Основой объемно-планировочного решения промышленного здания служит схема технологического процесса производства. Промышленные здания должны быть запроектированы так, чтобы производственный процесс был организован наиболее рационально, а для работающих были бы созданы наилучшие условия труда. Независимо от характера производства на каждого рабочего следует предусматривать не менее 4,5 м2 производственной площади и не менее 15 м3 объема помещения.
При проектировании промышленных зданий в большинстве случаев можно применять типовые и унифицированные объемно-планировочные и конструктивные решения, основанные на модульной системе.
Для различных отраслей промышленности разработаны так называемые габаритные схемы, представляющие собой схемы типовых объемно-планировочных решений цехов. В этих схемах унифицированы основные объемно-планировочные параметры зданий, высоты помещений, пролеты, ттги колонн, нагрузки кранов и т. п. На рис. 208 показана габаритная схема одноэтажного четырехпро-летного промышленного здания шириной 96 м, состоящего из четырех блоков длиной по 60 м, разделенных температурными швами. Несущим остовом здания является сборный железобетонный каркас.
Рис. 1. Габаритная схема одноэтажного промышленного здания со сборным железобетонным каркасом
Рис. 2. Унифицированные параметры одноэтажных промышленных зданий со сборным железобетонным каркасом: а - бескрановых зданий без подвесного и с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 5 Г включительно; б - зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 Т включительно
Рис. 3. План одноэтажного промышленного здания с унифицированными параметрами
Унифицированные параметры одноэтажных промышленных зданий со сборным железобетонным каркасом показаны на рис. 209. План одноэтажного промышленного здания с унифицированными параметрами приведен на рис. 3.
Места расположения колонн в плане определяются пересечением взаимно перпендикулярных осевых линий, образующих сетку колонн. На чертежах поперечные оси обычно обозначают цифрами, а продольные - заглавными буквами русского алфавита. В последние годы с целью снижения стоимости промышленного строительства получило распространение блокирование цехов, т. е. объединение нескольких цехов под одной крышей. Блокирование влечет за собой значительное повышение плотности застройки, позволяет сократить протяженность коммуникационных и транспортных сетей, площадей ограждающих конструкций, эксплуатационных затрат и др.
Новым этапом в типизации и унификации объемно-планировочных и конструктивных решений является разработка универсальных типовых секций (УТС) одноэтажных промышленных зданий с целью типизации не целых зданий, а отдельных их объемных частей - секций.
Типовые секции дают возможность блокировать цеха и компоновать промышленные корпуса любых площадей, тогда как использование типовых проектов отдельных зданий ограничивает возможности блокирования.
Оптимальные размеры блоков типовых унифицированных секций для предприятий машиностроительной промышленности приняты размерами в плане 144X72 и 72X72 м с сеткой колонн 24×12 и 18×12 м. Конечно, использование типовых секций возможно лишь в тех случаях, когда все параметры удовлетворяют требованиям данного технологического процесса.
В ряде отраслей промышленности технология производства совершенствуется особенно быстро, в результате чего возникает необходимость периодического изменения объемно-планировочной структуры здания и выполнения ряда трудоемких и дорогостоящих работ по реконструкции здания. Чтобы избежать такой громоздкой и дорогой реконструкции, проектируют универсальные или так называемые гибкие здания (с точки зрения гибкой приспособленности их к различным технологическим процессам). К особенностям таких зданий относятся крупноразмерная сетка колонн, единая высота всех пролетов и использование подвесного или напольного транспорта.
Рис. 4. Схема многоэтажного типового промышленного здания: а - план; б - поперечный разрез; в - продольный разрез
Типовое проектирование многоэтажных зданий развивается в различных направлениях. Одним из них предусматривается создание типовых секций здания, из которых можно создавать многоэтажные корпуса разной этажности, любой площади и формы в плане. Ширина универсальных многоэтажных промышленных зданий по условиям производства внутреннего режима, экономики и унификации конструкций может быть равной 12, 18, 24, 36, 42 и 48 м. Наиболее распространены здания шириной 18, 24 и 36 м. Высота этажей между отметками чистого пола смежных этажей назначается в 3,6; 4,8; 6 м, а для первого этажа допускается высота 7,2 м в зависимости от высоты оборудования. Сетку колонн в многоэтажных зданиях принимают соответствующей нормативным полезным нагрузкам. При нагрузках 500, 1000 и 1500 кГ/м2 рекомендуется принимать бХбиЭХбл, причем преимущественное применение для нагрузки до 1000 кГ/м2 имеет сетка колонн 9X6 м, при нагрузках 2000 и 2500 кГ/м2 принимают сетку 6X6 м.
В приведенном на рис. 4, а плане многоэтажного типового производственного здания с многопролетной схемой принята сетка колонн 6 X 6 м.
Рис. 5. Привязка колонн и стен к разбивочным осям: а -нулевая привязка к продольным осям; б - то же, привязка 250 (500); в - нулевая привязка к поперечным осям; г - положение геометрической оси колонн у температурного шва
В процессе проектирования зданий различного назначения, в том числе и промышленных, большое значение имеет расположение и взаимосвязь различных элементов зданий. Для обеспечения этой связи производят привязку отдельных конструктивных элементов к основным разбивочным осям. Размер привязки определяется расстоянием от модульной разбнвочной оси до грани или до геометрической оси элемента, причем расстояние это должно быть кратным единому модулю.
