Объемно-планировочное решение производства

9

1. ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Общие сведения о промышленных зданиях

1.1.1 Здания, их элементы, конструктивные схемы [51-53]

Зданиями называются наземные сооружения, предназначенные для осуществления человеческой деятельности. Внутреннее пространство здания разделяется на помещения. Помещения, полы которых расположены на одном уровне, образуют этаж. По этажности, здания бывают одно- и многоэтажные.

Здания состоят из отдельных конструкций. Конструкция - часть здания или сооружения, состоящая из элементов, связанных функциональным назначением или процессом строительно-монтажных работ. Основные конструкции здания делятся на две группы:

-несущие, которые воспринимают основные нагрузки;

-ограждающие, разделяющие помещения и защищающие их от атмосферного воздействия.

Примерами конструкций являются фундамент, каркас, стены, перекрытия, лестницы, окна, двери и др.

Фундаментом называется подземная конструкция, воспринимающая нагрузки от здания. Стены отделяют помещение от окружающей среды и других помещений. Кроме того, стены могут нести нагрузку от выше лежащих конструкций (несущие стены). Тонкие стены, служащие для разделения внутреннего пространства называются перегородками. Перекрытиями называются конструкции, разделяющие здание на этажи. Перекрытия бывают междуэтажными, чердачными, отделяющими верхний этаж от чердака, нижние, отделяющие нижний этаж от грунта, надподвальные, отделяющие первый этаж от подвала.

Отдельными опорами называют стойки (столбы или колонны), предназначенные для поддержания перекрытий, стен и передачи нагрузки от них на фундамент. Перекрытия могут опираться непосредственно на колонны, или на уложенные на колонны горизонтальные балки, называемые ригелями (рис.2.1).

Лестницы служат для сообщения между этажами. Обычно они заключены в специальные помещения, огороженные стенами и называемыми лестничными клетками.

Для освещения помещений естественным светом и их проветривания используются окна и специальные конструкции, устанавливаемые на крыше одноэтажных промышленных зданий и называемые фонарями.

Строительные конструкции могут быть сборные, состоящие из отдельных деталей. Пример - каркасное здание, состоящее из колонн, железобетонных ригелей, панелей стен, плит перекрытия, лестничных площадок, маршей и др.

Рис.2.1. Схема каркасного здания.

1-колонны наружного ряда, 2- внутренние колонны, 3-ригель каркаса (прогон), 4 - панели перекрытия, 5 - стены, 6 - лестничная клетка, 7 - фундамент.

План здания членят основными линиями на ряд элементов. Эти линии определяют положение несущих и ограждающих конструкций и называются координационными осями. Расстояние между соседними осями называется шагом.

Расстояние между осями несущих колонн или опор в направлении, соответствующем пролету основной несущей конструкции называется пролетом. Пролет совпадает с поперечным шагом.

Расстояние от уровня пола этажа до пола этажа, лежащего выше, называют высотой этажа h. В промышленных предприятиях высота этажа может составлять 4,2; 4,8 и 6 м.

Часть здания с размерами, равными высоте этажа, пролету и шагу называется объемно-планировочным элементом.

Элементы конструкций.

Площадка - одноэтажное сооружение без стен, опирающееся на самостоятельные опоры и предназначенное для размещения или обслуживания оборудования.

Этажерка - многоярусное каркасное сооружение без стен, свободно стоящее в здании и предназначенное для размещения или обслуживания технологического оборудования.

Антресоль - площадка внутри здания, на которой размещены помещения различного назначения (производственные, административно-бытовые или для инженерного оборудования).

Вставка (встройка) - в одноэтажном производственном здании - двух- или многоэтажная часть по всей высоте и ширине здания.

1.1.2 Характеристики зданий

Основное требование, предъявляемое к зданию - это его целесообразность, то есть, возможно полное соответствие своему назначению. Целесообразности подчиняется объем здания в целом, компоновка оборудования, определяющая объем здания, санитарно-техническое и инженерное оборудование, прочность и устойчивость, капитальность и др.

Капитальность здания характеризуется его огнестойкостью и долговечностью, то есть возможностью сопротивляться воздействию климатических, физических и химических факторов. Для оценки долговечности установлены следующие степени: 1 - срок службы не менее 100 лет, 2 - не менее 50 лет, 3 - не менее 30 лет. Конструкции со сроком службы менее 20 лет считаются временными.

