Проектирование многопролетного железобетонного каркасного механосборочного цеха машиностроительного завода

В настоящее время существует острая необходимость в совершенствовании эстетических качеств городской среды. В большей степени это касается зданий и сооружений, входящих в состав промышленной инфраструктуры городов, поскольку их архитектурно-художественные качества оставляют желать лучшего. Главная проблема промышленной архитектуры второй половины ХХ века заключается в ее чисто утилитарной направленности, которая затмила собой все то, что отличает архитектуру от инженерной мысли. Здания превратились, по сути, в функциональные блоки, которые характеризуются исключительно внутренними эксплуатационными качествами. Это обусловлено тем, что в период правления советской власти страна развивала в большей степени военную индустрию и крупное машиностроение, а такое производство требовало немалых площадей и большого количества зданий и сооружений. Считалось, что для возведения промышленных объектов рациональнее использовать типовые проекты, так как они требовали меньших трудозатрат и финансовых расходов. Таким образом, задача подъема промышленности успешно выполнялась, но при этом ухудшалось качество архитектурной среды заводов. Именно поэтому возникает потребность не просто в переработке художественно-эстетических характеристик на уровне отдельных элементов и деталей, но и в усложнении образной структуры этих объектов, с помощью сочетания смысловых и образных компонентов различных стилей при проектировании зданий.

На современном этапе развития промышленности необходимо не просто решать вопрос производительности заводов и скорости их возведения, но и учитывать при этом фактор психологического воздействия на человека архитектурной среды промышленных предприятий, которая на сегодняшний день является негативной. Исторические стили обладают параметрами, которые способны гармонизировать среду, а синтез стилей может придать архитектурному образу особую выразительность. Но существует стереотип, что некоторые архитектурные стили совершенно неуместно применять в промышленности. Синтез старых и новых архитектурных форм, сочетание современной высокотехнологичной архитектуры и исторических стилей, слияние прошлого с настоящим, позволят зодчему получить совершенно новые архитектурные формы и решить данную проблему. Поэтому применение стилевых принципов в промышленной архитектуре вполне оправдано. Однако осуществлению подобных замыслов может в некоторой степени помешать экономический фактор.

То есть, проще говоря, заказчик часто отказывается от предлагаемого ему варианта, в котором выражены, например, классические или барочные тенденции, совсем не потому, что это не в его вкусе, а скорее из-за дороговизны создания подобного рода объектов. Безусловно, современные архитекторы пытаются решить эту проблему. Чаще всего это происходит за счет внедрения декоративной отделки, например, облицовки безликих типовых построек эпохи функционализма различными фасадными панелями, которые придают зданию более индивидуальный характер. Фасадные панели — достаточно недорогое средство, поэтому пользуется немалым спросом. Цель этой курсовой работы состоит в проектировании одноэтажного железобетонного промышленного здания. Проектирование ведется согласно технологическим процессам, протекающим в цехе. Кроме этого был разработан генеральный план участка. Конструкция здания — на основе крупноразмерных сборных элементов с максимальной заводской готовностью. План здания выполнен на основе модульной системы с унифицированными архитектурно-планировочными шагами и колоннами. Пролеты несущих конструкций выбраны в соответствии с единой модульной системой (ЕМС).

здание промышленный одноэтажный проектирование

1. Общая характеристика здания

Проектируемое здание — механосборочный цех, входит в состав машиностроительного завода — предусмотрено для строительства в г. Калуга. Ввоз комплектующих изделий и вывоз готовой продукции производится напольным транспортом. Сборка изделий — на конвейерных линиях. Хранение готовых изделий осуществляется в контейнерах. Здание запроектировано в соответствии со СНиП 31.03.2001 «Производственные здания».

Здание одноэтажное многопролетное. Оно имеет каркасную конструктивную схему. Фундамент столбчатый. Наружные стены — навесные многослойные панели, состоят из керамзитобетона и утеплителя (плиты минераловатные). Конструкция покрытия состоит из сегментных ферм и сборных железобетонных ребристых плит. Крыша малоуклонная. Кровля выполняется из рулонного материала.

В здании предусмотрено 4 въезда для автотранспорта через распашные ворота. По периметру здания предусмотрена отмостка из асфальта.

Основные производственные помещения: 1. Склад комплектующих; 2. Сборка агрегатов; 3. Общая сборка изделий; 4. Красочное отделение; 5. ОТК, склад готовой продукции.