Привязывая колонны крайних рядов и наружных стен к продольным разбивочным осям, наружные грани колонн и внутренние поверхности стен, кроме совмещения их с продольными разбивочны-ми осями (нулевая привязка), можно смещать с продольных разбивочных осей на 250 или 500 м (привязки 250 или 500). Нулевую привязку применяют в зданиях без мостовых кранов, а также в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 Т включительно, при шаге колонн 6 м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия менее 16,2 м.
Привязка осей на 250 мм применяется в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 Т включительно, при шаге колонн 6 м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия 16,2 и 18 м, а также при шаге колонн 12 м и высоте от 8,4 до 18 м.
Привязка на 500 мм допускается при соответствующем обосновании.
При привязке колонн и торцовых стен к поперечным разбивочным осям необходимо выполнять следующие условия:
а) геометрические оси сечений колонн совмещать с поперечными разбивочными осями (за исключением колонн в торцах зданий и примыкающих к температурным швам);
б) геометрические оси торцовых колонн основного каркаса смещать с поперечных разбивочных осей внутрь здания на 500 мм, а внутренние поверхности торцовых стен должны совпадать с поперечными разбивочными осями - нулевая привязка. Поперечные температурные швы осуществляют на парных колоннах, при этом ось температурного шва совмещают с поперечной разбивочной осью, а геометрические оси парных колонн смещают с разбивочной оси па 500 мм.
Унификация -- приведение к единообразию размеров объемно-планировочных параметров зданий и их конструктивных элементов, изготовляемых на заводах. Унификация имеет целью ограничение числа объемно-планировочных параметров и количества типоразмеров изделий (по форме и конструкции). Осуществляют ее путем отбора наиболее совершенных решений по архитектурным, техническим и экономическим требованиям.
Типизация -- техническое направление в проектировании и строительстве, позволяющее многократно осуществлять строительство разнообразных объектов благодаря применению унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений, доведенных до стадии утверждения типовых проектов и конструкций.
Помимо изыскания оптимальных объемно-планировочных параметров (пролет, шаг и высота) и конструктивных (сортамент строительных изделий), унификация и типизация должны устанавливать градации функциональных параметров: долговечности отдельных конструкций и зданий в целом, температурно-влажвостных и технологических режимов и т. п.
Типовые объемно-планировочные и конструктивные решения должны позволять внедрять прогрессивные нормы и методы производства и предусматривать возможность развития и совершенствования технологии производства. Здесь надо иметь в виду, что периоды перестановки и замены технологического оборудования весьма различны: для одних производств они равны 3--4 годам, для других -- 10 годам и более.
При разработке вопросов типизации и унификации учитывают также перспективы развития несущих конструкций (особенно большепролетных зданий), требования модульной системы, возможность обеспечения выразительного архитектурно-художественного облика зданий и технико- экономические показатели.
Таким образом, унифицированные объемно-планировочные и конструктивные решения не являются чем-то застывшим; они постоянно совершенствуются в связи с прогрессом в технологии строительного производства, изменением норм проектирования и градостроительных требований.
Обеспечить взаимозаменяемость элементов можно при комплексном подходе к их конструированию. Необходимым условием взаимозаменяемости является выработка единой системы допусков изготовления и сборки конструкций вне зависимости от их материалов.
Примерами взаимозаменяемых конструкций могут служить замена металлических ригелей железобетонными или деревянными, покрытии с прогонами беспрогонными, стеновых блоков крупноразмерными панелями и т. п. Взаимозаменяемыми должны быть панели наружных стен зданий, одинаковые по размерам, по теплотехническим и иным качествам, но выполненные из различных материалов.
Высшей формой унификации является создание универсальных конструкций и деталей, пригодных для различных объектов и конструктивных схем (например, использование колонн одного типоразмера в зданиях с различными пролетами, применение одних и тех же панелей для стен и покрытий и т. п.).
Подобно универсальным планировочным решениям, делающим здания гибкими в технологическом отношении, универсальные конструкции и детали расширяют область их использования. Итак, основными задачами унификации и типизации являются:
уменьшение числа типов промышленных зданий и сооружении и создание условий для их широкого блокирования;
сокращение числа типоразмеров сборных конструкций и деталей с целью повышения серийности и снижения стоимости их заводского изготовления;
рациональное членение конструкций на монтажные единицы и разработка несложных приемов их сопряжения и крепления;
создание лучших условий для использования прогрессивных технических решений.
1. Требования, предъявляемые к зданиям.
2. Объемно-планировочные параметры зданий.
3. Отдельные элементы зданий.
4. Вертикальные и горизонтальные коммуникации.
Требования, предъявляемые к зданиям.
Существуют обязательные условия, которым должно соответствовать здание. Такие условия называются требованиями .
Требования выражаются в виде общепринятых норм. Нормы фиксируются в печатной форме. Например, СНиПы, ГОСТы.
Эти требования и нормы меняются в связи с развитием экономики и техническим прогрессом.
Любое здание создается на основе нескольких видов требований:
. функциональных — зависят от назначения здания и обеспечивают его эксплуатацию в соответствии с этим назначением;
. технических — это обеспечение защиты помещений от воздей-ствия внешней среды, прочность, устойчивость, огнестойкость, долговечность;
. противопожарных — это такой выбор конструктивных элементов зданий, которые способны сохранять свои несущие и ограждающие способности при пожаре;
. эстетических — это создание художественного облика здания и окружающего его пространства за счет выбора строи-тельных материалов, конструктивной формы, цветовой гаммы;
. экономических — это обеспечение минимальных затрат на проектирование, строительство, эксплуатацию здания - это финансовая часть, затраты труда, сроки проектирования, строительства.