Степень огнестойкости зависит от противопожарных свойств основных конструкций здания. По степени возгораемости все строительные конструкции подразделяются на три группы. Несгораемыми называют конструкции, выполненные из несгораемых материалов (камень, кирпич, железобетон).

Трудносгораемыми называют конструкции, выполненные из трудносгораемых материалов или из сгораемых материалов, защищенных несгораемыми (деревянная оштукатуренная с двух сторон стена).

Сгораемыми называются конструкции, выполненные из сгораемых материалов.

Пределом огнестойкости называют время в часах от начала воздействия огня до начала разрушения конструкции.

Установлено пять степеней огнестойкости:

І и ІІ - каменные здания с несгораемыми конструкциями и разными пределами огнестойкости;

ІІІ - каменные здания с несгораемыми, трудносгораемыми и сгораемыми конструкциями;

IV - деревянные здания, защищенные штукатуркой;

V - деревянные неоштукатуренные здания.

1.2 Компоновка производства

1.2.1 Общие требования

Под компоновкой цеха или его объемно-планировочным решением понимают как сам процесс проектирования, во время которого определяется состав помещений и их взаимным расположением, размерами, так и результат проектирования в виде чертежей поэтажных планов и разрезов, выполненных в определенном масштабе.

Компоновка должна обеспечить полное выполнение технологического процесса, безопасность производства и удобство его ремонта и обслуживания оборудования, а также минимальные капитальные затраты на строительство цеха.

Компоновка оборудования может производиться по открытому (без стен) и закрытому вариантам. В открытом варианте оборудование устанавливается на фундаментах или этажерках и не закрывается стенами. Такое размещение рекомендуют для токсичных производств и производств, мало зависящих от климатических условий. Достоинством открытого размещения оборудования является уменьшение затрат на вентиляцию и капитальных затрат на строительство.

В закрытом варианте все оборудование размещается внутри здания. По сравнению с открытым вариантом, закрытый обеспечивает температурный режим и меньшую степень запыленности, но требует больших капитальных затрат. Кроме того, осложняется монтаж и демонтаж оборудования, особенно громоздкого. Поэтому целесообразно использовать смешанный тип компоновки.

Промышленные здания проектируются в основном одноэтажными, прямоугольной формы. Многоэтажные промышленные здания применяют только при вертикальном движении сырья и материалов в технологическом процессе.

1.2.2 Характеристика помещений, включаемых в состав производства

Помещения в производственном здании делят на основные производственные, вспомогательные производственные, обслуживающие и административно-хозяйственные. В основных производственных помещениях размещают оборудование, предусмотренное технологической схемой производства. К вспомогательным помещениям относятся вентиляционные камеры, электроподстанции, лаборатории, ремонтно-механические мастерские.

Основные производственные помещения.

Прицеховой склад сырья.

Склад предназначен для создания определенного запаса сырья, в твердом или жидком виде. Может быть открытым или закрытым, габариты склада определяются размерами и количеством бункеров и резервуаров. Между резервуарами следует предусматривать проходы шириной не менее 1,5 м - для основных и 1 м - для боковых. Кроме того, должны предусматриваться наличие площадок для монтажа и ремонта оборудования, площадью не менее 6?6 м. Высота склада определяется размерами оборудования, но не может быть менее 3,2 м.

Компрессорное отделение.

Основное оборудование отделения - компрессоры и межступенчатая аппаратура. Компрессоры должны размещаться так, чтобы обеспечить к ним доступ с четырех сторон и нормальные условия для обслуживания и ремонта. Проход между компрессорами должен быть по ширине не менее 1 м при мощности компрессора до 50 кВт, и не менее 1,5 м при мощности компрессора свыше 50 кВт. Перед фронтом компрессоров должен быть оставлен проход, позволяющий перемещать самые крупные элементы конструкции. Монтажные площадки размещаются на расстоянии 60-100 м.

Насосное отделение.

В насосном отделении устанавливаются насосы и напорные емкости. Расстояние от длинных сторон фундаментных плит до стен должно быть не меньше 1,5-2 м, ширина центрального прохода - не менее 1,5 м. Монтажные площадки размещаются через каждые 50-60 м. Площадь помещения, полученную после размещения оборудования, следует увеличить примерно на 20% для установки контрольно-измерительной аппаратуры. Высота насосного отделения при ширине 12 м и одностороннем освещении составляет 6 м.

Аппаратное (электролизное) отделение.