В здании цеха предусматриваются три подвесных крана и один мостовой.

Количество работающих человек: — во всех сменах — 200; - в наиболее многочисленную смену — 130; - ИТР и служащих — 20.

2. Объемно-планировочное решение

В плане здание имеет прямоугольную форму с размерами в осях:

1−17 — 90 500 мм, А-О — 72 500 мм.

Здание одноэтажное четырехпролетное. Продольные пролеты здания расположены в осях:

«1» — А-Д — 24 м,

«2» — Е-К — 24 м,

«3» — К-О — 24 м.

Поперечный пролет здания расположен в осях «4» — 14 — 17 — 18 м.

Максимальная высота здания -14,7 м. Высота до низа несущей конструкции составляет в пролетах:

«1» — 9,6 м,

«2» — 10,8 м,

«3» — 10,8 м,

«4» — 10,8 м.

В здании расположены помещения:

1. Склад комплектующих 1680 м²;

2. Сборка агрегатов 1680 м²;

3. Общая сборка изделий 1680 м²;

4. Красочное отделение 750 м²;

5. ОТК, склад готовой продукции 540 м².

В пролетах «1», «2», «3» расположены подвесные краны грузоподъемностью 2 т, в пролете «4» — мостовой кран, грузоподъемностью 10 т.

Естественное освещение в соответствии с нормами.

Для въезда автотранспорта предусмотрены распашные ворота. Двое из них для въезда в помещение «3» расположены в осях 2−3 и 11−12, одни для въезда в помещение «1», расположены в осях М-Н, одни в помещение «5» — в осях 15−16. Ворота имеют размеры 3,6×4,2 м, полотна ворот открываются вручную. Перед воротами с наружной стороны устраивается пандус с уклоном i=0,1.

3. Технико-экономическая оценка объемно-планировочного решения

· Площадь застройки А_з=6660 м².

· Полезная площадь — сумма площадей всех помещений здания в пределах внутренних поверхностей за вычетом площадей лестничных клеток, шахт, внутренних стен, опор, перегородок.

А_п=6464 м².

· Рабочая площадь — сумма площадей помещений на всех этажах, антресолях, этажерках и т. д.

А_р=6464 м².

· Конструктивная площадь — сумма площадей сечений всех конструктивных элементов А_к=196 м².

· Объем здания V=97 902 м³.

По имеющимся показателям определяем коэффициенты, характеризующие объемно-планировочное и конструктивное решение здания:

.

4. Генеральный план участка

Строительство проектируемого здания предусмотрено в г. Калуга на необходимом расстоянии от селитебной зоны. Данное здание относится к производственным зданиям, для него предусматривается участок площадью 150 000 м². Участок имеет ограждение по всему периметру. Помимо проектируемого здания здесь расположены также административно-бытовой корпус, кпп, склад готовой продукции, гараж для автотранспорта, ремонтный цех и другие.

Въезд автотранспорта на территорию предприятия осуществляется через один въезд. Внутризаводские пути сквозные. Для сообщения между зданиями предприятия предусмотрены пешеходные тротуары, которые располагаются на необходимом расстоянии от автомобильных дорог. Для перехода проезжих частей автомобильных дорог у тротуаров предусмотрены пандусы с необходимым уклоном. Настилы проезжих частей выполнен из асфальта, а тротуаров — из тротуарной плитки. Территория предприятия облагорожена газонами и деревьями.

На генеральном плане отмечены горизонтали, показывающие, что рельеф местности спокойный. По углам здания показаны в числителе — отметка планировки, в знаменателе — отметка рельефа. За относительную отметку (0,000) принят уровень чистого пола проектируемого здания, соответствующий абсолютной отметке 150,30. Вокруг здания предусмотрена отмостка из асфальта на щебеночной подготовке с уклоном i=0,15.

Положение административно-бытового корпуса по отношению к складам и производственному зданию запроектировано с учетом преобладающих Юго-Восточных летних ветров. Производственное здание сориентировано в соответствии с зимними Северо-Восточными ветрами.

5. Технико-экономические показатели генерального плана

· Площадь всей территории -150 000 м².

· Площадь застройки зданиями, сооружениями — 63 779 м².

· Плотность застройки — процентное отношение площади застройки к общей площади предприятия .

· Коэффициент использования территории — отношение площади, занятой зданиями, сооружениями, открытыми складами, рельсовыми, безрельсовыми дорогами к площади предприятия .

