ряды колонн, обеспечивающие работу крана. Грузоподъёмность мостового крана 5т. и 15т.

Каркас сборный, железобетонный. Фундамент под колоннами ж/б (подушки). Глубина заложения фундамента соответствует глубине сезонного промерзания грунта и составляет более чем 4 метра. Покрытие осуществлено 18 метровыми ж/б фермами.

Площадь оконных проемов обеспечивает нормальный уровень естественного освещения, в добавок устроены шедовые фонари по всему периметру здания.

Оконные проемы, предназначенные для вентиляции, заполнены остекленными открывающимися переплетами.


АБК


Здание АБК спроектировано каркасным с сеткой колонн 6х6 метров.

Высота этажей вспомогательных зданий 3,3 м. В данном случае предусмотрено совмещённого покрытия, с заранее заданными уклонами, обеспечивающими сток дождевых вод.

Перекрытие осуществлено пустотными плитами. Для построения каркаса принимаем колонны квадратного сечения (40х40 см) с вутами, по ним уложены ригели квадратного сечения. В конструкции стеновых ограждений принимаем навесные стеновые панели.

Кровля - плиты покрытия П 60 –20 Перегородки проектируемые железобетонные толщиной 120мм.

Каркас сборный, железобетонный. Фундамент под колоннами ж/б ступенчатый. Глубина заложения фундамента соответствует глубине сезонного промерзания грунта.

Показатели для расчета вспомогательных помещений


Показатели для расчета вспомогательных помещений
Вид помещений Показатель Количество
Все вспомогательные помещения Площадь м2 840
Сани- тарно- быто- вые по- меще- ния Гарде- робно- душевой блок Вид по- мещ. блока Площадь м2 384.8 135.2


Гарде- робная Отдельн. шкафов Уличной одежды 148 52




Спецо- дежды 148 52


Душевая Кабины сетки, шт. 25 9


Пред- душевая Площадь м2 32.5 11.7


Уборная Унитазы, шт. 1-2 1-2


Подсоб. Помещен. Площадь, м2 12 12

Помеще- ния в произ- вод- ственном здании Комната отдыха Площадь, м2 18



Уборная

 Унитазы, шт. 3 2



Писсуары, щт. 3 -



Умывальники, шт. 2 1
Мед. Комната Площадь, м2 18

Помеще- ния общего питания

 Обеденный зал Посад. места

25


Площадь, м2

50

Подсобное помещение Площадь, м2 25м2

Умывальная Умывальники, шт. 2

Уборная Приборы, шт. 1-2 1-2

Зал собраний Площадь, м2 36

Помещ. Общ. Орг. Площадь, м2 12

Конструктивное бюро Площадь, м2 -

ОБЪЁМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЙ РАЗДЕЛ


Здание находится на территории, предусмотренной проектом районной планировки. По всей длине промышленного здания имеется возможность подъезда пожарных машин. Устраивается тротуар для пешеходного движения вдоль магистральной дороги. Предусмотрена стоянка для индивидуального и общественного транспорта. Имеется также остановка для маршрутного транспорта.


Цех


Унификация решения здания, преследует получение относительно лучшего объемно-планировочного решения, способствует повышению гибкости или универсальности объемно-планировочного решения промышленного здания, что имеет большое значение для ускорения научно-технического прогресса.

Повышение универсальности и гибкости здания достигнуто в результате освобождения пространства, за счет увеличения сетки колонн, за счет повышения высоты помещения.

В связи с ускорением научно-технического прогресса возникает проблема долговечности здания. Проектируемое здание предназначено для размещения химического производства, которое, согласно данным прогнозирования, даже через несколько десятков или сотни лет не потеряет свое значение и не будет прекращено, поэтому, если нужно будет в данном корпусе разместить другое производство, то в этом случае предусмотрена универсальность объемно-планировочных параметров. В принципе проектируемый корпус в будущем может быть переделан под другое производство т.к. объемно-планировочное решение не жёстко подчинено какому-либо технологическому процессу. Долговечность здания в данном случае не определяется сроком эксплуатации данного вида оборудования.

Объемно-планировочное решение по своей форме очень простое. Здание прямоугольное в плане с параллельно расположенными пролетами одинаковой ширины и высоты, что упрощает конструктивное решение, повышает степень сборности конструкций, сокращает число их типоразмеров.

Степень универсальности здания повышенная. Объемно-планировочные решения здания допускают возможность модернизации технологических процессов с заменой оборудования без существенной реконструкции здания.