Функциональные требования включают в себя:
Состав помещений для жилых, общественных и вспомога-тельных зданий,
Нормы их площадей и объемов,
Качество наружной и внутренней отделки,
Состав необходимого технического и инженерного оборудования (вентиляция, сантехнические и электротехнические устройства и др.) для обеспечения санитарно-гигиенических условий в помещениях;
Для производственных зданий определяются размеры пролетов помещений, техническая оснащен-ность, установка специального оборудования и т.п.
Функциональные требования определяют- и взаимо-связь помещений между собой, которая должна обеспечить удобство эксплуатации здания.
Например :
В жилом доме должны быть проветриваемые светлые ком-наты, площади и размеры их соответствуют числу и составу семьи, для которых они предназначены, удобные кухни и санитарно-технические узлы (ванные, уборные);
Состав семьи и площади квартир
В зда-нии школы должно быть большое число просторных светлых классных поме-щений, рекреаций, лабораторий, должны быть спортивный и актовый залы, обслужи-вающие помещения, соответствующие числу учащихся, на которое рассчитано здание;
В магазине или торговом центре должны быть размещены удобные торговые залы, складские и торговые помещения и т. д.
Все нормативные значения требований указываются в соответствующих СНиПах:
СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные»;
СНиП 31-02-2201 «Дома жилые одноквартирные»;
СНиП 2.08.01-89 «Общественные здания»;
СНиП 31-01-2001 «Производственные здания»;
СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания».
Функциональные требования зависят от класса здания.
На основе функциональных требований раз-рабатывается наиболее приемлемое объемно-планировоч-ное решение - это:
Установление пропорцио-нальных размеров помещений,
Их взаимного расположения,
Этажности здания,
Высоты этажей,
Путей движения людей к месту их пребывания и эвакуации из помещений,
Определение внешнего облика здания и характера его интерьеров.
В соответствии с назна-чением здания и его помещений обеспечиваются для каж-дого помещения санитарно-гигиенические условия .
Санитарно-гигиенические условия - это создание комфортных физических качеств среды для пребыва-ния человека и эксплуатации здания:
Температура и влажность воздуха в помещении,
Естественное и искусственное освещение,
Звукоизоляция и звукопоглощение,
Инсоляция и другие требова-ния.
Эти требования зависят от природно-климатических факторов и могут устанавливаться только в связи с ними.
Например :
При пониженной температуре воздуха имеет значение теп-лоустойчивость ограждающих конструкций;
При повышенном уровне шума в помещениях или на улице подбираются соответствующие строительные материалы для конструкций со звукоизоляцией пе-рекрытий, перегородок;
При небольшом количестве солнечных дней в году продумывается система искусственного освещения.
Технические требования обеспечивают надежность здания, безопасность, обоснованность технических решений. Они включают в себя требования прочности, устойчивости, огнестойкости, долговечности.
Эти требования лежат в основе:
Выбора конструктивных схем в соответствии с ар-хитектурным замыслом и функцией здания;
Выбора строительных материалов и изделий;
Защиты их в кон-струкциях от физических, химических, биологических и других воздействий.
Содержание требований к зда-ниям зависит от их назначения и зна-чимости, т.е. от класса здания . Для каждого класса установлены требования к долговечности и ог-нестойкости основных конструктивных элемен-тов, которые обеспечивают капитальность здания. Наиболее строгие требования к зданиям I класса (крупные общественные здания, правительственные учреждения, жилые дома высотой более 9 этажей, крупные электростанции и т.д.). Менее строгие - к зданиям IV класса (малоэтажные дома, небольшие производственные здания).
В отдельных случаях к конструкциям зданий предъявляются повы-шенные требования по водонепроницаемости, паронепроницаемости, влагостойкости. Например, в помещениях, где расположены бани, прачечные, ванные.
Для помещений специального назначения должно быть соблюдено требование непроницаемости против различных лучей (рентгеновских, гам-ма-лучей, атомного излучения).
Противопожарные требования к зданиям описаны в СНиП II-А.5-70 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений». В нем выделены два основных понятия - пожароопасность и огнестойкость.
Пожароопасность - это свойства материалов, конструкций, зданий, которые способствуют возникновению факторов пожара и его развитию.
Огнестойкость - это свойство сопротивляться воздействию пожара и его распространению.
Различается пожарная опасность функциональная и конструктивная.
Функциональная пожарная опасность зависит от назначения здания, способа использования здания и от степени безопасности людей в здании в случае возникновения пожара (с учетом их возраста, физического состояния, возможности пребывания в состоянии сна, количества людей).
СНиП выделяет 5 классов зданий по пожарной опасности:
Ф1 - для постоянного проживания и временного (в том числе круглосуточного) пребывания людей: детские сады, ясли, дома престарелых и инвалидов, больницы, спальные корпуса детских учреждений, санаториев, домов отдыха, гостиницы, общежития, одноквартирные и многоквартирные жилые дома;
Ф2 - зрелищные и культурно-просветительные учреждения (в которых характерно массовое пребыва-ние посетителей в определенные периоды): театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения, библиотеки, музеи, выставки;
ФЗ - предприятия по обслуживанию населения (с большим количеством посетите-лей, чем обслуживающего персонала): предприятия торговли, общепита, бытового обслуживания, вокзалы, поликлиники, лаборатории, почты;
Ф4 - учебные заведения, научные и проектные организации, учреждения управления (где помещения используются в течение суток некоторое время);
Ф5 - производственные, складские и сельскохозяйственные здания, сооружения и помещения (где имеются постоянные работающие, в том числе и круглосуточно).