· Площадь, занятая озеленением .

· Протяженность рельсовых и безрельсовых дорог — 2100 м.

6. Теплотехнический расчет наружной ограждающей стены

Влажностный режим: режим помещения нормальный.

Зона 2 — нормальная.

Условия эксплуатации Б.

Стена состоит из следующих слоев:

1. Цементно-песчаный раствор: ,

— плотность материала,

— расчетный коэффициент теплопроводности,

2. Керамзитобетон:

3. Утеплитель — Плиты жесткие минераловатные на синтетическом и битумном связующих:

4. Керамзитобетон:

Из условия

[1]

определяется толщина утеплителя, гденормируемое значение сопротивления теплопередаче, определяется по таблице 4 СНиП (2) в зависимости от градусо-суток отопительного периода, определяется по формуле:

[2],

где — расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания; -средняя температура наружного воздуха и продолжительность отопительного периода по СНиП (3) для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8.

По значениям таблицы 4 СНиП (2) принимается нормированное сопротивление

гдекоэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций принимаем по таблице 4 СНиП (4);

— коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции принимается по таблице 6 СНиП (4)

Термическое сопротивление слоя многослойной ограждающей конструкции Толщина утеплителя определяется из условия [1], где

Толщина утеплителя принимается, тогда общая толщина стены с учетом цементно-песчаного слоя:, без учета цементно-песчаного слоя: .

7. Расчет глубины сезонного промерзания грунта

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_fn:

где (4)

M_t — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемый по СНиП (3)

d₀ — величина, принимаемая по СНиП (5) равной для глины 0,23 м

M_t = 10,1+8,9+3,6+1,5+6,5 = 30,6;

тогда Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d_f, м, определяется по формуле:

(5)

d_fn — нормативная глубина промерзания грунта

k_h =0,6 — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружений, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по таблице 1 СНиП (5)

Тогда Следовательно, принимаем глубину заложения фундамента не выше 0,8+0,2=1 м.

8. Конструктивное решение

Конструктивная схема здания — полный железобетонный каркас.

В основании здания лежит глина. Фундаменты монолитные железобетонные стаканного типа под каждую колонну. Глубина заложения фундамента составляет 1,65 м. Уровень грунтовых вод на 2 м ниже поверхности земли. Предусмотрена вертикальная обмазочная гидроизоляция горячим битумом за два раза по поверхностям подземных конструкций, соприкасающихся с грунтом. Для передачи нагрузки цокольных панелей на фундамент предусматриваются фундаментные балки серии 1.415−1 марки 1БФ43, 1БФ48. Фундаментные балки опираются на бетонные столбики, расположенные на ступенях фундамента. В местах опирания фундаментной балки, и подоконных стеновых панелей предусматривается горизонтальная гидроизоляция (цементоно-песчаный раствор М-100).

В качестве каркаса используются железобетонные колонны серии КЭ-01−49 сечением 400×800, высотой 9,6 м, 10,8 м. Шаг крайних колонн составляет 6 м, средних — 6 м. В торцах пролетов для крепления навесных стеновых панелей используются колонны фахверка сечением 600×400, высотой 10,8 м и 500×500, высотой 9,6 м. Также в торцах у основных колонн предусматриваются стойки фахверка, выполненные из спаянных между собой швеллеров № 20.

Для кранов предусматриваются подкрановые балки, укладываемые на консоли колонн. К подкрановым балкам крепятся рельсы мостового крана. Балки крепится сваркой к закладным деталям консоли колонны и анкерными болтами, а в верхней части подкрановая балка крепится к закладным деталям колонны через металлическую пластину. Подкрановые балки обеспечивают дополнительную пространственную жесткость здания.

Для обеспечения пространственной жесткости здания предусматривается установка крестовых связей. Связи выполняются из прокатного металлического профиля и крепятся к закладным деталям колонны.

Навесные многослойные панели крепятся к колонне сваркой закладных деталей с помощью соединительных элементов.

Разделительные перегородки выполнены из кирпича толщиной 250 мм.

Перегородки устанавливаются между помещениями с различным характером производства.

В связи с перепадом высот между пролетами предусматриваются температурно-деформационные швы, в осях Д-Е, толщиной 500 мм, в осях 13−14 толщиной 500 мм.