АБК


В состав административно бытового корпуса входят

  • помещения бытового (санитарно-гигиенического) обслуживания;

  • помещения медицинского обслуживания

  • помещения общественного питания;

  • помещения культурно - массового обслуживания и общественных организаций;

  • помещения административных служб.

Помещения для обслуживания работающих размещены исходя из приближения их к рабочим местам, при этом учтено то, что работающие не проходят через производственные помещения с вредными выделениями, если они в них не работают.

АБК располагается в отдельно стоящем здании и соединяется отапливаемым переходом. Переход наземный.

Расстояние от любого места пребывания человека в АБК до эвакуационного выхода (лестница или выход наружу) не превышает 50 м.

Наружные выходы в здании АБК имеют тамбуры глубиной не менее 2,0м.

В помещениях с постоянными рабочими местами, здравпунктов, культурного обслуживания, зал собраний, в раздевалках, а также в помещениях для отдыха и приёма пищи предусмотрено естественное освещение.

Санитарно-бытовые помещения для рабочих, обслуживающего персонала, занятых на производстве, спроектированы в зависимости от групп производственных процессов.

Площадь помещений и их оборудование приняты по таблице укрупненных показателей в зависимости от численности работающих и санитарной характеристики производственного процесса.

Планировочное решение гардеробно-душевого блока удовлетворяет всем ниже перечисленным требованиям:

1. Потоки людей идущих на работу и с работы разделены.

2. Расстояние, которое проходит человек от одного шкафа до другого при раздельной схеме хранения одежды, минимально.

3. Санитарно-технические приборы размещаются концентрированно с целью сокращения протяженности коммуникаций.

4. Размещение оборудования и перегородок обеспечивает удобную уборку помещений.

Цеховые уборные и комнаты отдыха располагаются вблизи друг от друга так, чтобы они могли быть использованы во время регламентированных перерывов в течение смены.

Пункт первой медицинской помощи размещён в здания АБК, чтобы обеспечить удобную эвакуацию больного.

Помещение общественного питания расположено в АБК. Для избежания попадания вредный влияний производства на пищу. Производственные помещения столовой имеют отдельный выход наружу.


Генплан


Данный литейный цех входит в состав машиностроительного завода состоит из одного корпуса и примыкающих к нему вспомогательных, складских и подсобных корпусов. Построение генплана ведется с учетом производственно-функционального зонирования.

I зона – предзаводская, включает в себя: автостоянки для личного транспорта работающих, зону отдыха.

II зона – подсобно-производственная, включает в себя производственные корпуса, которые в свою очередь включают в себя: подсобное производство, склады готовой продукции и склады сырья.

III зона – подсобно-производственная, включает в себя водное хозяйство, энергохозяйство.

IV зона – складская зона, склады готовой продукции находятся в производственном здании. За III зоной замыкает территорию зона расширения, позволяющая в случае необходимости, расширить производство.


Объемно-планировочное решение промышленного здания


При проектировании здания рекомендуется избегать сложных конфигурации. Данное здание представляет собой цех – состоящий из одного корпуса в плане его размеры 96 х 73.5 м. Это одноэтажное здание возведено в виде сплошной пролетной застройки внутреннего пространства. Пролетные здания используют для предприятий с постоянной и единой направленностью технологического потока. Их компонуют в виде групп параллельных пролетов, иногда дополнительных по технологическим требованиям поперечными пролетами по одному или обоим торцам.

Пролетные здания обычно проектируют с использованием УТП или УТС. Данный литейный цех состоит из склада шихты и формовочного материала площадью (которая получается) с мостовым краном грузоподъемностью – 5/5 т., а по производству размещены мостовые краны грузоподъемностью -15/3. Завоз шихты и формовочного материала производится железнодорожным транспортом. Вывоз готовой продукции производится безрельсовыми автомобилями.

Также в здании проектированного литейного цеха заложены зоны отдыха таим образом чтобы они не отдалялись от наиболее удаленного рабочего места не более чем на 75 метров, и к ним пристроены сан. узлы по нормам цеховых уборных.


Конструктивное решение производственного здания


Для несущих конструкции применяют долговечные и несгораемые материалы – сталь, железобетон, защищаемых от коррозии нанесением на них окрасочного слоя. Для цеха применяют перекрытия фермами и плитами, фермы располагаются поперек здания придавая ему необходимую поперечную жесткость.

Ферма представляет собой раскосный элемент с параллельными поясами, высотой 2.7 метра. Стены представляют навесные стены высотой 1200 мм. И шириной равной шагу колонной 6м. (т.е. горизонтальная разрезка). Колонны применяются сечением 400х400 мм. Фундамент железобетонный с установкой в него одной колонны (2200х2200), двух колонн (2200х3200) – это монолитный фундамент. Перекрытие применяют: плиты пустотные размером 6000х2000 мм.


