Проектирование одноэтажного промышленного здания

1. Исходные данные

Проектируемое здание — литейный цех, состоит из трёх пролетов, расположенных параллельно (рис.1).

1-Шихтовый двор,

2-Стержневая, обрубная,

3-Плавильное отделение.

Рис. 1. Схема объемно — планировочного решения Материал каркаса — железобетон.

Размеры пролетов в осях:

Пролеты 1, 2:

— длина 60 м

— ширина 18 м Пролет 3:

— длина 72 м

— ширина 24 м Шаг колонн принимается равным В = 6 м.

Высота колонн в 1, 2 пролетах равна 9,6 м, в 3 пролете- 14,4 м Подъемно — транспортное оборудование:

В 1, 2 пролетах расположены подвесные краны, в 3 пролете расположен мостовой кран грузоподъемностью Q=20т.

Стропильные конструкции покрытий — сегментные плиты-оболочки КЖС (крупнопанельный железобетонный свод) П-образного сечения.

Стены навесные. Фонарь расположен в 2 пролете, место строительства — г. Псков.

2. Генеральный план

Генеральный план — это план местности, на котором расположено проектируемое здание. Генплан выполняется по окончанию строительства.

Предприятия и промышленные узлы надлежит размещать на территории, предусмотренной схемой или проектом районной планировки, генеральным планом города или другого населенного пункта, проектом планировки промышленного района.

Предприятия, промышленные узлы и связанные с ними отвалы, отходы, очистные сооружения следует размещать на землях несельскохозяйственного назначения или непригодных для сельского хозяйства. При отсутствии таких земель могут выбираться участки на сельскохозяйственных угодьях худшего качества.

Предприятия и промышленные узлы с источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами 1-го и 2-го классов опасности не следует размещать в районах с преобладающими ветрами со скоростью до 1 м/с, с длительными или часто повторяющимися штилями, инверсиями, туманами (за год более 30 — 40%, в течение зимы 50 — 60% дней).

Предприятия и промышленные узлы с источниками загрязнения атмосферного воздуха надлежит размещать по отношению к жилой застройке с учетом ветров преобладающего направления.

Планировка площадок предприятий и территорий промышленных узлов должна обеспечивать наиболее благоприятные условия для производственного процесса и труда на предприятиях, рациональное и экономное использование земельных участков и наибольшую эффективность капитальных вложений.

В генеральных планах предприятий и промышленных узлов следует предусматривать:

— функциональное зонирование территории с учетом технологических связей, санитарно-гигиенических и противопожарных требований, грузооборота и видов транспорта;

— рациональные производственные, транспортные и инженерные связи на предприятиях, между ними и селитебной территорией;

— интенсивное использование территории, включая наземное и подземное пространства при необходимых и обоснованных резервах для расширения предприятий;

— организацию единой сети обслуживания трудящихся;

— возможность осуществления строительства и ввода в эксплуатацию пусковыми комплексами или очередями;

— благоустройство территории (площадки);

— создание единого архитектурного ансамбля в увязке с архитектурой прилегающих предприятий и жилой застройкой;

— защиту прилегающих территорий от эрозии, заболачивания, засоления и загрязнения подземных вод и открытых водоемов сточными водами, отходами и отбросами предприятий;

— восстановление (рекультивацию) отведенных во временное пользование земель, нарушенных при строительстве.

Участок, на котором будет располагаться проектируемое здание, имеет размеры 200×300 м. Территория данного участка частично заасфальтирована. Озеленение участка в виде газонов, кустарников и отдельно стоящих деревьев. Здание имеет конфигурацию в плане в виде двух прямоугольников, размеры в осях: 60,5Х72 м (см. рис.1.). Продольные оси фонаря здания расположены перпендикулярно преобладающему направлению ветров в летний период (по розе ветров — юное направление). Ориентация здания относительно сторон света изображена на рисунке 2. К зданию обеспечен подъезд пожарных автомобилей с двух сторон (южной и западной). Ворота здания — с западной стороны. Так же с двух сторон имеются площадки, совмещенные с отмосткой.

Вдоль дорог располагаются тротуары шириной 3 метра.

Рис. 2. Ориентация здания по сторонам света Таблица 1. Экспликация зданий и сооружений

Таблица 2. ТЭП по генплану

3. Объемно-планировочное решение здания

Конфигурация здания в плане, основные параметры описаны в п. 1 курсовой работы.