В зависимости от того , к какому классу относится здание, выбираются строительные конструкции. Например, здание детского сада не будет построено из деревянных конструкций, будут использованы конструкции железобетонные.
Конструктивная пожарная опасность здания зависит от степени участия его конструкций в развитии пожара и образовании его факторов.
Строительные конструкции обладают пожарной опасностью и огнестойкостью.
По пожарной опасности строительные конструкции де-лятся на четыре класса:
КО — непожароопасные;
К1 — малопожароопасные;
К2 — умеренно пожароопасные;
КЗ — пожароопасные.
Огнестойкость строительной конструкции определяется пре-делом огнестойкости - это максимальное время в часах, при котором конструкция сопротивляется огню при пожаре.
По СНиП 2.01.02 - 85 «Противопожарные нормы» установлено 5 основных степеней огнестойкости зданий.
При I степени огнестойкости здания все его конструкции выполнены из несгораемых материалов:
Несущие стены должны сопротивляться огню 2,5 часа (выше ответственность конструкций);
Наружные ненесущие стены и перегородки могут сопротивляться огню всего 0,5 часа.
При II степени огнестойкости допускается внутренние стены выполнять из трудно сгораемых материалов:
Несущие стены должны сопротивляться огню 2 часа (выше ответственность конструкций);
Наружные ненесущие стены и перегородки могут сопротивляться огню всего 0,25 часа.
При III степени огнестойкости допускается и перекрытия выполнять из трудно сгораемых материалов.
При IV степени огнестойкости допускается все конструкции выполнять из трудно сгораемых материалов или сгораемых, но защищенных.
При V степени огнестойкости допускается все конструкции выполнять из сгораемых материалов.
Т.е. чем выше степень огнестойкости здания, тем менее оно ответственно.
К зданиям I, II и III степеней огнестойкости относят каменные здания.
К IV степени огнестойкости - деревянные оштукатуренные здания.
К V степени огнестойкости - деревянные неоштукатуренные здания.
Пожарная опасность строительных материалов зависит от их:
- горючести - строительные материалы подразделя-ют на горючие (Г) и негорючие (НГ), горючие бывают - слабогорючие (Г1), умеренногорючие (Г2), нормальногорючие (Г3), сильногорючие (Г4);
- воспламеняемости - горючие строительные материалы подразделяются на три группы:
Трудновоспламеняемые (В1), умеренновоспламеняемые (В2), легковоспламеняемые (В3);
- рас-пространении пламени по поверхности - горючие строительные материалы бывают: нераспространяющие пламя (РП1), слабораспространяющие (РП2), умереннораспространяющие (РП3), сильнораспространяющие (РП4);
- дымообразующей спо-собности - горючие строительные материалы по ды-мо-образующей
Способности подразделяются на три группы : с малой дымообразующей способ-ностью (Д1), с умеренной дымообразующей способ-ностью (Д2), с высокой дымообразующей способ-ностью (Д3);
- токсичности - горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы: малоопасные (Т1), умеренноопасные (Т2), высокоопасные (Т3), чрезвычайно опасные (Т4).
Виды строительных материалов, которые относятся к этим характеристикам можно видеть в ГОСТах:
По горючести - ГОСТ 30244 - 94 «Материалы строительные. Методы испытания на го-
рючесть»,
По воспла-меняемости - ГОСТ 30402 - 96 «Материалы строительные. Методы испытания на воспламеняемость»,
По распрос-транению пламени - ГОСТ 30444 - 97(ГОСТ Р 51032—97) «Материалы строительные. Методы испытания на распространение пламени»,
По дымо-образующей способности и токсич-ности продуктов горения - ГОСТ 12.1.044 - 89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов».
Строительные мате-риалы и конструкции по степени возгораемо-сти делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
Несгораемые материалы под воздействи-ем огня или высокой температуры не воспла-меняются, не тлеют и не обугливаются.
Трудносгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры вос-пламеняются, тлеют или обугливаются и про-должают гореть или тлеть только при нали-чии источника огня; после удаления источни-ка огня горение и тление прекращаются.
Сгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеня-ются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.
Конструкции, выполненные из трудносго-раемых материалов, а также из сгораемых, но защищенных от огня штукатуркой или облицовкой, относятся к трудносгораемым.
Требования огнестойкости и противопожарной безопасности влияют не то-лько на выбор строительных материалов, но и на планировочные решения зданий.
Зда-ния значительной протяженности , вы-строенные из сгораемых или трудно-сгораемых материалов, необходимо разделять на отсеки противопожарными преградами . Назначение этих преград препятствовать распростране-нию огня и продуктов горения по всему зданию. К ним от-носятся: противопожарные стены (брандмауэры), зоны, перегородки, тамбуры-шлюзы и т. п.
Типы проти-вопожарных преград, их минимальные пределы огнестойкости (от 0,75 до 2,5 ч), расстояние между ними принимаются в зависимости от назна-чения и этажности здания, степени его огнестойкости.
Эстетические требования - это требования в отношении цвета, фактуры, гигиеничности конструкций здания, сопротивле-ния истиранию и теплоусвоению (полы) и др.
Экономические требования включают в себя:
Экономичность архитек-турно - технических решений в целом;
Экономич-ность при возведении здания;
Экс-плуатационные расходы, т.е. экономич-ность в процессе эксплуатации;
Стои-мость износа и восстановительная стоимость здания (реконструкции).
Экономичность при проектировании и возведении зданий достигается за счет унификации элементов.
