Унификация типовых конструкций основана на унификации конструктивных схем и размеров объемно-планировочных элементов зданий. Основными линейными размерами (параметрами здания) являются шаг, пролет и. высота этажа.
Пролетом в плане здания называют расстояние между разбивочными осями несущих стен или отдельных опор в направлении, которое соответствует пролету основной несущей конструкции перекрытия или покрытия, например, пролету фермы.
Шагом в плане здания называют расстояние между разбивочными осями, определяющими расположение стен и отдельных опор, например, расстояние между опорами под фермы. Шаг обыкновенно представляет собой меньшее расстояние между разбивочными осями, пролет — большее, перпендикулярное к шагу.
Высота этажа — это расстояние между уровнями (отметками) полов смежных этажей, а в верхних этажах и в одноэтажных зданиях — расстояние от уровня пола до условной отметки чердачного перекрытия, толщину которого принимают равной толщине междуэтажного перекрытия. При отсутствии чердачного перекрытия в зданиях с совмещенными крышами высоту устанавливают равной расстоянию от уровня пола до низа несущих конструкций.
Конфигурация и размеры плана, высота и профиль промышленных зданий определяются технологическими параметрами, числом и взаимным расположением пролетов. Эти факторы, как отмечалось, зависят от технологии производства, характера выпускаемой продукции, производительности преприятия, требований санитарных норм и пр.
Ниже рассмотрены те компоненты, из которых складываются объемно-планировочные параметры пролетов (ширина, высота и шаг колонн). Ширину пролета L — расстояние между продольными разбивочными осями — увязывают с пролетом мостового крана LK и расстоянием К между осью рельса подкранового пути и разбивочной осью, которые определены ГОСТом (рис. 4.3). Размер К принимают: 750 мм — при кранах Q 50 т, а также при устройстве в надкрановой части колонн прохода для обслуживания подкрановых путей. При железобетонных колоннах проходы вдоль подкрановых путей чаще располагают рядом с колоннами.
В размер привязки подкранового пути входит зазор (не менее 60 мм) между торцовой плоскостью крана и колоннами, а также расстояние между центром катков крана и его торцовой плоскостью, принимаемое от 125 до 500 мм в зависимости от грузоподъемности кранов. Ширину пролетов, не имеющих мостовых кранов, принимают равной расстоянию между разбивочными осями. Минимально допустимая ширина пролетов, определяемая только условиями технологии производства (габариты и характер оборудования, система его расстановки, ширина проездов и др.), не всегда экономически целесообразна.
При выборе ширины пролетов следует учитывать также тенденции развития данной отрасли промышленности, оптимальные возможности изготовления и монтажа конструкций покрытий зданий, грузоподъемность внутрицехового транспорта и т.д.
Шаг колонн (расстояние между поперечными разбивочными осями) выбирают с учетом габаритов и способа расстановки технологического оборудования, размеров выпускаемых изделий, вида внутрицеховых подъемно-транспортных средств и других факторов. Так, при крупногабаритном оборудовании и больших изделиях шаг колонн назначают возможно большим, обеспечивая помещениям технологическую гибкость.
Увеличение шага колонн в большинстве случаев повышает эффективность использования производственных площадей, но усложняет конструкции покрытия и подкрановых путей здания. Поэтому размер шага колонн всегда обосновывают технико-экономическим расчетом. Наиболее распространены шаги колонн 6 и 12 м.
Высота пролетов (расстояние от уровня пола до низа несущих конструкций покрытия) в основном зависит от технологических и санитарно-гигиенических требований. Складывается она в пролетах с мостовыми кранами из расстояния от уровня пола до верха кранового рельса н, и расстояния от рельса до низа несущих конструкций покрытия H2.