Площадь аппаратного отделения определяется по тем же принципам, что и предыдущие отделения. Необходимо помнить, что к электрохимическим аппаратам обычно подсоединяется большое количество трубопроводов. Поэтому рассчитанную площадь производственного помещения иногда приходится увеличивать на 40-50%.

Вспомогательные производственные помещения.

Вентиляционная камера.

Вентиляционные системы предназначены для непрерывного удаления вредных веществ из воздуха производственного помещения и поддержания в них заданной температуры и влажности. Вентиляцию, устанавливаемую в химических производственных помещениях, делят на приточную, вытяжную и аварийно-вытяжную.

Приточная вентиляция состоит из систем забора, очистки и подогрева воздуха. Все оборудование для этих целей размещается в специальных вентиляционных камерах. Вентиляторы вытяжной системы могут размещаться либо в вентиляционной камере, либо в обслуживаемом помещении. Вентиляторы аварийно-вытяжной вентиляции устанавливаются в специальных стенных проемах. Поскольку площадь вентиляционной камеры может составлять от 20 до 40% основного производственного помещения, допускается открытая установка вентиляторов.

Цеховые электрические подстанции.

Подстанции предназначены для превращения высокого напряжения, получаемого от районной подстанции (6000 В) до напряжения, применяемого на производстве и выпрямления тока, используемого при электролизе. Подстанции должны располагаться возможно ближе к потребителям электроэнергии. Радиус обслуживания подстанции на 6/0,4 кВ не должен превышать 400 м.

Цеховая лаборатория.

Цеховая лаборатория предназначена для контроля качества поступающего сырья, промежуточных и конечных продуктов, если автоматический контроль их качества невозможен.

Обслуживающие помещения.

Цеховые ремонтные мастерские содержат станочный парк, обеспечивающий ремонт и восстановление цехового основного и вспомогательного оборудования. Ориентировочные размеры мастерской составляют 6?6 или 12?6 м.

Кладовые предназначены для хранения материалов, обеспечивающих обслуживание основного производства.

Все производственные здания должны отвечать правилам техники безопасности. При проектировании необходимо учитывать не только наличие вентиляции, естественного и искусственного освещения, но и наличие фонтанчиков с водой, возможности удаления разлившийся агрессивной жидкости, эвакуации персонала в случаях аварий или пожаров. Наибольшее расстояние от рабочей точки до выхода зависит от степени огнестойкости и этажности здания и колеблется от 35 до 100 м в одноэтажном здании и 25-75 м - в многоэтажном [50].

1.2.3 Размещение технологического оборудования

По материалам конструктивного расчета и по технологической схеме определяющих количество аппаратов и направление материальных потоков, оборудование группируется для процессов с одинаковыми вредными выделениями, вибрацией и тому подобное. При этом необходимо стремиться к максимально возможному сокращению длины трубопроводов и ошиновки.

Технологическое оборудование показывают на чертежах компоновки цеха в соответствующих производственных помещениях. Приемники (буферные емкости, ресиверы) привязываются с учетом расположения подъездных путей и межцеховых коммуникаций. При транспортировании жидкостей стараться использовать самотек.

Каждому виду оборудования необходимо обеспечить правильные условия эксплуатации и ремонта.

Крупногабаритное тяжелое оборудование должно устанавливаться как можно ниже, желательно на собственном фундаменте. На этом же уровне следует размещать оборудование, нуждающееся в постоянном обслуживании, чистке, ремонте.

Решить вопрос о возможности открытого размещения части оборудования или при частичном укрытии. Рассмотреть вопрос возможности использования элементов этих аппаратов в качестве опор площадок обслуживания.

Вибрирующее оборудование (компрессоры, вентиляторы, насосы) также должно размещаться на собственных фундаментах и изолироваться от других строительных конструкций.

Емкостное оборудование с агрессивными, едкими и горючими жидкостями, расположенное на перекрытиях цехов, этажерках должно иметь устройство для слива этих жидкостей в резервную емкость. Сами емкости должны устанавливаться на поддонах с высотой борта не менее 150 мм.

1.3 Виды строительных чертежей [54]

В проектах производства большое внимание уделяется разработке строительных чертежей, связанных с технологией. Задачей технолога является умение читать строительные чертежи проектируемых производств. Чертежи делятся на технологические и санитарно-технические. Чертежи технического комплекта присваивается индекс «ТХ». В отдельный комплект чертежей входит:

-чертежи технологических коммуникаций (трубопроводов) -«ТК»;

-чертежи воздухоснабжения - «ВС»;

- чертежи электроснабжения -«ЭС»;

- чертежи газоснабжения - «ГС»;

-чертежи теплоснабжения (тепловые сети) - «ТС»;

- чертежи автоматизации.