Унификация - это приведение элементов и конструкций здания к нескольким типам. Например, использование одного или двух типов заполнения оконных проемов, трех типов дверей. Т.е. используются типовые конструкции.
В отечественной и зарубежной практике строительства преимущественное распространение получили одноэтажные производственные здания. Они представляют собой исторически сложившийся тип сооружения, значительно отличающийся от наиболее распространённых типов жилых и общественных зданий. Этот тип зданий определился специфическими условиями развития технологии промышленного производства. В ранние периоды развития промышленного развития применяли здания небольшой ширины (15 - 25м) с боковым освещением, чердаком, двускатной кровлей и наружными водостоками. Однако необходимость в значительных площадях производственных помещений приводила к увеличению длины и усложнению эксплуатации зданий.
Более компактную застройку и увеличение ширины здания до 40 м обеспечило применение зданий базиликального типа с освещением средней части через окна, расположенные в перепаде высот пролётов. Безграничное увеличение ширины здания и переход к зданиям сплошной застройки стали возможными лишь с применением фонарей верхнего света или искусственного освещения и удалением атмосферных вод с помощью внутренних водостоков. При этом здания приобрели многоскатную и плоскую системы покрытия без чердака или с техническим этажом в пределах несущих конструкций.
Специфическими особенностями одноэтажных производственных зданий являются: размещение оборудования для определённого технологического процесса только в одной, горизонтальной плоскости, что обеспечивает самые удобные связи между цехами и позволяет использовать наиболее экономичный горизонтальный транспорт (напольный, подвесной, крановый); независимое решение строительных конструкций здания от технологического оборудования, нагрузки от которого передаются непосредственно на грунт, что позволяет применять укрупнённые сетки колонн и легко перемещать и модернизировать оборудование; возможность осуществления естественного освещения необходимой интенсивности и равномерности по всей производственной площади.
К недостаткам одноэтажных зданий относятся: значительная площадь застройки, что ограничивает применение этого типа здания в условиях затеснённой городской застройки и сложного рельефа территории; увеличение площади наружных ограждений, особенно кровли, и возрастание в связи с этим эксплуатационных расходов; трудности архитектурно-композиционного решения здания в связи с его малой высотой и большой протяжённостью.
Объёмно-планировочные решения одноэтажных производственных зданий и их основные параметры
Одноэтажные производственные здания по характеру застройки территории промышленного предприятия подразделяют на здания сплошной и павильонной застройки.
Здания сплошной застройки представляют собой многопролётные корпуса большой ширины. Такие здания бывают либо бесфонарные, рассчитанные на искусственное освещение и вентиляцию, либо с различными системами верхнего света. В зданиях сплошной застройки естественное проветривание, как правило, не обеспечивает необходимого микроклимата в производственных помещениях. Эта задача может быть решена только путём искусственной механической вентиляции. Здания сплошной застройки имеют многоскатную или плоскую кровлю с внутренним водоотводом.
Здания павильонной застройки имеют сравнительно небольшое число пролётов, обеспечивающее боковое освещение и естественное проветривание с забором воздуха через проёмы в стенах и вытяжку через аэрационные фонари или шахты в кровле. Кровлю в зданиях павильонной застройки иногда устраивают с наружным водоотводом. К достоинствам павильонной застройки относят меньшую пожароопасность предприятия в целом, лучшие санитарно-гигиенические условия (благодаря возможности естественного сквозного проветривания), а также возможность большей изоляции цехов с производственными вредностями, пожаро- и взрывоопасных цехов.
Здания павильонной застройки можно объединять между собой в виде гребенчатых, П- и Ш-образных корпусов.
В зависимости от расположения внутренних опор одноэтажные производственные здания подразделяют на пролётные, ячейковые и зальные типы.
В практике промышленного строительства пролётный тип здания весьма распространён. Объёмно-планировочное решение зданий этого типа определяется взаимны расположением пролётов. В зданиях сплошной застройки рекомендуемой схемой взаимного расположения пролётов является параллельная. При таком расположении пролётов важно соблюдать группировку одноразмерных пролётов и распределение групп пролётов в порядке их последовательного возрастания. Случайное чередование пролётов различных габаритов усложняет конструктивное решение и условия эксплуатации кровли здания, где образуются перепады высот и снеговые "мешки".
Иногда к ряду параллельных пролётов с одной или с двух сторон примыкают поперечные пролёты. Такие схемы усложняют конструктивное решение здания, но они необходимы для некоторых цехов по требованиям производства.
Габариты пролёта назначают в соответствии с проектируемым в нём технологическим процессом и транспортным оборудованием. Для зданий без мостовых кранов применяют пролёты 6; 9; 12; 18; 24; 30 и 36 м, а для зданий, оборудованных кранами, - 18; 24; 30 и 36 м. Шаг колонн по крайним рядам принимают обычно равным 6 м (за исключением случаев применения наружных стеновых панелей длиной 12 м), по средним рядам - 6 или 12 м. Увеличенный (более 12 м) шаг колонн основного каркаса применяют при крупных габаритах технологического оборудования, при применении некоторых систем пространственных перекрывающих конструкций, при неблагоприятных грунтовых условиях, затрудняющих устройство фундаментов, для повышения гибкости здания.
Высоту одноэтажных каркасных зданий от отметки чистого пола до низа перекрывающих конструкций на опоре назначают кратно укрупнённым модулям: 6 М (600 мм) - при высотах до 7,2 м; 12 М - (1200 мм) - при высотах более 7,2 м.