Высоту пролета предварительно определяют суммированием следующих параметров: высоты наибольшего технологического оборудования (при небольших его размерах принимают а > 2,3 м); просвета между верхом наибольшего оборудования и низом перемещаемого груза, поднятого в верхнее положение (б > 0,5 м); высоты перемещаемых грузов в транспортном положении (в); расстояния от верха транспортируемого изделия до центра крюка (г> 1 м); расстояния от центра крюка до головки рельса (зависящего от Q крана и принимаемого д = 0,05. 4,8 м); высоты крана (А = 0,5. 5,9 м); просвета между верхом крана и низом несущих конструкций покрытия (е > 0,2 м). (> больше или равно во всех случаях)
Определение высоты бескрановых пролетов или с подвесным транспортом не вызывает затруднений. Следует подчеркнуть, что из- за одного какого-либо технологического агрегата, превышающего по высоте остальное оборудование, нецелесообразно увеличивать высоту всего пролета. В таких случаях иногда решают заглубить высокий агрегат или делают над ним надстройку.
Длину пролетов определяют графическим способом — путем расстановки макетов технологического оборудования с соблюдением ширины проездов и проходов или аналитическим способом — делением общей площади цеха, подсчитанной с учетом мощности предприятия, на принятую ширину (как сумму ширины всех пролетов).
Наметив основные размеры пролетов, их подчиняют требованиям унификации.
Одноэтажные здания, как правило, проектируют с параллельно расположенными пролетами одинаковой ширины и высоты. По требованиям технологии допускается проектировать здания с пролетами взаимно перпендикулярного направления и разной унифицированной ширины.
При разной высоте параллельных пролетов перепады высот рекомендуется совмещать продольными температурными щвами, а величину понижения принимать 1,2м и более.
При назначении размеров зданий должны быть соблюдены санитарные нормы, предусматривающие на каждого рабочего не менее 15 м 3 объёма и не менее 4,5м 2 площади помещения.
В настоящее время при определении основных параметров зданий используют компьютерное моделирование. Компьютерное моделирование позволяет значительно сократить трудоемкость процесса проектирования, располагает более широкими возможностями варьирования, наглядности и получения на любой стадии нужных чертежей и изображений.
Многоэтажные промышленные здания.
Многоэтажные здания широко применяются для размещения легкой промышленности, легкого машиностроения и приборостроения. Их применяют в основном для возведения предприятий с относительно легким технологическим оборудованием( до 2,5 тс/м2). Им обычно придают простую прямоугольную форму плана, что согласуется с технологическими требованиями и позволяет унифицировать и типизировать конструкции. При компоновке здания целесообразно увеличивать его ширину и ограничивать высоту этажей технологически необходимым минимумом, не ограничивая протяженности здания. Зонирование производственных площадей осуществлять по высоте и ширине корпуса на основе требований функциональной и конструктивной целесообразности, противопожарной и противовзрывной безопасности. На первом этаже размещают наиболее тяжелое оборудование, склады готовой продукции, а также административно- хозяйственные подразделения- медпункты, пищеблоки. На верхних этажах- технологические участки, мостовые краны, пожароопасные производства. Различают 3 основных вида объемно- планировочной структуры многоэтажных зданий: регулярную, регулярно- чередующуюся и нерегулярную. Здания регулярной структуры проектируют каркасными с сеткой каркаса 6*6,6*9м, с высотой этажа 4,2-7,2м. Ширина зданий различная- от 6 до 48 и 60м, кратная 6м. Иногда по ширине здания предусматривают дополнительные пролеты в 3м для коридоров и других горизонтальных коммуникаций. Здания регулярно- чередующейся структуры с чередованием по высоте производственных и технических этажей проектируются с функциональным использованием пространства, занимаемого несущими конструкциями. Производственные крупнопролетные этажи перекрывают балками со сквозными стенками или безраскосными фермами высотой 3, 3,6м. Продольный шаг колонн в таких зданиях 6м, пролеты 12 и 18м. Перекрытия межферменных этажей проектируется легкими под временную нагрузку до 400 кгс/м2. Здания нерегулярной структуры применяют преимущественно для предприятий цветной металлургии, горнорудной, химической промышленности. Нерегулярность объемно- планировочной структуры определяется необходимостью встраивания крупногабаритных технологических емкостей ( бункеров, элеваторов, резервуаров). Многоэтажные здания классифицируют на здания малой гибкости с сеткой 6*6м, средней гибкости с сетками 6*9, 6*12, 12*12м ,большой гибкости – здания с межферменными этажами.