Отдельные комплекты составляют чертежи санитарно-технических устройств:

-отопления и вентиляции - «ОВ»

-внутреннего водопровода и канализации - «ВК».

При выполнении строительных чертежей пользуются стандартами единой системы конструкторской документации (ЕСКД), строительными нормами и правилами (СНиП) и другими нормативными документами.

Согласно действующего Стандарта СЭВ 1180-78, строительные чертежи выполняются в масштабе уменьшения; наиболее части встречающиеся 1:20, 1:25, 1:40, 1:50, 1:75, 1:100, 1:200. На чертеже масштаб обозначается в штампе или на поле листа. В последнем случае пишется, например, М1:10 и обводится прямоугольной рамкой.

Линии на чертежах могут быть сплошные основные, сплошные тонкие, штриховые и штрихпунктирные. Основными линиями изображают видимые контуры предметов, трубопроводы и оборудование. Тонкой линией проводят размерные и выносные линии, выполняют штриховку, указывают элементы конструкции, расположенные за мнимой секущей плоскостью на разрезах. Штриховой линией показывают невидимые контуры предметов. Штрихпунктирная применяется для обозначения осей, контуров предметов перед секущей плоскостью.

1.3.1 Виды, разрезы, сечения

В зависимости от содержания, изображение разделяют на виды, разрезы и сечения. Видом называется изображение обращенной к наблюдателю видимой части предмета. За внешний вид принимают вид предмета спереди. Остальные проекции называются видом сверху, слева, справа и т.д.

Разрезом называется изображение предмета, мысленно рассеченного одной или несколькими мнимыми секущими плоскостями. На разрезе изображают то, что получится в секущей плоскости и что расположено за ней (рис.2.2).

Рис.2.2. Вид, разрез и обозначение мнимых секущих плоскостей.

Разрезы можно выполнять одной плоскостью (простой разрез), несколькими плоскостями параллельными друг другу (ступенчатый) или расположенными под углом 90^о - ломаный разрез.

Сечением называют фигуру, которая получится, если предмет рассечь одной или несколькими мнимыми плоскостями. В отличие от разреза, в сечении изображают только те контуры, которые расположены в мнимой секущей плоскости (рис.2.3).

Рис.2.3. Сечение и обозначение мнимых плоскостей сечения.

Положение мнимой секущей плоскости на чертеже показывают толстой разомкнутой линией, расположенной вне контура изображения. На начальном и конечном штрихах, на расстоянии 2-3 мм от концов, ставят стрелки, указывающие направление проецирования. На строительных чертежах положение мнимой секущей плоскости можно обозначать штрихпунктирной линией.

Мнимые плоскости обозначают одной и той же буквой русского алфавита, цифрой или комбинацией букв и цифр.

В строительстве применяют разнообразные материалы. Обозначение материалов в сечении приведено в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

9

Проект современного строящегося объекта (производственного здания) включает в себя много чертежей, для стыковки чертежей, в практике проектирования выработана система координации, маркировки и обозначения чертежей.

Линейные размеры на чертежах дают в миллиметрах без указания единицы измерения. Отметки уровней на чертежах указывают в метрах с точностью до трех знаков после запятой.

Для маркировки чертежей, узлов, элементов и координационных осей используют арабские и римские цифры, буквы русского алфавита, за исключением букв З, Й, О, Х, Ц, Ч, Щ, Ы, Ъ, Ь. Буквы латинского и греческого алфавита использовать не рекомендуется.

Наименование строительных чертежей привязывают к координационным осям или высотным отметкам: «Фасад 1-12» «План на отм. 0,000» Координационные оси наносят штрихпунктирной линией. Марки осей помещают в кружочках, диаметр которых зависит от масштаба чертежа. При масштабе 1:400 и мельче используется диаметр 6 мм, для более крупных масштабов - 12 мм. Если для маркировки осей букв не хватает, маркировку продолжают удвоенными буквами: АА, АБ, АВ…ББ, БВ,…, ВВ и т д.

Цифрами маркируют оси по стороне здания с большим количеством координационных осей. Последовательность маркировки от левого нижнего угла: слева направо и снизу вверх. Если план симметричный, то марки осей располагают на его нижней и левой частях по сторонам. Если расположение осей противоположных сторон плана не совпадает, то в местах расхождения координационных осей их маркировку наносят дополнительно на правой и верхней сторонах (рис.2.4,а).