Наличие перепадов высот пролётов требует применения парных колонн, обвязочных балок для поддержания висячих стен, устройства дополнительных водостоков или карнизов. При выравнивании высот пролётов повышается единовременная стоимость здания за счёт увеличения высоты торцовых стен и длины колонн, а также эксплуатационные расходы на отопление и вентиляцию. Поэтому целесообразность выравнивания высот пролётов следует подтверждать технико-экономическими расчётами.
Здания ячейкового типа характеризуются квадратной или близкой к этому сеткой колонн и, как правило, одинаковой высотой до низа перекрывающих конструкций с возможностью подвески к ним подъёмно-транспортного оборудования, перемещающегося, в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Сетки колонн и высоту зданий ячейкового типа принимают по аналогии с унифицированными параметрами зданий пролётного типа; наиболее часто применяют сетки колонн 18 ?18 м и 24 ? 24 м.
Для зданий зального типа характерны большие пролёты (36 - 100 м, а иногда более), обусловливающие использование специальных конструкций. Этот тип здания применяют в случаях, когда необходима большая производственная площадь без внутренних опор (например, для ангаров, эллингов и др.). Объёмно-планировочное и конструктивное решение одноэтажного здания зального типа не является массовым, а потому жёстко не регламентируется.
Формирование новых типов одноэтажных производственных зданий идёт двумя путями. Основное направление характеризуется совершенствованием систем естественного и смешанного освещения, другое направление - развитием бесфонарных герметических зданий без естественного света.
Наиболее прогрессивными системами естественного освещения являются новые типы зенитных фонарей с заполнением из стеклопакетов, органического стекла, стеклопластика. Для южных районов рациональны различные формы шедовых покрытий. Здания, предназначаемые для размещения производств, обусловливающих автоматическое регулирование температуры и влажности воздуха или особого режима по чистоте воздуха в помещении, целесообразно проектировать без фонарей, а в отдельных случаях и без окон.
Объемно-планировочное решение здания (ОПР) Расположение (компоновка) помещений
Расположение (компоновка) помещений заданных размеров и формы в едином комплексе, подчиненное функциональным, техническим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям, называется объемно-планировочным решением здания (ОПР) .
Весь внутренний объем здания разделяется горизонтальными (междуэтажными перекрытиями) и вертикальными (стенами и перегородками) конструкциями на отдельные помещения.
Помещения по способу их связи между собой могут быть непроходными (изолированными) и проходными (неизолированными). Непроходные помещения сообщаются между собой с помощью третьего помещения, обычно одного из коммуникационных (коридора, лестничной клетки и др.).
По признакам расположения и взаимосвязи помещений различают несколько объемно-планировочных систем зданий:
анфиладная ;
система с горизонтальными коммуникационными помещениями ;
зальная ;
атриумная ;
секционная ;
смешанная (комбинированная ).
Если помещения соединяются друг с другом непосредственно через проемы в стенах или перегородках, то такой прием называется анфиладной системой планировки (см. рис. 2.1). Эта система позволяет создать здание очень компактной и экономичной структуры в связи с отсутствием (или минимальным объемом) коммуникационных помещений. Все основные помещения в здании при анфиладной системе являются проходными, поэтому она применима лишь в зданиях преимущественно экспозиционного характера (музеях, картинных галереях, выставочных павильонах), либо частично в отдельных элементах здания, например, между помещениями одной воспитательной группы в детском дошкольном помещении.
Рис.
2.1. Анфиладная система планировки
Система с горизонтальными коммуникационными помещениями предусматривает связь между основными помещениями здания через коммуникационные помещения (коридоры, открытые галереи). Это позволяет основные помещения проектировать непроходными. При этом помещения могут быть расположены по одну (рис. 2.2 а ) или по обе стороны коридора (рис. 2.2 б ). При одностороннем расположении помещений коридор имеет хорошую освещенность естественным светом, которая в некоторых случаях необходима, например, в школах, где коридор одновременно служит в качестве рекреационного помещения.
Рис. 2.2. Система планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями
а – галерейная; б – коридорная
1 – открытая галерея; 2 – закрытый коридор; 3 – рабочие или жилые помещенияПланировочная компактность и экономичность решения здания с горизонтальными коммуникациями оценивается количеством площади основных и вспомогательных помещений здания на единицу площади или длины коммуникационных помещений. По этому признаку наиболее экономичны схемы с двумя параллельными или кольцевыми коридорами. Системы планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями широко применяется в проектировании гражданских зданий самого различного назначения – общежитий, гостиниц, школ, больниц, административных зданий и т.п.
Недостатком одностороннего расположения помещений является увеличение подсобной площади в здании и периметра наружных стен, что ухудшает экономическую характеристику объемно-планировочного решения.Зальная система
планировки предусматривает одно большое (главное) помещение
здания, как правило, определяющее его функциональное назначение (кинозал,
спортивный зал и т.п.), вокруг которого группируются остальные необходимые помещения
(см. рис. 2.3). Наиболее распространена эта система при проектировании зрелищных,
спортивных и торговых зданий. Зальную систему применяют для зданий с одним или
несколькими залами. Рис. 2.3. Зальная система планировки
Атриумная
система
– с открытым или крытым двором (атриумом), вокруг которого
размещены основные помещения, связанные с ним непосредственно через открытые
(галереи) или закрытые (боковые коридоры) коммуникационные помещения (см. рис.
2.4). Рис.
2.4. Атриумная система планировки
1
– атриум; 2
– коммуникационные помещения Помимо
традиционного использования в южном жилище она широко применяется в
проектировании малоэтажных зданий с крупными залами (крытых рынках, музеях,
выставочных комплексов, школ), а также многоэтажных гостиниц и административных
помещений.