Объемно-планировочное решение АБК


Связь рабочих мест со вспомогательными помещениями обеспечиваются галереей. За счет того, что пристройка АБК к производственному зданию сделана торцом, Осуществляется лучшее условие эвакуации людей во время экстремальных ситуации. К положительным факторам именно такого вида пристройки можно отнести: применение типовых конструкции (т.к. возможно применение независимых конструктивных схем производств и вспомогательных зданий), достаточная изоляция от производственных вредностных газов и выбросов. Обеспечивается двухсторонняя освещенность. При проектировании гардероба учитывается разделение людских потоков идущих на работу и идущих с работы, сокращающее контакт между людьми проходящими разные этапы обслуживания. Гардеробно-душевые блоки расположены ближе к входу в производственное здание. Все помещения имеют естественное освещение.


Конструктивное решение АБК


Основные размеры кратны укрупненным модулям. Высота этажа АБК 3.3 м. Сетка колонн следующая: в продольном направлении колонны расположены с шагом 6 м., в поперечном 6 метров. На колонны укладываются 6 м. Балки перекрытия. Колонны имеют сечение 400х400 мм. Наружные стеновые панели имеют толщину мм. Панели имеют высоту 1.4 м. длина равна шагу колонн 6 м.

Дверные и оконные блоки выполнены из дерева, а также в гардеробах одежды и спецодежды оконные проемы выполнены в виде витражей на высоте от потолка 20см. и высотой 1.2 метра так чтобы шкафы не мешали освещению всего гардероба, а также в преддушевых помещений для обеспечения санитарно-гигиенических норм и для вентиляции помещений они выполнены с открывающимися форточками. . При проектировании здания, была применена каркасная строительная система, конструктивная система – навесные панели.


ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ


Теплотехнические свойства ограждающих конструкций характеризуются сопротивлением теплопередаче, теплоустойчивостью, воздухо- и паропроницаемостью,

Рассмотрим вариант решения наружной стены:

1 – Ж/Б Навесная панель.

2 – Теплоидол.

3 – Ж/Б Навесная панель.


1: l=0,385 d=300 мм

2: l=0,064 d=50 мм

3: l=0,385 d= 50мм



Определяем требуемое сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций


Казань- нормальный климат Б


Roтр=n(tB-tH)/∆tHαB

tH=-32˚c

n=1

tB=18˚c

∆tH=4˚c

αB=8.7(Вт/м2˚с)

αH=23(Вт/м2˚с)

Ro=1/ tB+Rk+1/ tH

R1=δ1/λ1

Rk=R1+R2+R3

(м2˚с/Вт)

Roтр=1.43678(м2˚с/Вт)

Roтр ≤Ro

1.43678(м2˚с/Вт) ≤1,859(м2˚с/Вт)


Сравнивая Romp и Rо видно, что сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции больше требуемого значения, следовательно останавливаемся на данном варианте.

∆tH -нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой поверхности огорождающей поверхности, зависит от назначения помещения и от вида ограждающих поверхностей.

n -Коэффициент принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху.

tB -Расчетная температура внутреннего воздуха принимается по ГОСТам и новым нормативам 18˚с

tH -Расчетная зимняя температура зимнего воздуха

αB -Коэффициент теплоотдачи поверхности ограждающей конструкции.

R-Термическое сопротивление

δ -Толщина слоя

λ -Расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя

Rk -Сопротивление теплопередачи отдельно взятых слоев.

αH -Коэффициент тепло отдачи для зимних условий наружной поверхности ограждающих стен


ЛИТЕРАТУРА


  1. Методические указания к выполнению архитектурно - конструктивного проекта промышленного здания по дисциплине «Архитектура гражданских и промышленных зданий и сооружений» для студентов очного и заочного обучения специальности 2903 / Составитель: И.В. Тарутина. – Наб. Челны: Изд-во КамПИ, 2002.-33 с.

  2. Архитектура гражданских и промышленных зданий. В 5 т. Учеб. Для вузов. Т. 5. Промышленные здания / Л.Ф. Шубин. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: Стройиздат, 1986. – 335 с.: ил.

  3. Маклакова Т.Г., Нанасова С.М. Конструкции гражданских зданий: Учебник. – М.: Издательство АСВ, 2000 – 280 с.

  4. СНиП 2.01.01. – 82 «Строительная климатология и геофизика», Москва, стройиздат 1983 г.