Для бокового естественного освещения и аэрации здания предусматриваются световые проемы, которые заполняются оконными пакетами.

Несущими конструкциями покрытия являются сегментные железобетонные фермы длиной 24 м и 18 м. При шаге колонн 6 м конструкции покрытия крепятся в верху колонны с помощью анкерных болтов и сварки.

В качестве ограждающих элементов покрытия используются ребристые плиты высотой 300 мм, шириной 3000 мм и длиной 6000 м. Крыша малоуклонная с клоном i=5%.

По плитам покрытия устраивается пароизоляция (изоспан), далее: утеплитель (плиты из крупнопористого керамзитобетона), цементно-песчаная стяжка, трёхслойный ковер из рубитекса, гравий, втопленный в битум.

Для верхнего естественного освещения и аэрации на скатах крыши устанавливаются зенитные фонари.

Для сообщения между помещениями предусматриваются распашные металлические ворота размером 2,4×3,6 м.

В здании предусмотрен организованный внутренний водоотвод. Размер и количество воронок установлено по расчету. При устройстве покрытия с помощью керамзитобетона предусматривается уклон в сторону водоприемных воронок i=5%.

Для отвода дождевых и талых вод от фундамента по периметру здания предусматривается отмостка с i=1:15, шириной 1,5 м. Отмостка состоит асфальта на щебеночной подготовке.

В здании также предусмотрены следующее инженерное оборудование: системы центрального отопления, водоснабжения, вентиляции, электрификации.

9. Расчет площадей помещений административно-бытового здания

Конструктивная схема здания — каркасная с навесными многослойными стеновыми панелями.

В производственном здании протекают процессы группы II В, характеризующиеся как процессы, осуществляемые при неблагоприятных условиях, значительных выделениях влаги, пыли, особо загрязненных веществ (кроме вредных), воздействии влаги, вызывающей намокание специальной одежды и обуви.

Исходные данные:

A=А₁+А₂= 200 чел. — количество работающих во все смены,

A₁=140 чел. — мужчин,

A₂=60 чел. — женщин.

В=В₁+В₂=130 чел. — количество работающих в наиболее многочисленную смену, В₁=91 чел. — мужчин, В₂=39 чел. — женщин.

С=20 чел. — ИТР и служащие Рассчитаем площади вспомогательных помещений:

1. Вспомогательные помещения.

4,2· А=4,2·200=840 м².

2. Санитарно-бытовые помещения.

2,6· А₁=2,6·140=364 м²,

2,6· А₂= 2,6· 60 = 156 м²;

· Уличной и домашней одежды А₁=140 шт.,

А₂=60 шт.;

· Спецодежды А₁=140 шт.,

А₂=60 шт.;

1,3· 18=23,4 м²,

1,3· 10=13 м²;

Уборная

· Унитазы В₁/30=91/30=3 шт.,

В₂/15=39/15=3 шт.;

· Писсуары В₁/30=91/30=3 шт.;

· Умывальники В₁/60=91/60=2 шт.,

В₂/60=39/60=1 шт.

2. Медицинская комната — 18 м².

3. Помещения общественного питания.

2 в мужской и женской уборной

5. Красный уголок, зал собраний

0,3В=0,3· 130=39 м².

6. Помещения общественной организации

12…48 м², 1…3 помещения

7. Рабочие комнаты конторы

4 м² на 1 рабочее место

8. Конструкторское бюро

6 м² на 1 рабочее место

9. Уборная

1. СНиП 31.03.2001. Производственные здания. — М.: Госстрой России, 2002.

2. СНиП 23−02−2003. Тепловая защита зданий — М.: Госстрой России, 2003.

3. СНиП 23−01−99. Строительная климатология — М.: Госстрой России, 1999.

4. СНиП II-3−79*. Строительная теплотехника — М.: Госстрой СССР, 1979.

5. Гусев Н. М., Ким Н. Н. и др. «Справочник проектировщика. Архитектура промышленных предприятий, зданий и сооружений», — М., Стройиздат, 1975 г.

6. Лисавцов В. Г., Тамбовцев А. А. Архитектура гражданских и промышленных зданий — Учебное пособие к разработке курсового проекта промышленного здания — М. 1991.

7. Шерешевский И. А. «Конструирование промышленных зданий и сооружений» — М. «Архитектура — С», 2005 г.

8. «Проектирование вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий», под ред. Л. Ф. Шубина — М.:1986.