Преимущества
этой системы при открытых дворах – тесная связь между необходимыми по
технологической схеме открытыми и закрытыми пространствами (в здании рынка –
связь между торговыми залами и пространством сезонной торговли, в здании музея
– между закрытой и открытой экспозицией).
Преимущества
атриумной системы при закрытых дворах – создание круглогодично функционирующих
общественных пространств и повышение теплоэкономичности здания в целом.
Рис.
2.5. Секционная система планировки
1
– блок-секции; 2
– вертикальные коммуникации (лестнично-лифтовые узлы) Некоторые многофункциональные
здания имеют смешанную систему планировки
, поскольку в здании
объединяются помещения для различных функциональных процессов (главных и
подсобных). Так, например, в здании крупного физкультурно-оздоровительного
комплекса зальная система спортивных залов сочетается с коридорной планировкой
помещений для занятий в спортивных секциях и кружках (см. рис. 2.6).
Рис.
2.6. Смешанная система планировки
1
– зальная
система; 2
– коридорная система Как
правило, требованиям удобства отвечает наиболее компактное размещение помещений
с кратчайшими путями движения людей и средств транспорта, без взаимных их
пересечений и встречного движения. Чем короче пути движения и, следовательно,
меньше по площади коммуникационные помещения, тем меньше объем здания и ниже
его стоимость.
Помещения,
связанные функциональным или технологическим процессом, должны располагаться
возможно ближе друг к другу. Это условие особенно важно для производственных
предприятий, где протяженность путей движения предметов производства влияет не
только на объем здания, но и на стоимость продукции. Не менее важно для
производственных и общественных зданий отсутствие пересечений людских потоков,
а пересечение людских потоков с грузовыми вообще недопустимо как по
технологическим условиям, так и по условиям безопасности.
Разработка
объемно-планировочного решения (ОПР) осуществляется на основе схемы
функциональных процессов, происходящих в здании (функциональной
илитехнологической схемы
). Она представляет собой условное графическое
изображение группировки помещений и функциональных связей между ними. Например,
в здании театра помещения группируются, как правило, по однородным
функциональным признакам. Артистические помещения группируются близ сцены, с
которой должна быть обеспечена удобная связь, а к зрительному залу примыкают
фойе и кулуары, представляющие группу помещений с однородным функциональным
процессом (см. рис. 2.7).
При
значительной сложности составления (например, при проектировании промышленных
зданий со сложным технологическим процессом – сборочных конвейеров автозаводов
и т.п.) функциональная или технологическая схема разрабатывается
специалистом-технологом совместно с архитектором.
Рис. 2.7.
Функциональная схема здания театра
При
группировке помещений согласно функциональной схеме и определении
целесообразных связей между ними параллельно выявляют целесообразность
организации связей по горизонтали или по вертикали в соответствии с выбранной
этажностью.
Проектирование
здания, т.е. компоновку помещений, удобно вести, пользуясь сеткой разбивочных
осей. Размеры пролетов и шагов определяются, сообразуясь с размерами и
желательными пропорциями помещений и размерами (по каталогу) типовых несущих
конструкций перекрытий и покрытий. Затем, учитывая заданную площадь помещений,
намечается их размещение.
Основная
форма помещений в плане – прямоугольная, хотя возможны и другие, более сложные
формы. Компоновка помещений должна отвечать функциональным, техническим,
архитектурно-художественным и экономическим требованиям.
Форма
здания в плане обычно также прямоугольная или состоит из нескольких связанных
между собой прямоугольных частей. Возможны и другие сложные формы. Например,
для общественных зданий с залами форма плана и здания в целом определяется
особенностями функционального процесса.
Объемное
решение, являющееся основой архитектурной композиции здания, определяется его
формой в плане, а также количеством этажей и формой покрытия.
Этажность
здания зависит от его назначения, экономических соображений, градостроительных
требований и природных данных строительной площадки. В том случае, когда
функциональный процесс может осуществляться в любых зданиях, этажность
выбирается на основании сопоставления вариантов сих технической, экономической
и архитектурно-художественной оценкой.
Малая
этажность зданий школ, детских садов-яслей обусловлена, например, стремлением
максимально избежать передвижения детей по лестницам. Кинотеатры, магазины,
музеи, вокзалы и т.п. целесообразно размещать в зданиях малой этажности, чтобы
не затруднять людей хождением по лестницам, облегчить эвакуацию людей в случае
пожара, не создавать больших нагрузок на перекрытия. Производственные цехи с
тяжелым и громоздким оборудованием или установками, вызывающими динамические
нагрузки, желательно располагать в одноэтажных зданиях.
Нередко
этажность здания зависит от этажности соседних построек или утвержденной генеральным
планом застройки данного района города для достижения его архитектурного
единства (здания должны находиться в контексте
с окружающей застройкой).
На
выбор этажности также влияют местные условия: рельеф площадки,
гидрогеологические характеристики грунтов. При рельефе с большими уклонами, а
также при слабых грунтах целесообразно повышение этажности, чтобы уменьшить
затраты на земляные работы и на устройство фундаментов. Одноэтажные здания с большими размерами в плане в целях
уменьшения объема земляных работ целесообразно располагать только на площадках
с пологим рельефом.
При
проектировании многоэтажного здания помещения обычно группируются с учетом
предполагаемой этажности так, чтобы площади этажей были одинаковы.