Таблица 3. Экспликация помещений

Технико-экономические показатели по зданию:

Пз — площадь застройки — площадь здания по наружному обмеру стен на уровне первого этажа выше цоколя.

Ос — строительный объем — произведение площади застройки на высоту здания. По — общая площадь.

Пр — рабочая площадь: площадь здания по внутреннему обмеру стен, за исключением складских помещений.

Планировочный коэффициент k = Пр/По Объёмный коэффициент k = Ос/По Таблица 4. Технико-экономические показатели по зданию

4. Конструктивная характеристика основных элементов здания

Железобетонный каркас одноэтажного здания с покрытием из пространственных элементов состоит из поперечных рам, образованных защемленными в фундаментах колоннами, и шарнирно опирающимися на колонны стропильными конструкциями — плитами КЖС. В продольном направлении рамы связаны подкрановыми и опорными балками. Плиты опираются на продольные опорные балки через опорные столики с листовыми шарнирами. Замоноличенное бетоном марки 300 на мелком гравии перекрытие из плит-оболочек образует диск покрытия, играющий роль ригеля в поперечной раме каркаса и в силу своей пространственной жесткости способный воспринимать горизонтальные усилия от ветра и подвесных кранов. Описание конструктивных элементов

4.1. Фундаменты

Конструкция фундаментов должна удовлетворять требованиям прочности, устойчивости и долговечности, а также общим требованиям экономичности. Согласно этим требованиям выбирают материал фундаментов, глубину заложения, конструктивный тип, форму и размеры сечения. В данном курсовом проекте применены монолитные железобетонные фундаменты отдельно стоящими под каждую колонну. Фундаменты состоят из подколонника и плитной части. В зависимости от вида передаваемой на фундамент нагрузки выбирается необходимое количество подушек. Размеры подколонника и фундаментных подушек определяются исходя из размеров колонн (см. таблицу 5). Колонны устанавливаются в стакан и замоноличиваются бетоном. Верх фундамента располагается на отметке -0.15 м.

Глубина заложения фундамента -1.9 м и 2.2 м.

Рис. 3. Фундамент под сборную железобетонную колонну Таблица 5. Размеры фундаментов

4.2. Фундаментные балки

Фундаментные балки под наружные стены (серия 1.415−1) рассчитаны на нагрузку от сплошных стен и стен с оконными и дверными проемами, расположенными над серединой фундаментной балки. Верх фундаментной балки располагается на отметке -0,03 м. Для опирания фундаментных балок используется устройство приливов (бетонных столбиков).

стеновый панель окно здание Рис. 4.Фундаментная балка Размеры и маркировка:

ФБ1 (4300×260)мм, ФБ2 (4750×260)мм, ФБ3 (5050×260)мм, ФБ4 (4600×260)мм, ФБ6(4650×260)мм, ФБМ1 (3700×260)мм (монолитная балка),

ФБМ2 (3450×260)мм (монолитная балка),

ФБМ3 (9450×260)мм (монолитная балка),

ФБМ4 (11 650×260)мм (монолитная балка),

ФБМ5 (11 050×260)мм (монолитная балка),

4.3. Колонны

Для 1 и 2 пролетов приняты железобетонные колонны сечением — 500?400 мм, высотой 9.6 м, в 3 пролёте колонны запроектированы ступенчатыми, сечением — 1400?500 мм, высотой 14,4 м.

В торцах здания для крепления стеновых панелей устанавливаются металлические фахверковые колонны в виде двутавра № 29 сечением 290×240., а также стойки торцевого фахверка — металлические из двух швеллеров соединенных накладками сечением 200×200.

Рис. 5. Железобетонные колонны

4.4. Подкрановые балки

Подкрановые балки (серия КЭ-01−50) предназначены для применения в зданиях пролетом 18, 24 и 30 м, оборудованных мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы грузоподъемностью 10−30 т, с шагом основных колонн 6 и 12 м. Балки имеют тавровое сечение с полкой в сжатой зоне. Размеры балки — на рис. 6. Балки устанавливают с предварительным напряжением из бетона класса В25-В40, напрягаемая арматура предусмотрена трех видов: высокопрочная проволока периодического профиля класса Вр-II; арматурные пряди семипроволочные класса П-7; стержневая арматура класса А-IIIв. Рельсы для движения кранов устанавливают на упругую прокладку из прорезиненной ткани и закрепляют парными лапками.