Объемно-пространственный элемент здания. Шаг, пролёт, высота этажа
Конструктивное решение здания определяется в зависимости от его объемно-планировочного решения, а унификация объемно-планировочных решений основывается на унификации их основных параметров: пролета, шага и высоты этажа. Пролет – это расстояние между продольными несущими конструкциями (продольными несущими стенами или продольными рядами стоек каркаса). Шаг – это расстояние между поперечными несущими конструкциями (поперечными несущими стенами или поперечными рядами стоек каркаса). Высота этажа – это расстояние от пола до пола смежных этажей или от пола верхнего этажа до верха чердачного перекрытия или верха совмещенного покрытия. Часть объема здания с размерами, соответствующими пролету, шагу и высоте этажа, называется объемно-пространственным элементом здания.
2. Объемно-планировочные решения промышленных зданий
При разработке объемно-планировочного решения здания необходимо обеспечить наиболее удобное и экономное выполнение функционального процесса в здании, для которого оно проектируется. В ходе проектирования следует предусмотреть в будущем здании все необходимые помещения, их требуемые форму, размеры и порядок размещения с учетом будущего функционального процесса, который будет в них выполняться. Расположение помещений заданных размеров и формы в одном здании или комплексе зданий, подчиненное функциональным, техническим, архитектурно—художественным и экономическим требованиям, называется объемно планировочным решением здания или комплекса зданий.
Помещения в здании в зависимости от их роли в выполнении основного функционального процесса делятся на:
— основные помещения, предназначенные для выполнения основных функций здания (например, классные комнаты в школах, жилые комнаты в жилых домах, кабинеты врачей в поликлиниках и т.д.);
-подсобные (вспомогательные) помещения, предназначенные для выполнения вспомогательных функций, способствующих выполнению основного функционального процесса (санитарно-технические узлы, кухни, административные помещения и др.);
—коммуникационные помещения, обеспечивающие связи между помещениями. Коммуникации бывают горизонтальными (коридоры, галереи, проходы, фойе, кулуары) и вертикальными (лестницы, лифты, эскалаторы, пандусы).
Размещение помещений в здании следует устанавливать с учетом последовательности функциональных процессов, протекающих в помещениях здания.
В зависимости от расположения помещений в плане на этажах различают коридорную, секционную, анфиладную, зальную и смешанную схемы планировки зданий.
На всех этажах многоэтажных зданий вертикальные несущие конструкции (стены, колонны), лестничные клетки, шахты лифтов, санитарные узлы, кухни должны располагаться по вертикали соответственно друг над другом, т.е. они должны занимать одно и то же положение на плане каждого этажа.
1 этапы проектирования
Процесс проектирования обычно состоит из следующих основных этапов:
а) разработка технического задания и технического предложения;
б) эскизное проектирование;
в) техническое проектирование
.
Техническое задание (ТЗ) на проектирование — первый технический
документ для проектирования технического объекта с подготовкой соответствующей документации.
является обязательным и готовится всегда независимо от дальнейшей стадии работы над проектом.
ТЗ включают: перечень и значения прогнозируемых параметров с отражением уровня стандартизации и унификации;
параметров, характеризующих научно-технический уровень (патентную чистоту) и качество изделия (ТО) с учетом полного
удовлетворения целевого назначения; стоимость разработки.