Многие
здания независимо от назначения имеют однотипные отдельные помещения и их
группы – архитектурно-планировочные элементы
(главный вход в здание,
лестница, транспортные узлы, санитарно-технические узлы). Их планировочное
решение и размещение в здании оказывает существенное влияние на компоновку
плана здания в целом.
Каждое
здание, как правило, имеет главный вход
и обычно несколько второстепенных
(служебных
) входов
. Через главный вход проходят основные
массы людей, участвующих в функциональном процессе; второстепенные входы обычно
обслуживают подсобные функциональные процессы, а также являются запасными
эвакуационными выходами.
Главный
вход в здание должен быть хорошо виден при приближении к нему. Входная
площадка
обычно защищается навесом
от атмосферных осадков. Для
защиты от проникания холодного воздуха у наружных дверей устраиваются небольшие
помещения – тамбуры
. Для климатической зоны, в которой находится
Нижегородская область, достаточно применение обычного одинарного тамбура. Для
северных регионов (при более низкой температуре наиболее холодной зимней
пятидневки) обязательно применение двойного тамбура. Более подробно эти
требования для жилых, общественных и промышленных зданий будут рассмотрены в
соответствующих курсах.
Далее
располагается вестибюль
и гардероб
. Вестибюль – это коммуникационное
помещение с распределительными функциями, откуда потоки людей направляются в
коридоры, на лестницы, к подъемникам. Площадь гардероба и вестибюля зависит от
количества пользующихся ими людей. При входном узле обычно располагаются
некоторые помещения обслуживающего назначения (комнаты охраны
, торговые
киоски
, санитарные узлы
и т.п.).
Для
сообщения между этажами здания устраиваются лестницы
и подъемники
периодического (лифты
) или непрерывного (эскалаторы
) действия. В
зданиях с большими людскими потоками применяются эскалаторы, т.е. движущиеся
лестницы, а вместо лестниц – пандусы
, т.е. наклонные пологие поверхности
без ступеней.
Лестница,
по которой направляется основной поток людей, считается главной и отличается от
других лестниц большими размерами и меньшим уклоном. Остальные лестницы
называются второстепенными и служебными (если связаны с подсобным
функциональным процессом). Ширина лестничных маршей и лестничных площадок
зависит от этажности, значимости лестницы и числа пользующихся лестницей. Для
безопасности движения ширина марша основных эвакуационных лестниц должна быть
не менее 1,05 м в секционных жилых домах, не менее 1,2 м – в коридорных жилых
домах, не менее 1,35 м – в общественных зданиях. Во всех случаях ширина
лестничной площадки не должна быть меньше ширины марша.
Уклон
лестничных маршей (отношение вертикальной проекции марша к горизонтальной)
зависит от количества этажей, значимости лестницы и принимается 1:2 ? 1:1,75.
Этим уклонам соответствуют и размеры ступеней: высота (подступенок
) 160
? 165 мм; ширина (проступь
) 300 ? 290 мм.
Пологие
марши следует проектировать в лестницах многоэтажных зданий и на главных
лестницах, а более крутые марши предусматриваются в малоэтажных зданиях и
второстепенных лестницах. Для безопасности в случае пожара в многоэтажном
здании должно быть не менее двух лестниц, заключенных в лестничные клетки,
освещенные естественным светом и имеющие наружные выходы. Расстояния от
наиболее удаленных помещений до эвакуационной лестницы или наружного выхода
имеют строгие нормативные ограничения в зависимости от типа здания, его
этажности, степени огнестойкости и др.
Наиболее
распространенные и экономичные двухмаршевые лестницы. Однако могут быть и
другие типы лестниц, например трехмаршевые, в которых в пределах этажа размещаются
три марша, многомаршевые с различным расположением маршей, круглые (винтовые)
лестницы. Более подробно конструктивное исполнение лестниц рассмотрено во
второй главе данного Пособия.
Во
всех зданиях, имеющих более 5 этажей, устраиваются лифты, как правило,
располагаемые в пределах лестничной клетки или близ нее.
Расположение
лестничных клеток и шахт лифтов в значительной степени влияет на планировку,
поскольку они должны занимать одно и то же относительное положение в плане
каждого этажа здания.
На планировку
этажей влияет также положение санитарных узлов, кухонь и других помещений,
которые всегда располагаются в этажах по одной вертикали друг над другом. Такое
расположение значительно облегчает разводку в здании трубопроводов
водоснабжения, газа и канализации. Кроме того, «мокрые» помещения (т.е.
помещения, в которых возможна повышенная влажность воздуха и намокание
конструкций) размещаются в здания компактно, чтобы не оказывать вредного
влияния на другие помещения. Нежелательно также расположение «мокрых» помещений
у наружных стен здания.
Вертикальные
несущие конструкции (стены и колонны), так же как лестницы и шахты лифтов,
должны пересекать все этажи, занимая одно и то же место в плане на каждом
этаже. Только в отдельных случаях несущие стены и столбы верхних этажей могут
опираться на горизонтальные несущие конструкции. Поэтому помещения с большими
пролетами целесообразно располагать в верхних этажах или выносить их в
одноэтажные части здания, чтобы не опирать на перекрытие большого пролета
конструкции верхнего этажа.
Таким
образом, экономичное решение конструктивной схемы оказывает существенное
влияние и на общее планировочное решение здания.
Однако
ведущим фактором в проектировании здания, определяющим его
объемно-планировочное решение, остается функциональный процесс. Новые
функциональные процессы или изменения существующих процессов обуславливают
появление новых объемно-планировочных и конструктивных решений зданий.