Рис. 6. Подкрановые балки

4.5. Пространственные конструкции покрытий

Выполняют несущие и ограждающие функции. Основным элементом такого покрытия является железобетонный блок-настил типа КЖС.

Рис. 7 Сегментная плита КЖС Сегментная плита-оболочка П-образного сечения, номенклатурным размером 3X18 и 3Х24м, представляет собой короткий цилиндрический свод-оболочку с двумя боковыми ребрами-диафрагмами сегментного очертания. Высота плиты на опоре 140—145 мм, в шелыге свода 1000—1050 мм. Толщина оболочки в пролете 30 мм. Толщина стенки бокового ребра 40 мм.

Плита-оболочка формуется из бетона марки 400. Основная арматура плиты-оболочки состоит из двух преднапряженных стержней, расположенных в нижней зоне ребер и образующих затяжки свода, торцовой арматуры ребер и сварной сетки в оболочке. Плита опирается на нижележащие конструкции четырьмя стальными пятами, расположенными в ее углах и обеспечивающими заанкеривание затяжек.

В оболочке могут быть предусмотрены отверстия:

— для свегоаэрационных либо аэрационных фонарей размером 6 X 2,5 м в средней части (участки оболочки и боковые ребра, прилегающие к отверстию, в этом случае усиливаются);

— для водоприемника d=152 мм — по продольной оси на расстоянии 195 мм от грани;

— для надставок фахверковых колонн размером 210 X 155 мм — касательно к внутренней плоскости ребер на расстоянии 6 м от грани.

Плиты-оболочки устанавливаются поперек пролета на продольные балки для шага колонн 6 м. Продольные балки — прямоугольного сечения, высотой 600 мм и Шириной 250 мм по крайним и 500 мм — по средним рядам.

Плиты-оболочки опираются на продольные балки через опорные столики с листовыми шарнирами. Жесткое крепление, создающее защемление плит-оболочек, не допускается.

Для крепления в уровне покрытия в торцовых парапетных панелях предусматриваются дополнительные закладные элементы.

Несущие балки подвесного крана подвешиваются к покрытию на сдвоенных болтах М22. Головки болтов закреплены в заведенных в швы обоймах.

Над плитами-оболочками с проемами устанавливается типовой светоаэрационный фонарь с покрытием из ребристых железобетонных плит.

Размеры плит:

ПП1 — 3Х18 м, высота 1000 мм ПП2 — 3Х24 м, высота 1014 мм

4.6. Стены

Наружные стены — самонесущие, опираются на фундаментные балки — трехслойные панели, состоящие из наружного и внутреннего слоя — железобетона, и промежуточного теплоизоляционного слоя, выполненного из пенополистерола. Толщина наружных стен — 240 мм. По расположению в здании панели подразделяются на рядовые, цокольные, простеночные, парапетные и угловые. Высота панелей 1780, 1180 и 880 мм, длина -5980 и 11 770 мм. Простеночные панели имеют длину 500 мм. Для углов здания принимаются панели длиной 240 мм. Четыре участка стены около ворот выполнены из кирпича, толщиной — 380 мм, длиной — 4000 мм, высотой 3600 мм.

4.7. Окна и ворота

Окна выполняются в виде оконных панелей размерами 4,5×1,8 м. Четыре окна установлены друг на друга. Окна выполнены с двойным остеклением.

По конструкции открывания ворота распашные.

Рис. 8. Окно ОК1

4.8. Элементы фонарей

Фонари устраиваются на покрытии и служат для освещения и проветривания. Несущим элементом фонаря является металлическая ферма. К элементам фонаря относятся бортовые плиты, прогоны для крепления остекленных створок и плиты покрытий.

Рис. 9. Схема фонарной фермы

4.9. Связи

Предназначены для обеспечения жесткости каркаса в продольном направлении. Вертикальные связи устраивают между колоннами. Связи между колоннами (рис. 10) устанавливают в каждом ряду колонн по середине здания. Связи устроены крестовые, т.к. шаг колонн каркаса 6 м и высота до вершины подкранового рельса 6−12,6 м.