Техническое задание в общем случае состоит из следующих основных разделов:
· наименование и область применения;
· основание для разработки;
· цель, назначение и источник разработки;
· стадии и этапы разработки;
· порядок контроля и приемки;
Техническое предложение (ТП) должно содержать указания и обоснования по принципиальному устройству объекта,
целесообразности использования в его конструкции тех или иных технических решений, а также сравнительную оценку
вариантов этих решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей. В техническом предложении должны
быть приведены сведения по технико-экономической оценке принятых решений, их надежности, необходимости полной или
частичной экспериментальной проверки и т.д., а также объем и стадийность разработки проекта.
При разработке ТП рассматривается ряд вариантов структурных схем конструкции. В результате анализа
выполняется отбор допустимых конструктивных решений.
Эскизный проект. По выбранным на этапе разработки ТП основным параметрам разрабатывается эскизный проект (ЭП). На этой стадии
начинается процесс конструирования объекта. Эскизный проект дает
общее представление об устройстве, принципе работы, назначении, основных показателях, параметрах и габаритах ТО.
Технический проект.После согласования и утверждения эскизного проекта выполняется завершающая процедура проектирования — технический проект.
В отличие от предыдущей на стадии технического проекта все конструктивные решения должны разрабатываться полностью. При этом техническая
документация должна давать не общее, а полное и окончательное представление об устройстве объекта, включая все необходимые данные для
разработки рабочей документации и гарантийной прочности основных элементов конструкции при указанных в проекте размерах и сечениях деталей.
В рабочем проекте осуществляется детализация документации путем разработки чертежей на каждый элемент технического объекта.
2. Блочная схема зданий из объемных элементов в большей степени отвечает задачам индустриализации строительства, так как при этом на строительную площадку завозят объемные элементы с установленным оборудованием и отделкой, а число монтажных элементов сокращается до минимума.
Блочные схемы зданий со сплошной расстановкой объемных элементов состоят из блок-комнат, блоков на всю ширину здания и блок-квартир, устанавливаемых с разрывами от 2 до 15 см. Объемные элементы в этих схемах несущие.
Объемные элементы блок-комнаты с габаритными размерами не более 5,3 м по длине и 3,5 м по ширине, высотой от 2,62 до 2,85 м по лучили широкое распространение ввиду простоты их изготовления и транспортировки и не большого веса блок-комнаты (6—12 т). В таких блок-комнатах размещаются жилые комнаты, кухни, санитарно-техннческне узлы,
лестничные клетки и т. д. (рис. VII.2. а).
Объемные элементы на ширину здания делится по длине на два помещения: комната- комната, комната —кухня (с санузлом), лестница—кухня (с санузлом) и т.д. (рис. VII.2.6). Дома из объемных элементов на всю ширину здания исключают необходимость иметь средние опоры: они опираются на четы ре точки в плоскости наружных стен, которые выполняют функции колонн каркаса.
Объемные элементы блок-квартиры включают в одном монтажном элементе комплекс помещений квартиры: комнаты, кухню, сан-узел. Блок-квартиры устанавливают в здании в два ряда по ширине (рис. VII.2.в).
Торцовые объемные элементы дома конструктивно решаются так же, как и рядовые, только с наружной стороны одной из боковых стен ставят утеплитель и дополнительную скорлупу для его защиты. Смежные объемные элементы в опорных узлах поверху соединяют сваркой монтажных связей к закладным деталям. Под связями предусмотрены про кладки различной толщины, с помощью которых выравнивают отметки опор под один горизонт в процессе монтажа. Эти детали служат опорными столиками для установки объемных элементов следующего этажа.
Модульная координация размеров в строительстве — совокупность правил взаимного согласования размеров всех элементов зданий и сооружений путем кратности постоянной величине, называемой модулем.
Ограничение количества размеров определяется на основании единой модульной системы в строительстве (ЕМС).
ЕМС — аппарат для координации размеров объемно-планировочных, конструктивных элементов зданий на базе модуля (М=100).