Рис.2.4. Обозначения марок координационных осей.

Если между осями основных несущих конструкций размещают дополнительные конструкции, то допускается обозначать их оси дополнительно. Дополнительные оси обозначаются в виде дробей: в числителе - порядковый номер предшествующей оси, а в знаменателе - порядковый номер дополнительной оси (рис.2.4, б).

Для привязки элементов конструкции по высоте на строительных чертежах наносят отметки высот в метрах с точностью до третьего знака после запятой. Условную нулевую отметку обозначают 0,000. За нулевую отметку обычно принимают отметку горизонтальной поверхности какого-либо элемента конструкции здания (сооружения), расположенной вблизи планировочной поверхности земли, например, уровень пола первого этажа. Отметки ниже нулевой показывают со знаком «минус», выше - без знака.

На видах, разрезах и сечениях отметки высоты обозначают условным знаком. Стрелки длиной 2-4 мм проведены под углом 45^о к выносной линии (рис.2.5,А). На планах отметки высот проставляют в прямоугольнике, обведенном сплошной линией (рис.2.5.,Б),

Рис.2.5. Обозначение отметки высот на разрезе (А) и плане (Б).

1.3.2 План этажа

Планом этажа называют разрез здания мнимой горизонтальной плоскостью, расположенной на уровне 1/3 высоты этажа или на расстоянии 1 м от пола. В этом уровне располагаются оконные и дверные проемы, которые попадают в разрез. Если оконные проемы расположены выше мнимой горизонтальной плоскости разреза, или окна данного этажа расположены в несколько ярусов, то по периметру основного плана размещают сечения соответствующих стен на уровне оконных проемов выше расположенного яруса.

Контуры оборудования обводят сплошной тонкой линией. Мостовые краны, кран-балки и подкрановые пути на планах показывают штриховыми линиями, а рельсы - основной линией. Изображенные на плане оборудование и элементы конструкций, в случае необходимости, сопровождают пояснительными подписями «Площадка 1», «Приямок» «Ось ж. д. пути». Надписи пишут на полках линий-выносок. Рядом с изображением грузоподъемных механизмов указывается их грузоподъемность.

На планах этажей больших производственных зданий могут быть показаны встроенные помещения, на которые выполняются отдельные чертежи. Контуры таких помещений обводят штриховой линией и проводят диагонали. Штриховой линией показывают тоннели, расположенные ниже показываемого этажа.

Строительные конструкции, расположенные выше мнимой горизонтальной секущей плоскости, показывают штрихпунктирной линией с двумя точками ^__..^__ . На рис. 2.6 показана площадка, опирающаяся на 4 колонны по ее углам. Указывается отметка высоты пола площадки.

На планах этажей наносят координационные оси, указывают расстояние между ними, размеры проемов здания и его габаритные размеры. Конструктивный шаг между осями - 6000 мм, пролет здания - 6000, 9000, 12000, 18000, 24000, до 36000мм, (кратно 6 м). Внутри плана этажа координационные оси полностью не проводят, их показывают только в месте пересечения с внутренними рядами колонн. Для зданий павильонного типа, части используемых в химической промышленности, сетка колонн равна 24?12 и 30?12 (м).

Рис.2.6. Обозначение конструкции, расположенной выше мнимой секущей плоскости.

К координационным осям размерами привязывают положение капитальных стен, приямков, колонн, площадок и т.д.

В производственных одноэтажных каркасных зданиях крайние ряды колонн располагают так, чтобы их наружные грани совпадали с координационными осями (рис.2.7). Эти требования определены стандартными размерами плит перекрытия и необходимостью отсутствия зазоров между плитами и наружными стенами.

Рис.2.7. Маркировка колонн в одноэтажных производственных помещениях.

На планах этажей показывают все имеющиеся в стенах и перегородках проемы, отверстия, ниши. Условные обозначения на планах показано в табл.2.2.

Таблица 2.2.

Условные обозначения на планах

Примечание^*. Ширина лестниц не менее 1000 мм. Для одного человека - 700 мм. Уклон - 1:2 при ширине проступки 300 мм. Внутренние открытые лестницы должны иметь уклон не более 1:1.

Примечание^**. Ширина дверных проемов 710, 910, 110 мм. Эвакуационных - не менее 800 мм.

Дополнительные сведения о промышленных основных и вспомогательных зданиях и сооружениях, нормах проектирования можно получить в [55-62].