Вертикальные связи в покрытии (рис. 10) устанавливаются в крайних ячейках здания по продольным осям. Эти связи представляют собой стальные фермы с параллельными поясами пролетом, равным шагу колонн каркаса.

Рис. 10 Вертикальные крестовые связи

Горизонтальные связи не устанавливаются, т.к. нет мостовых кранов тяжелого режима работы.

4.10. Отделка здания

Таблица 6. Ведомость отделки помещений

Таблица 7. Экспликация полов

5. Расчеты к архитектурно-строительной части

5.1. Теплотехнический расчет

— Теплотехнический расчет стеновой панели Рис. 11 Схема стеновой панели Для определения толщины стены необходимо выполнить теплотехнический расчёт. Расчёт производится согласно СНиП II-3−79* «Строительная теплотехника», либо СНиП 23−01−99 «Строительная климатология». Расчёт производится для ограждающих конструкций на наиболее холодный период времени. Основные климатические параметры для города Псков:

tв — внутренняя температура в здании = 150;

tот.пер =средняя температура отопительного периода = -1,60;

tн= температура наиболее холодной пятидневки -300;

z = продолжительность отопительного периода в сутках = 212;

Определим требуемое термическое сопротивление стены исходя из из условий энергосбережения:

ГСОП = (tв-tот.пер)· zот. пер = (15+1,6)· 212 = 3519,2 ;

По СНиП определим, что при ГСОП=3519,2 Rотр = 1,704

Определим минимальную толщину утеплителя по формуле Самонесущая стеновая панель состоит из следующих слоев:

наружный слой бетона (50мм, ?=2,04Вт/моС) (рис. 11,1),

утеплитель (?=0,052 Вт/моС), (рис. 11, 2),

внутренний слой бетона (100мм, ?=2,04 Вт/моС)(рис. 11, 3)

?в=8,7Вт/м2С, ?н=23Вт/м2С толщина утеплителя х=76?100мм;

общая толщина панели 240 мм.

Rоф =1/?в + ?1/?1 + ?2/?2 + ?3/?3 + ?4/?4 + 1/?н= =1/8.7+0.05/2,04+0.100/0.052+0.1/58+½, 04=1,96 м2°С/Вт Условие Rотр? Rоф выполняется, значит такая конструкция стены достаточна.

— Теплотехнический расчет покрытия Рис. 12 Схема покрытия

Определим требуемое термическое сопротивление покрытия исходя из условий энергосбережения

Rотр = 1,704

Кровля состоит из следующих слоев:

плита КЖС (30 мм, ?=2,04 Вт/моС),

пароизоляция (1 слой рубероида) (3 мм, ?=0,17 Вт/моС);

утеплитель минераловатный (х мм, ?=0,052 Вт/моС),

стяжка из цементно — песчаного раствора (15 мм, ?=0,93 Вт/моС гидроизоляция (2 слоя линокрома) (10мм, ?=0,17 Вт/ моС).

Определим минимальную толщину утеплителя по формуле:

х=60мм

— Теплотехнический расчет окон При расчете необходимо выполнение условия. определяем по табл 9 в зависимости от типа здания. При tВ-tН=150+300=450 =0,31

определяем по прилож.6. Выбираем окна с двойным остеклением с =0,42. Условие выполняется.

5.2. Светотехнический расчет по методу Данилюка

Для расчёта необходимо: поперечный разрез и план здания. Примем разряд зрительной работы средней точности — 4 разряд. Определим ентр ;

ентр = ен II = ен III · m · C = 4 · 1.1 · 0.9 = 3,96%

Определим енф по формуле ерк = ерб + ерв

N-количество точек = 7

где ерб — коэффициент естественной освещенности при боковом освещении;

ерв — коэффициент естественной освещенности при верхнем освещении;

ерк — коэффициент естественной освещенности при верхне-боковом (комбинированном) освещении.

Значение ерб при боковом освещении определяют по формуле ерб = (?бq + ?здR)r1?0/Kз ,

где, ?б — геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба, определяется по графикам I и II А. М. Данилюка? б = 0.01 n1 n2

n1, n2 — количество световых лучей, определяемых по графикам I и II А. М. Данилюка. Результаты занесены в таблицу 8.