· Номинальный (Lн )— проектный размер между координационными осями здания, а также размер конструктивных элементов строительных изделий между их условными гранями (с включением примыкающих частей швов или зазоров). Этот размер всегда назначают кратным модулю;
· Конструктивный (Lк) — проектный размер изделия, отличающийся от номинального на величину конструктивного зазора;
· Натурный (Lф) — фактический размер изделия, отличающийся от конструктивного на величину, определяемую допуском (положительным и отрицательным), значение которого зависит от установленного класса точности изготовления детали и регламентировано для каждого из них.
Линии модульной сетки, определяющие положение вертикальных несущих конструкций (стен, колонн), называют модульными координационными осями (на производстве их называют Разбивочными осями), а расстояние от грани элемента до координационной оси — Привязкой.
При проектировании расположение конструктивных элементов осуществляется при помощи пространственной системы условных модульных плоскостей и линий их пересечения, расстояния между которыми равны основному или производному модулю. На плане здания некоторые эти плоскости, совпадающие с несущими конструкциями здания, образуют так называемые координационные (разбивочные) оси (как правило, это взаимно перпендикулярные линии). Расстояние между разбивочными осями всегда является номинальным размером.
Оси обозначаются марками (цифрами и буквами) в кружках (маркировка осей). В продольном направлении здания оси маркируются арабскими цифрами (по нижней стороне плана слева направо – 1, 2, 3 и т.д.), а в поперечном – прописными буквами русского алфавита (по левой стороне плана снизу вверх – А, Б, В, и т.д.).
К координационным осям привязываются все конструктивные элементы здания. Привязка элемента означает определение его положения в здании при помощи размеров, взятых от двух взаимно перпендикулярных координационных осей до грани или геометрической оси данного элемента.
Для гражданских зданий при назначении размеров между координационными осями обычно применяется укрупненный модуль – 300 мм (3М).
В промышленных зданиях для горизонтальных размеров приняты укрупненные модули 3000 мм (30М) и главным образом 6000 мм (60М); для вертикальных размеров – 600 мм (6М).
Для жилых домов в настоящее время в основном принимается высота этажа 2,8 и 3 м; для массовых общественных зданий (школы, детские ясли-сады) 2,8; 3,3 и 4,2 м.
Шагом называют расстояние в плане между двумя смежными координационными осями. В зависимости от направления по отношению к продольной оси различают продольные и поперечные шаги.
Пролетом называют расстояние между разбивочными осями несущих стен или отдельных опор в направлении, соответствующем расположению основных несущих перекрытия или покрытия.
Привязку конструктивных элементов к модульным координационным осям осуществляют в соответствии с правилами ЕМС. При этом следует исходить из того, что размеры модульных пролетов элементов перекрытий и соответствующих модульных шагов или пролетов зданий совпадают. Поэтому размер привязки в гражданских зданиях стеновой конструктивной системы прежде всего связан с требуемой величиной опирания несущих конструкций перекрытий и покрытий на стены. Привязка несущих стен к модульным осям принимается:
· Внутренних несущих стен — по геометрической оси;
· Стен лестничных клеток — нулевая, кратная модулю или 1/2 модуля в зависимости от особенностей и габаритов конструктивных элементов лестниц;
· Наружных несущих стен — при перекрытиях балочного типа — 150 мм, при плитных перекрытиях — 100 или 200 мм в зависимости от типа плиты перекрытия;
· Ненесущих или самонесущих стен — нулевая (грань элемента и положение координационной оси совпадают).
Унификация – научно обоснованное сокращение числа общих параметров зданий и сооружений, а также их элементов путем устранения функциональных различий между ними (таким образом, унификация – это приведение к единообразию размеров конструктивных элементов). Унификация позволяет применять однотипные изделия в зданиях различного назначения. Обеспечивая массовость и однотипность конструктивных элементов, унификация способствует экономической рентабельности их механизированного изготовления.
Типизация— установление оптимальных значений параметров, размеров планировочных и конструктивных элементов, применяемых в массовом строительстве.
