Конфигурация, размеры плана, высота, профиль производственного здания определяются технологическими параметрами, числом и взаимным расположением пролетов [8].
Ширину пролетов L (расстояние между продольными разбивочными осями) увязывают с пролетом мостового крана Lк и расстоянием между осью рельса подкранового пути и разбивочной осью. Шаг колонн выбирают с учетом габаритов и способов расстановки технологического оборудования, размеров выпускаемых изделий, вида внутрицехового подъемно-транспортного оборудования и др. Высота пролетов – расстояние от уровня пола до низа несущих конструкций покрытий – зависит от технологических требований.
Профиль производственного здания – поперечное сечение – определяют с учетом технологических требований: освещенности, воздухообмена, особенностей климата, уклона крыши.
Одноэтажные производственные здания оборудуются подвесными и мостовыми кранами.
В производственном здании для пропуска средств напольного транспорта необходимо предусмотреть ворота.
Промышленные здания должны иметь естественное освещение через оконные проемы в наружных стенах и через фонари.
Проектируемое здание имеет три пролета, направленных взаимно перпендикулярно. Пролеты имеют различную высоту и оборудованы один мостовым краном, а два других подвесным краном. Здание компонуют из ряда поперечных рам. Каркас здания выполнен из металлических конструкций (КМ). При примыкании разновысоких пролетов дадим температурно-осадочный шов.
Привязку колонн к продольным осям примем в зависимости от шага колонн, грузоподъемности, режима работы и вида кранового оборудования. Привязку колонн крайнего продольного ряда выполним таким образом, чтобы внешняя грань колонны была смещена наружу с оси продольного ряда на 500 мм. Геометрические оси сечения колонн средних рядов, кроме колонн, расположенных в торцах, у температурных швов и парапетов высот зданий, совместим с разбивочными осями. При привязке колонн среднего и крайнего рядов в торцах зданий к поперечным разбивочным осям сместим геометрическую ось колонны с поперечной разбивочной оси на 500 мм внутрь здания.
В каркасах большой протяженности устраивают температурные швы, делящие каркас на отдельные участки, называемые температурными блоками. Конструктивно поперечные деформационные швы выполняют на двух колоннах, смещенных на 500 мм с оси шва внутрь каждого блока [12].
Высотой здания является расстояние от уровня чистого пола до низа стропильной конструкции на опоре. В соответствии с заданием, у нас во всех пролетах находятся мостовые краны, поэтому высота всех пролетов будет определяться по формуле:
Н = Н у.г.р. + Н кр + Δ,
где Н у.г.р. – расстояние от чистого пола до уровня головки кранового рельса (примем по заданию); Н кр – высота мостового крана от уровня головки рельса до верха крана; Δ – зазор между верхом крана и низом стропильной конструкции на опоре.
В первом пролете:
Н1 = 10 + 2,5 + 2,5 = 15 м.
Во втором и третьем пролетах:
Н2,3 = 10 + 1,65 + 2,5 = 14,15 м.
В одноэтажных каркасных зданиях высоту следует назначать кратной укрупненным модулям: 6 М – при высоте до 6 м; 12 М при высоте от 6 до 18 м, где М = 100 мм. Если полученная при подсчете высота не кратна высотному модулю, то ее следует округлить до величины, кратной 6 М или 12 М (в сторону увеличения).
Окончательно высоту первого пролета принимаем: 15,6 м.; высоту второго и третьего пролетов: 14,4 м.
Количество ворот в здании примем равное трем.
После разработки плана и определения высотных размеров приступим к выбору несущих и ограждающих конструкций.
3.2 Выбор несущих и ограждающих конструкций
В одноэтажных производственных зданиях наиболее распространены три варианта каркасов: железобетонный, металлический и смешанный.
Каркас состоит из поперечных рам, объединенных в пространственную систему продольными конструктивными элементами. Поперечную раму образуют колонны и ригели. В качестве ригелей выступают балки, фермы.
Чтобы выбрать тип колонны, необходимо знать ее проектную высоту Н, шаг колонн l, величину пролета L, грузоподъемность крана. За проектную высоту колонны Н принимается расстояние от чистого пола цеха (отметка 0,000) до низа стропильной конструкции на опоре (без учета ее нижнего конца, заделываемого в фундамент).
В зданиях без мостовых кранов колонны принимаются постоянного сечения. В зданиях с железобетонным каркасом, оборудованных мостовыми кранами, железобетонные колонны проектируются переменного сечения с крановыми консолями и двухветвевые. В зданиях с металлическим каркасом и мостовыми кранами колонны при высоте до 9.6 м имеют постоянное сечение, а выше – проектируются решетчатыми. В настоящее время разработаны типовые габаритные схемы однопролетных и многопролетных зданий с мостовыми кранами и без них, высотой до 18 м включительно.