Коэффициент q определяется по таблице 12 ;

?зд — коэффициент естественной освещенности в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от противостоящих зданий, определяется по графикам I и II А.М. Данилюка

?зд = 0.01 n1' n2'

где n1', n2', — количество световых лучей, определяемых по графикам I и II А. М. Данилюка. Результаты занесены в таблицу 8.

R — Коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящих зданий, принимаемый по таблице 13 [3]

r1 — коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию, определяется по таблице 11 [3],

r1: lп/B = 33/30,25= 1,09; В/h1 = 30,25/8.2= 3,68; ?ср = (?1S1 + ?2S2 + ?3S3)/(S1+ S2+ S3) = (0.65· 3918 + 0.55· 3511 + 0.3· 3918)/(3918+3511+3918)=0.49; значения r1 для точек 1−7 занесены в табл. 6

?0 — общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле

?0 = ?1 ?2 ?3 ?4 ?5,

где ?1 — коэффициент светопропускания материала, определяемый по табл. 6 [3];

?2 — коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, определяемый по табл. 7 [3];

?3 — коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, определяемый по табл. 8 (при боковом освещении ?3 = 1);

?4 — коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, определяемый по табл. 9 [3];

?5 — коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями (?5 = 1 при боковом освещении);

?0 = ?1 ?2 ?3 ?4 ?5= 0.8 · 0.6 · 1 · 1 · 1 = 0.48

Кз — коэффициент запаса, принимаемый по табл. 3. [3]

Кз = 1.4

Находят ерб для точек 1−7 и результаты заносят в таблицу 8.

Значение ерв при верхнем освещении определяют по формуле ерв = [?в + ?ср (r2 Кф — 1)] ?0 ,

где ?в — геометрический КЕО рассматриваемых точек при верхнем освещении, определяемый по формуле:

?в = 0.01 n3 n2,

n3, n2 — количество световых лучей, определяемых по графикам III и II А. М. Данилюка. Значения занесены в таблицу 8;

?ср — среднее значение геометрического КЕО в расчетной точке при верхнем освещении на линии пересечения условной рабочей поверхности и плоскости характерного вертикального разреза помещения, определяемой из соотношения

?ср=1/N (?в1+?в2+?в3+…+?вN)=1/11(0.76+1.17+1.64+1.71+2.23+2.76+4.75+5.76+4.81+2.78+2.73)=2.8;

r2 — коэффициент, учитывающий повышение КЕО при верхнем освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения, определяется по таблице 14.

r2: Нф/l1 =11,3/18=0.627; ?ср = (?1S1 + ?2S2 + ?3S3)/(S1+ S2+ S3) =0.5; r2 =1.15

Кф — коэффициент, зависящий от формы фонаря, принимаемый по таблице 15. Кф =1.2

?0 = ?1 ?2 ?3 ?4 ?5= 0.8 · 0.6 · 0.9 · 1 · 0.9 = 0.43

Находят ерв для точек 1−7 и результаты заносят в таблицу 6.

Таблица 8. Светотехнический расчет

По результатам расчета строят кривую освещенности на поперечном разрезе здания Рис. 13. Кривая освещенности Определяют фактическое значение КЕО по формуле енф = (ер1к /2 + ер2к + ер3к + …+ ер11к /2)/1-N= 9,11%

где ер1к, ер2к, ер3к, ер11к — расчетные значения КЕО в точках 1−7.

Вывод: Фактические размеры световых проемов больше требуемых на 5,14%, что соответствует нормам (фактические размеры светопроемов допускается изменять на +5, -10% по сравнению с требуемыми значениями).

1. Методические указания к выполнению курсового проекта «Проектирование одноэтажного промышленного здания»: Учеб.-метод. пособие. — Череповец, 2004

2. Методические указания по выполнению теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций. Учебно-методическое пособие. — Череповец: ГОУ ВПО ЧГУ, 2008.

3. Методические указания по выполнению светотехнического расчета. Учебно-методическое пособие. — Череповец: ГОУ ВПО ЧГУ, 2008.

4. Шерешевский И. А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей. — М.: «Архитекту раС «, 2005.168 е., ил.

5. СНиП II-3−79 «Естественное и искусственное освещение» М.:Стройиздат, 1979

6. СНиП II-89−80 «Генеральные планы промышленных предприятий»

7. НиП II-3−79* «Строительная теплотехника»;

8. СНиП 2.01.01−82 «Строительная климатология и геофизика»

.ur