Стандартизация – утверждение для обязательного применения наилучших типовых конструкций и изделий, прошедших проверку в эксплуатации. Высшей формой стандартизации являются Государственные стандарты (ГОСТы). Требования, устанавливаемые ими, являются обязательными для проектирования, изготовления изделий и строительства, а также для формы и габаритов изделий. Поскольку объектом массового изготовления для предприятия является не здание в целом, а строительные изделия, то предметом стандартизации для предприятия будут отдельные конструктивные элементы здания (колонны, ригели, перемычки, стеновые панели, оконные и дверные блоки и т.п.). Здание же в целом компонуют на основе принципов унификации из стандартных элементов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ.
Основные понятия о конструктивных элементах зданий. Несущие и ограждающие конструкции.
Конструктивные элементы делятся на :
Несущие воспринимают нагрузки, возникающие в здании. В их состав входят:
· Вертикальные несущие элементы- стены, стойки, столбы, колонны.
· Опирающиеся на них горизонтальные несущие элементы- перекрытия и покрытия (ригели, балки, фермы, панели)
Все нагрузки, воспринимаемые конструкциями, передаются на фундаменты, опирающиеся на основание.
Ограждающие конструкции защищают здание от внешних атмосферных воздействий или разделяют внутренний объем здания на отдельные помещения.
Стены —по назначению и расположению в здании подразделяют на наружные и внутренние. Наружные стены ограждают помещения от внешней среды и защищают их от атмосферных воздействий, внутренние — отделяют одни помещения от других. Как наружные, так и внутренние стены воспринимают ветровые нагрузки на здание, обеспечивают звуко — и теплоизоляцию помещений, защиту их от внешних климатических воздействий.
Наружные стены делятся на:
-Несущие (помимо вертикальных нагрузок от собственной массы воспринимают нагрузки от смежных конструкций);
-Самонесущие (воспринимают нагрузку только от собственной массы и передают ее на фундаменты );
-Ненесущие (поэтажно или через несколько этаже опираются на смежные внутренние конструкции здания).
Перекрытия— горизонтальная конструкция, разделяющая здание на этажи и воспринимающая нагрузки от веса людей, мебели и т.д. Делятся на междуэтажное, чердачное, надподвальное.
Покрытие —конструкция, ограждающая здание сверху. Делится на чердачное или бесчердачное и скатное или нескатное. Покрытие состоит из несущих конструктивных элементов, воспринимающих нагрузку от собственной массы, атмосферных осадков, ограждающих элементов и предназначено для защиты зданий и от потери тепла.
Кровля —верхняя часть покрытия, изолирующая здание от атмосферных осадков.
Балка — брус, опирающийся на опоры.
Стойки — воспринимают вертикальные нагрузки от балок и передают их на фундамент.
Фундамент — подземная часть здания, воспринимающая все нагрузки, возникающие в наземных частях и передающие эти нагрузки на основание. Основание называют естественным, когда грунт под подошвой фундамента находится в состоянии его природного залегания; если грунт предварительно искусственно укрепляют, то такое называют искусственным. Фундаменты подвержены воздействию грунтовых вод, нередко агрессивных, и переменной температуры, поэтому для возведения фундаментов применяют материалы, обладающие высокой прочностью, водо — и морозостойкостью: железобетон, бетон, бутовый камень. В массовом строительстве фундаменты под стены зданий сооружают, как правило, сборными: из железобетонных плит и блоков. Обычно фундаменты, имеющие плоскую подошву, подразделяют на ленточные, которые закладывают под стены, или столбчатые — в виде прямоугольных, трапециевидных и других типов отдельных опор под отдельно стоящие колонны или столбы. Фундаменты бывают и свайные, когда здание опирается на погруженные в грунт деревянные бетонные или железобетонные сваи.
Перегородки — разделяют внутреннее пространство здания на отдельные помещения, их устанавливают на перекрытия.
Лестницы — служат для сообщения между этажами; рас полагаются в помещениях с несущими стенами (лестничных клетках). Часть лестницы между площадками называется маршем.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.