Фундаменты под колонны каркаса проектируют отдельно стоящими, из сборного железобетона или монолитными. Под фундаментами устраивают песчаную или щебеночную подготовку толщиной не менее 100 мм. Отметка подошвы фундамента принимается согласно рекомендациям СНиП [1] либо по условиям заглубления смежных фундаментов технологического оборудования. Для передачи на фундамент нагрузки от стен здания применяют фундаментные балки таврового или трапециевидного сечения. Под наружные стены балки укладывают с внешней стороны колонн, опирая их на ступени фундаментов или на бетонные столбики, выложенные по этим ступеням так, чтобы верхняя грань балки была ниже поверхности чистого пола на 30 мм. По фундаментным балкам устраивают горизонтальную гидроизоляцию толщиной 30 мм и далее возводят стены.
Стропильные конструкции покрытия выполняют в виде балки и фермы. На выбор геометрической схемы балки или фермы влияет заданный профиль разреза здания.
Так как в здании шаг колонн, по наружным и средним рядам не совпадает, предусмотрим подстропильные конструкции.
Покрытие здания решим по беспрогонной схеме с использованием сборных железобетонных плит размером в плане 3 х 12 м.
Стеновое ограждение здания выполним из сборных железобетонных утепленных панелей. Толщину панелей примем из санитарно-гигиенических и экономических условий теплотехнического расчета, выполненного по СНиП [2].
Номинальная длина панелей 6 и 12 м, номинальная высота 0,9; 1,2; 1,8 м. Стены каркасных промышленных зданий могут быть навесными и самонесущими. Самонесущие стены выполняются только с раздельными оконными проемами, а навесные – и с раздельными, и с ленточными. Раскладку панелей по высоте будем начинать с отметки 0,000 м и так, чтобы один из горизонтальных швов располагался на 0,6 м ниже верха колонны. В зданиях с высотой до 10,8 м применяются стеновые панели высотой 1,2 м, а в зданиях выше 10,8 м – высотой 1,8 м. Карнизные и парапетные панели имеют высоту 0,9 и 1,2 м. Торцевую стену сделаем выше продольной и выше конька крыши на 400мм. Номинальную длину панелей возьмем 12 м для первого пролета и 6 м для второго и третьего пролетов. Высоту панелей возьмем 1,8 м.
Для навески панелей на торце здания устанавливаются фахверковые колонны. Они имеют нулевую привязку к крайним разбивочным поперечным осям. В зданиях с железобетонным каркасом высотой до 9,6 м включительно применяются железобетонные колонны, во всех остальных случаях – стальные [10].
Для увеличения пространственной жесткости в одноэтажном промышленном здании предусматривают систему вертикальных и горизонтальных связей. Связи устанавливают по колоннам в вертикальной плоскости, по шатру – в горизонтальной и вертикальной.
3.3 Расчет и проектирование бытовых помещений
Расчет и проектирование бытовых помещений следует выполнять согласно положениям СНиП 2.09.04-87 "Административные и бытовые здания".
Бытовые здания предприятий предназначены для размещения в них помещений обслуживания работающих: санитарно-бытовых, здравоохранения, общественного питания, торговли и службы быта, культуры, технического назначения, общественных организаций.
Санитарно-бытовые помещения являются основным элементом этих зданий, так как связаны с ежедневным обслуживанием работающих на данном предприятии. В состав санитарно-бытовых помещений входят гардеробные, душевые, умывальные, уборные, курительные, помещения для обогрева и другие специальные помещения.
При планировке бытовых помещений необходимо учитывать, что люди должны получать бытовое обслуживание при следовании на работу и с работы, не выходя за пределы здания. При этом нужно размещать отдельные помещения так, чтобы при движении людей к рабочим местам и обратно не создавались встречные и пересекающиеся потоки. В гардеробном блоке должны быть предусмотрены кладовые для хранения спецодежды грязной и чистой, место для глажения одежды и сушки волос, респираторные, помещения для сушки спецодежды, помещения дежурного персонала, курительные. Предварительно определим габариты здания и назначим этажность. На одного человека в среднем приходится 4 м² площади бытовых помещений. В нашем случае при численности 170 человек площадь бытовых помещений составит:
4 м² х 170 = 680 м²
В связи с небольшим количеством работающих, количество бытовых зданий сократим до двух. Бытовые здания будем проектировать двухэтажные, из кирпича. На одном из этажей, одного из бытовых зданий расположим административные помещения (кабинет начальника цеха, табельную, кабинеты для отделов). Учитывая, все вышесказанное площадь одного этажа бытовых помещений будет равна: