konspekt lektsii


Конспект лекций
ЛЕКЦИЯ 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ.
В современном индустриальном строительстве материалы в чистом виде, особенно вяжущие вещества (цемент, известь, гипс и др.), применяют в небольших количествах. Но все они входят в состав изделий и конструкций. Поэтому свойства материалов и особенности их применения необходимо знать хорошо, поскольку качество сборных элементов и деталей, их прочность и другие показатели зависят от вида составляющих материалов.
Основные свойства материалов. Основные физико-механические свойства строительных материалов кратко охарактеризованы ниже.
П л отность — масса вещества, заключающаяся в единице объема материала и измеряемая в кг/м3. Для рыхлых материалов (песок, щебень) применяют понятие насыпной плотности.
Пористость — величина, выражающая степень заполнения объема материала порами в процентах.
В о д о по г л о щ е н и е — это свойство материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение определяют по разности массы образца материала в насыщенном водой состоянии и в абсолютно сухом. Выражают его в процентах от массы сухого материала или в процентах от объема образца.
Водопроницаемость- свойство материала пропускать через свою толщу воду под давлением. Степень водопроницаемости измеряется количеством воды, прошедшей за 1 ч через 1см2 поверхности материала при заданном постоянном давлении.
М о р о з о с т о й к о с т ь — способность насыщенного водой материала выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения или снижения прочности. Степень морозостойкости определяется числом выдерживаемых циклов замораживания и оттаивания, в зависимости от чего материалы разделяют на марки Мрз 10, 15, 25, 35, 50,100, 150, 200.
Морозостойкими считаются такие материалы, у которых после установленного для них количества циклов замораживания и оттаивания не появляются трещины или расслаивания, а прочность может снизиться не более чем на 25%.
Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих, от внешних нагрузок.
Твердость — свойство материала сопротивляться внедрению в него другого более твердого материала, определяемое по сравнительным шкалам (например, по шкале Мооса).
Упругость- свойство материала восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки, под действием которой он деформировался.
Пластичность — это свойство материала под действием нагрузки изменять форму и размеры без разрушений и появления трещин и восстанавливаться в прежней форме после снятия нагрузки.
Теплопроводность — свойство материала передавать через свою толщу тепловой поток при наличии разности температур на ограничивающих материал поверхностях.
Теплоемкость — свойство материалов поглощать тепло при нагревании. Огнестойкость — свойство материала выдерживать действие высоких температур. Огнестойкость измеряют длительностью сопротивления огню материала или конструкции без их разрушения. Огнестойкими материалами следует считать кирпич, природные каменные материалы, асбест. Сталь, как известно неогнестойка, поскольку под непосредственным действием высоких температур стальные конструкции, находящиеся под нагрузками, деформируются и выходят из строя. Огнестойкость железобетонных конструкцией более высокая, так как стальная арматура предохраняется слоем бетона от быстрого нагревания до опасной температуры.
Огнеупорность — свойство материала противостоять длительному действию высоких температур, т. е. не деформироваться и не расплавляться. Огнеупорные материалы выдерживают температуру от 1580° и выше, тугоплавкие — в пределах 1350—1580°, легкоплавкие — ниже 1350°.
Химическая стойкость - свойство материалов сопротивляться действию химически агрессивных веществ: кислот, щелочей, растворов солей и других химически активных веществ. Понятие «химическая стойкость» по существу идентично понятию «коррозионная стойкость».
Большинство строительных материалов не обладают химической стойкостью и сравнительно легко разрушаются под действием кислот и щелочей. Хорошо сопротивляются химическим веществам керамическиё изделия с плотным черепком - облицовочные плитки, канализационные трубы. Высокой химической стойкостью обладает стекло.
Следует учитывать еще одно важное свойство, характерное для строительных материалов,— долговечность. Она характеризуется свойством материала сопротивляться длительное время в процессе эксплуатации воздействию ряда факторов: изменению температуры и влажности, воздействию нагрузок и агрессивности среды. Последний фактор для производственных здании, имеет очень важное значение, так как с каждым годом в окружающую среду выбрасывается все больше агрессивных различных химических веществ. Вследствие высокой концентрации этих веществ в воздушной среде интенсивно коррозируют металлические конструкции, разрушаются каменные материалы. Особенно сильно страдают от коррозии мраморные облицовочные плиты. Для того чтобы предохранить такие материалы от разрушения, приходится проводить, дорогостоящие восстановительные и защитные работы.
Каменные материалы. Их относят к естественным материалам. Они широко применяются в строительстве с древнейших времен. Каменные материалы и в последнее время используют в строительстве ввиду их прочности, долговечности и сравнительно невысокой стоимости в местах залегания и добычи. Каменные породы служат также основным сырьем для производства многих искусственных строительных материалов. Получают каменные материалы из горных пород, образовавшихся в природе и состоящих, из одного или нескольких минералов.
К породообразующим минералам относят кварцы, полевые шпаты, слюды, алюмосиликаты, карбонаты, сульфат. Кварцы встречаются в большом количестве в земной коре обычно в виде кремнезема. Они обладают большой плотностью и высокой прочностью при сжатии (около 200 МДа).
Алюмосиликаты широко распространены в виде глинозема. Наиболее прочным материалом этой группы является корунд, а из полевых шпатов — ортоклаз. Из минералов, относящихся к группе карбонатов, углекислый кальций один из самых распространенных. Его широко используют в производстве вяжущих материалов. К этой же группе относятся магнезит и доломит. К сульфатным породообразующим материалам относятся гипс двуводный, сернокислый кальций. Имеющий кристаллическое строение, и. ангидрид. До происхождению горные породы подразделяют на три группы: изверженные, осадочные и метаморфические.Изверженные породы образовались в результате вулканической деятельности Земли из расплавленных магматических масс. В зависимости от условий образования их подразделяют на глубинные породы, медленно затвердевшие под большим давлением в толще земли (гранит, сиениты и т. п.), и излившиеся, которые отвердели на поверхности земли; К этой труппе относят плотные материалы (диабаз, базальт) и пористые (пемзу, вулканические туфы).
Осад о ч н ы е п о р о д ы сформировались в .результате выветривания (природного, разрушения) первичных пород в течение длительного времени под действием изменения температуры, воды, ветра и жизнедеятельности растительных и животных организмов.
К этой группе относят обломочные материалы — продукты разрушения горных пород (глину, песок, гравий), материалы, образовавшиеся в результате осаждения продуктов разрушения пород, а также растворения в воде химических соединений (гипс, известняки и др.). Сюда же входят органогенные породы сцементированны под давлением толщи воды остатки растительных и животных организмов (мел, ракушечник, диатомит и др.).
М е та м о р ф и ч е с к и е (видоизмененные) п о р оды образовались в результате сложных физико-химических процессов, происходивших в толще земли (мраморы, сланцы, гнейсы и т. п.).
Строительные свойства каменных материалов зависят от физических, механических и химических свойств, важнейшими из которых являются плотность, предел прочности морозостойкость и долговечность, теплопроводность. Механическая прочность характеризуется маркой, пределом прочности на сжатие, изгиб и растяжение.
Каменные материалы классифицируют по следующим признакам: .по плотности — обыкновенные (тяжелые) плотностью 1800 кг/м3 и легкие — менее 1800 кг/м3; по пределу прочности при сжатии МП а (кгс/см2) — для обыкновенных марок от 10 до 100 л(от 100 до 1000), для легких марок 0,4^-20 (44-200)- по степени морозостойкости— обыкновенные, имеющие марки Мрз 15-—500, и низкостойкие с Мрз 10—25.
Некоторые природные каменные материалы применяют в строительстве необработанными, грубо обработанными и с тщательно отделанными поверхностями.
Бут (бутовый камень) — крупные куски неправильной формы размерами 150—500 мм, массой 20—40 кг, получаемые при разработке известняков, доломитов песчаников и других пород. Применяют бут для бутовой кладки, бутобетона из которого возводят фундаменты., подпорные стенки, устои и опоры мостов и т. п.
Булыжный камень получают раскалыванием валунов или каменных массивов в карьерах. Применяют его для устройства покрытий дорог и облицовки откосов.
Гравий — это обкатанные обломки горных пород, с размерами зерен 5-70 мм. Используют гравий в строительстве в качестве крупного заполнителя при изготовлении цементных и асфальтовых бетона.
Щебень, получаемый путем дробления камня представляет собой обломки различной конфигурации размерами 5—150 мм. Гравий и щебень применяют в качестве крупного заполнителя для изготовления бетонов и асфальтобетонов.
Песок — продукт разрушения горных пород, состоящий из смеси зерен различных минералов, чаще всего кварцевых частиц с примесью полевоготлиата и слюды. Размеры зёрен, песка 0,14-г5 мм. Применяют его в качестве заполнителя для приготовления бетонов, также в больших количествах для подстилок и застилок, особенно в дорожном-строительстве.
Брусчатка. Сколотые или тесаные камни высотой 10—16;см, шириной 12—15 см И длиной 15—25 см; Применяют брусчатку для устройства полов в зданиях металлургической и тяжелой промышленности и для покрытий дорог.
Камни тесаные изготовляют из тяжелых пород (гранита, пеечаника, плотных известняков) с плотностью не менее 2000 кг/м3. Форму, размеры ,и фактуру таких камней устанавливают в проекте. Применяют такие камни для кладки опор мостов и арочных сооружений.
Камни пиленые получают из легких пород туфов и известняков с плотностью не более 1800 кг/м3. Применяют их для кладки наружных и внутренних стен малоэтажных промышленных и гражданских зданий.
Плиты тесаные изготовляют способом отески крупных камней. Для внутренней отделки зданий применяют мраморные плиты толщиной 100 мм и шириной 300 мм. Для наружной облицовки требуются плиты толщиной .200 мм и шириной 400 и 600 мм. Для этих целей используют граниты, сиениты, диориты, кварцит. Плиты используют также для покрытий полов.
Плиты пиленые получают распиловкой горных пород на специальном оборудовании. Материалы из особо легких, пород (туфы) используют в качестве теплоизоляционных материалов. Из природных камней изготовляют профильные изделия: ступени и различные архитектурные детали, бордюрный камень и т. п. В этих случаях, камень обрабатывают на специальных профильных станках. Для предохранения изделий и конструкций из природных камней от разрушения и выветривания предусматривают конструктивные меры(обеспечивают быстрый сток воды, придают им гладкую поверхность) или покрывают лицевые поверхности слоями из специальных составов (флюатирование).В заключение следует отметить, что в настоящее время около нерудных минеральных материалов используют в строительстве в виде каменных, материалов и изделий, а песок и щебень — как заполнители бетонов и 25% — как; сырье для получения вяжущих веществ (цемента, извести, гипса) и изготовления керамических изделий.
Древесные материалы. Древесину широко применяют в строительстве вследствие ее хороших строительных свойств и благодаря большим запасам леса на территории Казахстана. Положительными свойствами древесины являются следующие: сравнительно высокая прочность при небольшой, плотности от 500 до 800 "кг/м3, упругость, простота обработки и небольшая теплопроводность. К недостаткам древесины относят: неоднородность ее строения (анизотропность), различные показатели прочности и теплопроводности вдоль и поперек волокон (например, прочность древесины при растяжении вдоль волокон в 20—30 раз большая, .чем поперек их), наличие пороков, снижающих прочность, . гигроскопичность (способность поглощать и испарять влагу. При изменении влажности окружающего воздуха), загниваемость во влажной среде (без пропитки антисептиками) и легкая возгораемость.
Указанные недостатки древесины как строительного материала, за исключением анизотропности, можно ослабить и даже устранить специальной обработкой.
Хвойные породы (сосну, лиственницу, ель, пихту) применяют как конструкционные материалы для изготовления балок, ферм, стеновых элементов.
Лиственные породы (дуб, бук, ясень, чинару) используют в основном для получения столярных изделий и паркета. Такие породы, как красное дерево, орех и карельскую березу, применяют в качестве отделочных материалов. Малоценные породы (ольху, осину, тополь) используют для постройки временных и подсобных сооружений (складские помещения, навесы, заборы). Древесину, применяемую в строительстве, подвергают соответствующей механической обработке: распиловке, строжке, переработке на шпон, стружку .или на волокна. Бревна получают преимущественно из древесины хвойных пород: сосны, ели, пихты, лиственницы. Диаметр бревен в верхнем отрубе от 140 до 320 мм (с градацией через 20 мм), длина их от 4 до 6,5м, а для опор линий электропередач (ЛЭП) 6,5—18 м.
Пиломатериалы изготовляют из древесины хвойных пород сосны, ели, лиственницы; кедра и пихты, а также из лиственных пород, бука, березы, ольхи, липы, осины, тополя и дуба. Доски могут иметь толщину 100 мм и менее с градацией через 3 мм; ширину от 80 до 250 мм при соотношении ширины к толщине более 2.
Бруски изготовляют толщиной 50, 60, 75 и 100 мм, шириной 100, 150 и 200 мм при отношении ширины к толщине 2 и менее. Брусья имеют толщину и ширину более 100 мм; они могут быть двухканатные (опиленные с двух сторон) и четырехбитные. Длина пиломатериалов до 6,5 м с градацией 0,25 м. Для мостостроения применяют материалы длиной до 9,5 м.
С т о л я р н ы е и з д е л и я (оконные переплеты, дверные, полотна, перегородки щитовые, паркет и. др.) изготовляют из хвойных и лиственных пород. Дуб и ясень применяют для изготовления оконных переплетов и дверей.
Клееные конструкции изготовляют из досок толщиной не более 50мм с влажностью не более 15%. В качестве клеящих веществ применяют водостойкие клеи из полимеров, казеино-цементные и др. Основными видами клееных конструкций являются балки покрытий (одни- и двускатные, с параллельными поясами),арки двух- и трехшарнирные, фермы. Кроме того, из клеёных конструкций монтируют инвентарную опалубку.
Фанера строительная — лист, склеенный из нескольких слоев — шпона, полученного лущением распаренных кряжей. Толщина листов фанеры 2 - 12 мм, количество шпонов (слоев) 3—13. Листы строительной фанеры изготовляют длиной 2—3 м, шириной 1,2-2м.
В зависимости от вида применяемого клея различают фанеру повышенной водостойкости, средней и ограниченной. Из фанеры повышенной водостойкости изготовляют несущие конструкции промышленных зданий: балки, арки, рамы с защитной окраской. Для кровельных щитов используют фанеру, защищенную от увлажнения гидроизоляцией. Фанеру ограниченной водостойкости применяют внутри здания.
Бакелизированную фанеру получают из березового шпона на бакелитовом клее и применяют для изготовления конструкций в открытых сооружениях.
Материалы для полов. Паркет толщиной- 12 мм изготовляют из лиственных пород: дуба, ясеня, клена, бука, вяза. Паркет из лиственницы, сосны и березы имеет толщину 17 и 20 мм.
Паркет штучный, обычно называемый клепкой, имеет длину 150, 200, 250, 300 и 400 мм, ширину 30-60 мм, Ширина паркета из бука и березы не должна превышать 60 мм. Доски для настилки чистых полов получают в основном из хвойных пород (сосны).
Древесностружечные п л и т ы изготовляют из специальной стружки или обычных стружек — отходов деревоперерабатывающих предприятий. Такие плиты получают путем прессования массы древесных стружек с клеями на основе полимеров. Плиты подразделяют на обычные и облицованные слоями шпона, бумагой или пластиком. Плотность плит 500-800 кг/м3. Длина листов 35Ш и 2500 мм, ширина 1250, 1500 и 1750 мм. Древесноволокнистые плиты получают из древесных волокон путем горячего прессования. Такие плиты выпускают четырех видов: пористые (с плотностью до 400 кг/м3), полутвердые 400 кг/м3; твердые— не менее 850 кг/м3 и сверхтвердые — не менее 95б кг/м3. Последние плиты имеют предел прочности при изгибе-более 50 МПа. (500 кг/см2). Плиты древесноволокнистые, отличающиеся трудной воспламеняемостью и биостойкостью, широко применяют для отделки и звукоизоляции стен. того, что существенным недостатком древесины является повышенная влажность, перед обработкой ее необходимо высушить.. Наибольшая допускаемая влажность пиломатериалов для несущих конструкций мостов составляет 25%, для клееных>— 15, для пролет-, ных строений мостов не более 22, для дощатых и паркетных полов—не более 10%.
Сушку древесины ведут различными способами: на воздухе в штабелях, в специальных сушильных камерах, в горячих жидкостях (каменноугольное масло, газогенераторная смола и др.) при температуре 120—140° С, электротоками высокой частоты.
От гниения древесину защищают конструктивными способами, созданием для деревянных конструкций, находящихся в эксплуатации, благоприятных температурно-влажностных условий, а также антисептированием,
т. е. пропиткой или обмазкой специальными составами-антисептиками. Для этого применяют водные составы фтористого натрия и кремнефтористого натрия. Масляными антисептиками являются антраценовые и сланцевые/ масла, деготь древесный и другие вещества на основе органических соединений.
Для защиты древесины от возгорания ее пропитывают, покрывают мастиками или огнезащитными красками на основе солей фосфорной кислоты, сернокислого аммония и др.
В современных условиях древесину широко используют в строительстве 'как гражданских, так и промышленных зданий, причем в ряде случаев деревянные конструкции по эксплуатационным качествам имеют преимущество перед железобетонными и стальными. Например, срок службы клееных деревянных балок или ферм в зданиях с агрессивной химической средой в 1,5 раза длительнее, чем стальных или железобетонных конструкций.
Особенно целесообразно применять деревянные конструкции; в тех районах где древесина является местным материалом и нет производственной базы для изготовления железобетонных конструкций. Конструкции и строительные детали из древесины изготовляют на специальных деревообделочных комбинатах (ДОК) и на заводах. Надстройки конструкции поставляют в комплектах максимальной заводской готовности. В заключение этой темы следует подчеркнуть, что несмотря на большие запасы древесины в Казахстане вопросы экономного использования этого материала имеют исключительно важное государственное значение. Как известно, в последние годы и в последующий период районы основных лесоразработок перемещаются на восток, отдаляясь от традиционных мест потребления. При этом возрастают трудности в транспортировке древесины и увеличиваются транспортные расходы. В связи с этим целесообразно строить деревообрабатывающие предприятия вблизи мест лесоразработок. Одним из путей экономного использования древесины является научная организация технологии ее переработки, вплоть до выхода готовой продукции. Ликвидация потерь при переработке древесины и максимальное использование всех ее отходов— одна из главных задач всех специалистов.
Керамические материалы и изделия. Керамическими называют материалы, изготовляемые из глиняной ;массы путем формовки, сушки и последующего обжига при высоких температурах. К основным- материалам этой группы относят кирпич керамический (ранее его называли глиняным обыкновенным), камни керамические, кирпич легкий; кирпич и камни керамические для облицовки фасадов зданий; трубы керамические канализационные и дренажные.В зависимости от применения керамические материалы подразделены на три группы: стеновые материалы, облицовочные изделия, а также санитарно-технические.
Стеновые м а т е р и ал ы. К этой группе отнесены .керамический (красный) кирпич и его разновидности, а также керамические пустотелые камни
Кирпич керамический— искусственный камень сформованный из глины и равномерно обожженный при температуре 900— 1100°С. При мокром или пластичном способе такой кирпич изготовляют из пластичной глиняной массы с влажностью от 20 до 25%. Формовку ведут на ленточных прессах, причем масса выдавливается из мундштука прессом в виде сплошной ленты и автоматически разрезается на отдельные кирпичи-сырцы. Сушка сырца продолжается от 24 ч до 3 сут. При способе полусухого прессования кирпича влажность глиняной массы должна быть 8—12%, сырец формуют на прессах под значительным давлением. Полусухой способ эффективнее пластического тем, что не требуется сушить сырец — его сразу направляют, в печь для обжига. Сырец после сушки обжигают в печах туннельных или кольцевых. Туннельные печи, обычно имеющие длину 100—150 м, разделены на три зоны. В первой зоне сырец, додаваемый в. вагонетках, подсушивается горячим воздухом или газами, отходящими от сгораемого топлива; во второй зоне происходит' обжиг кирпича в третьей зоне кирпич охлаждается наружным воздухом, подаваемым в печь.
Кирпич выпускают стандартных размеров 250X120X65 мм; модульный кирпич имеет высоту 88 мм при той же длине и ширине, что и керамический. Кирпич керамический применяют для кладки наружных и внутренних стен, столбов и других конструкций. Кирпич полусухого прессования не допускается применять для фундаментов во влажных грунтах, для цоколей без хорошей гидроизоляции и для кладки наружных стен" мокрых и влажных помещений без защиты облицовочными плитами.
Кирпич керамический пустотелый . (дырчатый) пластического прессования формуют на прессах с приспособлениями, образующими круглые, отверстия или щели, которые расположены перпендикулярно постели.
Размеры этого кирпича —250X120X65 и 250Х X120X88 мм, марки-75, 100, 125 и 150. Применяют кирпич для кладки наружных и внутренних стен промышленных и гражданских зданий, за исключением стен помещений с повышенной влажностью.
Кирпич пустотелый полусухого прессования выпускают с несквозными пустотами. Количество пустот крупной формы в нем может быть 8 или 18. Применяют его для тех же целей, что и пустотелый пластичного прессования, но прочность его несколько меняется.
Стеновые керамические пустотелые камни изготовляют с гладкими или рифлеными поверхностями, со сквозными пустотами, расположенными перпендикулярно граням камней. Длина камней 250 и 290 мм, ширина 120 и 190 мм и толщина-138—288 мм, марки их 50, 75, 100-и 150, плотность 1300— 1450 кг/м3. Теплопроводность пустотелого кирпича и керамических камней значительно меньшая, чем у сплошного кирпича. Эти материалы относят к эффективным, так как изготовление и применение их дает высокие технико-экономические показатели вследствие экономии сырья и топлива при их изготовлении, сокращения транспортных, расходов и облегчения конструкций зданий (стен) благодаря невысокой плотности и уменьшению толщины стен вследствие меньшей теплопроводности. Кроме того, снижается трудоемкость возведения стен.
Облицовочные материалы и и з д ели я. Для облицовки фасадов зданий и внутренних поверхностей стен применяют различные керамические материалы, различающиеся по форме, размерам и декоративным качествам. Для наружной облицовки зданий широко применяют кирпич лицевой и керамические камни. Их подразделяют на рядовые и профильные. Размеры кирпича 250X120X65 (или 90) мм> камней 250Х 120Х140 и 188Х120Х140 мм. Марки кирпича 75, 100, 125
Плиты керамические фасадные предназначают для облицовки фасадов зданий. По способу их применения подразделяют на закладные, устанавливаемые в процессе кладки стен, и прикрепляемые на растворе после их возведения. Плиты имеют различные, размеры и различную окраску, преимущественно оранжево-желтую.
Плиты фасадные малогабаритные выпускают с гладкой или фактурной поверхностью, покрытой глазурью или без нее. Глазурь представляет собой стеклообразное покрытие толщиной 0,1-0,2 мм, которое наносится на изделия перед их обжигом. В процессе обжига при высоких, температурах прочно соединяется во время плавления с поверхностью основного материала. Размеры и форма плиток различные: длина их 120-240 мм, высота 65-т-140 мм и толщина 6-ь 17 мм. Расцветка таких плит может быть различной.
Ковровую керамику — глазурованную и неглазурованную используют для облицовки стен вестибюлей, лестничных клеток, а. также наружных поверхностей стеновых панелей и блоков. Керамика представляет собой мелкоразмерные' плитки 32 типоразмеров различного цвета, наклеиваемых на бумагу лицевой стороной в виде ковра. После облицовки поверхностей бумажную основу удаляют. Для облицовки стен внутри помещений широко применяют глазурованные плитки. Благодаря слою глазури они становятся водонепроницаемыми и стойкими против воздействия слабых растворов кислот и щелочей. На тыльной стороне плиток для лучшего сцепления с облицовываемыми поверхностями наносят бороздки. Глазурь может быть белая и цветная, с рисунком. Плитки глазурованные выпускают квадратные или прямоугольные восьми типоразмеров. Эти плитки применяют для облицовки внутренних стен тех помещений, к которым предъявляют повышенные санитарно-гигиенические требования.
Керамические плитки для полов изготовляют из глиняной массы с окрашивающими примесями или без них, путем прессования и обжига до спекания при температуре 1150-1250° С. По форме и размерам эти плитки выпускают пятнадцати типов, по качеству трех сортов.
Дорожный кирпич (клинкер)—очень прочный искусственный камень, получаемый путем обжига изделия до' полного спекания' глины. Применяют его для устройства полов в зданиях тяжелой промышленности и крайне редко для дорожных покрытий.
Огнеупорные керамические материалы обладают следующими важными свойствами: огнеупорностью выше 1580°.С, высокой прочностью под нагрузкой при высокой температуре, термостойкостью, газонепроницаемостью, шлакоустойчивостью и постоянством объема и формы. Кремнеземистые (динасовые) огнеупорные материалы содержат не менее-93% кварца и имеют огнеупорность 1670—1790°. Применяют их для кладки сводов печей
Шамотные изделия, получаемые, путем обжига смеси шамота (обожженной глины) и огнеупорной глины, применяют для кладки и футеровки сводов доменных печей, обмуровки топок паровых котлов.
Хромистые изделия получают из хромистого известняка с добавлением -магнезита или глинозема. Огнеупорность их 1800—2000°.Применяют такие изделия в сталелитейных печах.
Материалы и изделия из минеральных расплавов. К ним относят стекло, изделия из него и ситаллы. Изделия из минеральных расплавов отличаются высокими физико-механическими свойствами: большой прочностью, кислостойкостью, водонепроницаемостью, стойкостью на истирание и хорошими декоративными качествами.Особенно широко применяют в промышленном строительстве стекло и изделия из него.
Стекло и стеклянное изделия получают из стеклянных расплавленных масс, в состав которых входят кварцевые пески, сульфат натрия или кальцинированная сода, известняк, доломит и другие вещества. Стекло обладает высоким светопропусканием. Оконное листовое стекло выпускают толщиной 2—6 мм, светопропускаемость его достигает 85—90%. Разновидностями оконного стекла являются орнаментное стекло с проволочной сеткой, цветное армированное и теплопоглощающее.
Профильное строительное стекло- (стеклопрофилит) представляет собой изделия коробчатого и швеллерного сечения шириной 110—500 мм, высотой 30—55 мм и толщиной 5—6 мм. Такое стекло стойко к воздействию концентрированных кислот и щелочей. Стеклопрофилит применяют для устройства светопрозрачных стен, перегородок и кровли.
Закаленное стекло (сталинит) получают путем быстрого охлаждения листового стекла струей воздуха. Применяют его для изготовления цельностеклянных дверей и остекления уникальных зданий.
Стеклянные блоки — пустотелые изделия из стекла, получаемые путем сваривания двух полублоков. Поверхностям блоков придают разнообразную декоративную фактуру. Применяют стеклянные блоки для естественного освещения зданий, заполняя ими участки стен или покрытий. Особенно целесообразно применять их в цехах с агрессивными средами, а также в тех помещениях, где требуется , создавать постоянный микроклимат.
Стеклопакеты изготовляют из оконного, армированного, узорчатого стекла, герметично соединяя между собой элементы по периметру, но с промежутком между стекламк 15 или 20 мм. Применение стеклопакетов упрощает конструкции оконных проемов промышленных зданий, увеличивает световую площадь и уменьшает теплопотери.
Ситаллы — стеклокристаллические материалы — получают из стеклянной массы введением в нее специальных добавок и дополнительной термической обработкой, целью которой является кристаллизация. Эти материалы отличаются высокой прочностью до 500 МПа (5000 кгс/см2), высокой химической и термической стойкостью, в связи с этим ситаллы применяют для изготовления электротермических изоляторов и для других целей.
Шлакоситаллы, как и ситаллы, характеризуются высокими физико-техническими свойствами. Шлакоситаллы хорошо сопротивляются истиранию и действию высоких температур — более 2000° С. Получают их из металлургических шлаков введением специальных добавок и термической обработкой, обеспечивающей кристаллизацию масс.
Применяют шлакоситаллы для футеровки конструкций в металлургии, облицовки стен и для кровельных покрытий.
Неорганические минеральные вяжущие материалы.
Минеральными вяжущими веществами называют материалы, образующие при смешивании с водой пластичную массу — тесто, которое после затвердевания превращается в искусственный камень.
Воздушные вяжущие вещества. К воздушным вяжущим относят такие, которые могут затвердевать и сохранять полученные свойства на воздухе.В условиях повышенной влажности или в воде они теряют свою прочность и даже разрушаются.
Известь воздушная — вяжущее вещество, получаемое путем обжига-известняка, содержащего углекислый кальций. Известняк при нагревании разлагается на окись кальция и углекислый газ. Этот процесс происходит при 910° С. Образующуюся окись кальция и называют негашеной известью. При гашении (соединении с водой) она. превращается в гашеную известь. При гашении извести в пушонку объем ее увеличивается и она превращается в тончайший порошок. Гашение происходит в гидраторах непрерывного действия. При гашении извести в известковое тесто воды берут значительно больше, в результате чего образуется густое пластическое тесто с содержанием около 50% воды.
Механизированное гашение извести производят в известегасилках, где она размалывается, перемешивается катками и гасится быстро, притом без отходов.
В строительстве применяют негашеную молотую известь (продукт помола комовой извести) и молотую карбонатную — продукт совместного помола негашеной извести и карбонатных пород.
Известь негашеную молотую по пределу прочности при сжатии подразделяют на марки 4; 10; 25 и 50.
Комовую негашеную и гашеную известь (пушонку) применяют для изготовления автоклавных силикатных изделий, кладочных растворов и штукатурных, а также известковых красок.
Силикатный кирпич изготовляют из смеси кварцевого песка и воздушной извести (до 8%). Силикатный кирпич выпускают размерами 250X120X65 мм; марки кирпича 75, 100, 125, 150 и 200.
Гипсовые вяжущие вещества представляют собой тонкоизмельченный продукт обжига природного гипсового камня.
В зависимости от условий обжига получают гипс строительный,гипс формовочный и ангидридовый цемент.
Гипс строительный. Процесс твердения гипса в основном заключается в соединении его с водой.Частицы полуводного гипса при смешивания с водой растворяются с поверхности и переходят в пластичное состояние. В результате соединения с водой полуводный гипс превращается в двуводный, находящийся в коллоидном состоянии. Затем из пересыщенного раствора начинают выпадать кристаллы. В этот момент происходит схватывание гипса. Плотно срастаясь, кристаллы образуют кристаллическую решетку, т. е. превращаются в гипсовый камень. Прочность гипса увеличивается также вследствие усыхания массы.
Одним из основных свойств гипса является малый срок схватывания - переход из пластичного состояния в твердое, но не затвердевшее. Начало схватывания гипса строительного наступает не рацее чем через 4-мин после затворения, конец через 6—30 мин. При твердении гипс увеличивается в объеме примерно на 1%. . Гипс применяют для изготовления гипсобетонных изделий и штукатурных растворов. Гипсобетонные изделия получают из гипсового теста в смеси с заполнителями: песком, шлаком и пористыми искусственными (керамзит, шлаковая пемза, аглопорит).
Гипсобетонные панели для внутренних перегородок выпускают высотой до 3 м, длиной до 6 м и толщиной 80 и 100 мм. Такие панели можно применять в производственных зданиях с влажностью не выше 60%. Гипсовые плиты для перегородок выпускают сплошные и пустотелые размерами 800X400 мм и толщиной 80—100 мм. Применяют их в зданиях с влажностью не более 70%.
Гипсовые обшивочные листы (сухая штукатурка) изготовляют из гипса и оклеивают с обеих сторон картоном. Ширина листа 1,2 м, длина 2,5—3,3 м, толщина 10—12 мм. Применяют их для внутренней отделки стен зданий путём приклейки специальными мастиками.
Матнезиал ьные вяжущи е вещества — каустический магнезит и каустический доломит — получают путем обжига и измельчения природных магнезитов и доломитов. Такие вяжущие затворяют на водных растворах хлористого или сернокислого магния. Магнезит имеет марки 400, 500 и 600, доломит каустический -100, 150,200 и 300. Материалы и изделия на основе магнезиальных вяжущих получают путем формования смеси вяжущего с заполнителем.
Фибролит – искусственный материал, полученный из древесной шерсти или стружек с магнезиальным вяжущим. В зависимости от объемной массы фибролит применяют как теплоизоляционный, конструктивный или облицовочный материал.
Ксилолит- затвердевшая смесь магнезиального вяжущего и древесных опилок, иногда с добавками асбеста, кварцевого песка и красителей. Применяют ксилолит для устройства монолитных полов в промышленных зданиях, а также для изготовления отделочных плит толщиной .12—15- мм и теплоизоляционных изделий.
Растворимое стекло получают путем сплавления тонкоизмельченного кварцевого песка и кальцинированной соды или сульфата натрия. Растворимое стекло с добавками хлористого кальция применяют для уплотнения грунтов (силикатизация)/бетона. Такое стекло со специальными добавками и жароупорными наполнителями применяют для изготовления бетонных конструкций, работающих в средах кислых агрессивных газов и высоких температур.
Гидравлические вяжущее вещества. К гидравлическим вяжущим относят такие вещества, которые твердеют и сохраняют приобретённую прочность как в воздушных условиях, так ив воде.
Портландцемент — одно из основных гидравлических вяжущих, широко применяемых в строительстве. Портландцемент — продукт тонкого помола клинкера, получаемого путем обжига до спекания (при температуре 1450° С и выше) тщательно дозированных природных или искусственных сырьевых смесей, состоящих из глинозема, кремнезема, углекислого кальция, т.е. известняков и глин. Производство цемента сухим или мокрым способом включает процессы подготовки сырья, обжига клинкера и его полома.Основной сухой способ применяют в тех случаях, когда сырьем служит мергель (природная минеральная смесь) необходимого состава.
Обжиг клинкера производят во вращающихся цилиндрических печах. Полученный клинкер направляют на склад, где он вылеживается 15—20 дней. Затем клинкер измельчают в щековых и молотковых дробилках, после чего производят его помол в шаровых мельницах.
При мокром способе получения цемента применяют мягкие породы (мел, глину). Материалы измельчают и перемешивают с водой в резервуарах (глиноболтушках). Полученный шлам с влажностью около 50% и дробленый известняк в дальнейшем измельчается в шаровой мельнице. Тонкоизмельченный материал в виде шлама подается в шлам-бассейн, где окончательно корректируется состав и создается запас для бесперебойной работы печей.
Основным свойством портландцемента является его способность твердеть, особенно во влажной среде, превращаясь в цементный камень высокой прочности.
В случаях производства бетонных работ при низких .положительных и малых отрицательных температурах в цементный раствор добавляют хлористый кальций и хлористый натрий. Эти добавки ускоряют процесс твердения цемента и понижают температуру замерзания жидкой фазы в цементном растворе или бетоне.
Отечественная промышленность выпускает цементы марок 300, 400, 500, 600 и выше с показателями прочности при сжатии соответственно 30, 40, 50, 60 МПа .Важным показателем качества цемента является тонкость помола, которую проверяют просеиванием через сито № 008 (размер ячейки 0,08 мм). Остаток на сите не должен превышать 15%. Цемент более тонкого помола более экономичен, так как он гидра--тирует в большей степени, чем вяжущее с крупными зернами.
Реакция твердения цемента происходит с выделением тепла, количество которого зависит от активности цемента. Это свойство цемента полезно, поскольку выделяющееся тепло ускоряет его твердение при низких температурах. Однако при бетонировании массивных конструкций (блоки гидротехнических сооружений, массивные фундаменты под оборудование и т. п.) выделяется столь большое количество тепла, что приходится принимать специальные меры по охлаждению конструкций во избежание появления температурных напряжений.
Одним из важных свойств цемента является скорость схватывания. В соответствии с требованиями стандартов у обычных портландцементов схватывание должно начинаться не ранее чем через 45 мин после затворения (обычно 1—2 ч), а заканчиваться не позднее 12 ч (обычно 5—7 ч).
Портландцемент широко применяют для. приготовления бетонов и растворов.
Кроме портландцемента отечественная промышленность выпускает широкий ассортимент специальных цементов, применяемых для специальных работ.
Пластифицированный портландцемент получают путем введения в клинкер при его помоле поверхностно-активных добавок (сульфитно-спиртовую или сульфитно-дрожжевую бражку), которые повышают подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси,, а также прочность бетона.
Гидрофобный портландцемент содержит гидрофобизирующие добавки, благодаря чему он становится негигроскопичным — его можно хранить на открытом воздухе. Отечественная промышленность выпускает цементы марок 300, 400, 500, 60,0 и выше с показателями прочности при сжатии соответственно 30, 40, 50, 60 МПа и при изгибе 4,5,' 5,5, 6 и 6,5 МПа. Важным показателем качества цемента является тонкость помола, которую проверяют просеиванием через Вито № 008 (размер ячейки 0,08 мм). Остаток на сите не должен превышать 15%. Цемент более тонкого помола более экономичен, так как он гидратирует в большей степени, чём вяжущее с крупными зернами. Реакция твердения цемента происходит с выделением тепла,количество которого зависит от активности цемента. Это свойство цемента полезно, поскольку выделяющееся тепло ускоряет его твердение при низких температурах. Однако при бетонировании масивных конструкций (блоки гидротехнических сооружений, массивные фундаменты под оборудование и т. л.) выделяется столь большое количество тепла, что приходится принимать специальные меры по охлаждению конструкций во избежание появления Температурных напряжений Одним из важных свойств цемента является скорость схватывания. В соответствии с требованиями стандартов у обычных портландцементов схватывание должно начинаться не ранее чем через 45 мин; после затворения (обычно 1— 2 ч), а заканчиваться не позднее 12 ч (обычно 5—7ч).Портландцемент широко применяют для приготовления бетонов и растворов.Кроме портландцемента отечественная промышленность выпускает широкий ассортимент специальных цементов применяемых для специальных работ.
Пластифицированный портландцемент получают путем введения в клинкер при его помоле поверхностно-активных добавок (сульфитно-спиртовую или сульфитно-дрожжевую бражку), которые, повышают подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси а также прочность бетона.
Гидрофобный портландцемент содержит гидрофобизирующие добавки, благодаря чему он становится негигроскопичным его можно хранить на открытом воздухе. При изготовлении бетонной смеси адсорбционная пленка, обволакивающая'зерна цемента, разрушается и цемент реагирует с водой.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) получают подбором соответствующего минералогического состава и более тонким по молом клинкера. Особенность этого цемента — быстрое его твердение. Эти цементы применяют для изготовления высокопрочных бетонных и железобетонных конструкций, а также при восстановительных работах.
Сулыратостойкий портландцемент предназначают для изготовления бетонов, работающих в минерализованных и пресных водах. Его получают из клинкера с содержанием трехкальциевого алюмината не более 5% и трехкальциевого силиката не. более 50%. Цемент имеет марки 300 и 400
Цветные портландцементы получают путем совместного помола клинкеров белого цвета с минеральными красителями: охрой, железным суриком, окисью хрома, окисью марганца. Для получения белого цемента используют в качестве сырьевых материалов белые известняки, мрамор и белые каолиновые глины, а в качестве топлива для обжига — газ или мазут, не загрязняющие клинкер золой.
Пуццолановый портландцемент получают путем совместного тонкого измельчения клинкера с гипсом и активными минеральными добавками. Этот цемент отличается большей водостойкостью, что позволяет применять его для изготовления подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций.
Глиноземистый цемент—-гидравлическое вяжущее, получаемое путем помол а обожженной, до спекания смеси бокситов и извести. Отличительное свойство этого цемента — быстрое твердение при нормальных температурах. Бетоны на глиноземистых цементах отличаются повышенной водо- и морозостойкостью, а также стойкостью в сульфатных водах.
Такой цемент обладает высокой экзотермичностью: он выделяет в течение 13 сут твердения тепла в 1,5—2 раза больше, чем портландцемент, что ограничивает его применение при бетонирований массивных конструкций. Такой цемент выпускают трех марок — 400, 500 и 600.
Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) получают совместным помолом глиноземистого цемента, гипса и высокоосновного алюмината кальция .
Бетоны. Бетоном называют искусственный каменный матери ал, получаемый в результате твердения смеси, состоящей из вяжущего (цемента), воды и заполнителей (мелкого — песка, крупного —щебня или гравия). Наличие заполнителей сокращает расход цемента, обеспечивает образование жесткого скелета, препятствующего усадке при твердении, и способствует получению бетона с заданными физико-механическими свойствами. К заполнителям для изготовления бетонов — песку, щебню и гравию — предъявляют специальные требования.
Песок, применяемый для изготовления обычного бетона,— это рыхлая семесь зерен различных минералов, чаще всего кварцевых частиц с примесью полевого шпата, листочков слюды и др. Щебень — материал, полученный в результате искусственного дробления горных пород на куски размером от 5 до 700 мм. Гравий — рыхлый материал, образовавшийся при выветривании горных пород. Гравий различают на речной морской и горный (овражный).Вода для приготовления бетонов необходима чистая, некислая, имеющая водородный показатель рН>4. Твердение бетонной смеси происходит постепенно, причем прочность бетона непрерывно повышается. В первые 7—14 сут после изготовления бетон твердеет интенсивнее, чем в последующее время. В практике строительства применяют бетоны марок 100, 150, 200, 300,409, 500 и 600. Предел прочности бетона при сжатии больше, чем при растяжении в 10—-15 раз. В конструкциях прочность бетона со временем нарастает по логарифмическому закону.
Качество бетона и его свойства зависят во многом от свойств бетонной смеси ее подвижности и пластичности.
Пластичность характеризует внутреннюю связность смеси, способность сохранять заданную форму без расслоения на составляющие.
Подвижность бетонной смеси определяется степенью естественного растекания ее.
На подвижность бетонной смеси влияют водоцементное отношение, вид цемента, крупность и форма зерен заполнителя, содержание крупного и мелкого заполнителя. Все эти факторы следует учитывать при подборе состава бетона.
Количество цемента для приготовления 1 м3 бетона назначают с учетом требуемой прочности бетона, активности цемента и вида конструкций
В промышленном строительстве широко применяют тяжелые бетоны специального назначения — жаростойкие и кислотоупорные..
Жаростойкие бетоны изготовляют на портландцементе или высокоглиноземистом цементе с добавками жидкого стекла. В зависимости от степени огнеупорности бетоны подразделяют на высокоогнеупорные (огнеупорность выше 1770° С), огнеупорные (порядка 1580—1770° С) и жароупорные (ниже 1580° С).
Такие бетоны применяют для облицовки аппаратуры в химической промышленности и для конструкций, работающих при высоких температурах.
Кислотоупорные бетоны получают из кислотостойкого цемента и соответствующих заполнителей (кварцевый песок, щебень из андезита или кварцита). Такие бетоны хорошо сопротивляются действию серной, азотной и других кислот, кроме плавиковой.
Гидротехнический бетон применяют для сооружения конструкций, находящихся под действием воды. Он отличается повышенной водостойкостью, водонепроницаемостью и морозостойкостью. В зависимости от применения, такой бетон выпускают трех видов: подводный, для переменного уровня воды, надводный.
Дорожный бетон ввиду неблагоприятных условий работы должен обладать рядом отличительных свойств. Предел его прочности на растяжение при изгибе 20—50 МПа. Бетон для покрытия дорог применяют марки Мрз 100, для оснований — не ниже Мрз 50. Применяют такой бетон для дорожных, аэродромных покрытий и полов промышленных зданий.
Бетон для защиты от радиоактивных воздействий используют для изготовления конструкций атомных электростанций, предприятий по выработке и переработке изотопов, экспериментальных установок и т. п.
' В качестве заполнителей в таких бетонах применяют тяжелые плотные материалы барит, магнетит, металлический скрап в виде металлической стружки, чугунной дроби, обрезков металла.
Легкие бетоны имеют плотность 500—1800 кг/м3. Такие бетоны получают используя в качестве заполнителя легкие пористые материалы. Естественными заполнителями могут служить вулканическая пемза, туфы, ракушечник и другие пористые породы. Такие бетоны особенно нужны для изготовления тонкостенных покрытий и облегченных конструкций.
В современном строительстве более целесообразно применять искусственные пористые заполнители, которые обеспечивают, получение более качественных бетонов с заданными' свойствами. В качестве искусственных заполнителей применяют керамзит, аглопорит, перлит, шлаковую пемзу и др.
Керамзитовый гравий получают из легкоплавких глин с содержанием окислов железа 6—12%. При обжиге происходит вспучивание глины и материал получает пористую структуру. Оплавленная поверхность гравия препятствует насыщению его водой. Плотность керамзитового гравия -250—600 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,6-ь6,0 МПа (6ч-60 кгс/см2).
Аглопорит получают из глиняных пород (суглинков, супесей) или из отходов, образующихся дри добыче и обогащении углей— горелых пород, кусковых топливных шлаков. Эти материалы подвергают термической обработке, в результате которой они приобретают пористую структуру;
Перлит — пористый материал, получаемый из кислого вулканического стекла (обсидиана, перлита), которое вспучивается при обжиге. Перлит применяют, в виде песка и щебня.
Шлаковую пемзу получают путем вспучивания расплава металлургических шлаков с помощью воды или воздуха. Полученную массу дробят и рассеивают на щебень и песок. Насыпная плотность щебня 400—^800 кг/м3, песка — до 1200 кг/м3. В качестве заполнителей широко используют, также агломерированные топливные шлаки и золы (зольный гравий). Название легких бетонов обычно происходит от вида искусственного заполнителя — шлакобетон, керамзитобетон и.т. д..
Для изготовления наружных стеновых панелей применяют бетоны с плотностью 700—^1000 кг/м3, для несущих армированных конструкций—с плотностью 1400—1800 кг/м3.
Крупнопористый беспесчаный бетон получают из смеси вяжущего, воды и крупного заполнителя, причем отсутствие мелкого заполнителя песка обеспечивает ему крупнопористую структуру. В качестве, заполнителей такого бетона применяют гравий, щебень, кирпичный щебень, топливный шлак. Состав бетона подбирают 1 • 10 по объему, при этом расход цемента составляет от 130 до 150 кг на 1 м3 бетонной смеси. Крупность заполнителя может быть 5—50 мм, лучшие же резулътаты получаются при крупности зерен 10-20 мм. Марки этих бетонов 50, 75 и 100.
Особо л е г к и е б е т о н ы обычно называю ячеистыми, так как до 80% от общего их объема занимают поры и пустоты. Плотность таких бетонов менее 500 кг/м3. По способу изготовления ячеистые бетоны делят на две группы: пено- и газобетоны.
Пенобетон получают путем механического перемешивания цементного теста с кремнеземистыми добавками и пенообразователем. В качестве пенообразователей используют водные растворы сапонина (вытяжка из мыльного корня), клее-канифольные растворы и растворы натриевых мыл. Расход пенообразователя на 1м бетона составляет 250—500 г. После формовки изделий их подвергают температурно-влажностной обработке с целью быстрого твердения массы и приобретения в кратчайшие сроки необходимой прочности. В строительстве широко применяют армированные пенобетоны и изделия.
Газобетон получают путем введения в цементное тесто специальных газообразующих добавок. Последние, реагируя с компонентами цемента, выделяют газ, который придает массе пористую структуру. В качестве газообразователя часто используют алюминиевую пудру. В ходе реакции алюминия со свободной известью, находящейся в цементе, выделяются пузырьки водорода.
По назначению лешие (ячеистые) бетоны подразделяют на два вида: конструктивно-теплоизоляционные с плотностью 500ч-900 кг/м3 (марок 35, 50, 75) и теплоизоляционные с плотностью менее 500 кг/м3 (марок 10, 15, 20 и 25).
Из конструктивно-теплоизоляционных бетонов изготовляют стеновые конструкции—панели и блоки, а из теплоизоляционных — теплоизоляционные прокладки для стен и покрытий.
Ячеистые бетоны автоклавного твердения изготовляют на основе извести, смешанных вяжущих (известково-цементных, шлаковых, зольных) и кремнеземистых компонентов (песка, золы порообразователя и воды). Такие бетоны дешевы и являются эффективными материалами для изготовления панелей, блоков,перегородок и совмещенных покрытий.В плотных силикатных бетонах вяжущим материалом является известь. В состав бетона вводят также тонкамолотые: добавки кварцевого песка, золы ТЭЦ. Применяют также бетоны для изготовления сборных элементов.
Железобетонные конструкции. При действии на горизонтально расположенные бетонные конструкции (балки, плиты и т.п.) нагрузок в нижней зоне возникают растягивающие напряжения, от которых конструкции могут разрушиться. Происходит это потому, что предел прочности бетона на растяжение, как было указано выше, в 10—15 раз меньше предела прочности его на сжатие.
Для упрочнения бетонных конструкций, работающих на растяжение при изгибе, в них закладывают стальную арматуру в виде стержней, пучков проволоки, сеток или каркасов. Такие армированные конструкции называют железобетонными. Таким образом, железобетон как материал можно рассматривать как совокупность двух различных по своим физическим и механическим свойствам материалов стали и бетона. Совместная работа бетона и стали в конструкциях весьма эффективна благодаря сочетанию свойств этих материалов.
Несущие конструкции изготовляют из тяжелых цементных бетонов марки не ниже 200, ограждающие элементы^—из силикатных бетонов, легких и ячеистых бетонов марки не ниже 50. Для специальных конструкций применяют особо тяжелые бетоны, в том числе жаро- или кислотостойкие.
Асбестоцементные изделия. Такие изделия изготовляют из смеси, состоящей из портландцемента (80-90%), волокон асбеста и воды. Асбестоцементные изделия имеют ряд положительных свойств: высокую механическую прочность при изгибе 18—42Мпа (1801—420 кгс/см2), небольшую плотность (1600^ 1700 кг/м3), малую теплопроводность, высокую морозостойкость. Вместе с тем прочность таких изделий, несколько понижается при насыщении водой и, кроме того, они относительно хрупки.
Асбестоцементные унифицированные стеновые панели представляют собой трехслойные каркасные конструкции; Наружные цветные асбестоцементные листы прикрепляют к деревянному каркасу алюминиевыми раскладками, внутренние листы крепят шурупами. Для утепления панелей внутрь закладывают стекловатные плиты. Панели имеют длину 6' м и ширину до 3,3 м. Облицовочные асбестоцементные плиты с покрытием из полиэфирного асбестбпластика с односторонним и двусторонним покрытием применяют для внутренней облицовки помещений. Асбестоцементные трубы напорные предназначают для систем водопровода и теплопровода. Асбестоцементные короба прямоугольного сечения выпускают размерами 150X500, 200.Х200, 300x200 и 300x500 мм и длиной 3 и 4 мм. Применяют их для устройства вентиляции производственных и вспомогательных зданий.
Органические вяжущие вещества и материалы на их основе.Такие вещества представляют собой сложные смеси высокомолекулярных соединений углеводородов и их неметаллических производных. Ценным физическим свойством их является малая плотность (от800 до 1200 кг/м3). Существенный недостаток органических материалов — способность размягчаться при относительно-невысокой температуре (порядка 50—150?), высокая пластичность, несмачиваемость и не электропроводность.
Вяжущие органического происхождения делят на две группы битумные и дегтевые.
Битумы при 18—20° С представляют собой твердые вещества или вязкие жидкости. Природные (естественные) битумы встречаются в чистом виде редко, обычно они пропитывают осадочные горные породы: известняки, доломиты,песчаники. Битумы извлекают из этих пород или же применяют породы, содержащие их, в молотом виде, получая асфальтовый порошок.В последнее время используют в основном искусственные битумы, которые, получают при перегонке нефти (нефтяные) или горючих сланцев (сланцевые).
Дегти получают из бурого угля, торфа и древесины посредством их сухой перегонки. Дегти -это смеси углеводородов, представляющие собой вязкие жидкости со специфическим запахом. К дегтевому материалу относят пек- твердое вещество, получаемое в результате отгонки из дегтя маслянистых фракций.Битумы и дегти применяют в качестве вяжущих веществ для изготовления асфальтовых растворов и бетонов, кровельных и гидроизоляционных рулонных материалов и мастик —холодных и горячих.
А с ф а л ь т о в ы е р а с т в о р ы представляют собой смеси из асфальтового вяжущего и песка. Асфальтовое вяжущее — это смесь битума и тонко молотых минеральных добавок — порошка доломита, талька и других мягких пород. Асфальтовые растворы широко применяют для покрытий улиц, тротуаров, и реже для устройства полов промышленных зданий.
Ас фальто бетон ы - смеси асфальтового раствора с крупным заполнителем (щебнем или гравием). Такие смеси применяют для покрытия дорог, аэродромов, и полов тех промышленных зданий,где происходит интенсивное движение тяжелых транспортных средств.
К р о в е л ь н ы е м а те р и а л ы изготовляемые на основе битума и дегтя и описанные ниже, широко используют для устройства кровель промышленных и гражданских зданий.
Рубероид (покровный битумный,картон)—рулонный материал, изготовляемый из кровельного картона, пропитанного нефтяным битумом. Поверхности рубероида покрывают тугоплавким битумом и наносят на их лицевую сторону мелкую чешуйчатую или крупнозернистую посыпку из минеральных материалов. Посыпка, предохраняет рубероид от разрушения под действием солнца, поскольку она отражает более 60% солнечных лучей. Рубероид применяют для устройства, рулонных кровель, главным образом верхних слоев.
Пергамин (беспокровный битумокартон) получают из кровельного картона, пропитанного битумом. В отличие от рубероида пергамин не имеет на поверхностях покровного слоя из тугоплавкого битума и посыпки. Применяют его в качестве подстилающего слоя под рубероид.
Покровный толь, как и рубероид,— рулонный материал из кровельного картона, но пропитанный дегтевыми материалами. Лицевую поверхность толя посыпают мелкозернистым песком-. Применяют толь для .верхнего слоя многослойных рулонных кровель. После укладки 'поверхность толя смазывают дегтевой мастикой и покрывают' сплошным слоем крупнозернистого песка или гравия для создания защитного слоя.
Беспокровный толь применяют в качестве пароизоляционных слоев и для подстилающих слоев рулонной кровли.
Недостатком перечисленных выше кровельных материалов является их недолговечность, так как органические вяжущие вещества сравнительно быстро разрушаются в результате тепловых воздействии. В последние годы применяют предпочтительно стеклорубероид как более стойкий гидроизоляционный материал. Стеклорубероид имеет основу из биостойкого материала-стекловолокнистого холста, вследствие чего он более долговечен в кровлях, чем обычный -рубероид и пергамин, но более дорог. Стеклорубероид применяют для рулонных кровель как плоских, так и скатных покрытии.
Склеивают отдельные слои рулонного ковра кровли и приклеивают его к основанию дегтевыми или битумными мастиками.
Горячие мастики получают из смеси битума или дегтя с небольшим количеством, минерального наполнителя (волокна асбеста, молотого талька) Битумные мастики применяют в разогретом состоянии До 160—180°, дегтевые -при 130—150°С.
Холодные мастики приготовляют из битума, органических растворителей (технический бензин, бензол, зеленое масло и т.. п.) и наполнителей. Наполнителем служит распушённый асбест 6—7-го сорта или другие волокнистые вещества, смешанные с порошкообразными минеральными добавками, (тальк, доломит и др.)
Наполнитель повышает теплостойкость мастик и уменьшает хрупкость их при пониженных температурах. Холодные мастики в летнее время применяют без подогревания, а при низких положительных температурах — подогретыми до 50градусов
Г и д р о и з о л я ц и онные м а те р и а л ы, получаемые на основе органических вяжущих подразделяют на обмазочные и оклеечные.
Обмазочными материалами могут служить битумы, горячие мастики, грунтовки битумные и дегтевые лаки. Мастики для обмазки приготовляют из битума, растворенного в смеси технического бензина и бензолами, наполнителя (волокна асбеста и др.). Лаки и грунтовки, наносят на поверхности в горячем состоянии.
К оклеенным материалам относят специальные ткани, гидроизол,металлоизол, изол и др. При этом рулонные материалы приклеивают к поверхностям соответствующими мастиками.
Гидроизол получают из асбестового (или асбоцеллюлозного) картона, пропитанного битумом. Применяют его для гидроизоляции рулонных кровель плоских покрытий. Ткани гидроизоляционные изготовляют из хлопчатобумажной, джутовой или асбестовой ткани, пропитанной битумом. Применяют такие ткани для гидроизоляции ответственных подземных конструкций и гидротехнических сооружений со сложными очертаниями. Металлоизол представляет собой алюминиевую фольгу, покрытую с обеих сторон слоем нефтяного битума. Изол и бризол получают из смесей резиново-битумного вяжущего, минерального наполнителя и антисептика. Применяют их для гидроизоляций ответственных конструкций, трубопроводов под давлением гидротехнических сооружений. В качестве гидроизоляционных оклеечных. материалов можно использовать также рубероид, стеклорубероид и толь.
Д егте-битум ные кровельные матер и ал ы зготовляют путем пропитки кровельного картона дегтевыми продуктами с последующим покрытием его с обеих сторон нефтяным битумом и минеральной посыпкой.. Эти материалы применяют для устройства, многослойных плоских и водоналивных кровельных покрытий.Для этих целей используют также гудрокамовые материалы, изготовляемые путем пропитки и покрытия-с обеих сторон кровельного картона гудрокамом. Гудрокам состоит из продуктов совместного окисления каменноугольных масел и нефтяного гудрона.
Металлы и металлические изделия. Из металлов в отечестввенком строительстве больше других применяют сталь и чугун,представляющие собой сплавы железа с углеродом, марганцем,кремнием другими элементами.
С т ал и. Низкоуглеродистые стали, содержащие углерода менее 0,25%, применяют в строительстве особенно широко. Из них сооружают каркасы промышленных зданий, мосты, резервуары, трубопроводы, изготовляют арматуру для железобетона.Стали с содержанием углерода 0,25—0,5 % называют среднеуглеродистыми. Их используют для литья деталей машин, проката железнодорожных рельсов и т. п. Из .высокоуглеродистых сталей
(с содержанием углерода от-0,6 до 2,0%) изготовляют инструмент.
Легированными называют стали в которые вводят добавки кремния, никеля, хрома, марганца, вольфрама для улучшения их. механических свойств. В обозначении марки легированной стали указывается на содержание в ней легирующих добавок в процентах.. Наряду с изделиями, получаемыми прокатом, промышленность выпускает штампованные профили в форме уголков и швеллеров путем холодной вальцовки или гибки широкополосной стали толщиной 1,5—5,0 мм.
Одним из существенных недостатков металлических конструкций следует считать подверженность их коррозии. Коррозия металлов — разрушение их с поверхности в результате окисления, вызываемого химическими или электрохимическими процессами, протекают они при взаимодействии металла с окружающей средой.
Химическая коррозия вызывается взаимодействием металла с газами и жидкими неэлектролитами (бензин, керосин, растворы масел и др.). Электрохимическая коррозия возникает при попадании на металлы растворовэлектролитов (кислот, щелочей). При появлении электрического тока в такой среде металл начинает разрушаться в результате перехода ионов металла в раствор. Коррозия может возникнуть также в результате химической неоднородности металлов или при контакте двух различных, металлов.
Алю м и нив ы е с п л а в ы приближаются по прочности к основным маркам строительных сталей. Они имеют небольшую плотность (2700—2900 кг/м3) высокую стойкость против коррозии. Кроме такого важного преимущества, как небольшая масса, алюминиевые сплавы долговечны, огнестойки и легко обрабатываются. В виде прокатных профилей их применяют для несущих конструкций промышленных зданий. Алюминиевые сплавы довольно широко используют в ограждающих конструкциях. При этом масса стен и покрытия уменьшается в 10—20 раз, трудоемкость монтажа и его сроки сокращаются в 2—3 раза, затраты на ремонт зданий — тоже в 2—3 раза. Следует, однако, учитывать высокую стоимость этих металлов.В качестве обшивок применяют тонкие алюминиевые предварительно напряженные листы толщиной 0,5—0,8 мм, прикрепляемые к каркасу заклепками. Каркас монтируют из прессованных швеллеров и уголков, соединенных аргонодуговой сваркой; между обшивками закладывают звукоизоляционный слой из минеральной ваты.. Алюминиевые панели применяют для покрытий отапливаемых производственных зданий. Длина панели, равная 30 м, позволяет перекрывать большепролетные здания, ширина панели 3.000 мм и высота 1750 мм. Расход алюминиевых сплавов на 1 м2 панели составляет всего 12 кг, масса панели 2000 кг. Панели крепят к несущим конструкциям здания болтами с гертметизирующими прокладками.
Теплоизоляционные и акустические материалы. Индустриальное строительство ориентируется на широкое применение эффективных теплоизоляционных материалов, дающих возможность резко снизить массу конструкций и их стоимость. Так, возведение облегченных кирпичных стен с теплоизоляционной прослойкойвместо сплошной кладки позволяет значительно сократить потребность в кирпиче и цементе, в 1,5-2 раза уменьшить массу конструкций и снизить общую стоимость стен до 30%. Традиционными теплоизоляционными материалами являются материалы, на органической основе.
Торфяные плиты изготовляют из моха-сфагнума, залегающего на поверхности торфяников. В результате термической обработки волокна материала склеиваются, образуя пористую массу. Этот материал применяют для теплоизоляции строительных конструкций, а в ряде случаев,и оборудования (при температуре.до 100°.С). Фибролит — теплоизоляционный материал в виде плит, спрессованных из массы, состоящей из древесной шерсти и цемента. Этот материал легко пилится, обладает гвоздимостью. Применяют фибролит для теплоизоляции промышленных и сельскохозяйственных зданий.
В качестве теплоизоляционного материала применяют древесностружечные и древесноволокнистые плиты. Распространенными неорганическими теплоизоляционными материалами являются минеральная вата и изделия из нее. Минеральную вату получают из расплавленного минерального сырья и отходов металлургической промышленности путем раздувания горячим воздухом или паром в очень тонкие волокна. На основе миавральных волокон изготовляют теплоизоляционные изделия широкого ассортимента.
Минераловатные маты прошивные имеют объемную массу до 150 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,045^-0,056 Вт/(м-°С).Изготовляют такие маты на металлической сетвд. В качестве обкладочного материала используют также стеклохолст из стеклянного волокна.
Минераловатные плиты синтетическом связующем предназначены для_звуко и теплоизоляции строительных конструкций и трубопроводов.
Минераловатные полужесткие плиты марки «ПП» на фенольном связующем изготовляют из минерального волокна. Путем распыления на него наносят раствор фенолоспирта с последующей поликонденсацией и охлаждением.
Минераловатные жесткие, плиты на битумном связующем обладают малой гигроскопичностью и, повышенной биостойкостью. Применяют такие - плиты в особо сложных условиях, когда к материалу предъявляют повышенные требования.
Блоки из пеностекла предназначают для заполнения междуэтажных перекрытий и внутренних перегородок зданий в целях тепло-и звукоизоляции.
Акустические материалы, изготовляемые на базе минеральных веществ с волокнистыми звукопоглотителями, а также с пористой структурой, широко применяют в промышленных зданиях для создания необходимого акустического режима в тех помещениях, в которых выделяется шум в широком диапазоне частот.
Акустические, минераловатные плиты на синтетическом связующем имеют плотность 130—140 кг/м3 и коэффициент звукопоглощения в интервале частот 500—2000 Гц, равный 0,4—0,87. Используют их для звукоизоляции стен и потолков. Минераловатные плиты «акмигран» и «акминит» с плотностью 350—400 кг/м3 применяют для звукопоглощающей и одновременно декоративной облицовки потолков и стен . Декоративные звукопоглощающие плиты, изготовляемые из легкого ячеистого бетона «силакпор» с плотностью.500—600 кг/м3,, применяют для акустической и декоративной отделки стен и потолков.
Материалы и изделия на основе полимеров. В последние годы широко применяют различные строительные материалы на основе полимеров и пластических масс. Пластмассы имеют сравнительно небольшую плотность —от 100-до 1800 кг/м3, а теплоизоляционные материалы на основе пластмасс —пенопласты и поропласты —в 10-раз легче пластмасс (10-200 кг/м3).
Пластмассы обладают достаточной механической прочностью и эластичностью они водостойки, многие из них хорошо сопротивляются действию химических веществ. Кроме того, изделиям из пластмасс можно придать красивый внешний вид введением в смесь различных красителей. Все пластмассы являются диэлектриками. Недостатком ряда пластмасс является, их быстрое старение, снижение механических свойств в результате химических, реакций под действием кислорода воздуха, света, изменений температуры и других факторов. Некоторые пластмассы нетермостойки сгора'емы. По виду применения материалы на основе полимеров подразделяют на отдельные группы: отделочные и облицовочные, материалы для полов, конструкционные и др.
Отделочные и облицовочные материалы применяют для внутренней отделки помещений стен и покрытий полов. Линкруст- материал для оклейки стен изготовляют путем нанесения на бумажную основу слоя пластической массы, полученной из растительных масел, полимеров, древесной муки и пигментов. Моющиеся обои - плотная бумага, покрытая эмульсионным синтетическим слоем. Бумажные слоистые пластики вырабатывают путем горячего прессования «пакетов», состоящих из 20—22 листов специальной бумаги, проклеенных фенолформальдегидным раствором или мочевиноформальдегидным полимером.
Отделочные древесноволокнистые и древесностружечные плиты нередко с офактуренной поверхностью получают из древесной стружки или древесных волокон путем склейки их различными клеями на их основе полимеров при прессовании. Такие плиты щироко применяют для внутренней отделки общественных зданий.
Облицовочные пластмассовые плитки, полистирольные, поли-. винилхлоридные и фенолитовые квадратные и прямоугольные используют для облицовки стен санитарно-технических узлов, цехов производственных зданий и других помещений, к которым предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования. Следует учитывать, что такие плитки боятся открытого огня.Для покрытий полов применяют различные рулонные и плиточные материалы из полимеров.
Основный линолеум изготовляют путем нанесения на тканевую основу состава из пластической массы с пигментами и наполнителями. На тканевой основе выпускают линолеум глифталевый, поливинилхлоридный, на тепло- и звукоизолирующей основе. Без тканевой основы изготовляют поливинилхлоридные линолеумы,коллоксилиновый и резиновый (релин).Особый интерес для строительства представляет линолеум на мягкой подкладке —волокнистой или губчатой, выпускаемый широкими полотнами (шириной на комнату), который можно укладывать на основание без приклейки, но с закреплением по периметру плинтусами.
Пластмассовые плитки для покрытия полов выпускают из различных материалов: поливинилхлоридные, кумароновые, фенолитовые и резиновые.
Полы из таких плиток удобны в эксплуатации: они гигиеничны, хорошо сопротивляются истиранию, легко ремонтируются.На основе полимеров применяют материалы для устройства бесшовных полов в промышленности как удобные в эксплуатации и гигиеничные. Они отличаются высокой износостойкостью, ударо- и маслостойкостью. Конструкционные материалы на основе пластических масс выпускают в основном в виде плоских и волнистых листов. Стеклопластики изготовляют путем прессования из стекловолокна, связанного синтетическими смолами. Кроме этого, выпускают стеклотекстолиты в виде листов, армирующим материалом служит стеклянная ткань, а связующим — формальдегидные или полиэфирные смолы.
Органическое стекло в' форме листов применяют для светопрозрачных ограждений, куполов верхнего света. Сотопласты изготовляют в виде блоков из ткани или крафт-бумаги, проклеенных полимерами. Применяют их в качестве средних слоев трехслойных стеновых панелей.
Тепло- и звукоизоляционные м а те р и а л ы на основе полимеров, широко применяемые в промышленном строительстве, отличаются малой плотностью (30-+100 кг/м3), небольшой теплопроводностью (0,03+0,45 Вт/(м-°С); они устойчивы к действию некоторых агрессивных сред. Эти материалы получают , из полимеров путем вспенивания их в расплавленном состоянии воздухом или газами, Пенопласты представляют собой, пористую массу с замкнутыми ячейками поропласты имеют структуру с более крупными порами, сообщающимися между собой.
Поливинилхлоридные изоляционные ленты (ПИЛ) применяют для изоляции магистральных газо- и нефтепроводов защиты их от подземной коррозии. Покрытие этим материалом выдерживает температурные колебания в интервале от +55 до—30° С.
Герметизирующими материалами заполняют швы между элементами сборных конструкций зданий и сооружений с целью тепло-, гидро- и звукоизоляции. К таким материалам относят эластичные прокладки и различные герметизирующие мастики — резино-битумные, тиоколовые (полисульфидные каучуки) и др.
Эластичные прокладки в виде жгутов изготовляют из пороизола, т. е. поризованной массы из битума, асбестового волокна и резины. Отличительное свойство этого материала — способность восстанавливать первоначальный объем и плотно заполнять швы и пустоты. Щели между жгутами пороизола и бетоном заполняют эластичными мастиками на основе полиизобутилена, полиуретана, тиокола, полисульфидных каучуков и т. д.
Погонажные .изделия из пластических масс — плинтусы, поручни, порожни — применяют в. строительстве достаточно широко. Такие изделия дешевы и надежны в эксплуатации.
Л а к и и к р а с к и на основе си н т е т и ч е с к и х п о л и меров широко применяют благодаря их положительным качествам высокой водо- и светостойкости, хорошей кроющей способности. Перхлорвиниловые и поливицилацетатные краски используют для окраски фасадов и деталей наружных стен. Алкидные эмали применяют для внутренних окрасок алкидоетирольные эмали-для окраски мебели и оборудования. Лак для паркетных полов изготовляют из мочевиноформальдегидного полимера в смеси с полиэфирами. Полы, покрытые таким лаком, имеют, блестящую прочную поверхность, стойкую в эксплуатации. Нефтеполимерные краски представляют собой суспензии пигментов в нефтеполимерном лаке. Применяют их для покрытия столярных изделий и металлических ограждений.. Водоэмульсионные акриловые краски обладают высокой светочи водостойкостью, они не токсичны; пожаро- и взрывобезопасны. предназначены для окраски по тукатурке, бетону, кирпичу, дереву, металлу и другим материалам. Хлорвиниловые краски наиболее прочны и долговечны, поэтому их применяют для окраски фасадов.
Для самоконтроля предусмотрен реферат:
Естественные строительные материалы. Каменные материалы. Древесные материалы.
Искусственные материалы, керамические материалы и изделия.
Материалы и изделия из минеральных расплавов.
Неорганические минеральные вяжущие.
Бетон. Железобетон. Строительные растворы. Асбестоцементные изделия
Органические вяжущие вещества и материалы на их основе. Металлы и металлические изделия. Теплоизоляционные и акустические материалы. Материалы и изделия на основе полимеров.
ЛЕКЦИЯ 2
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗДАНИЯ
Зданиями называют строения, имеющие помещения, предназначенные для определенной деятельности людей. Например, производственные здания имеют помещения, предназначенные для работ по изготовлению той или иной продукции. Сооружения, не имеющие таких помещений (мосты, водонапорные башни и т. п.) называют инженерными. Здания подразделяют на две основные группы: гражданские (жилые и общественные) и промышленные. Осуществляемая в промышленности автоматизация технологических процессов позволяет значительно уменьшить . габариты оборудования, сократить число рабочих и, следовательно, уменьшить объемы производственных помещений. Особенностью промышленного строительства последних лет является размещение нескольких предприятий на общей площади (промышленные узлы) и блокировка цехов и производств в универсальных зданиях с крупными сетками колонн. Это дает возможность значительно сократить протяженность инженерных коммуникаций и транспортных путей, изменить технологию производства. без коренной реконструкции зданий и, следовательно, снизить расходы на строительство и эксплуатацию зданий. На территории промышленного предприятия строят большое количество зданий разного назначения с конструктивными различными решениями. Но все они; должны, быть связаны общим . технологическим процессом по переработке сырья; полезных ископаемых и выпуску различного рода продукции. Например, в состав современного крупного металлургического комбината входит около 200 различных зданий и сооружений, в комплексе предприятий химической и нефтеперерабатывающей промышленности их еще больше — до 300. Предприятия легкой, пищевой промышленности ' имеют значительно меньшее количество видов зданий, но и они различаются как по назначению, так и по конструктивным решениям. Современное многообразие промышленных зданий можно разделить на две основные группы по их функциональному назначению, объемно-планировочным и конструктивным решениям. К первой группе следует отнести здания, планировочные и конструктивные решения которых в большой степени зависят от характера технологического процесса, габаритов применяемого оборудования и в ряде случаев от агрессивности производственной среды. Объемно-планировочные и конструктивные решения, а также, и внешний вид зданий этой группы в большой степени определяются технологическими процессами и носят индивидуальный характер. Сроки службы этих зданий устанавливают в зависимости от технической и моральной амортизации оборудования, а. также и. от запасов полезных ископаемых или сырья, для переработки которых предназначено данное предприятие. К этой группе относятся здания и сооружения металлургических, коксохимических, нефтеперерабатывающих предприятий, цементные заводы и, др. Ко второй группе зданий и сооружений относят такие, объемно-планировочные и конструктивные решения которых не связываются заранее с особенностями технологических процессов и применяемого оборудования. При проектировании этих знаний универсального назначения предусматривается размещение в них различных отраслей промышленности и возможность удобной замены технологического оборудования для внедрения более совершенной технологии, а в ряде случаев переналадки производства на новые виды продукции и изделий. Такие здания получили название универсальных или гибких. В них размещают предприятий металлообрабатывающей, приборостроения, „ радиоэлектроники, легкой, пищевой и других отраслей промышленности. В лекциях рассматриваются .основные принципы проектирования зданий и сооружений второй группы. В промышленности распространены одноэтажные и многоэтажные здания, причем в группе многоэтажных зданий можно выделить двухэтажные, имеющие широкое распространение. Одноэтажные здания представляют,, собой большие по размерам в плане, а иногда и по высоте сооружения с редкой расстановкой внутри помещений опор (колонн), поддерживающих покрытие (крышу). Для некоторых производств длина и ширина зданий составляют сотни и даже тысячи метров. Например,, главный корпус макаронной фабрики г. Тольятти имеет длину более 800м . В последние годы распространено строительство одноэтажных сблокированных зданий, объединяющих несколько различных цехов и производств. Такие здания называют зданиями сплошной застройки. .Одноэтажные здания, как более простые в конструктивном отношении, относительно дешевы, но требуют под застройку большие территории, следствием чего является большая протяженность транспортных санитарно-технических,. энергетических и других инженерных коммуникаций. Общие производственные площади их занимают около 80% от числа площади всех предприятий. В этих зданиях в первую очередь размещают производства с громоздким и тяжелым оборудованием, для размещения которых, как и продукции, требуются большие пространства, не стесненные внутренними опорами и конструкциями. Это -машиностроительные предприятия, металлургические,. химические, а также производства строительных материалов. В 'многоэтажных зданиях, как упоминалось, размещают предприятия легкой и пищевой; промышленности, приборостроения, радиоэлектроники, полиграфии и др. Многоэтажные здания по сравнению с одноэтажными, более сложны по конструкциям. Более сложными в них являются и санитарно-техническое, энергетическое и другое инженерное оборудование. Все это повышает их стоимость. Вместе с тем многоэтажные здания имеют и положительные качества: они более компактны в плане, требуют меньшую площадь, что приводит к. уменьшению протяженности транспортных и инженерных: коммуникаций и сетей на территории промышленного предприятия. В многоэтажных зданиях размещают предприятия таких отраслей промышленности, габариты и масса оборудования
в которых и выпускаемая продукция небольшие, что позволяет размещать их на междуэтажных перекрытиях. В таких зданиях размещают также производства с вертикальными технологическими процессами, когда сырье обрабатывается при движении сверху вниз и транспортируется отчасти под действием силы тяжести. К многоэтажным сооружениям можно отнести так называемые этажерки—многоярусные конструкции, предназначенные для размещения технологического оборудования при вертикальном технологическом процессе. При благоприятных климатических условиях и если это допускается характером технологического процесса, этажерки делают без ограждений (стен и крыш); при наличии ограждений этажерки называют встроенными. Такие сооружения возводят в химической промышленности, для производства строительных материалов, на обогатительных и агломерационных предприятиях. Значительное место в комплексе промышленных предприятий занимают инженерные сооружения: эстакады железнодорожные, и крановые, путепроводы, погрузочно-разгрузочные площадки и платформы, механизированные открытые склады, транспортные галереи, трубопроводы для транспортирования жидких и газообразных продуктов и ряд других. К энергетическим сооружениям относят открытые трансформаторные подстанции, градирни, брызгальные бассейны, опоры линий электропередачи (ЛЭП), к сооружениям специального назначения — дымовые трубы, станции очистки сточных вод, водоочистные насосные станции, водонапорные сооружения, тоннели для прокладки инженерных сетей» транспортные галерей. Особую группу сооружений составляют силосы (силосные
корпуса), предназначенные для хранения преимущественно сельскохозяйственной продукций зерна, семян различных культур. Эти сооружения входят в состав предприятий для хранения и переработки зерна элеваторов, мельниц", комбикормовых заводов и заводов по выработке -растительных масел и другой продукции. Конструкции силосов для предприятий пищевой промышленности описаны в гл. 9. Промышленные здания в зависимости, от их назначения подразделяются на несколько групп. В производственных зданиях размещают цехи, в которых изготовляют продукцию данного предприятия . (механосборочные, литейные, пищевые, прядильные, ткацкие, и т. п.). Подсобно-производственные звания предназначены для. обслуживания основного производства (ремонтно-механические, инструментальные, тарные цехи и т. п.). Складские здания служат для хранения готовой продукции, сырья, полуфабрикатов, тары, различных материалов. В энергетических зданиях размещают производства по выработке электроэнергии, пара и тепла, сжатого воздуха, газа, (ТЭЦ,, трансформаторные подстанции, котельные, компрессорные станции т. п.).
Здания транспортного хозяйства предназначены для обслуживания средств транспорта' (тепловозные и электровозные депо, гаражи, авторемойтные мастерские и т. п.).
К санитарно-техническим зданиям относят насосные станции станции перекачки, очистные сооружения.Во вспомогательных зданиях размещают помещения, предназначенные для санитарно-бытового и культурного обслуживания работающих (гардеробные, душевые^ умывальные, санузлы, медпункты, столовые), а также для размещения административного персонала (заводоуправление или дирекция фабрики, общественные организации, конструкторские бюро и т. п.).
Каждое здание и сооружение должно удовлетворять определенным .требованиям, основными из которых можно считать технические, архитектурные, эксплуатационные и экономические.Технические треб о в а н и я . предусматривают необходимую прочность и устойчивость здания в целом и отдельных его элементов. Для этого выбирают наиболее рациональную конструктивную схему и отдельные конструктивные элементы, а также строительные материалы с учетом их надежной работы в условиях внешней и внутренней среды. Под внешней средой понимают географический район строительства и соответствующие климатические и гидрологические условия. Внутренние условия определяются спецификой технологии производства и агрессивностью среды, разрешающе действующей на конструкции.
Архитектурные требования предусматривают прежде всего гармонию форм, красоту, а также соответствие внешнего облика здания и применяемых материалов и способов ..отделки здания его назначению. Индустриальные методы строительства— сборка зданий из крупных элементов, изготовленных на заводах, в значительной степени накладывает свой отпечаток на архитектурные формы зданий, которые отличаются простотой членений, При проектировании интерьеров и выборе способов и материалов для внутренней отделки особое внимание обращают на создание необходимых санитарно-гигенических условий труда как одного из важнейших факторов плодотворного и производительного труда.
Эксплуатационные, требования характеризуются соответствием объемно-планировочных и конструктивных решений здания, а также санитарно-технического и инженерного оборудования его назначению. Технологическая схема производства, проектируемая инженерами-технологами, является 'основой для выбора объемно-планировочных и конструктивных решений зданий. При этом одно из основных требований—удобное размещение технологического оборудования, обеспечивающее . наивысшую производительность труда и возможность изменение технологических процессов с внедрением новой технологии. Одновременно с созданием рациональной технологической схемы производства в здании должны быть обеспечены нормальные условия эксплуатации," прежде всего созданы благоприятные температурно-влажностные условия в помещениях с учетом специфики производства и места расположения здания. Так, при строительстве зданий на севере конструкции их и вид отопления должны надежно защищать помещения от переохлаждения осенью и; зимой, а в южных районах — от, перегрева в летнее время.
В цехах с высокой влажностью воздуха (текстильная и бумажная промышленность) конструкции здания проектируют с повышенным сопротивлением теплоотдаче для исключения конденсации паров на поверхностях конструкций. В помещениях со взрывоопасными процессами предусматривают легко сбрасываемые конструкции покрытий и другие мероприятия, препятствующие разрушению, основных несущих конструкций зданий.: Требуется обеспечивать безопасные условия труда в рабочей зоне, т. е. в пространстве высотой 2 м от уровня пола или площадки, на которой располагают рабочие места. Выделяемые тепло, пар, вредные газы, пыль, копоть не должны превышать норм; безопасных для здоровья людей. Шум и вибрация также не должны быть выше допустимых уровней. С целью создания в рабочих зонах необходимой температуры, влажности и чистоты воздуха предусматривают необходимые по нормам системы отопления, вентиляции, а в. ряде производств и кондиционирование воздуха. Помещения с повышенным выделением производственных вредностей изолируют от других. Машины и, аппараты, выделяющие вредные вещества, обычно герметизируют или изолируют от рабочих пространств — устанавливают местный отсос воздуха с последующей его очисткой. Для обеспечения необходимой освещенности рабочих мест применяют как естественное, так и искусственное освещение. При естественном освещении размеры и расположение оконных проемов выбирают по расчету. При искусственном освещении подбирают соответствующие типы светильников, их мощность и определяют места их расположения. В зависимости от специфики производства, для создания необходимых санитарно-гигиенических и культурных условий обслуживания работающих, предусматривают комплексы санитарно-бытовых помещений: душевые, гардеробы, уборные, медицинские пункты, столовые и т. п. В зависимости от назначения зданий, в соответствий со С НиП, здания и сооружения подразделяют на определенные классы по капитальности.. К тому или иному классу, здание относят в зависимости от следующих признаков: народнохозяйственного значения предприятия, в составе которого строится здание или сооружение; градостроительных требований; стоимости технологического оборудования; запасов полезных ископаемых или сырьевых ресурсов, для добычи или переработки которых строится пр.едприятие; моральной амортизации зданий иди сооружений.
Капитальность промышленных зданий определяют с учетом долговечности и. степени огнестойкости зданий. По капитальности здания подразделяют на четыре класса: в зданиях I класса долговечность конструкций должна быть не ниже -I степени, огнестойкости—не ниже II степени; в зданиях II класса долговечность— не ниже II степени, огнестойкость—не ниже III степени; у зданий III класса долговечность —не ниже III степени, огнестойкость же не нормируется . Для зданий IV класса степени долговечности и огнестойкости не нормируют.
По долговечности конструкции здания делят на три степени: I степень —со сроком службы более 100 лет, II степень — от 50 до 100 лет; III — степень от 20 до 50 лет.
В соответствии с СНиП И-2—81 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений» степень огнестойкости зданий и сооружений определяют по пределу огнестойкости и возгораемости основных конструкций. Предел огнестойкости строительной конструкции определяют по времени в часах, от начала испытания до появления одного из признаков: образования конструкции сквозных отверстий и трещин; повышения; температуры на необогреваемой поверхности выше допустимых; потери несущей способности (обрушение).
Всего установлено пять степеней огнестойкости. Так, к I степени относят здания с несгораемыми конструкциями. Ко II степени огнестойкости относят здания с несгораемыми конструкциями с пределами огнестойкости: для несущих конструкций — 2 ч, междуэтажных перекрытий — 0,75 и ограждающих, конструкций .— 0,25 ч.
В зданиях III степени огнестойкости несущие конструкции применяют несгораемые с пределом огнестойкости 2 ч, междуэтажные перекрытия трудно сгораемые с пределом огнестойкости 0,75 ч, покрытия — сгораемые. В зданиях IV.степени огнестойкости используют трудно сгораемые несущие конструкции. Например, деревянные, защищенные штукатурным слоем покрытия сгораемые. К V степени относят здания со сгораемыми конструкциями. Предел огнестойкости для противопожарных систем (брандмауэры) для -всех степеней огнестойкости принимают равным 2,5ч. При определении степени огнестойкости зданий и сооружений в первую, очередь необходимо учитывать характер производственного процесса. По взрывной, взрывопржарнойи пожарной, опасности производства подразделяют на шесть категорий. Характеристика производств изложена в СНиП «Производственные здания промышленных предприятий». Категории производств, выбирают по нормам технологического проектирования или по специальным перечням производств, утвержденным министерствами и ведомствами.
Для изготовления разнообразной продукции требуются различные типы зданий с учетом особенностей технологического процесса, размещения и обслуживания соответствующего оборудования. Проектировать и строить узкоспециальные здания с индивидуальными размерными параметрами и конструктивными решениями при развитии индустриальных методов и широкого применения типовых сборных конструкций нецелесообразно — типоразмеров таких элементов; потребовались бы тысячи. Учитывая это в последние десятилетия были разработаны проектные . решения зданий, для размещения различных отраслей, промышленности на основе унифицированных конструктивных схем и типовых унифицированных конструкций. Типизация и унификация конструктивных элементов позволяет решить вопросы широкого применения ограниченного числа типовых конструкций. Но это возможно лишь при унификации соразмерности геометрических параметров зданий. Для правильного взаимного расположения конструкций зданий в пространстве служит система модульных, плоскостей. Линии пересечения вертикальных модульных плоскостей с горизонтальными принимают за основные разбивочные оси, к которым привязывают расположение стен, колонн и других конструктивных элементов зданий.
Разбивочные оси подразделяют на продольные, обозначаемые ,заглавными буквами русского алфавита А, Б, В и т. д. (кроме. 3,О, П, Щ, написание которых одинаково с арабскими, цифрами)и поперечные, обозначаемые цифрами 1, 2, 3, 4 и т. д . Основными планировочными параметрами здания являются пролет — расстояние между продольными разбивочными осями — а шаг колонн — расстояние между поперечными осями. Совокупность этих параметров, выраженную в метрах, называют сеткой колонн вследствие того, что в местах пересечения осей обычно размещают колонны— основные несущие элементы каркаса здания. Сетки колонн обозначают так: 6X6, 12-Х6, 12x12 м и т. д. (больший размер обычно соответствует пролету).
Основой унификации геометрических размеров (параметров) зданий и строительных изделий является единая модульная система (ЕМС). Под единой модульной системой в строительстве понимают совокупность правил координации размеров зданий и их конструктивных элементов на основе кратности этих размеров определенной линейной величине, принятой за модуль. Размер основного модуля М принят равным 100 мм.
Укрупненные модули, кратные 100 мм, служат для определения размеров основных планировочных параметров— сетки колонн и высот этажей.
Для параметров зданий в пределах до 360 000 мм (шаг колонн, пролеты) принимают укрупненный модуль 60М (6000 мм). Размер 60М удобен благодаря простоте членения на 2, 3, 4, 5, 6, 10, 15, 20,30 частей, которые сохраняют кратность основному модулю М. В пределах до 18 000 мм применяют модуль ЗОМ (3000 мм).Для определения высот этажей применяют модули 12М для многоэтажных зданий и 6М для одноэтажных. Укрупненный модуль 6М (600 мм), применяемый при планировке, примерно равен ширине плеч человека. Поэтому расчетную ширину лестниц и коридора для прохода принимают кратной 600 мм. Модули по вертикали 1.2М, бМ и ЗМ хорошо согласуются с высотой лестничной ступени, равной обычно 150 мм. При других значениях модулей для каждой высоты этажа пришлось бы принимать разную высоту ступеней.. Дробные модули, составляющие часть основного, используют для назначения размеров сечений строительных конструкций и элементов (колонн, балок, толщин плит и тонкостенных конструкций). Например, 1/2М (50 мм), 1/5М (20 мм) —до 100 мм, 1/10М(10 мм)—до 150 мм. На основе единой модульной системы можно. унифицировать основные объемно-планировочные параметры всех типов промышленных зданий и сооружений. Для определения их параметров чаще всего принимают производные модули 60М и ЗОМ, исходя из чего размеры пролетов составляют для одноэтажных зданий 6, 12, 18, 24, 30 и 36 м и более, шаг колонн — 6 и 12 м, а для многоэтажных зданий — пролеты 6, 9 и 12 м, шаг колонн 6 и 12 м. Для увязки размеров зданий и сборных элементов необходимо соблюдать единые правила назначения высоты этажей. В многоэтажных зданиях высоту этажа принимают между отметками чистых полов смежных этажей, т. е. включая толщину перекрытия. При различной толщине полов принимают условно такую отметку, которая обеспечивает унификацию высоты колонн, панелей наружных стен и лестничных маршей всех этажей. В верхних этажах многоэтажных зданий с пролетом 18 м и в одноэтажных высоту этажа принимают ,от уровня пола до низа несущей конструкции покрытия (фермы или балки) или до нижней плоскости панели (настилов) покрытия. Исходя из указанного, высоту этажей одноэтажных зданий назначают равной 3,6, 4,2, 4,8,, 5,4 и 6,0 м, т. е. кратной ОД (6М), а затем кратной 1,2 м (12М) —' 7,2, 8,4, 9,6, 10,8" м и более. Для многоэтажных зданий высоту этажа принимают равной 3,6, 4Д 6,0 и 7,2 м, т. е. кратной 12М. .На базе единой модульной системы разработаны и внедряются в практику унифицированные габаритные схемы одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий.
Унифицированные габаритные схемы (УГС), представляющие собой схематичные поперечные разрезы зданий с определенными размерными параметрами, являются основой для проектирования промышленных зданий с широким применением типовых сборных конструкций. Для проектирования одноэтажных зданий разработаны две группы габаритных схем: для зданий, оборудованных мостовыми кранами (сокращенно обозначаемые КМ)—крановые многопролетные и не оборудуемые кранами (БМ) — бескрановые многопролетные.
По назначению их подразделяют на две группы: несущие и ограждающие.
Несущие конструкции — такие, которые воспринимают все нагрузки при строительстве и эксплуатации здания. Нагрузки, которые действуют в течение всего периода эксплуатации здания, называются постоянными. К ним. относятся собственная масса конструкций, масса опирающихся на них других элементов, а для подземных сооружений — также давление грунта.. Временными считают те нагрузки,, величина, которых может изменяться в период эксплуатации. Это масса технологического оборудования, сырья, готовой продукции, мебели, людей, а также * ' .нагрузки от снега и ветра, торможения мостовых кранов и др. , Временные нагрузки, в свою очередь, подразделяют на длительные и кратковременные.
В особых районах строительства несущие конструкции рассчитывают на восприятие действия особых нагрузок: сейсмические, неравномерные осадочные и др.
Ограждающими ко нстру кц и я м я называют такие, которые отделяют внутренние . пространства от наружной, среды и должны поддерживать внутри здания определенный температурно-влажностный режим. Промышленные здания проектируют по различным конструктивным схемам. Наиболее экономичной и эффективной считают каркасную схему с, самонесущими (ненесущими) стенами . Строительство зданий по этой : схеме дает возможность широко применять сборные типовые конструкции заводского изготовления, что, в свою очередь, позволяет ускорить монтаж зданий и снизить их стоимость. В таких зданиях основными несущими конструкциями является каркас, состоящий из вертикальных элементов — колонн, жестко заделанных в фундаментах, горизонтальных элементов—балок междуэтажных перекрытий (ригелей), а также балок или ферм покрытий. Жестко, или шарнирно соединенные в узлах вертикальные стойки-колонны и горизонтальные элементы образуют одно- или многоярусные поперечные рамы зданий. Эти рамы в продольном направлении связываются настилами междуэтажных перекрытий и покрытий, что обеспечивает продольную жесткость здания. Дополнительно она обеспечивается специальными продольными, связями, располагаемыми в вертикальной плоскости и подкрановыми балками, если здание оборудовано краном. самонесущие стены являются ограждающими конструкциями.
Реже применяют схему с неполным (внутренним) каркасом и несущими стенами .. В этих зданиях нагрузки воспринимаются внутренним каркасом здания и несущими стенами, которые выполняют также роль ограждающих конструкций. Здания построенные по такой схеме, имеют существенный недостаток—увеличиваются затраты труда при возведении стен, так как в большинстве случаев их выкладывают из кирпича.. В практике строительства встречается наименее экономичная схема с несущими наружными и внутренними стенами. Такая схема, применяется довольно широко для зданий подсобного назначёния небольших объемов и в тех районах, где еще не создана современная индустриальная база строительства и одним из основных материалов является кирпич.
Фундаменты — подземные конструкции, воспринимающие нагрузки от здания и передающие их на основание. Основанием служит слой или массив грунта под зданием, который должен обладать необходимой несущей способностью.
.Колоннами называют отдельно стоящие опоры, воспринимающие нагрузки от вышележащих элементов здания.
Междуэтажные перекрытия — горизонтальные конструкции, разделяющие здание по высоте на этажи, непосредственно воспринимают полезные нагрузки. Покрытием называют верхнюю ограждающую конструкцию, предохраняющую здание от атмосферных осадков. Покрытие состоит из несущих конструкций балок или ферм, настила, теплоизоляции, и кровли — гидроизоляционной оболочки.
Наружные стены — это вертикальные ограждающие конструкции достаточной толщины и теплоизолирующей способности. Внутренние стены разделяют здание на отдельные помещения. Перегородки — легкие стены разделяющие помещения на отдельные части: комнаты, коридоры и т. п. К основным элементам здания относят также лестницы, оконные и дверные, проемы, ворота. Для освещения помещений естественным светом при большой ширине зданий устраивают световые фонари. Они представляют собой остекленные надстройки над отверстиями в покрытиях.
Конструкции зданий по способу изготовления (возведения) могут быть сборные и монолитные.
Сборные элементы изготовляется на специальных заводах и в готовом виде поступают на строительные площадки.
Монолитные конструкции изготовляют на месте возведения.
Деформационные швы. Вследствие изменения температур в летнее и зимнее время конструкции здания испытывают температурные напряжения которые иногда могут деформировать здания вплоть до разрушения. Для предотвращения указанных явлений стены здания делят на температурные блоки, между которыми устраивают поперечные или продольные швы. Размеры температурных блоков принимают в зависимости от типа и конструкций зданий и используемых материалов. При строительстве зданий из унифицированных типовых секций длину блока можно принимать равной 72 м.
Кроме температурных деформаций у здания может происходить неравномерная осадка в случае размещения его на неоднородных грунтах. Для избежания нежелательных деформации устраивают осадочные швы в местах расположения температурных швов. Совмещенный шов обычно называют деформационным. Такие швы устраивают также в местах значительного перепада высот здания, примыкания зданий различной этажности и нового здания к старому. В зданиях с железобетонным каркасом в местах устройства поперечных деформационных швов обычно устанавливают парные колонны.
Привязка конструктивных элементов зданий к основным
р азбивочн ы м о с я м. В случаях применения унифицированных габаритных схем и сборных типовых конструкций требуется строго соблюдать правила привязки, т. е расположения основных конструкций зданий по отношению к разливочным осям. С этой целью необходимо применять детали и изделия одних и тех же типоразмеров (балок, ферм, ригелей, панелей покрытия и стеновых панелей) при различном расположении их в крайних и средних пролетах. В одноэтажных зданиях, не оборудованных мостовыми кранами или с кранами грузоподъемностью до 30 т, колонны, примыкающие к продольным стенам, привязывают так, чтобы наружная грань колонны совмещалась с продольной разбивочной осью. В зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 30-50 т, при шаге колонн 6 м и высоте этажа 16,2 и 18 м наружные грани колонн смещают на 250 мм наружу . Колонны, примыкаемые к торцевым стенам, смещают относительно поперечной разбивочной оси внутрь здания (ось колонны смещают на 500 мм) для размещения в образовавшемся зазоре фахверка—стенового каркаса. Внутренние колонны располагают на пересечении продольных и поперечных разбивочных осей. В случаях опирания стропильных конструкций подстропильные колонны смещают на 250 мм по отношению к разбивочным осям . Если продольный пролёт примыкает к поперечному, при привязке колонн к разбивочным осям смещают их на 250 или 500 мм . В месте перепада высот в зданиях с железобетонным каркасом колонны к разбивочным осям привязывают, смещая их тоже на 250 или 500 мм . В зданиях с металлическим каркасом в местах перепада высот смежных пролетов предусматривают один ряд колонн. Фермы более высокой части здания опирают на торец колонны, а фермы пониженной части прикрепляют сбоку колонны . При пристройке одноэтажных зданий к многоэтажным на двух рядах колонн со вставкой их привязывают к разбивочным осям по общим правилам . Привязку продольных и торцевых несущих стен без пилястр производят, как правило, симметрично разбивочным осям. Для стен с пилястрами размером более
250 мм применяют рулевую привязку, т. е. внутреннюю плоскость стены совмещают с разбивочными осями . При устройстве деформационных швов ось температурного шва, как указывалось, должна совпадать с поперечной разбивочной осью, а оси колонн смещают относительно разбивочной оси на величину 500 мм . Продольные температурные швы, устраивают также на двойных колоннах со вставкой между разбивочными осями, размеры которых принимают равными 500, 1000и 1500 мм. Шаг колонн при этом сохраняют. Для колонн сечением 400X400 и 500x500 мм, которые являются типовыми применяют нулевую привязку—делают вставку в 500 мм.
Для самоконтроля предусмотрен чертеж
ЛЕКЦИЯ 3
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
На промышленных предприятиях строят преимущественно, одноэтажные здания. В бщем объеме возводимых зданий они занимают около 80%, что в большой степени объясняется их экономичностью по сравнению с многоэтажными. В одноэтажных зданиях несущие конструкции покрытий воспринимают сравнительно небольшие нагрузки (собственная масса и снеговые), что позволяет применять крупные сетки колонн.. Редкая расстановка опор даёт возможность более гибко организовать технологический процесс: свободно размещать производства с тяжелым оборудованием и внедрять цеховую технологию и технику без коренной реконструкции зданий. В последние годы наметился переход к пролетам 18, 24 и -30 м с шагом колонн 12.м, а для не которых производств— 18 м, Здания подразделяют, на бескрановые, оборудованные подвесным подъемно-транспортным оборудованием, и оборудованные мостовыми кранами. По особым технологическим требованиям здания без кранов можно строить , пролетами в 36м. Здание с пролетами в 6 и 9 м применяют сравнительно редко. Сюда относятся одно- и двухпролетные подсобно-производственные здания, объекты .транспортного хозяйства и др.
В унифицированных габаритных схемах предусмотрены скатные и плоские покрытия. Виды покрытий применяют на основе соответствующих указаний по строительному проектированию зданий и сооружений для различных отраслей промышленности.
Наиболее просты двух пролетные и трех пролетные здания с наружным водостоком . В таких зданияхимеется освещение через оконные проемы с двух сторон и естественная вентиляция (аэрация). Такие здания менее опасны в пожаро- и взрывоопасном отношении, так как наиболее опасные производства можно размещать у наружных стен или в изолированных частях здания. При необходимости можно устроить и верхнее освещение с помощью фонаря. 3 д а н и я сплошной застройки имеют большую ширину (многопролетные) и длину. Такие здания могут иметь искусственное освещение или естественное с фонарями. Естественная вентиляция здесь не может обеспечить необходимый температурно-влажностный режим. Поэтому в таких зданиях, как правило, устраивают иискусственную вентиляцию, а для некоторых производств — и кондиционирование воздуха, Покрытия таких зданий могут быть плоские или много скатные. В качестве несущих конструкций покрытия применяют железобетонные балки и железобетонные фермы. В этих зданиях водоотвод устраивают внутренний . Многопролетные здания с плоскими покрытиями без фонарей сооружают на предприятиях искусственного волокна, радиоэлектроники и некоторых других производств, где необходимо определенный температурно-влажностный режим. Одноэтажные здания, оборудованные мостовыми кранами, имеют пролеты 18, 24, 30 мм и соответственно большую высоту помещений, что зависит от грузоподъемности кранов и габаритов технологического оборудования. В виде исключения по требованиям технологии в зданиях, оборудованных кранами, применяют пролеты по 12 м. Здания, оборудованные Мостовыми электрическими кранами, как правило, возводят многопролетными. В трех пролетном здании с повышенным средним пролетом освещение предусматривают через оконные проемы в стенах, используя перепад высот этажей. В пятипролетном здании освещение обеспечиваете через оконные проемы и фонарь.
Более сложны в конструктивном отношении многопролетные здания с фонарными надстройками. Несущими конструкциями покрытия служат железобетонные предварительно напряженные балки или фермы .
К одноэтажным производственным зданиям относятся здания павильонного типа. Они отличаются большими пролетами и большой высотой помещений, что позволяет размещать производства с разнохарактерными технологическими процессами, чаще всего с вертикальными схемами: химической, пищевой промышленности (сахарные, крахмалопаточные заводы)- и др. Для размещения технологического оборудования внутри здания устанавливают встроенные железобетонные или металлические этажерки.
Павильонные здания проектируют одно-, двух- и трехпролетные. Сетки колонн принимают 24X12, 30X12, 36x12м; колонны железобетонные двухветвевые; иногда применяют стальные колонны; несущие конструкции покрытия, железобетонные или металлические фермы. Высота зданий может достигать 25,2 м. Как было сказано, каркас, являющийся несущей основой здания, воспринимает всё нагрузки — постоянные и временные. Он состоит из поперечных и продольных элементов. Поперечными конструкциями являются рамы, состоящие из вертикальных элементов колонн, и горизонтальных несущих конструкций покрытий (балок или ферм). К продольным элементам относят подстропильные конструкции и связевые элементы, располагаемые в уровне опорных частей несущих конструкций покрытий. В зданиях, оборудованных кранами, связевыми элементами в продольном направлении служат подкрановые балки. Устойчивость и жесткость каркаса и всего здания в продольном, направлении обеспечивается также настилом покрытия и специальными вертикальными связями.
.Колонны. При проектировании зданий используют типовые сборные железобетонные колонны. Для бескрановых зданий высотой до 10,8 м применяют колонны прямоугольного сечения. Размеры сечения железобетонных колонн применяют следующие: крайних и средних колонн при шаге 6 м, пролетах до 24 м и высоте этажа до 7,2 м —400X400 мм; крайних колонн при том же шаге и пролетах и высоте этажа до 10,8 м —500x500 мм, сред-. них колонн —500X600 м.м. В максимальную расчетную нагрузку включают полный вес покрытия со световыми фонарями, снеговую нагрузку, и подвесной транспорт грузоподъемностью до 5 т.
В высоту таких колонн включают их заглубление до 900 мм ниже отметки чистого пола; при этом верхний обрез фундамента должен иметь отметку минус 0,150 м. Общая высота колонн состоит из высоты надземной части, равной высоте этажа, и подземной части, равной 900 мм.
Средние колонны при шаге 6 м имеют в верхней части двусторонние консоли для увеличения площади опирания под несущие конструкции покрытия. Колонны изготовляют из бетона марок 200, 300, 400; армируют их сварными каркасами из горячекатаной стали периодического профиля класса А-Ш. В колоннах предусмотрены закладные детали: в голове —для крепления «несущих конструкций покрытия и по боковым плоскостям для крепления стеновых панелей не несущих стен. Для лучшей заделки колонн в стаканах фундаментов на нижних концах по двум сторонам устраивают горизонтальные канавки глубиной 25—50 мм через 250 мм. Для каркасов одно- и многопролетных зданий, оборудованных мостовыми и электрическими кранами грузоподъемностью 10 и 20 т с пролетами 18 и 12 ми высотой этажа 8,4—10,8 м, применяют колонны прямоугольного сечения . При тяжелом режиме работы используют стальные подкрановые балки, при средних режимах— разрезные железобетонные. Крайние колонны имеют односторонние консоли для опирания подкрановых балок.. Общая высота колонн слагается из надземной части, соответствующей высоте этажа, и. подземной части, равной 1000 мм. Средние колонны имеют две консоли укладки подкрановых балок.
Двухветвевые железобетонные колонны применяют для зданий, оборудованных мостовыми кранами общего назначения грузоподъемностью 10-50 т, а также для бескрановых зданий с высотой этажа в 10,8—18 м при пролетах, равных 18, 24 и 36 м. Шаг колонн для крайних рядов 6 и 12 м, для средних—6м.. При шаге крайних колонн в 6 м несущие конструкции покрытий (стропильные) устанавливают на колонны с тем же шагом; По средним рядам. их опирают на подстропильные конструкции. В этом случае высота средних колонн, уменьшается на 700 мм. Размеры сечений ветвей колонны и над консольной части зависят от грузоподъемности крана, высоты этажей , шага колонн. Двухветвевые колонны изготовляют из бетона марки 300 или 400. Внутренние и наружные колонны имеют закладные детали для крепления связей. Колонны фахверков применяют для крепления самонесущих торцевых и продольных стен в одноэтажных промышленных зданиях. Такие колонны рассчитывают на вертикальную нагрузку от навесных стен и горизонтальную ветровую. Для изготовления фахверков торцевых стен при высоте этажа до 4,8 м применяют металлические прокатные профили — двутавры №24—27. Для фахверков продольных стен при высоте этажа до 6 м применяют железобетонные колонны прямоугольного сечения 400X400 или 400x500мм . При строительстве зданий с высотой:этажа 14,4-г-18 м применяют двухветвевые железобетонные колонны с верхней металлической частью. Колонны жестко закрепляют нижними концами в фундаментах и шарнирно в верхней части. Как пояснялось выше, сечение колонн принимают в большинстве случаев сплошное прямоугольное, из-за чего много расходуется железобетона. В настоящее время начинают применять новые типы: колонн двутаврового сечения и пустотелые. При замене прямоугольных колонн на двутавровые из повышенной марки бетона, расход его можно сократить на 30—35%. Обвязочные балки в каркасных зданиях предназначают для опирания на них кирпичных или мелкоблочных стен в местах перепада высот, а при устройстве ленточного остекления — для опирания части стены, расположенной над остеклением. Балки изготовляют из железобетона прямоугольного сечения или прямоугольного с полочкой . Высота таких балок 585 мм, толщина* их 250 и 380 ит для кирпичных стен и 190 и 390 мм —для стен из легкобетонньйкамней. Обвязочные балки прикрепляйте колоннам с помощью специальных столиков, из прокатных уголков. На .перемычки укладывают несущие и. самонесущие стены над; оконными или дверными проемами. Типовые железобетонные перемычки выпускают для проемов шириной в 3000 и 4500 мм, длиной соответственно, 3500 и 5060 мм. Сечение перемычек прямоугольное или прямоугольное с полочкой.
Подкрановые балки. Для промышленных зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью в 10, 20 и 30 т легкого и среднего режимов работы при шаге колонн 6 л 12 м, применяют сборные подкрановые балки из предварительна напряженного железобетона. Длина балок 6 и 12 м, высота 100Ои 1400 мм. Балки длиной 6 м имеют тавровое сечение, длиной 12 м — двутавровое; Как особенно ответственные, их изготовляют из бетона марок 300 — 500, в качестве арматуры применяют высокопрочную проволоку или стержневую периодического профиля.
Несущие конструкции покрытий. При шаге колонн 6 м несущие конструкции покрытия, называемые стропильными,. , располагают, как правило* поперек здания и опирают непосредственно на колонны При шаге колонн 12 м часто применяют подстропильные конструкции; располагаемые продольно, они служат опорами для стропильных конструкций при укладе их с шагом 6 м. Их широко применяют для зданий массового строительства с пролетами до 18 м.
Односкатные балки, применяют для устройства покрытия пролетов 6 и 9, м. Сечение балок тавровое, в опорных узлах имеются вертикальные ребра жесткости. Уклон верхнего пояса принимают 1:12 Двускатные балки используют для зданий с ломаным профилем покрытиям пролетами в 6-18 м. Балки пролетом 6 и-9 м имеют тавровое сечение, а в опорных узлах вертикальные ребра жесткости. Высота в опорной узле у балок пролетом 9 м равна 600 мм, при пролете 6м — 400 мм. Балки пролетом 12 и 18 м устанавливают с шагом колонн 6 м. Сечение балок - двутавровое, вертикальная стенка имеет толщину 80 мм, в опорных узлах есть утолщения. Такие балки изготовляют из предварительно напряженного железобетона; напрягаемую арматуру располагают в нижнем поясе и частично в вертикальной стенке.
Балки с параллельными поясами применяет для устройства плоских покрытий пролетами 12, 18 и 24 м. Сечение балок — двутавровое с толщиной вертикальной стенки 3---8 см, в опорных узлах они имеют прямоугольное сечение. Балки рассчитаны на нагрузку от покрытий и на подвесной транспорт грузоподъемностью до 5 т. Такие балки изготовляют из бетона марок . 400 и 500.
Подстропильные балки предназначают в качестве опор для стропильных /балок при шаге колонн 12 м; в зданиях с плоскими или скатными покрытиями. Длина балки соответствует пролету 12 м, высота ее 1500 мм, сечение тавровое с полкой внизу.. В опорных узлах и в середине нижний пояс .имеет утолщения для установки концов стропильных балок . Для опирания балок на колонны или стены в опорных узлах имеются специальные закладные детали в виде металлических листов.
Сегментные стропильные фермы применяют для устройства скатных покрытий с фонарями или без них. Верхний пояс фермы имеет сегментное очертание с прямолинейными участками, между узлами и прямолинейный нижний пояс. Решетка состоит из стоек и наклонных элементов . Фермы применяют для перекрытия пролетов в 18, 24 и 30 м.. Высота в опорных узлах для всех ферм принята равной 800 мм, что позволяет сочетать фермы. с односкатными железобетонными балками без перепада высоты покрытия Фермы устанавливают на железобетонные колонны при их шаге 6 м или на подстропильные фермы при шаге колонн 12 м. Верхний пояс ц элементы решетки изготовляют из обычного железобетона, армируемого каркасами, нижний пояс — предварительно напряженный. Марки бетона 300, 400 и 500. Фермы с параллельными поясами используют для устройства плоских покрытий зданий без фонарей. Длина ферм рассчитана на пролеты 18 и 24 м, верхний и нижний пояса располагают параллельно, решетка состоит из стоек и раскосов. Высота фермы 27 М. Такие фермы могут выдержать нагрузку до 30 кПа (250— 300 кгс/м2). Фермы, устанавливаемые через '6 м, рассчитаны на подвесной транспорт грузоподъемностью до 5 т. В строительстве одноэтажных производственных зданий применяют фермы с вертикальными элементами решетки-безраскосные. Такие фермы могут быть с параллельными поясами и иметь криволинейное очертание . Пространство между такими фермами можно использовать для прокладки различных коммуникаций и размещения вспомогательных помещений, так как фермы имеют высоту до 3 м Подстропильные железобетонные фермы применяют в покрытиях зданий при шаге колонн 12 м для опирания на. них стропильных ферм, устанавливаемых с шагом 6 м. .Фермы для скатных покрытий зданий имеют горизонтальные нижние пояса, в опорных узлах располагают вертикальные стойки . Для опирания плит покрытий подстропильные фермы для зданий с плоскими покрытиями имеют такую же конфигурацию
Металлический каркас. Основные конструкции.
Металлические каркасы для одноэтажных промышленных зданий устраивают при большой .высоте этажа—.более 18 м и шаге колонн более 12 м, а также для зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью более 75т или при двухъярусном расположении кранов. Металлические каркасы требуются также для зданий возводимых на подрабатываемых территориях и на вечномерзлых грунтах при пролетах более 12 м или при высоте этажа более 8,4 м. Металлические несущие конструкции покрытий предусматривает в зданиях с легким покрытием не более 0,1 кПа (100 кгс/м2), в зданиях с пролетами более 30 м при скатных покрытиях, и более 24 м при плоских покрытиях, а также над участками металлургических цехов с большими выделениями тепла. . Металлические каркасные конструкций целесообразно устраивать также для зданий с большими динамическими нагрузками.. Металлический каркас состоит из колонн, ферм покрытий и горизонтальных и вертикальных связей по колоннам и фермам покрытия. Продольные вертикальные связи между колоннами устанавливают в каждом продольном ряду в середине температурного блока. Кроме того, что настил из железобетонных плит„ приваренных к фермам образует жесткую горизонтальную диафрагму; для. обеспечения пространственной жесткости каркаса по краям температурного блока фермы попарно соединяют еще горизонтальными и вертикальными связями в единый блок. Остальные фермы крепят продольными верхними распорками в плоскости верхнего пояса ферм и нижними растяжками в плоскости нижнего пояса. Вертикальные связи покрытия располагают в плоскостях продольных крайних рядов колонн и по середине, пролета, равного 24 и 30м , а при пролете в 36 м — в третях пролета. .Связи, (распорки и растяжки) делают из прокатных стальных профилей, уголков или швеллеров одиночных или двойных, соединенных сваркой.
С т а л ь н ые колонны устанавливают в одноэтажных зданиях высотой до 23,4 м, оборудованных кранами с пролетами до 30 м. Такие колонны в сериях типовых рабочих чертежей предусмотрены двух вариантов: с проходными отверстиями сквозь колонну для возможности обслуживания кранов: во время _работы,что требуется при круглосуточной непрерывной работе кранов , и без проходных отверстий . Привязку крайних колонн с проходами принимают равной 500 мм, без проходов 250 мм. Колонны имеют ступенчатую форму, верхние части их — сплошного; двутаврового сечения. Нижняя часть средних колонн состоит из двух сварных двутавровых ветвей, соединенных решеткой.V крайних колонн внутренняя ветвь—двутавровая, а наружная в виде составного швеллера из двух прокатных уголков единенных листом. Элементы решетки, изготовляют из проката уголков и приваривают к полкам ветвей с внутренней стороны.
Габариты колонн выбирают с .учетом высоты этажа и грузоподъемности кранов. Заглубляют колонны ниже отметки чистого на 1000 мм, а прикрепляют к фундаментам анкерными болт которые вставляют в отверстия опорной литы башмака и закрепляют гайками. В соответствии с шагом колонн балки изготовляют пролетами в б, 12 и 24 м. Сечение балок —тавровое, со сплошной стенкой, усиленной вертикальными двусторонними ребрами. В опорных узлах торцевые ребра выступают за плоскость нижнего пояса и служат опорами балки. Высоту подкрановых балок: принимают с учетом грузоподъёмности крана, пролета здания и длины балки. Изготовляют такие балки из стали марки Ст. 3 или из низколегированных сталей путем сварки .
Несущие конст р у к ц и и по крыт и_й. В зданиях с металлическим каркасом в качестве несущих конструкций покрытия используют фермы. Фермы стропильные для скатных покрытий применяют для зданий с пролетами от 18 до 36 м . Геометрические очертания; ферм для всех пролетов, построены по единой схеме. Фермы подразделяют на бесшпренгельные,. рассчитанные на плиты покрытия шириной 3 м (в этом случае верхние узлы/ферм располагают на расстоянии 3 м), и шпренгельные. Последние имеют дополнительную решетку. При опорных узлах, размещаемых через 1,5 м, .на фермы укладывают плиты шириной 1,5 м.Такие фермы изготовляют путем сварки прокатных уголков различных сечений, соединяемых попарно.Фермы подстропильные используют для устройства покрытий .при шаге колонн 12 м и шаге стропильных ферм 6. м. Ферма представляет собой решетчатую конструкцию с параллельными поясами. Всё элементы фермы изготовляют из стальных прокатных уголков/соединенных попарно с зазором по толщине фасонок.
Фермы стропильные для плоских покрытий применяют в бес фонарных зданьях с пролетами 18—36 м и шаге колонн 6 и 12 м. Их" можно устанавливать как на стальные, так и на железобетонные колонны. Фермы имеют параллельные пояса с небольшим уклоном верхнего пояса (1,5%), который компенсирует небольшое провисание фермы в процессе эксплуатации. Пояса фермы и решетку изготовляют из прокатных уголков марки стали Ст. 3 на сварке Фермы подстропильные имеют такую же конфигурацию, что и стропильные. Применяют их для шага колонн 12 м и в расчете на сосредоточенную загрузку до 155 т на средний узел от стропильной фермы . Изготовляют такие фермы из прокатных уголков из низколегированных сталей. В последние годы широко применяют облегченные металлические несущие конструкции и покрытия, изготовленные из трубчатых элементов в комбинации с тонколистовыми профилированными стальными и из алюминиевых сплавов листами и теплоизоляционных материалов на основе полимеров плотностью до 300 кг/м3. Квадратные в плане размеры модуля позволяют компоновать из них здания различных размеров и конфигураций в плане . Колонны располагают по углам элемента на расстоянии 6 м от контура. Структурная плита типа «Кисловодск» имеет габаритные размеры в плане 30x30 и 36x36 м с сеткой колонн соответственно 18Х18 и 22Х 24 м. Высота плиты 2,12 м, размеры ячеек 3x3 м.Колонны проектируют из двух швеллеров можно применять и обычные железобетонные колонны. В сочетании с легкими стеновыми конструкциями типа «Сэндт вич» с металлическими обшивками и утеплителем из пенополиуретана строят сборные здания из полносборных легкие металлических конструкций (ЛМК) в комплекте с необходимым санитарное техническим оборудованием, системами вентиляций и освещения. Общая масса зданий из таких легких конструкций в 4—5 раз меньше аналогичных, выполненных из железобетонных. Поточные методы производства дают возможности снизить трудовые затраты на изготовление стеновых панелей в. 10 раз и более по сравнению с железобетонными, а несущих конструкций покрытий в 1,3—1,5 раз. В целом снижение трудоемкости монтажа и высокая заводская готовность сборных элементов позволяют сократить сроки строительства в 2—2,5 раза.
Для самоконтроля предусмотрен чертеж
ЛЕКЦИЯ 4
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОЭТАЖНЫХ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Унифицированные габаритные схемы и типы зданий.
Многоэтажные промышленные здания по производственным площадям занимают примерно 20% от общих площадей. Положительным качеством многоэтажных зданий является их компактность, в 'связи с чем заметно сокращается протяженность инженерных и транспортных коммуникаций. В многоэтажных зданиях размещают предприятия химической, радио- и электротехнической, легкой и пищевой промышленности, т. е. тех отраслей, в которых выпускаемая продукция и применяемое технологическое оборудование .имеют сравнительно небольшую массу — его можно размещать на междуэтажных перекрытиях.. В многоэтажных зданиях размещают также производства, в которых технологический процесс организуется- по вертикали. В этом случае материалы поднимают на верхний этаж, откуда они перемещаются на нижележащие этажи для переработки. К таким производствам относятся предприятия по переработке и хранению зерна и др. На предприятиях химической промышленности многие цехи оборудуют вертикально расположенной аппаратурой большой 'высоты» откуда жидкие материалы транспортируются самотёком. Для таких производств целесообразно тоже строить многоэтажные здания, или этажерки.. Здания-этажерки представляют собой многоярусные металлические или железобетонные сооружения без ограждающих стеновых конструкций и покрытия . На них размещают такое технологическое оборудование химической и нефтегазовой промышленности, на которое атмосферные влияния не оказывают вредного воздействия. Для широкого строительства многоэтажных зданий разработаны их унифицированные габаритные схемы и номенклатура сборных железобетонных, конструкций заводского изготовлений (серия ИИ-20(70), ИИ-1.420-6 и ИИ-04). По этим схемам можно строить здания с сетками колонн 6x6 и 9x6 м.. Нагрузка на междуэтажные перекрытия предусмотрена 1—2,5 кПа (1000—2500 кгс/м2) для зданий с сеткой колонн 6X6 м и 0,5—1,5 кПа'с сеткой колонн 9X6 м.' Здания могут быть двух-, трех- и многопролетные с высотой этажей 3,6—10,8 м. Высоту 7;2 м применяют для нижних и верхних этажей, 10,8 м — только для верхних этажей зального типа. .В верхних этажах для помещений зального типа (ширина этажа соответствует ширине здания) высоту определяют, от уровня пола до низа несущей конструкции покрытия. Наиболее экономичной конструктивной схемой, применяемой при проектировании многоэтажных зданий, является каркасная. Здания с внутренним каркасом" и несущими стенами строят сравнительно редко .
Здания из сборных железобетонных элементов
Многоэтажные каркасные здания сооружают по рамной схеме, с жесткими узлами. Каркас состоит из колонн, соединенных жестко с балками (ригелями) междуэтажных перекрытий и покрытий. В совокупности они образуют поперечную многоярусную раму, жестко защемленную в фундаментах. В продольном направлении поперечные, рамы связывают настилом перекрытий и покрытия, образующих жесткие диафрагмы. Продольная жесткость обеспечивается также стальными вертикальными связями, которые размещают посредине каждого температурного блока.
Колонны. Для сооружения многоэтажных зданий применяют типовые сборные железобетонные колонны. Колонны могут быть двухэтажной разрезки высотой на два этажа л поэтажной — высотой на один этаж . Для каркаса двух нижних этажей чаще всего применяют колонны двухэтажной разрезки. Для третьего и четвертого этажей высотой 3,6 и 4,8 м устанавливают колонны тоже двухэтажной разрезки. Крайние колонны имеют консоли с одной стороны, средние —с двух сторон. На консоли опирают ригели междуэтажных перекрытий и покрытия.. Колонны нижних этажей заделывают в стаканные фундаменты на 0,6 и 1 м. Стыкуют колонны на высоте 1,8 м от плоскости плит перекрытий, что обеспечивает удобство производства работ при монтаже. Такое расположение стыка объясняется также наименьшими усилиями, возникающими в стойке каркаса при эксплуатации здания.. Сечения железобетонных колонн прямоугольные 600x400 и 400X400 мм, причем колонны для нижних этажей применяют сечением 600X400 мм. На сечение 400X400 мм переходят на уровне верхней плоскости консоли второго этажа. Колонны изготовляют из бетона марок 300—500. Для стыковки колонн предусмотрены стальные оголовки, состоящие из двух вертикальных листов и сваренных между ними двух прокатных уголков. Стык колонн закрепляют при помощи электросварки стыковых накладок из арматурной стали и последующей зачеканкой его раствором или бетоном марки не ниже 300. Для опирания и приварки ригеля на консолях колонн имеются закладные детали, кроме того, в колонне предусмотрены горизонтальные выпуски арматуры для соединения их с арматурой ригеля путем, ванной сварки и замоноличивания бетоном. В колоннах верхнего этажа имеются гнезда для ригелей покрытий' или крепления стропильных конструкций пролетом 18 м. - На консолях колонн предусмотрены детали для крепления подкрановых балок. Ригели (балки междуэтажных перекрытий) изготовляют двух типов:: -для опирания плит на полки , II-для опирания их на верхнюю плоскость ригеля. Ригели II типа отличаются от Г формой поперечного сечения. . Длина ригелей зависит от их расположения в здании (крайние, средние), а также от расположения по этажам, что зависит от сечения колоннМеждуэтажные перекрытия в зданиях, проектируемых по унифицированным габаритным схемам, как правило, делают сборными из типовых деталей. Несущими конструкциями являются ригели типов I и II с ограждающими элементами — ребристые железобетонные плиты, образующие сплошной настил, по которому укладывают пол. Железобетонные плиты имеют поперечные ребра жесткости. Выпускают два типоразмера плит основные (рядовые) шириной 1,5 м и доборные (пристенные) шириной 740 мм, которые укладывают у продольных стен (рис. 51). В продольных ребрах основных плит при необходимости делают отверстия диаметром 35 мм для подвески электропроводки и коробов вентиляции и технологических трубопроводов. Ригель типа II имеет прямоугольную форму и высоту 800 мм. Плиты междуэтажных перекрытий укладывают на верхнюю плоскость ригеля (поверху). Из-за такой конструкции и большого, с веса балки внутрь помещения затрудняется использование внутреннего пространства. Ребристые железобетонные плиты имеют лоткообразную форму с внутренними поперечными ребрами жесткости и утолщенными крайними ребрами. Ширина таких плит 1,5 м. Межколонные плиты имеющие в торцах вырезы для колонны, служат распорками, передающими горизонтальные продольные нагрузки на каркас здания . Для пропуска через перекрытие трубопроводов и другого технологического оборудования в полках плит можно устраивать
отверстия диаметром до 200 мм.
Многоэтажные здания по проектам серии ИИ-04 можно сооружать при нагрузках на междуэтажные перекрытия до 1 кПа (1000 кгс/м2). В габаритных схемах предусмотрены сетки колонн 6X6 м с числом пролетов до десяти и количеством этажей не более 6. Каркас здания состоит из сборных железобетонных элементов колонн и ригелей. Устойчивость каркаса и здания в целом в поперечном и продольном направлениях обеспечивается установкой вертикальных железобетонных панелей —диафрагм или стальных связей. Привязка колонн к разбивочным осям предусмотрена симметричная (ось колонны совпадает с пересечением разбивочных осей).Колонны для таких зданий применяют железобетонные высотой на один или два этажа.. Сечение колонн квадратное 400X400 мм, для опирания балок-ригелей имеются прямоугольные (скрытые) консоли. Ригели применяют в качестве несущих конструкций междуэтажных перекрытий двух типов: для перекрытий с многопустотными плитами (с гладкими потолками) и для перекрытий с ребристыми потолками . Ригели имеют прямоугольную форму с полочками (выступами) для опирания плит.. Плиты перекрытий в этих случаях применяют двух типов: многопустотные для помещений с гладкими потолками и ребристые. Многопустотные плиты используют трех видов: рядовые шириной 1500 и 1200 мм, толщиной 220 мм, плиты-распорки и пристенные. Ребристые плиты для таких зданий можно, применять тоже трех видов: рядовые шириной 1500 мм, пристенные шириной 900 мм и плиты-распорки, укладываемые между колоннами. Для, зданий серии 1.420-6 габаритными* схемами предусмотрена сетка колонн 12x12 м с нагрузками на 1 м2 междуэтажных, перекрытий 0,5, 0,75 и 1 кПа. Число пролетов ограничивается пятью (ширина здания до 60 м); количество этажей — от трех до пяти. Такие здания -каркасные с самонесущими стенами, колонны железобетонные с консолями высотой на два этажа и одноэтажные. Междуэтажные перекрытия можно устраивать двух видов: из многопустотных плит, образующих гладкий потолок, и ребристых плит шириной 1,5 и 3,0 м
Монтажные балки и панели. В случаях размещения в здании тяжёлого оборудования с большими сосредоточенными нагрузками применяют так называемые монтажные балки и панели. Монтажная панель образуется из металлических балок —главных, опираемых на полки ригеля, и второстепенных, укладываемых на главные балки. Настил делают из рифленых стальных листов. Предельная величина сосредоточенной нагрузки от главной балки на ддин ригель допускается не более 13 т. Для устройства проемов больших размеров применяют монтажные панели.Плиты изготовляют из бетона марок 200 и 300. При расчетной нагрузке более 2 кПа арматуру в плитах; предварительно напрягают. Для перекрытий типа I монтажные панели могут иметь наибольший размер проема поперек здания 4500 мм и-вдоль 3350 мм. Монтажные панели с проемами для перекрытий типа П устраивают из железобетонные балок (главных и. второстепенных).Для установки тяжелых горизонтальных аппаратов вместо плит предусматривают железобетонные балки таврового сечения с шириной полки 730 мм. Балки укладывают на ригели по одной или спаренно .
Здания с безбалочными перекрытиями. Для некоторых промышленных производств строят многоэтажные здания с безбалочными перекрытиями — сборными железобетонными. Такие перекрытия имеют ряд преимуществ. Гладкие потолки, не имеющие ребер, препятствуют застою воздуха, что особенно важно дляпроизводств с взрывоопасными выделениями и с высокой степенью гигиеничности. Кроме того, помещения с гладкими потолками равномернее освещаются. В таких перекрытиях на колонны с консолями надевают сборные квадратные в плане капители, служащие опорами надколонным панелям. Эти панели, укладываемые в двух направлениях, образуют замкнутый контур, на который опираются пролетные панели, имеющие квадратную форму. Здания с безбалочными перекрытиями могут иметь и другие решения. Так, при расположении межколонных плит в одном направлении пролетные плиты опирают на межколонные, подобно настилу в балочных конструкциях.. Здания со сборно-монолитными и монолитными перекрытиями. Многоэтажные здания универсального назначения, т. е. с большими пространствами и без перегородок, строят, как правило, из. сборных типовых конструкций, включая элементы перекрытий.. Однако в ряде случаев сборные перекрытия нельзя применять из-за наличия динамических нагрузок и необходимости делать многочисленные отверстия через перекрытия для прокладки технологических и инженерных коммуникаций. В таких случаях устраивают сборно-монолитные . конструкции или монолитные железобетонные. На устройство таких конструкций тратится много труда» в том числе и ручного, что удлиняет сроки строительства. В сборно-монолитных конструкциях более совершенно используются сборные несущие конструкции и сборные железобетонные плиты в качестве опалубки, которые в дальнейшем замоноличиваются; в конечном итоге получается цельная (неразрезная) конструкция, удовлетворяющая требованиям индустриального строительства.. Оно состоит из ригелей, которые можно рассматривать как главные балки; на ригели укладывают второстепенные балки, которые затем замоноличивают вместе с плитой. Такие перекрытия отличаются большей несущей способностью, и в них предусмотрено необходимое количество отверстий и проходов. Многоэтажные здания с монолитным железобетонным каркасом и перекрытиями возводят в тех случаях, когда на перекрытия действуют большие нагрузки, в том числе динамические. Монолитные железобетонные перекрытия устраивают также при большом числе отверстий для технологических трубопроводов и оборудования. Здания с монолитными железобетонными конструкциями в настоящее время строят редко в связи с большой трудоемкостью производства работ. Монолитный железобетонный каркас состоит из колонн, главных балок-прогонов и второстепенных балок, на которые опирается железобетонная плита .Прогоны обычно располагают в поперечном направлении, а второстепенные балки —в продольном.. Толщину плит принимают 80—100 мм. .В качестве арматуры для железобетонного каркаса применяют также прокатные стальные профили. Такие каркасы легко заготовлять и монтировать. Они отличаются большой несущей способностью, долговечностью, огнестойки, так как бетон предохраняет сталь от коррозии и высоких температур, но более дороги.
Здания со стальными каркасами.
Стальной каркас имеет несколько преимуществ перед железобетонным, в первую очередь благодаря меньшей собственной массе и не большим размерам сечений. К преимуществам относятся также простота и индустриальность изготовления, возможность выполнения работ по монтажу в любое время года. Вместе с тем стоимость металлического каркаса более высокая по сравнению с железобетонным, а коррозионная стойкость и огнестойкость недостаточны. Элементами стального каркаса многоэтажных зданий являются колонны,главные балки-ригели и второстепенные балки. Главные балки обычно располагают поперек здания, второстепенные по продольной оси. В случаях применения в качестве настила крупноразмерных железобетонных плит потребность во второстепенных стальных балках отпадает. Стойки каркаса выполняют из широкополочных сварных двутавров, ригели и второстепенные балки для небольших нагрузок делают из прокатных двутавров, для больших — сварные.
Двухэтажные здания.
В промышленности довольно широко распространены двухэтажные производственные здания. По конструктивным решениям они имеют много общего с многоэтажными зданиями, но из-за специфики объемно-планировочных и конструктивных решений их выделяют в отдельную группу. Одной из существенных особенностей таких зданий является то, что половина производственных площадей приходится на первый этаж, причем тяжелое оборудование размещают или непосредственно на полу, или на специальных фундаментах. На втором этаже обычно размещают легкое технологическое оборудование, сырье и продукцию. Там же можно размещать инженерные коммуникации и помещения подсобных производств. В этих зданиях целесообразно и экономически выгодно размещать производства, требующие строго определенного температурно-влажностного режима со сложной и тонкой технологией. Для этого устраивают подвесные потолки и размещают инженерные и технологические коммуникации в межферменном пространстве — техническом этаже. В двухэтажных зданиях нередко размещают предприятия приборостроения, точного машиностроения, тонкой химической технологии, легкой и пищевой промышленности. В практике строительства наиболее распространены здания следующих типов: с одинаковой сеткой колонн на первом и втором этажах ; с укрупненной сеткой колонн на втором этаже; здания с укрупненной сеткой колонн на первом и втором этажах и техническим полуэтажом в пределах строительной высоты перекрытия, Конструктивные схемы двухэтажных зданий аналогичны решениям многоэтажных. Эти здания — каркасные с самонесущими стенами. Каркас монтируют из сборных железобетонных элементов заводского изготовления. Колонны с консолями для опирания балок междуэтажных перекрытий и, балок покрытий применяют высотой на два или на один этаж. Ригели междуэтажных перекрытий по форме поперечного сечения аналогичны ригелям многоэтажных зданий (серии ИИ 20/70) но имеют большую высоту и рассчитаны на нагрузки в 1,5—5 (от 1500 до 5000 кгс/м2).
В качестве несущих конструкций покрытий при укрупненной сетке колонн второго этажа применяют предварительно напряженные железобетонные балки с параллельными поясами. Междуэтажные перекрытия состоят из сборных железобетонных элементов — ригелей и ребристых железобетонных плит.
Лестницы и лифты. Лестницы, устраиваемые в многоэтажных зданиях, подразделяют на основные, служебные, пожарные и аварийные. Лестницы в зданий размещают так, чтобы обеспечить бо.лее короткие и удобные проходы на этажи. Лифты в многоэтажных зданиях устраивают пассажирские и грузовые в соответствии с типовыми решениями, применительно к унифицированным высотам этажей.Пассажирский лифт грузоподъемностью 500 кг (вместимостью 7 чел.) имеет кабины шириной 1100 мм, глубиной 1650 мм и высотой 2200 мм. Шахту лифта блокируют с лестничной клеткой, делаявыходы на лестничную площадку. Сзади кабины размещают ее противовес. Грузовые лифты для вертикального перемещения грузов размещают в соответствии с техническими требованиями в любом месте здания, но чаще всего их блокируют с основными лестницами, предусматривая грузовые площадки. Шахты лифтов выкладывают из кирпича толщиной стен 250 или 380 мм. Грузовые лифты выпускают грузоподъемностью в 0,5, 1,0, 2,0, 3,0 и 5,0 т. Грузовые лифты устраивают с проходными кабинами, размещая противовесы сбоку кабин. Помещения машинных отделений располагают сверху, над шахтой, .в отдельных случаях — внизу рядом с шахтой. Размеры машинных отделений предусматривают больше размеров шахт; перед входом устраивают площадки размерами 1000x1000 мм для удобства обслуживания лифта и ремонта оборудования. Перекрытия над шахтой делают из монолитного железобетона.
Для самоконтроля предусмотрен чертеж
ЛЕКЦИЯ 5
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Грунты и их строительные свойства. Виды грунтов и их основные строительные свойства требуется хорошо знать в связи с тем, что от них в значительной степени зависит устойчивость и несущая способность фундаментов, а следовательно," и зданий. Грунты по строительным свойствам подразделяют на скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые. Скальные грунты представляют, собой изверженные, осадочные или метаморфические породы, залегающие на'земной поверхности в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. зерна скального грунта прочно связаны между собой. .К этой группе относят граниты, базальты, известняки, песчаники и другие, прочность которых превышает 5 МПа (50 кгс/см2). Вследствие высокой плотности и прочности эти грунты практически несжимаемы, поэтому деформация их под нагрузками от зданий и сооружений ничтожна и они являются самыми прочными основаниями. Полускальными считают грунты, имеющие прочность на сжатие менее 5 МПа (50 кгс/см2). К ним относят мергели, гипс, гипсовые песчаники, окремненные глины и др. Несущая способность - этих грунтов значительно снижается при растворении их составляющих грунтовыми водами, вследствие чего в массиве грунта появляются трещины и пустоты. К крупнообломочным грунтам относят несцементированные кристаллические или осадочные породы в виде обломков размерами более 2 мм (шебень или дресва). Такие грунты мало сжимаются под нагрузкой, значительно сопротивляются сдвигу, не подвержены действию грунтовых вод, т. е. являются удовлетворительными основаниями под здания и сооружения. Песчаные грунты — продукты выветривания горных пород, содержащие частиц крупнее 2 мм менее половины по массе. Пески в сухом состоянии сыпучи, так как зерна их не связаны между собой. По минералогическому составу пески подразделяют на кварцевые, сланцевые и известковые. В зависимости от крупности зерен различают пески гравелистые (>25% частиц крупнее 2 мм), крупные (>50% частиц крупнее 0,5 мм), средней крупности (>50°/ц частиц крупнее 0,25 мм); мелкие и пылеватые пески содержат частицы менее ОД мм, Последние виды песков с примесью глинистых м илистых частиц в водонасыщенном состоянии под давлением становятся текучими, из-за чего устройство фундаментов на них значительно усложняется.Глинистые грунты, образовавшиеся вследствие физико-химических процессов при разрушении горных пород, характеризуются связанностью частиц между собой и пластичностью, т. е. способностью изменять форму под давлением и сохранять ее после снятия нагрузки. Пластичность глинистых грунтов объясняется наличием в них чешуйчатых частиц размером менее 0,005 мм и толщиной менее 0,001. Супеси содержат от' 3 до 10% таких частиц, суглинки — от 10 до 30, глины — более 30%'/,Плотные, слежавшиеся сухие глинистые грунты служат надежными основаниями фундаментов. На несущую способность их значительное, влияние оказывает влажность. При насыщении глинистых грунтов водой пластичность их увеличивается, но соответственно снижается несущая способность. Кроме того, при замерзании глинистые грунты, насыщенные водой, увеличиваются в размерах, что вызывает их пучение. При этом могут возникать значительные внутренние напряжения, способные деформировать фундаменты, я следовательно, и основные конструкции зданий.
Разновидностью глинистых грунтов являются макропористые грунты, имеющие крупные поры больше размеров частиц грунта. К этой группе относят лёссовидные суглинки, содержащие большое количество пылеватых _частиц размерами 0,005—0,05чмм, водорастворимые, известняки, сернокислый кальций. В сухом состоянии эти грунты прочные, но при увлажнении они теряют несущую способность. В зданиях, возведенных на макропористых грунтах, происходят большие неравномерные осадки, приводящие иногда к разрушение. Сохранить несущую способность макропористых грунтов проще всего предохранением их от увлажнения основании как в период строительства, так и в процессе, эксплуатации сооружений.
К растительным грунтам относят такие, которые содержат в своем составе остатки растений и различные органические примеси. При содержании разложившихся растительных остатков более 60% грунт называют торфяным. Такие грунты ненадежны как основания, поэтому перед возведением зданий и сооружений растительный слой и грунт, как правило, удаляют.
Исследование грунтовых условий строительной площадки. Геологические исследования площадки под строительство промышленных предприятий ведут с целью получения данных для составления проекта оснований и фундаментов зданий и сооружений, а также выбора способов производства работ. В ходе исследований определяют состав и свойства грунтов и уровень залегания грунтовых вод...
Изыскательские работы выполняют в следующем порядке: 1) составляют- топографический план строительной площадки с нанесением горизонталей, по которому определяют планировочную отметку и способы отвода с участка поверхностных вод; 2) собирают сведения об основаниях и фундаментах соседних зданий и сооруженийс целью сокращения объемов изыскательских работ; 3) изучают архивные материалы по инженерно-геологическим исследованиям соседних участков и проводят исследования грунтов на площадке строительства. Для исследования грунтов участка под строительство закладывают шурфы и буровые скважины, количество которых зависит от размеров зданий и сооружений и характера геологических условий. Расстояния между шурфами и скважинами на стадии задания -на проектирование для несложных геологических условий принимают от 100 до 200 м, для сложных — 30 — 50 м; на стадии технического проекта —- 30—50 и 20—30 м.
Шурфом называют выемку круглой или прямоугольной формы размером не менее 1x1,2 м для извлечения образцов грунта. Шурфы роют с помощью шурфокопальных машин или вручную.
Буровые разведочные, скважины это отверстия диаметром 10—32 см и глубиной более 5 м. Для бурения скважин применяют буровые машины стационарной установки или самоходные, а также ручные установки ударно-вращательного бурения. В период вскрытия шурфа и бурения скважин ведут записи в журнале и отбирают пробы грунта. Затем образцы грунта и воды исследуют в стационарной или полевой лаборатории.
На основании результатов геологической разведки строительной площадки составляют план и геологический разрез участка, отображая на них рельеф местности и характер геологических напластований грунтов. Это позволяет проектировщикам разработать проект фундаментов, а строителям выбрать соответствующие методы выполнения работ.
Фундаменты на естественных основаниях. Фундаментами называют конструкции, располагаемые ниже уровня земли, воспринимающие нагрузки от здания или сооружения и передающие их на основание.
Основание — это массив или слой грунта, находящийся под зданием или сооружением, который должен иметь необходимую несущую способность, обеспечивающую устойчивость здания.. Однородным основанием является такое, которое состоит из однородного слоя грунта. Неоднородное основание обычно бывает сложено из нескольких неоднородных слоев грунта. Слой, на который опирается подошва фундамента (нижняя .опорная плоскость),называют рабочим слоем, нижележащие слои — подстилающими.Одной из основных задач проектирования фундаментов является определение глубины их заложения, т.е. расстояния от планировочной отметки поверхности земли до уровня подошвы фундамента. На плотных не выветрившихся скальных породах фундаменты можно устраивать непосредственно на спланированной поверхности основания. Глубина заложения фундаментов зависит от следующих факторов: геологических и гидрогеологических условий строительной площадки (виды и особенности грунтов, их физико-механические характеристики, наличие и уровень грунтовых вод); климатических условий площадки, влияющих на глубину промерзания грунтов и возможность их пучения; нагрузок на фундаменты и его конструкции, наличие соседних фундаментов, подвалов и т. п.
Геологические условия площадки бывают самыми разнообразными, и глубина заложения фундаментов должна быть такой, чтобы основание выдерживало нагрузку от зданий и сооружений. Нормативные сопротивления грунтов основания принимают по указаниям СНиП II-15 «Основания зданий и сооружений».
Глубину промерзания грунтов в разных районах определяют как среднюю из ежегодных максимальных глубин промерзания грунтов на открытой поверхности. В соответствии с СНиП П-А.6— «Строительная климатология и геофизика» за нормативную глубину промерзания принимают расстояние от уровня земли до глубины, на которой температура в зимнее время снижается до — 1°.
При замерзании воды, имеющейся в порах и капиллярах грунта, она увеличивается в объеме, грунт деформируется и вспучивается вверх — в сторону наименьшего сопротивления. Возникающие при этом усилия способны деформировать фундаменты и- несущие конструкции зданий, вплоть до их разрушения. Особенно подвержены пучению глинистые грунты, поэтому глубина заложения фундамента в них должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Следовательно, глубина заложения фундаментов должна быть больше глубины промерзания грунтов Мелкие и пылеватые пески, твердые супеси подвергаются пучению значительно меньше, что зависит от степени насыщения их водой. Если глубина промерзания выше глубины залегания грунтовых вод не менее чем на 2 м, глубину заложения фундаментов можно принять меньше глубины промерзания Н<НХ при условии 1 + 2 м<Н2, где #2 — уровень грунтовых вод..
Скальные, полускальные, крупнообломочные грунты, пески гравелистые, крупные и средней крупности не пучатся. Поэтому глубину заложения фундаментов в них принимают независимо от глубины промерзания и уровня грунтовых вод.
Глубина промерзания грунтов у наружных стен отапливаемых зданий уменьшается, и расчетную глубину промерзания определяют с поправочным коэффициентом где Ян— нормативная глубина промерзания; к — коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен, принимаемый в пределах 0,7—0,9. При наличии подвальных помещений глубину заложения фундаментов принимают не менее чем на 0,5 м ниже уровня пола подвала. Когда фундаменты, расположенные близко друг ют друга, требуется закладывать на различную глубину (например, для несущих конструкций и под оборудование), угол наклона прямой АВ (рис. 69), соединяющей наиболее близкие точки подошвы соседних фундаментов, должен быть меньше или равен углу внутреннего трения грунта а. Если такое условие невыполнимо, необходимо укрепить грунт.Значение угла а зависит от вида грунтов и его характеристик (крупности зерен, коэффициента пористости и др.). Для песчаных грунтов а = 30~43°, для глинистых грунтов а=13—25°.
Фундаменты под внутренние колонны и стены можно закладывать без учета глубины промерзания грунтов, т. е. на меньшую глубину. Подошвы фундаментов под мелкое оборудование могут оказаться на насыпном грунте в результате обратной засыпки котлованов под фундаменты более глубокого заложения. В этом случае их закладывают на одинаковую глубину.
Фундаменты на искусственных основаниях. В тех случаях, когда прочность грунтов природного состояния недостаточна, устраивают искусственные основания путем повышения несущей способности грунтов различными способами. Вопрос о выборе того или иного способа решают в зависимости от класса здания и его долговечности, вида грунтов и гидрогеологических особенностей площадки, методов производства работ, иначе говоря, на основе технико-экономических расчетов. Распространенный способ повышения несущей способности основания— замена слабых грунтов на более прочные путем устройство подушек — основания из песчаных или гравийных грунтов, В этом случае подушка, воспринимающая нагрузку от фундамента, передает ее на более прочные нижележащие слои грунта. При этом удельное давление уменьшается, т. е. нагрузка распределяется на большую площадь. При устройстве подушек песок или гравий укладывают слоями, каждый слой уплотняют трамбованием или вибрированием.. При трамбовании грунт уплотняется на глубину 1,5—2,0 м и несущая способность основания может увеличиться на 25—30%. Вибрационное уплотнение песчаных грунтов производят при помощи виброплощадок (поверхностное уплотнение) на глубину до 70-^100 см или с помощью вибробулав (глубинное уплотнение).Размеры подушек можно уменьшить устройством шпунтового ограждения, которое предотвращает боковые,перемещения грунта и уменьшает осадки.Для закрепления грунтов в них вводят специальные вещества, заполняющие поры и пустоты и связывающие частицы грунтов, благодаря чему повышается их прочность..
Цементация грунта оснований Заключается в нагнетании в грунт цементного молока или жидкого раствора. После затвердевания цемента прочность грунта значительно возрастает и образуется надежное основание. Особенно эффективно цементировать средне- и крупнозернистые пески и крупнообломочные грунты.
Нагнетают цементный раствор в грунт через металлические трубы диаметром 19—38 мм* имеющие внизу конические наконечники и отверстия. Трубы погружают в грунт забивкой, а при большой глубине — в предварительно пробуренные скважины.
Силикатизация грунт о в, аналогичная их цементации, состоит в нагнетании в грунт растворов жидкого стёкла и хлористого кальция . При взаимодействие их образуется гель кремниевой кислоты закрепляющий грунт. Для силикатизации плывунов применяют слабые растворы фосфорной,кислоты с добавлевдем жидкого стекла. Кроме геля кремниевой кислоты в грунте образуются соли фосфорнокислого натрия. Закрепляющие грунт последнее время начали закреплять грунты полимерами. В качестве закрепителя используют растворы соляной кислоты и карбамидные или другие полимеры. Прочность грунтов после такого. закрепления может превысить 30—50 кгс/см2 при нормативной прочности 3—5 кгс/см2
Свайные фундаменты устраивают с древнейших времен. Сваи представляют собой стойки, погруженные в грунт и скрепленные вверху балками или плитами, такую конструкцию называют ростверком. На ростверк укладывается фундамент . Сваи применяют различных типов, но особенно распространены железобетонные длиной от 3 до 6 м. Свайные фундаменты устраивают в тех случаях, когда нормативное сопротивление грунтов незначительно, а также при наличии смежных глубоко заложенных фундаментов под оборудование. В последние годы свайные фундаменты на недостаточно прочных грунтах устраивают под многие промышленные и жилые здания. Устройство их резко уменьшает объем земляных работ, а расход бетона сокращается примерно на 65% по сравнению с фундаментами глубокого заложения. В результате снижается стоимость фундаментов и заметно сокращаются сроки строительства.
Конструкции фундаментов. Под промышленные здания и сооружения предусматривают сборные и монолитные фундаменты различных типов в зависимости от конструкции здания, его назначения и грунтовых условий площадки.
С б о р н ы е фундаменты под колонны каркасных зданий устраивают из ступенчатых железобетонных блоков, их целесообразно применять при небольших нагрузках на колонны 80—100 т и небольшой глубине заложения и наличии прочных грунтов основания. Широкое применение железобетонных фундаментов из сборных элементов затрудняется вследствие большого диапазона нагрузок на колонны, различия грунтовых условий и глубины заложения.
Масса фундаментов под колонны весьма большая—нередко 50— 100 т, поэтому применение составных сборных фундаментов увеличивает затраты труда на их транспортировку и монтаж. Наиболее целесообразно устраивать сборные составные фундаменты при их массе до 5 т, а также в суровых зимних условиях и для рассредоточенных объектов. Во всех других случаях целесообразно применять монолитные фундаменты.
Монолитные фундаменты, устраиваемые на месте, обычно имеют ступенчатую форму. Нижнюю ступень обычно армируют сварной сеткой, арматуру колонны заводят в фундамент (рис. 71, а).
Под железобетонные колонны предусматривают несколько типоразмеров монолитных фундаментов, которые отличаются размерами площади подошвы. Все они имеют ступенчатую форму с двумя-тремя* прямоугольными ступенями и подколонником.. Высота фундаментов—1500—3000 мм с градацией через 300 мм. Для возведения фундаментов применяют бетон марок 200 и 300 и.арматурные сетки с ячейками 200x200 и 250x250 мм, укладываемые в нижнюю опорную плоскость с защитным слоем не менее 35 мм.
При больших нагрузках на колонны (бункеры и силосы складов сыпучих материалов, силосы зерновых элеваторов и т. п.), а также при малой несущей способности грунтов основания устраивают фундаменты в виде сплошных монолитных плит ) или ленточные из перекрещивающихся лент .
Сборные фундаменты под колонны выполняют в виде ступенчатых блоков. В верхней части имеется гнездо — «стакан», в который вставляют колонну. На уступ фундамента укладывают фундаментную балку, служащую опорой для самонесущих стен. Фундамент часто выполняют из одного блока.
При заглублении внутреннего обреза фундаментов на 0,7—1,0 м от уровня земли засыпать котлованы, делать подготовку под полы и восполнять другие работы можно только после замоноличивания колонн, что усложняет производство работ. Чтобы избежать этого в последнее время применяют фундаменты с повышенным стаканом верхний обрез которого располагают на 0,3—0,5 мг ниже отметки чистого пола. При этом небольшое увеличение объема бетона в фундаментах компенсируется удешевлением работ по монтажу конструкций — обратную засыпку котлованов можно вести сразу после установки фундаментов.
При больших нагрузках, на несущие конструкции обычно применяют составные сборные фундаменты состоящие из башмака и плит. Верхний блок фундамента выполняют с гнездом (стаканом) для. заделки в него сборной колонны. Нижние элементы фундамента представляют собой плиты сплошные или с отверстиями для уменьшения их массы.. Плиты укладывают в один или в два ряда. Для закладки фундаментов на большую глубину применяют блоки с подколонниками, что позволяет вести обратную засыпку котлованов и устраивать подготовку под полы до монтажа колонн. Это обеспечивает рациональную технологию работ, по монтажу надземной части здания. Такой фундамент состоит из башмака со стаканом и подколонника с консолью для укладки фундаментной. балки . Однако при таком типе фундамента необходимо дополнительно стыковать колонну с подколонником. Двухветвевые металлические колонны устанавливают на фундаменты стаканного типа и двухветвевые железобетонные подколонники . Для глубокого заложения применяют сборные фундаменты и сплошных ребристых железобетонных плит, пустотелых бетонных блоков и башмака стаканного типа. Все элементы стягивают с помощью гаек на металлических анкерах .Сборные фундаменты устанавливают на подготовку из щебня или гравия толщиной 10 см. На грунтах с повышенной влажностью подготовку делают из бетона М50.
Фундаментные балки предназначают для опирания наружных и внутренних самонесущих стен в каркасных зданиях. Такие балки длиной до 6 м изготовляют из обычного железобетона, а при длине более 6 м — предварительно напряженные. Сечение балок — тавровое или трапециевидное. В местах устройства температурных швов укладывают балки, укороченные на 500 мм .
Под наружные стены балки укладывают на уступы фундаментов колонн. При большой глубине заложения фундаментов балки укладывают на подставки — бетонные столбики. Зазоры между торцами балок и фундаментами заполняют бетоном. Для защиты пристенной полосы пола от промерзания и предотвращения деформации балок на пучинистых грунтах их снизу и с боков засыпают шлаком.
Ленточные фундаменты устраивают под несущие стены, промышленных зданий из кирпича или крупных бетонных блоков.
Монолитные ленточные фундаменты из бутового камня или бутобетона сооружали в последние годы сравнительно редко, главным образом для зданий небольших размеров и в тех районах, где бут яв^ ляется местным материалом, Как правило, ленточные фундаменты возводят сбор-~. ные из бетонных и железобетонных блоков — стеновых (марка СП) и блоков-подушек (марка Ф). Основные стеновые фундаментные блоки имеют типовые единые размеры: длину 2400 мм, высоту 600 мм и ширину 300— 600 мм. Кроме основных блоков применяют доборные длиной 80Р мм. Их используют для обеспечения перевязки вертикальных швов в фундаментах .
Поскольку блоки ленточных фундаментов работают только на сжатие, их изготовляют без арматуры сплошными или с несквозными пустотами из бетона марок 150—200.
Фундаментные подушки обычно имеют большую ширину, чем блоки, для увеличения опорной площади фундамента. В нижней плоскости их армируют сеткой из горячекатаной стали периодического профиля, бетон используют марок 150—200. Размеры блоков-подушек унифицированы: длина их 2400 и 1200 мм, ширина 1000— 2400 чмм. Фундаментные блоки служат и стенами подвалов.
Для самоконтроля предусмотрен чертеж
ЛЕКЦИЯ 6
ЭЛЕМЕНТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Типы покрытий и требования к ним. Покрытие промышленного здания должно не только предохранять помещения от атмосферных осадков, но и поддерживать внутри них определенный темпера-турно-влажностный режим. При выборе конструкций и материалов для покрытий необходимо учитывать особенности производственных процессов и обеспечение в помещениях необходимых санитарно- гигиенических условий. В зависимости от теплотехнических требований покрытия устраивают теплые, полутеплые и холодные.
Теплые покрытия делают в зданиях над отапливаемыми над помещениями с повышенной влажностью для избежания образования конденсата на внутренних поверхностях.. Теплые покрытия целесообразно устраивать также в зданиях с наружным водостоком с целью предотвращения таяния снега и образования наледей.
Полутеплые покрытия устраивают над знаниями с внутренним водоотводом с целью обеспечения постоянного подтаивания снега и беспрепятственного стока вод по системе внутренних водостоков. При устройстве теплых и полутеплых покрытий предусматривают слой теплоизоляции, вид материала, а его толщину определяют расчетами.
Холодные покрытия устраивают на неотапливаемых зданиях (складских) или для производственных с большими тепловыделениями. В этом случае слой теплоизоляции не предусматривают,
В зависимости от уклонов кровли покрытия промышленных зданий подразделяют на плоские и скатные. В плоских покрытиях делают уклон для стока воды в 2—2,5%; водоотвод в,этом случае устраивают внутренний.
Скатные покрытия различают на пологие с уклоном в 2,5—10% и крутые при уклоне 15%. Наиболее часто устраивают кровли с уклонами 1/12, 1/20, 1/30 и 1/66. Максимальный уклон не должен превышать 25%.
При назначении уклона покрытия исходят из конструктивных и архитектурных особенностей здания, климатических условий, а также внутреннего температурно-влажностного режима производства и вида кровельного материала. Довольно сложной задачей является устройство системы отвода атмосферных осадков, так как площадь покрытий промышленных зданий в отдельных случаях может превышать десятки гектаров. В практике строительства промышленных зданий применяют два вида водоотвода: наружный и внутренний.
По конструктивному решению покрытия различают на плоскостные (балочные) и тонкостенные пространственные. В плоскостной системе конструктивные элементы работают самостоятельно, независимо один от другого (балки покрытия, панели настилов). В промышленном строительстве в зданиях пролетом по 36 м применяют в основном плоскостные конструкции покрытий.
Для покрытия помещений больших размеров устраивают тонкостенные пространственные железобетонные конструкции без промежуточных опор. Основное отличие этих конструкций — совмещение несущих и ограждающих функций. Они имеют небольшую массу и красивые архитектурные формы.
Несущие конструкции покрытий были рассмотрены в гл. 5 и 6, как горизонтальные элементы каркаса здания. Огра ждающими элементами покрытий являются плиты настила, паро- и теплоизоляция, выравнивающий слой (стяжка) и гидроизоляционный слой (кровля).
Настилы покрытий в промышленных зданиях обычно устраивают из ребристых железобетонных плит размерами 3X12, 1,5X12, ЗХби1,5Хбм (рис. 76). Плиты укладывают на верхний пояс стропильных конструкций (балок или ферм) и приваривают к нему. Стыки между плитами замоноличивают цементным раствором или бетоном, и тогда настил работает как единая жесткая диафрагма, воспринимающая горизонтальные и вертикальные нагрузки.
Железобетонные плиты длиной 6 м применяют для устройства покрытий с шагом стропил 6 м. В качестве основных применяют плиты шириной 3 м; плиты же шириной 1,5 м используют в качестве доборных элементов и при повышенной нагрузке (например, в местах образования снеговых мешков).
Плиты имеют ребристую форму с высотой продольных ребер в 300 мм; поперечные ребра обеспечивают общую жесткость и устойчивость плиты. Плиты изготовляют как из обычного железобетона, так и с предварительным напряжением. Напряженную арматуру из стали периодического профиля располагают в нижней части продольных ребер. Бетон применяют марок 200 и 300.
Плиты длиной 12 м применяют для покрытий с шагом стропил 12 м. В качестве стропильных конструкций используют железобетонные и реже стальные балки или фермы.
Основными являются плиты шириной 3 м, плиты же шириной 1,5 м применяют в качестве доборных или в местах с большой нагрузкой. В этих плитах, как и 6-метровых, имеются продольные несущие ребра и поперечные ребра жесткости. Высота плит 450 мм. Плиты изготовляют из бетона М400 или 500 с предварительно напряженной арматурой, закладываемой в нижней части продольных
ребер. Ребра и собственно плиту армируют сварными плоскими сетками и каркасами. При образовании между плитами зазора до 200 мм (например при укладке их по сегментным фермам) его заливают бетоном на мелком заполнителе. В последнее время начали широко применять длинномерные плиты-оболочки типа КЖС длиной 12 и 18 м и шириной 1,5 или 3,0 м (рис. 73, д). Такими плитами можно перекрывать здания с большими пролетами, опирая плиты непосредственно на стены или на про: дельные балки. Применение таких конструкций значительно снижает массу и ведет к экономии железобетона. Кроме этого значительно сокращаются трудовые затраты.
Ограждающие элементы покрытий.
Для утепления покрытий укладывают слои паро- и теплоизоляции, выравнивающий слой и гидроизоляцию. При устройстве так называемых холодных покрытий над неотапливаемыми помещениями или над выделяющими большое количество тепла ограждающие элементы не имеют утеплителя.
Слои пар о изоляции укладывают по железобетонным плитам при устройстве покрытий над помещениями с повышенной влажностью.. Назначение пароизоляции предотвратить проникание конденсационной влаги в вышележащий слой утеплителя. Вода, попадающая в слой утеплителя, заполняет поры и ячейки, в результате чего теплопроводность утеплителя резко возрастает и он прекращает выполнять свои функции.
Для устройства пароизоляции используют рулонные гидроизоляционные материалы: рубероид, гидроизол, толь, наклеиваемые на поверхность настила с помощью мастик. Слой пароизоляции можно создать также из горячей битумной или дегтевой мастик.
Типы пароизоляции назначают исходя из требуемого сопротивления паро-проницаемости, которая зависит от влажности воздуха в помещениях и наружного воздуха в наиболее холодное время года. Этот режим определяется упругостью водяного пара внутреннего воздуха в мм рт. ст. и расчетной температурой наружного воздуха.
Теплоизоляционный слой, или утеплитель, выполняют из пористых материалов плотностью 50—500 кг/м3: пено- и газобетона, керамзитобетона, газо- и пеносиликата, пеностекла, пенополистирола. Для этой цели применяют также цементный фибролит, древесноволокнистые плиты и минеральную вату в виде плит или матов.
Утеплителем может служить засыпка из керамзита, шлака, туфа; при этом сыпучие материалы укладывают слоями по 10 см и тщательно уплотняют. Утеплитель в виде засыпок в последние годы из-за больших затрат ручного труда применяют редко — при небольших объемах работ.
Выравнивающий, слой, или стяжка, служит основанием под рулонную кровлю. Его делают, из цементного раствора марок 50—100 или мелкозернистого асфальтобетона. Для устройства плоских покрытий в качестве выравнивающего слоя иногда применяют бетонные плиты с гладкой поверхностью. Во всех случаях выравнивающий слой должен быть гладким и жестким.
Толщину слоя, укладываемого по жесткому плитному утеплителю, принимают в 15—25 мм, а по сыпучему утеплителю — 25—30 мм. Цементные стяжки сразу после устройства покрывают холодной битумной грунтовкой для прочности и лучшего сцепления с наклеиваемым рулонным ковром.
В стяжках из асфальтобетона устраивают температурно-усадочные швы, чтобы предотвратить растрескивание асфальта в зимнее время. Основание обычно разрезают швами на квадраты 4X4 м (ширина шва 10 мм);" швы заклеивают полоской рулонного материала. Асфальто-бетонные стяжки на нежестких и сыпучих утеплителях делать не рекомендуется.
Кровли промышленных зданий наиболее часто устраивают из рулонных кровельных материалов — рубероида, гидроизола, стекло-рубероида, толя. Рулонные материалы склеивают в единый ковер.
В соответствии с СНиП 11-26 кровли виды кровель и потребные для них материалы выбирают в зависимости от уклона покрытия и условий эксплуатации зданий.
На плоских покрытиях (с уклоном>2,5%) кровли выполняют из четырех слоев толя, склееных дегтевой мастикой, или из четырех же слоев рубероида, гидроизола или стеклорубероида на битумной мастике.
Кровлю делают также из четырех слоев битумной или резино-битумной мастики с четырьмя армирующими прокладками из.стек-лохолста или из стеклосетки.
При уклоне покрытия / = 2,5—10% кровли выполняют из трех слоев толя на дегтевой мастике или трех слоев рубероида или стеклорубероида на битумной мастике.
Для защиты от действия- солнечных лучей рулонный ковер покрывают защитным слоем из светлого гравия с крупностью зерен 5—10 мм, втопленного в битумную мастику. При устройстве водоизоляционного ковра из стеклорубероида на плоских покрытиях укладывают по три слоя, на скатных — по два.
Гидроизоляцию покрытий делают также из битумных или резинобитумных мастик с прокладками из стеклохолста. При уклонах до 10% укладывают три слоя мастики с тремя армирующими прокладками, при уклонах от 10 до 15%— по два слоя мастики и прокладрк. При применении битумно-латексных эмульсий прокладки делают из стеклосетки.
Основным недостатком описанных покрытий является их большая масса, что ведет к увеличенным сечениям несущих конструкций каркаса.
В последние годы устраивают облегченные покрытия с массой до 100кг/м2. Несущими конструкциями служат металлические фермы из алюминиевых сплавов. Настил состоит из профилированного стального или алюминиевого листа, укладываемого по прогонам.. В качестве настила можно применять асбоцементные листы. Утеплитель используют плотностью 50—70 кг/м3 на основе полимеров; кровлю устраивают рулбнную.
Недостатками указанных типов покрытий являются большое количество конструктивных элементов (слоев), большие затраты труда на их устройство.
Применение комплексных конструкций, совмещающих в себе несколько функций, устраняют указанные недостатки. Значительные преимущества имеют комплексные конструкции покрытий, изготовляемые в заводских условиях. Комплексный настил, изготовляемый на основе железобетонной плиты, состоит из слоев пароизоляции, утеплителя, стяжки и слоя гидроизоляции. При монтаже таких настилов требуется только заделать швы между плитами и наклеить на них слои гидроизоляции.
Плиты покрытий из ячеистых бетонов, совмещающие функции настила и утеплителя, устраивают в зданиях с шагом несущих конструкций в 6 м . Плиты изготовляют из автоклавного армированного ячеистого бетона (пенобетона или пеносиликата) плотностью до 1000 кг/м3. Основные плиты имеют длину 6 и ширину 1,5 м, доборные — ширину 0,75 м; толщина их—200 и 240 мм. Представляет интерес комплексный настил коробчатой формы . Его склеивают из асбестоцементных плоских листов и профильных деталей, утеплителем служит минеральная вата или войлок. Поверху наклеивают слой гидроизоляции.
Многослойные комплексные панели покрытий можно изготовлять из стеклотекстолитовых листов.Для зданий пожаро-взрывоопасных и взрывоопасных категорий А, Б и Е устраивают легко сбрасываемые покрытия. Они сравнительно легко сбрасываются под действием избыточного давления, если в помещении взорвутся газообразные вещества или пыль. При этом основные конструкции каркаса и стены здания не разрушаются. Суммарная площадь легко сбрасываемых участков покрытия, стен, а также окон и дверей должна быть не менее 0,05 м2 на 1 м3 взрывоопасного помещения.
Настил легко сбрасываемого покрытия делают из железобетонных плит и асбестоцементных волнистых листов. Железобетонные плиты имеют длину 6 м, ширину 3 или 1,5 м, поперечные ребра жесткости (рис. 78). Плиты свободно укладывают на несущие конструкции.На железобетонные плиты укладывают волнистые асбестоцементные листы усиленного профиля, а по ним утеплитель. Поверх утеплителя делают выравнивающий слой, по которому настилают рулонную кровлю.Практика эксплуатации зданий подобной конструкции показала недостаточную эффективность их покрытий, так как ребра железобетонных плит оказывают значительное сопротивление избыточному давлению. В последние годы начали применять легкосбрасываемые покрытия с массой до 60 кг/м2,. В качестве утеплителя используют материалы на основе полимеров. Для уменьшения сопротивления разрыву водоизоляционного ковра его разрезают на участки (карты) площадью 200—300 м2 с устройством специальных швов.
На не отапливаемых зданиях складских помещений и производственных с большими тепловыделениями устраивают покрытия с кровлями из асбестоцементных волнистых листов усиленного профиля. Такие листы укладывают на предварительно напряженные железобетонные прогоны таврового сечения, на металлические прогоны из швеллерной стали или на деревянные. Коньки кровель перекрывают наглухо или с вентиляционными щелями с помощью специальных переходных фасонных деталей и коньковых деталей лотковой формы.Водосток и водоотвод с покрытий. Покрытия промышленных зданий больших площадей часто не имеют достаточных уклонов для стока вод атмосферных осадков, вследствие чего правильный выбор системы отвода вод является важной технической задачей. Для отвода воды с крыш устраивают наружный водосток или внутренний водоотвод.Наружный водосток целесообразно устраивать со зданий со скатными крышами небольшой (до 12 м) ширины и высотой до 10 м. . При неорганизованном водостоке вода стекает на землю по всей наклонной плоскости покрытия и карниза. При организованном водостоке вода стекает с крыш во водосточным трубам. Основным недостатком наружного водостока является замерзание воды в водосточных трубах при зимних оттепелях.
Внутренний водоотвод устраивают со зданий с плоскими и многоскатными покрытиями. Для приема и отвода воды служат водоприемные воронки, отводящие трубы и трубы стояки, установленные внутри здания. Через эту систему труб вода поступает в канализационную систему.Для организации водоотвода с плоских покрытий устраивают скаты в сторону разжелобков, в которых размещают водоприемные воронки путем изменения толщины слоя утеплителя и выравнивающего слоя. Уклон делают в пределах 2—3%.
Разжелобки должны иметь уклон 2—0,5% в сторону водоприемных воронок, расстояние между воронками не должно превышать 24 м. В покрытиях скатного и сегментного типа водоприемные разжелобки устраивают в ендовах и вдоль парапетов. В последнем случае рулонный ковер поднимают на всю высоту парапетной стены и приклеивают к ней. Водоизоляционный ковер в этих местах делают усиленным — в 5—6 слоев, поверх него устраивают защитный слой из гравия по битумной мастике. Парапетную стену из кирпича или блоков покрывают железобетонной плиткой, а стену из крупных панелей — стальным фартуком.
Водоприемные воронки изготовляют из чугуна и устанавливают в водоприемных лотках. Площадь водосбора на одну воронку не должна превышать 800 м2 при диаметре отводного патрубка и стояка не менее 300 мм, а длина пути стекающей воды в воронку до 150 м. Воронки располагают через 24—48 м и не ближе 50 см от выступающих стен. В плоских кровлях площадь стока на одну воронку можно увеличить до 1200 м2.
Для установки воронки в плите покрытия делают отверстие, вокруг которого устраивают бетонную площадку. Слой утеплителя в этом месте не укладывают, обеспечивая прогрев этого участка внутренним воздухом помещения. Постоянное подтаивание снега в зимнее время препятствует образованию наледей вокруг воронок при перепадах температур зимой. В районах суровым зимним климатом делают специальные подогревающие устройства в местах установки воронок. В отверстие вставляют чугунный патрубок, на который наклеивают рулонный ковер, усиленный слоями стеклоткани и пропитанный битумом.На промышленных зданиях в южных районах страны устраивают плоские водонаполненные покрытия — «кровли-ванны». На этих покрытиях в летнее время находится слой воды толщиной 25—35 мм, который улучшаем температурно-влажностный режим в помещениях, а также предохраняет рулонную кровлю от перегревания, а следовательно, и от преждевременного разрушения. Принципы устройства водонаполненных покрытий такие же, как и обычных плоских покрытий с внутренним водоотводом. Гидроизоляционный рулонный ковер делают из четырех слоев толя, наклеиваемых дегтепековой мастикой на основе каменноугольных дегтей с температурой размягчения 40—50°€. Такая мастика при высоких температурах в летнее время расплавляется и заполняет трещины. В качестве защитного слоя применяют гравийное покрытие на горячей дегтепековой мастике. Каменноугольные дегти предохраняют рулонные ковры от загнивания и препятствуют прорастанию различных семян, попадающих на покрытие.Постоянный уровень воды поддерживают по переливным патрубкам, вставляемым в водоприемные воронки летом. При интенсивном испарении воды ее добавляют из системы водопровода, а при наступлении холодов воду спускают через водоприемные воронки. Площадь водосброса на одну воронку в этих случаях принимают не более 900 м2. В местах примыкания кровли к стенам и деформационным швам рулонный ковер поднимают не менее чем на 150 мм и прикрывают фартуками из оцинкованной стали. Вентиляционные короба в местах примыкания к кровле оклеивают прочной тканью, пропитанной дегтевой мастикой.
Пространственные системы покрытий. Для, промышленных зданий больших пролетов применяют пространственные системы покрытий без промежуточных опор. Основное отличие этих видов покрытий от балочных — совмещение несущих и ограждающих функций. Это дало возможность уменьшить их массу, снизить расход материалов и придавать зданиям своеобразные архитектурные формы и выразительность.
Пространственные системы покрытий представляют собой тонкостенные оболочки различной геометрической формы, имеющие одинарную или двоякую кривизну поверхности. Покрытия такой формы из монолитного железобетона отличаются трудоемкостью. Поэтому как у нас, так и в зарубежных странах более распространены сборные или сборно-монолитные конструкции в виде оболочек, складок, сводов, куполов и висячие (вантовые).
Ц и ли ндрические оболочки подразделяют на длинные (при отношении величины пролета к длине волны больше единицы) и короткие. Длинные цилиндрические оболочки применяют для оболочек 12 и 18 м, высота не менее 1/15 пролета. По длинной стороне устраивают .бортовые элементы с высотой от 0,3 до 0,5 высоты оболочки. Оболочки, выполняемые из монолитного железобетона, могут иметь выпуклую форму постоянного сечения. Оболочки из сборных железобетонных конструкций монтируют из отдельных ребристых элементов с толщиной плит 30—40 мм. Соединяют элементы путем сварки стальных закладных деталей и заполнения швов мелкозернистым бетоном. .Так называемые короткие цилиндрические оболочки выполняют из элементов длиной 18—36 м с пролетами 6 и 12 м. В качестве бортовых элементов используют арочные железобетонные фермы. Покрывать здания ячейкового типа можно оболочками двоякой положительной кривизны. Оболочки состоят из плит-скорлуп размерами 3X3 м, усиленных диагональными и бортовыми ребрами. Такие плиты опирают по контуру на фермы с пролетами в 18, 24 и 36 м, в результате чего образуются жесткие диафрагмы .
Складчатые покрытия собирают из гофрированных тонкостенных плит-панелей. Преимущество этого вида покрытий — более простая технология возведения по сравнению с устройством цилиндрических оболочек. Складчатые элементы имеют треугольную и трапециевидную форму. К недостаткам их следует отнести возникновение в поперечном направлении изгибающих моментов, для погашения которых необходимо устраивать рёбра жесткости и ограничиваться шириной до 6 м.
К пространственным системам покрытий относятся висячие (Байтовые) конструкции, которыми можно перекрывать большие площади без внутренних опор . Ограждения их могут быть подвесными или уложенными на ванты. Байтовые покрытия применяют в зданиях безопорных большепролетных павильонного типа — спортивных сооружениях, выста вочных павильонах, ангарах и т. п., поэтому в данной книге конструкции их подробно не рассматриваются.
Фонари. Это остекленные надстройки над отверстиями, в покрытиях, предназначаемые для освещения естественным светом зданий шириной более 18 м и аэрации.
Аэрационные фонари устраивают в производственных зданиях с большими выделениями тепла, пыли, дыма и газов (металлургическая и химическая промышленность). В этих случаях освещение устраивают боковое или, искусственное, так как стекла фонарей быстро загрязняются, а частая очистка представляет трудоемкую операцию. Световые или светоаэрационные фонари имеют ряд существенных недостатков и в последние годы их применяют редко. Фонари усложняют конструкции покрытий, увеличивают нагрузки и повышают стоимость покрытий на 10% и более. Кроме того, фонари задерживают снег на покрытиях, что снижает уровень естественного освещения помещений.
Более часто устраивают продольные фонари, простые в изготовлении. Остекление фонаря может быть глухим (не створным) или открывающимся одинарным или двойным. Иногда фонари размещают поперек здания. По профилю поперечного сечения фонари -подразделяют на зенитные, прямоугольные, трапециевидные, треугольные, шедовые.,
Зенитные фонари монтируют из стекложелезобетонных панелей. Размещают их в плоскости покрытия и устраивают в обычных покрытиях, а также в большепролетных сводах и оболочках.
В трапециевидных фонаря х переплеты располагают под углом 70—80°, ширину фонаря принимают равной 6 и 12 м .
Шедовые фонари, имеющие одностороннее вертикальное остекление, обычно входят в основную конструкцию покрытия.Плоскость стекления чаще всего обращают на север, для того чтобы прямые солнечные лучи не попадали внутрь помещений . Треугольные фонари служат обычно только для освещения, поэтому остекление их делают глухим . Существенными недостатками таких фонарей являются трудность очистки стекол и высокая стоимость их изготовления.
Наиболее распространены прямоугольные фонари, простые и надежные в эксплуатации. Ширину фонарей для зданий пролетами 12 и 18 м принимают 6 м, а для пролетов 24 и 30 м—-12 м. Такие фонари в поперечном сечении имеют П-образную форму, остекленные поверхности располагают вертикально. По длине здания фонари не доводят до торцевых стен обычно на 6 м. Несущие конструкции фонарей состоят из стоек, верхнего пояса и двух раскосов .Фермы изготовляют из прокатных профилей; верхние пояса — из двутавров, стойки — из швеллеров, раскосы — из уголков.
Для изготовления переплетов остекления применяют специальные прокатные профили: верхняя обвязка — из швеллерного профи пример, стена в 1,5 кирпича без штукатурки имеет размер 380 мм, 2 кирпича—510 мм, в 2,5—640 мм.. Толщину несущих стен определяют, исходя из расчетов на прочность и теплотехнических требований. Если стена по расчетам оказывается недостаточной для воспринятая нагрузки, в местах опирания несущих конструкций устраивают пилястры — выступы, располагаемые в промышленных зданиях обычно с внутренней стороны. Пилястры устраивают также для повышения устойчивости высоких и тонких стен.
При больших внутренних горизонтальных нагрузках на стены (склады сыпучих материалов и др.) для повышения несущей способности стен устраивают большие выступы с наружной стороны, называемые контрфорсами.
Несущие кирпичные стены опирают, как правило, на ленточные фундаменты.
Самонесущие киркичные стены применяют в промышленных зданиях довольно широко, особенно в тех районах, где еще не создана индустриальная база по выпуску сборных стеновых элементов.
Толщину самонесущих стен определяют в основном .'теплотехническими расчетами. Такие стены опирают на фундаментные балки, поверх которых укладывают слой гидроизоляции из жирного цементного раствора и гидроизоляционную прокладку. К каркасу здания стены крепят с помощью анкерных стальных связей над оконными проемами укладывают железобетонные перемычки.Верхнюю часть кирпичной стены при наружном водостоке заканчивают карнизом, который образуется напусками последних рядов кладки стен. Для устройства карнизных свесов применяют также железобетонные карнизные плиты. В углах каркасных зданий предусматривают утолщения стен дляпредотвращения их промерзания. Стены из крупных блоков индустриальнее по сравнению со стенами из кирпича. Блоки изготовляют на заводах и полигонах, и применение их значительно уменьшает затраты труда на площадке. Рядовые блоки, из которых выкладывают основную часть стены, имеют высоту 585 и 1185 мм; длину блоков, обычно принимают кратной 0,5 м,. и она составляет, за вычетом толщины, 1490 и 1990 мм. Толщину блоков принимают равной 400 и 500 мм. По контуру блока устраивают треугольный или другой формы паз для образования прочного растворного шва.В простеночных блоках имеются четверти для установки оконных блоков, высота их такая же, как и рядовых. Блоки-перемычки, располагаемые над оконными проемами, армируют.. Высота таких блоков 585 мм, длина до 6 м.Блоки изготовляют из легких бетонов плотностью 1200— 1600 кг/м3 (керамзитобетон, шлакобетон и др.), марки бетона 50и" 100. С наружной и внутренней сторон блока наносят фактурные слои из цементного штукатурного раствора (наружный слой иногда делают из декоративного раствора). Наличие фактурных слоев сводит к минимуму отделочные работы да стройплощадке. Стены из крупных блоков являются преимущественно несущими.
Стеновые блоки устанавливают на цементном растворе, вертикальные швы перевязывают. При возведении несущих стен в местах опирания балок или прогонов укладывают специальные блоки, имеющие пазы и опорные плиты. Самонесущие стены примыкают к каркасу здания, опорой для них служат фундаментные балки, укладываемые на фундаменты При внутреннем водоотводе с покрытий из блоков устраивают парапетную стену, при наружном водостоке? стены завершают карнизными блоками. Стены из крупных панелей являются наиболее индуст риальными по сравнению со стенами из других материалов. Поэтому для устройства стен промышленных зданий в последнее десятилетие все больше применяют крупные стеновые панели. Преобладающее применение панелей по сравнению со стенами из красного кирпича объясняется меньшей трудоемкостью возведения стен и тем, что собственная масса 1 "м2 стены уменьшается в 2—3 , раза, чтоб важно для транспортирования.
Из крупных панелей монтируют самонесущие стены и навесные. Для монтажа самонесущих стен с освещением через, оконные проемы применяют три вида панелей: рядовые, простеночные и угловые. При устройстве навесных стен для освещения* Смещений предусматривают ленточное остекление. Крупные стеновые панели представляют собой конструкции заводского изготовления с отделанной внутренней и .наружной поверхностью, что исключает производство отделочных трудоемких работ на строительной площадке. Отделочные" работы на площадке сводятся к заделке швов, исправлению некоторых дефектов, а иногда и покраске внутренних поверхностей.
Неутепленные. панели применяют для стен неотапливаемых зданий с шагом колонн 6'и 12 м. Они имеют вид железобетонных ребристых плит длиной 6 и 12 м и шириной (высотой) 1,2 и 1,8 м. В панели длиной 6 м по контуру имеются ребра высотой 120 мм . Панель шириной 1,2 м имеет одно внутреннее продольное ребро, а шириной 1,8 м — два продольных ребра . По контуру панели длиной 12 м имеются ребра жесткости высотой 300 мм. и внутренние вертикальные ребра высотой 120 . Такие, панели изготовляют обычно из бетона М300. Панели длиной б м армируют плоскими сварными каркасами и сетками.' В продольных ребрах панелей длиной 12 м арматуру предварительно напрягают. Панели из легкого бетона (керамзито- и перлитобетонные) применяют наиболее, часто. Из керамзитобетонных панелей монтируют стеньь зданий с влажностью воздуха- не более.75о/0, перлитобетонных - не выше 60%. Их выпускают трех видов —рядовые, простеночные и парапетные (карнизные). Бетон для таких панелей применяют плотностью . 800-1200 кг/м3; с обеих сторон панели
Унифицированные размеры панелей по высоте и длине прзво-ляют.при компоновке стен, здания обойтись двумя их основными типами высотой 1,2 и 1,8 м. При этом высоту первой панели от нулевой отметки до низа оконного проема принимают, как правило, равной. 1,2 или 0,8 -м, что обеспечивает хорошее освещение рабочих мест. Нижнюю панель укладывают в уровень покрытия так, чтобы нижняя кромка свисала ниже балки или фермы покрытия на 0,6 м. Если требуется уменьшить высоту оконного проема или ленточного остекления, глухую панель укладывают сверху. Крупнопанельные стены многоэтажных зданий проектируют по таким же принципам что и для одноэтажных зданий. Предпочтение отдают навесными панельным стенам.. Основное правило раскладки панелей по высоте заключается в следующем. Первый ряд от нулевой отметки выполняют из панелей высотой 1,2 м. В уровне междуэтажных перекрытий устанавливают панели высотой 1,8 м так, чтобы нижняя кромка их располагалась на 600 мм ниже отметки чистого пола этажа. Панели, в углах зданий компонуют по разному, в зависимости от привязки конструкций к разбивочным осям и видов панели. При нулевой привязке продольных стен или с отступом на ,250 мм панелей' из легких и ячеистых бетонов применяют угловые панели длиной 625(К мм или простеночные. При стенах из трехслойных панелей в углах здания укладывают теплоизоляционные блоки из легких или ячеистых бетонов сечением 300X300 или 350X300 мм. При привязке колонн с отступом на 500 мм в углу, устанавливают теплоизоляционные блоки. Панели прикрепляют к -колоннам путем сварки закладных металлических деталей панелей и колонн. В последнее время появился опыт монтажа стен из многослойных элементов — стемалитовых панелей. Это слоеная конструкция из двух облицовочных слоев — стемалита (закаленное окрашенное стекло) с заключенным между ними слоем утеплителя, (пеностекло, пенопласт). Внутреннюю облицовку делают, в частности,, из асбестоцементных плоских листов показан общий вид здания со стенами из стемалитовых панелей. Многослойные стеновые панели делят на клееные и соединяемые крепёжными элементами. Для неотапливаемых промышленных зданий в качестве ограждающих конструкций применяют следующие листовые - материалы:, асбоцементные волнистые листы, профилированные стальные или алюминиевые и волнистые листы из стеклопластика.
Внутренние стены и перегородки. Внутренние стены промышленных зданий отгораживают те помещения, в которых происходят иные технологические процессы., чем в основном производстве. Это могут быть участки с повышенным режимом чистоты., залы управления автоматизированными процессами, холодильные камеры, помещения с выделениями газов, взрывоопасные, производства.
Внутренние стены устраивают нередко как противопожарные преграды — брандмауэры, устраиваемые выше уровня кровли на. 500 мм. В большинстве случаев такие стены выкладывают из кирпича. Стены располагают по разбивочным осям, что упрощает их увязку с каркасом здания. Поперечные стены в зданиях, имеющих несущие конструкции покрытия в виде ферм, размещают рядом с колоннами или фермами. Толщину внутренних кирпичных стен принимают в 1 и 1,5 кирпича.. При большой высоте стен, их усиливают пилястрами. Брандмауэры устраивают толщиной не менее 1,5 кирпича Перегородки делают обычно из шлако- или гипсобетонных блоков (при влажности воздуха не выше 50—60%), стеклоблоков. Индустриальными являются внутренние стены из специальных бетонных панелей длиной 6 м и толщиной
80 мм. Панели крепят к колоннам каркаса или к металлическому фахверку, верхнюю часть стен выполняют из асбестоцементных листов . Сборные легкие перегородки монтируют из деревянных, гипсобетонных, металлических и железобетонных щитов. Их крепят к с тойкам. Обычно легкие перегородки делают высотой в 2,5—3 м, когда не требуется полной изоляции отдельных помещений. В таких перегородках можно предусматривать остекление или монтировать их из металлической сетки.
Оконные проемы устраивают для освещения помещений естественным светом и аэрации. Площадь, места и форму окон определяют по нормам освещения и аэрации помещений и с учетом -архитектурно-художественных требований фасада здания.. Кроме отдельных оконных проемов в некоторых промышленных зданиях устраивают сплошное ленточное остекление. Заполнение оконных проемов может быть одинарное или двойное, с открывающимися створками или лентами створок. В одноэтажных зданиях высотой более 6,0 м оконные проемы заполняют переплетами с двойным остеклением. Высота подоконников от пола 2,4~-3,6 м. В верхних этажах устраивают одинарное остекление.Оконные проемы больших размеров и витражи на всю стену делят на части металлическими или железобетонными импостами (стойками) и балками, передающими ветровую нагрузку на колонны каркаса здания. Оконные проемы заполняют глухими или открывающимися створками с нижней, верхней или средней подвеской. Оконные переплеты выполняют из металла, железобетона и реже — из дерева.
Железобетонные переплеты огнестойки, не подвержены коррозии и дешевы в эксплуатации, но трудоемки в изготовлении. Переплеты выполняют целиком из железобетона. Открывающиеся створки и фрамуги делают из металла или дерева.
Переплеты устраивают высотой 1,2 м и шириной в три стекла, т. е. 1,5 м, а также в четыре стекла—2,0 м, 6-и 8 стекол такие переплеты крепят к стенам при помощи анкеров из стали диаметром 10 мм, закладываемых в швы кладки.
Металлические переплеты изготовляют обычно из стальных или алюминиевых прокатных профилей. В переплетах устраивают одинарное или двойное. остекление. Стекла вставляют с внутренней стороны. » Деревянные п е ре п л е т ы менее долговечны в эксплуатации, однако ввиду сравнительно небольшой стоимости и простоты в устройстве их применяют достаточно широко. Такие переплеты предусматривают стандартных размеров: шириной, 1,5, 3,0 и 4,5 м и высотой 1,2—3,6 м.
Для заполнения оконных проемов больших размеров переплеты компонуют из стандартных переплётов. Они могут быть глухими и открывающимися.. Оконные коробки изготовляют двух видов: для одинарных переплетов и двойных.. Коробки делят горизонтальными горбыльками и вертикальными импостами на ячейки, в каждую из которых вставляют переплеты. Оконную коробку устанавливают в оконные проемы и опирают на деревянную монтажную доску, укладываемую на железобетонную плиту. При устройстве, ленточного остекления для панельных стен применяют типовые оконные блоки и панели, равновеликие стеновым. В последние годы для освещения промышленных зданий начали использовать индустриальные большеразмерные конструкции оконные панели. Стальные оконные панели представляют собой стальные рамы, заполненные переплетами с одним или двумя стеклами. Обвязку рамы стойки делают из гнутых швеллеров, нижний горизонтальный элемент — из 'Штампованного профиля. Переплеты монтируют из тавровых прокатных профилей, соединяемых на сварке. Стекла вставляют на резиновых прокладках. Такие панели имеют длину 6 ми высоту 1,2 и 1,8 м. Глухие (неоткрывающиеся) панели вькотой 1,15 и 1,75 м устанавливают в верхней части проемов. Переплеты- могут быть с одинарным или двойным остеклением с глухими или открывающимися створками. Применяют также глухие стальные панели с одинарным остеклением. Рамы таких панелей выполняют из гнутых специальных профилей, а элементы переплетов — из тавриков и уголков .
В зданиях, оборудованных вентиляцией и кондиционированием воздуха, применяют глухие стекложелезобетонные панели. Кроме стекла для светопрозрачных ограждений широко используют стеклянные блоки и стеклопрофилит. Они более равномерно рассеивают свет по всему помещению и являются звукоизолирующим материалом. Панели из стеклопрофилита, изготовляют в металлической обвязке. При высоте оконных проемов до 2,4 м применяют стеклопрофилит швеллерного сечения, при большей высоте — коробчатого. Наиболее просты по конструкции, светопрозрачные ограждения из стеклоблоков площадью до 4 м2 в виде армированной кладки. Такие проемы хорошо сочетаются как с кирпичными, так не панельными стенами .
Двери. Ворота. "Проезды. Двери, для промышленных зданий, ' и административно-бытового назначения изготовляют по размерам, предусмотренным ГОСТ 6629, на деревообделочных заводах — в виде блоков (дверное полотно и обвязка). Дверные полотна могут быть глухими или остекленными, одно- и двустворчатыми. Ширина полотен глухих одностворчатых дверей установлена в пределах 600.—1100 мм, высота — 2000 и 2300, ширина полотен двустворчатых дверей—700. и 900, высота их—2300 мм. Остекленные двустворчатые двери с притвором в четверть и с качающимися полотен, равную 6.00, 700 и 900 мм, высоту —ЛЮО и 23Ш мм; одностворчатые — ширину 700, 800, 900 и 1100 мм высоту 2000 и 2300 мм, До рота в промышленных знаниях предусматривают для въезда грузовых автомобилей, автокранов, автопогрузчиков, а иногда железнодорожного транспорта. По конструкции ворота подразделяют на распашные, раздвижные и шторные. При расчетной зимней температуре ниже —20р Сустраивают тамбуры или воздушные завесы. Наиболее распространены и просты в изготовлении и эксплуатации распашные (створные) ворота. Они представляют полотнища (створки), навешиваемые с помощью петель на обрамляющую проем раму. Для прохода людей в воротах устраивают калитки. Полотнища представляют собой стальную раму с заполнением досками, пластмассовыми элементами, стальными или алюминиевыми профилированными листами. При значительной ширине ворот их делают раздвижными этом случае полотнища ворот подвешивают на роликах, перемещающихся по верхнему рельсу. При больших размерах и массе полотнища опирают также на ролики, которые перемещаются по рельсу, уложенному на уровне пола. Перемещают полотнища с помощью механизмов. Полотнища имеют рамную конструкцию, заполненную легким материалом. При ширине ворот до 6 м обычно делают одну или две створки, раздвигающиеся в одну или две стороны.. При большей ширине предусматривают большее количество створок,. которые могут складываться наподобие гармошки. Подъемные и шторные ворота применяют редко вследствие более сложной конструкции их.. Размеры проездов и проходов в производственных зданиях определяют для обеспечения, удобного обслуживания оборудования и транспортирования сырья и готовой продукции. Основным требованием к расположению проходов и их размеров является возможность быстрой и. безопасной эвакуации работающих при возникновении пожаров или других аварийных ситуаций. Ширина и высота проездов должны обеспечивать беспрепятственное движение внутрицеховых транспортных средств с учетом их габаритов и прохода людей., Высоту внутрицеховых проездов для автотранспорта принимают не менее 3,6 м, для авто- и электрокаров — не менее 2,4 м. Ширину 15а проезда, ограниченного стенами или рядами технологического оборудования, делают больше на 0,8 м для обеспечения прохода людей.
Противопожарные проезды принимают не менее 4 м шириной. Коридоры должны иметь ширину не менее 1,5 м, не огражденные проходы—1 м.
Полы.
В одноэтажных промышленных зданиях полы устраивают по грунту, сняв с него растительный слои, а в многоэтажных зданиях — по междуэтажным перекрытиям. Пол настилают из нескольких элементов, описанных ниже. Покрытие пола — верхний слой, подвергающийся воздействию при эксплуатации. Он может быть монолитным, из штучных материалов и рулонным .Покрытия полов промышленных зданий должны обладать многими свойствами: повышенной прочностью против механических повреждений, малой истираемостью, эластичностью, бесшумностью при хождении и движении транспортных средств, отсутствием скольжения, не сгораемостью, удобством ремонта. Кроме того, покрытие пола должно обладать масло - и химической стойкостью, малой электропроводностью, не искрить при ударе. Вследствие того,. что материал, удовлетворяющий в полной мере всем этим требованиям, создать очень трудно, при проектировании пола применяют материал, удовлетворяющий основным требованиям данного производства. Так, при небольших нагрузках на полы при движении людей, ручных тележек и легких электрокаров нарезиновых шинах покрытие пола проектируют бетонное, цементное, асфальтобетонное, из ксилолита, бетонных, цементных и керамических плиток. При движении в цехе автомобилей и тяжелых электрокаров покрытие устраивают бетонное, асфальтобетонное или из бетонных плит. Если на пол могут падать тяжелые предметы, его покрытие выбирают в зависимости от их массы. Так, при массе предметов до 5 кг можно применять все типы покрытий, кроме поливинилацетатных, из линолеума, керамических плиток.' При массе предметов до 10 кг покрытие делают чаще всего бетонное, металлоцементное, из бетонных плит.
В случае воздействия на пол повышенных и высоких температур вид покрытия выбирают в зависимости от этих факторов. 'Так, при нагревании пола до 50° допускаются все виды покрытий, до 100° — тоже, кроме асфальтобетонного поливинилацетатного и ксилолитового покрытия. В: тех случаях когда на полы длительно действуют вода, минеральные масла и эмульсии, органические растворители, монолитное покрытие пола делают бетонное, мозаичное и цементное. Штучные полы настилают из бетонных, мозаичных или -керамических плиток на цементном растворе.Когда на покрытия полов могут действовать серная, соляная или азотная кислота полы настилают из брусчатки, клинкерного кирпича, из керамических и каменных литых плиток, а также из специального кислотостойкого кирпича или кислотостойких керамических плиток на битумных и дегтевых мастиках. Для устройства . полов в таких цехах рекомендуется применять .в качестве связующего кислотостойкий раствор на жидком стекле. При действие же на поды щелочей и их растворов применять для покрытий растворы на жидком стекле не разрешается . Во взрывоопасных помещениях покрытия полов следует устраивать монолитные из бетона и асфальтобетона, ксилолитовые, а также из бетонных, цементных и мозаичных плит цементном растворе. Для обеспечения диэлектрических качеств подов их покрытия делают из асфальтового раствора или бетона, торцевые или дощатые. С т я ж к а— слой, предназначенный для выравнивания, поверхности подстилающего слоя или основания. Стяжку обычно выполняют из. бетона, раствора, или асфальта толщиной 20—40 мм. Между покрытием пола и стяжкой устраивают прослойку — промежуточный соединительный слой. Подстилающий слой, необходимый при устройстве полов по грунту, служителя распределения нагрузки на основание. На достаточно прочном грунте, а также при устройстве гравийных; или щебеночных полов такой слой не нужен. Подстилающий слой из трамбованного песка делают толщиной не менее 6 см, слой из шлака, гравия, щебня — не менее 8 см и бетона — не менее 12 см. Слой из асфальтобетона предусматривают в тех помещениях, где на полы - могут воздействовать кислоты и щелочи.Уровень пола, укладываемого по грунту, поднимают не менее чем на 150 мм выше уровня прилегающей территории.
Гидроизоляция, устраиваемая по подстилающему слою, обычно состоит из ковра рулонного материала в 2—3 слоя с обмазкой дегтевой или битумной мастикой. Т е,п л о- и звукоизоляционные слои на полах одноэтажных зданий делают вдоль наружных стен, из шлака, легких и ячеистых бетонов., В многоэтажных зданиях звукоизоляционные слои .укладывают по плитам междуэтажных перекрытий. Так как слой звукоизоляции имеет небольшую прочность, поверх его требуется > . прочная стяжка из цементного раствора или бетона толщиной 40 мм.
Монолитные пол ы , цементные и бетонные полы устраивают в помещениях с влажными условиями производства. . Недостатками их являются ,большая теплоусвояемость (их называют холодными), хрупкость, слабая стойкость к действиям кислот и щелочей. Цементные полы делают из слоев цементного раствора состава 1 :2— I : 3 и толщиной 20—40 мм. Для уменьшения истираемости и водопроницаемости бетонных и цементных полов производят флюатирование обработку поверхности кремнефтористоводороднои. кислотой — или применяют полимербетон. Бетонные полы-выполняют из двух слоев бетона: нижнего из- бетона марок 50—200, верхнего покрытия из бетона марки 200-НЮО Асфальтовые и асфальтобетонные полы, укладывают слоем толщиной 20-—50 мм. На участках с особо интенсивным движением тяжелого оборудования или транспорта настилают металлоцементные или сталебетонные полы, в которые добавляют стальные опилки и стружкуразмерами не более 5 мм. Мозаичные полы — бетонные, поверхность которых отшлифована машиной, с заполнителем из природных материалов (гранит, диабаз и др.). Такие полы менее истираемы, чем цементные бетонные. В полах по грунту подсти лающий слой делают из гравия, щебня, бетона.. В последние годы в некоторых химических цехах начали устраивать наживные полы из пластмасс на основе полимерных связующих .(эпоксидных, фуроловых, фенолфермальдегидных, полиэфирных и других смол полимеров). Например, поливинилацетатные покрытия размещают на цементно-песчаной стяжке. При устройстве поливинилацетатно – бетонного пола в бетонную смесь вводят поливинилацетатную эмульсию, которая увеличивает эластичность, упругость й сопротивление истиранию .
Штучные полы. Деревянные полы, полы из торцевых шашек, в которых волокна древесниц расположены перпендикулярно к поверхности пола, обладает ценными свойствами: упругостью, беспыльностью, малой истираемостью и огнестойкостью. Шашки антисептируют и укладывают по подстилающему слою щебня.. Нижнюю часть шашек перед укладкой покрывают мастикой; благодаря чему они прочно склеиваются, приобретая монолитность и прочность. Каменные полы (брусчатые, булыжные) настилают в тех производственных помещениях, в которых полы подвергаются значительным механическим. воздействиям и высоким температурам. Брусчатку из гранита или диабазальта размером 15X22 см и высотой 14—18 см укладывают по песчаному уплотненному основанию или утрамбованному грунту. Швы заполняют битумом, песком или цементным раствором . Клинкерные полы делают из клинкерного кирпича. В зависимости тот .нагрузок и условий эксплуатации кирпич укладывают или плашмя, или на ребро, швы заливают битумом или цементным раствором . Полы из керамических плиток особенно широко распространены в производственных зданиях. Они прочны, беспыльны, термостойки, но холодны. Подстилающий слой и швы между плитками выполняют из цементно-песчаного раствора.
Полы из железобетонных плит толщиной 100—140. мм устраивают по грунту. Плиты укладывают на песчаную прослойку толщиной 200—220 мм Металлические полы настилают из стальных или чугунных плит в помещениях металлургических цехов и стекольных заводов. Плиты имеют размеры 30X30, 50X50 и 75X75 см. На нижней стороне их имеются ребра и шипы, верхнюю поверхности плит делают рифленой. Укладывают плиты насухо по песчаному основанию, реже—на цементный раствор.
Для самоконтроля предусмотрен чертеж
ЛЕКЦИЯ 7
ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХПРЕДПРИЯТИЙ
Основные положений по разработке проектов. Промышленные предприятия проектируют на основе перспективного плана развития определенной отрасли промышленности, исходя из потребности народного хозяйства в данном виде продукции. Предварительной разработкой проблем эффективного комплексного использования природных ресурсов в различных регионах страны занимается по соответствующим научно-техническим программам целый ряд научно-исследовательских институтов, академий наук, в том числе институты экономики промышленности. Проектирование предприятий начинают с технико-экономических и инженерных изысканий, в которых дается характеристика района строительства, климатических условий и содержатся сведения о численности .населения, путях сообщения, источниках снабжения сырьем, энергией, водой. В материалах изысканий приводятся также данные о характере проектируемого предприятия, ассортименте выпускаемой продукции и ее "потреблении в данном районе и вне его, производственных и экономических связях с другими предприятиями.
Задание на проектирование составляет заказчик (министерство или ведомство). В этом документе содержатся следующие сведения: наименование предприятия, основание для проектирования, месторасположение строительства и его сроки, номенклатура продукции и мощность производства по основным видам, режим работы предприятия, специализация его, производственное и хозяйственное кооперирование и особенности размещения в промышленном узле; основные источники обеспечения предприятия сырьем, водой, теплом, газом, электроэнергией как в период строительства, так и в процессе, эксплуатации, условия по очистке и сбросу сточных вод; основные технологические процессы и оборудование; автоматизированные системы управления производством; перспективы расширения предприятий, здания или сооружения; размер капитальных вложений и основные технико-экономические показатели, которые должны быть достигнуты при проектировании; требования по разработке вариантов технического проекта, или его частей; стадийность проектирования; наименование генеральной проектной строительной организаций.
При размещении зданий и сооружений предприятия на территории городов проектной организации выдается архитектурно-планировочное задание, а также строительный, паспорт участка и технический паспорт. В последнем излагаются результаты инженерных и экономических изысканий, проведенные в районе строительства. Результаты инженерных изысканий подразделяют на следующие группы: топографические—рельеф местности, наличие лесов, садов, водных источников; болот, промышленных предприятий, дорог, различных коммуникаций, надземных и подземных; геологические данные о характере строения и напластования грунтов; гидрогеологические— характеристика воды и глубина ее залегания, а также данные о характере наземных источников; климатологические температура и влажность воздуха в различные периоды года, атмосферные осадки, направление действующих ветров и их сила, состав воздуха с учетом его запылённости и содержания химических веществ. Проектирование предприятий, зданий и сооружений производится:
в одну с т ад и ю — рабочий проект со сводным сметным расчетом стоимости — для предприятий, зданий и сооружений, которые будут строиться по типовым-и повторно применяемым проектам, а также для технически несложных объектов -в две стадии- проект со сводным сметный расчетом стоимости и рабочая документация со сметами — для других объектов строительства, в том числе крупных и сложных.
Стадийность разработки проектно-сметной документации устанавливается заказчиком в задании на проектирование предприятия, здания и сооружения.
В проектах (в том числе в рабочих) предприятий и сооружений с учетом материалов инженерных изысканий и вариантных проработок уточняются места размещения предприятий, их проектная мощность, стоимость строительства и другие технико-экономические показатели, определенные при разработке схем развития и размещения отраслей народного хозяйства и промышленности, а также схем развития и размещения производительных сил по экономическим районам. При составлении рабочей документации по отдельным особо сложным объектам проектная организация может производить дополнительные проработки, уточняющие материала проекта.
Проектирование крупных предприятий и вооружений ведут по очередям, продолжительность которых не превышаете—4 лет. Сначала разрабатывают схему генерального плана предприятия на полное развитие и основные проектные решения, необходимее для определения стоимости всего строительства.
Технический проект состоит из следующих частей; общей пояснительной записки с кратким изложением содержания проекта и сопоставлением вариантов и данных об очередности строительства; технико-экономической части; генерального плана; технологической части с разделом «Автоматизация технологически* процессов»; проекта организации труда и системы управления производством; строительной части; проекта организации строительства; сметной части и смет на жилищно-гражданское строительство
К рабочей доку мента ции- относятся: рабочие чертежи, разрабатываемые в соответствии с требованиями государственных стандартов; сметы; ведомости объемов строительных и монтажных работ; ведомости и сводные ведомости потребности в материалах; спецификации на оборудование, и габаритные чертежи; паспорта строительных рабочих чертежей зданий и сооружений, составленные по установленным формам.
В рабочей документации приводятся так же расчеты показателей изменения сметной стоимости строительно-монтажных работ, затрат труда и расхода основных строительных материалов в результате применения в проектах- новейших достижений науки и передового опыта.
В состав рабочих чертежей включают следующие основные документы: заглавный лист с перечнем чертежей; архитектурно-строительные чертежи. К ним относят также планы этажей, фасадов, разрезы, чертежи фундаментов под здания и оборудование, не типовых несущих и ограждающих - конструкций, узлов, деталей и изделий со спецификациями; технологические .чертежи: планы и разрезы с указанием технологического, транспортного, энергетического и другого оборудования; схемы технологических трубопроводов, сетей и устройств энергоснабжения и электроосвещения, автоматизации, связи и сигнализации, водопровода и канализации, отопления и вентиляции, кондиционировании воздуха, газоснабжения и др.; чертежи антикоррозионной защиты конструкций оборудования и коммуникаций; чертежи устройств по охране труда и техники безопасности; спецификации для заказов оборудования, в том числе нестандартного, чертежи сооружений и устройств, связанных с охраной окружающей среды, а также выполнением мероприятий по восстановлению (рекультивации) нарушенных земель.
Рабочие проекты разрабатывают обычно для технически несложных объектов или зданий, возводимых по типовым и экономичным индивидуальным повторным проектам. Для сокращения объема проектного материала в рабочий проект включают только те чертежи и данные, которых нет в типовых и повторно применяемых проектах,
В рабочий проект включают рабочие чертежи и пояснительную записку с технико-экономическими показателями, схему генерального плана предприятия или сооружения, перечень типовых и повторно применяемых проектов и изменения в связи с их привязкой, сметную документацию и паспорт рабочего проекта.
Типовые проекты промышленных зданий привязывают к местным условиям строительства с учетом топографических, теологических, гидрогеологических климатических особенностей района строительства, т. е. частично корректируют их. В ходе привязки типовых проектов выполняют следующие проектные работы: определяют координаты и отметки частей зданий и сооружении; уточняют глубину заложения фундаментов и размеры конструктивных решений их и подземного хозяйства с учетом местных гидрогеологических условий; дорабатывают конструкции цокольных и подвальных этажей, а также узлов примыкания к зданиям галерей, эстакад, тоннелей и других сооружений с учетом рельефа места строительства. Кроме того, во время привязки составляют проекты узлов примыкания отводов к сетям водоснабжения; канализации, теплофикации, энергоснабжения и связи, к транспортным устройствам и коммуникациям; уточняют толщину наружных стен или утепляющего слоя ограждающих конструкций; проверяют, соответствуют ли несущая конструкции покрытия снеговым и ветровым нагрузкам в районе строительства; уточняют количество и типы приборов отопления и вентиляционных устройств с учетом климатических условий района строительства.
Размещение промышленных предприятий.
Места размещения промышленные предприятий уточняются, затем в схемах районных планировок. В них предусматриваются комплексные задачи-развития отдельных отраслей промышленности городов, населенных мест, транспортных связей, инженерных коммуникаций, а также мест отдыха трудящихся. Промышленные, предприятия занимают до 15—20% площади в го- родах, а в некоторых и до 50% .Промышленность является градообразующей основой развития новых городов. Такие города, как Алматы, Астана, возникли одновременно со строительством в них крупнейших промышленных предприятий. В исторически сложившихся городах промышленные предприятия создавались постепенно, некоторые отрасли промышленности, и в первую очередь пищевая, были рассчитаны на удовлетворение потребностей жителей этих городов. Развитие промышленности обусловливалось чаще всего наличием сырьевой базы, а также исторически сложившимся профилем производства. Так, в Усть-Каменогорске развивалась цементная промышленность, в Джамбуле, Чимкенте —текстильная и т. п.
При проектировании современных промышленных предприятий применяется принцип объединения нескольких предприятий на общей территории. В соответствии с СНиП «Генеральные планы промышленных предприятий. Нормы проектирования», предприятия,как правило, следует размещать в составе группы предприятий (промышленного узла) с организацией для них общих объектов вспомогательных производств и хозяйств, инженерных сооружений и коммуникаций.
Следует, различать понятия «промышленный комплекс» и «промышленный район» (узел). В промышленном комплексе размещают предприятия, тесно взаимосвязанные общими технологическими процессами по выпуску продукции. Например, в комплекс входят нефтеперерабатывающие заводы и сопутствующие им химические предприятия - использующие продукты переработки нефти для вы пуска различных товаров и изделий. В промышленном районе (узле) можно размещать предприятия как однородной отрасли промышленности, так и разнородных отраслей.При. размещений промышленных узлов следует учитывать особенности входящих в их состав предприятий. Так, предприятия, связанные с переработкой полезных ископаемых, располагают вблизи мест их добычи. Предприятия, перерабатывающие сельскохозяйственную скоропортящуюся продукцию, размещают в зонах ее производства. Предприятия, потребляющие большое количество электроэнергии, нужно размещать в местах ее получения. Предприятия, потребляющие много воды и соответственно с большими сбросами сточных вод, располагают вблизи открытых водоемов. На размещение предприятий пищевой промышленности заметно влияет Характер продукции, нередко скоропортящейся. Поэтому объекты ее — хлебо- и молокозаводы, кондитерские фабрики — следует размещать возможно ближе к местам потребления. Особенностью других видов пищевого сырья является его трудная транспортабельность. Вследствие этого такие перерабатывающие предприятия, как винзаводы, консервные фабрики, мясокомбинаты,целесообразно располагать в сырьевых зонах. Это же требование относится к предприятиям по хранению и переработке зерна.
Площадки для строительства объектов промышленного предприятия выбирают по возможности на землях, непригодных для сельскохозяйственного использования, с соблюдением Основ земельного законодательства Казахстана, а также законов по охране природы и экономному использованию природных ресурсов.
Место расположения предприятия должно надежно обеспечивать соблюдение санитарных норм по предельным концентрациям вредных выбросов в, атмосферу и водоемы с учетом устройства эффективных очистных сооружений.
Предприятия не допускается размещать на местах залегания полезных ископаемых, на подрабатываемых территориях при их добыче а также на оползневых или закарстованных участках.. Закарстованными являются такие, участки, в толще которых залегают водорастворимые известняки и гипсовые породы.. При вымывании этих пород грунтовыми водами в грунте образуются пустоты значительных размеров.
Площадки под строительство целесообразно выбирать вблизи источников водоснабжения, энергоснабжения и места сброса сточных вод. Если на предприятие необходимо сделать ввод железнодорожных путей, предусматривают возможность присоединения их к ближайшей железнодорожной станции или подъездному пути.
В связи со строгими требованиями к защите окружающей среды в проектах предприятий, необходимо тщательно разработать мероприятия по предотвращению воздействия на прилегающую местность производственных вредностей, выделяемых заводами, в особенности, на жилые районы города и других населенных пунктов.
К производственным вредностям относятся: вредные газы и пары; дым, копоть, пыль, сажа, взвешенные частицы, пожаро- и взрывоопасные выделения. Необходимо исключать выброс вредных веществ в атмосферу и на почву, а также загрязнение рек и озер неочищенными сточными водами. К вредностям относят также шум, вибрацию, ультразвуки, сотрясение земли от работы тяжелых механизмов и движения тяжелых транспортных средств.
Самой эффективной мерой борьбы с производственными вредностями является максимальное снижение уровня их возможных выделений из работающего технологического оборудования. Улучшать же санитарно-гигиенические условия в помещениях путем выбросов вредных веществ во внешнюю среду недопустимо - ее нельзя загрязнять. Отсюда следует, что должна быть разработана такая технология производства, которая исключала бы выделение вредностей.
При разработке .генерального плана предприятия, которое вынужденно выделяет в окружающую среду какие-либо вредности, предусматривают зеленую санитарно-защитную зону, определяют ширину ее для защиты селитебной территории городов от производственных вредностей.. Ширину санитарной зоны определяют с учетом степени вредности производства, в зависимости от этого промышленные предприятия подразделяют на пять классов: класс I — защитная зона 1000 м, класс II —500, класс III — 300, класс IV—100, класс V — 50 м.
Классы вредностей, выделяемых предприятиями, и размеры санитарно-защитных зон устанавливают в соответствии с указаниями «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий.
В санитарно-защитных зонах разрешается строить некоторые служебные здания - гаражи, склады, пожарные депо и т. п. Ширину полос древесно-кустарниковых насаждений на большинстве санитарных зон со стороны территории принимают не менее 50 м, а при ширине зоны до 100 м —не менее 20 м.. В зависимости от характера производства, грузооборота, характера и степени выделяемых производствами вредностей промышленные районы (узлы) разделяют на три группы.
К первой группе относят промышленные районы с предприятиями с 1-й II классами вредности. Это металлургические, химические, нефтеперерабатывающие, цементные и другие, подобные предприятия. Все они выделяют большие объемы газа, дыма и пыли. Санитарно-защитные зоны в этих случаях должны быть не менее 1000 м, а иногда требуется их ширина до 10 км.
Промышленные районы этой группы имеют большой грузооборот и широко развитую транспортную сеть — железнодорожный, автомобильный; а некоторые и водный транспорт. Площадь территории таких промышленных районов составляет от 600 до 2000 га.
Во второй группе промышленных узлов размещают предприятия, относящиеся к Ш'и IV классам вредности. Сюда отнесены машиностроительные заводы, металлообрабатывающие предприятия, текстильные фабрики, предприятия легкой и пищевой промышленности. Санитарно-защитная зона для них установлена в 300-500 м и, следовательно, их можно размещать вблизи селитебных зон городов. Транспортными системами для них служат автомобильные дороги, крупные предприятия могут обслуживаться железной дорогой при грузообороте более 200-т в сутки. Территории таких районов обычно составляют 200—400 га, крупных — до 800 га.
К третьей группе относят предприятия, не выделяющие в окружающее пространство производственных вредностей, а также с неогнеопасными и невзрывоопасными процессами. Эти предприятия из-за небольшого грузооборота, как правило, не требуют железнодорожного транспорта. К этой группе относят заводы приборостроения, оптики, пищевой и легкой промышленности. Санитарно - защитная зона для лих: 50—100 м.. В ряде случаев такие комплексы можно располагать и в жилых районах городов. Площадь комплекса составляет обычно 30—80 га..
Общие планировочные решения промышленных районов могут быть, двух основных видов - ленточное и глубинное. Ленточный промышленный район застраивают по принципу линейного развития его территории вдоль селитебных районов города. Железнодорожные пути проходят по тыльной, стороне территории с вводами к отдельным объектам. Автомобильные дороги могут проходить вдоль лицевой стороны района, а при соседстве с железной дорогой параллельно ей, что исключает нежелательные пересечения рельсовых и автомобильных путей. Недостатками этого принципа являются затруднения при расширении территории, чему мешают железнодорожные пути с сортировочными станциями. Расширять предприятия можно только вдоль района, для чего при планировке следует оставлять резервные площади.
Для самоконтроля предусмотрен чертеж
ЛЕКЦИЯ 8
ПРОЕКТИР0ВАНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ
ЗДАНИЙ И ПОМЕЩЕНИЙ
На каждом промышленном предприятии предусматривают здания, предназначенные для санитарно-бытового и культурного обслуживания работающих. К санитарно-бытовым помещениям относят гардеробные для хранения домашней и рабочей одежды, санитарные узлы, умывальные, душевые, комнаты личной гигиены женщин, медицинские пункты,, буфеты, столовые и другие помещения, назначение которых определяется спецификой производства. Кроме того, на предприятиях предусматривают помещения для размещения административно-управленческого аппарата, комнат для учебных занятий, общественных организаций и др.
Эти вспомогательные помещениям размещают или в отдельно стоящих зданиях или в пристройках к основным производственным зданиям, что определяется особенностью предприятия и численностью рабочих и служащих.
На небольших предприятиях вспомогательные помещения располагают внутри производственных зданий (встроенные), если это возможно по санитарно-гигиеническим требованиям и особенностям технологических процессов. Отдельно стоящие здания вспомогательных помещении необходимо соединять с главными переходами в виде галерей или тоннелей. Пристройку с вспомогательными помещениями можно располагать вдоль основного здания или в торце его. Длину пристройки принимают не более ,40% от длины здания. Расположение вспомогательных помещений в торце здания можно считать более целесообразным; так как они менее не препятствуют освещению, цехов естественным светом, а движение людских потоков вдоль здания происходит более рационально. Вспомогательные здания размещают, в предзаводской зоне поблизости от производственных.
В случае размещения нескольких предприятий на одной площадке вспомогательные помещения проектируют в комплексе со столовыми, поликлиникой, клубом и другими помещениями общественного назначения для обслуживания всех предприятий.
Отдельно стоящие здания или пристроенные вспомогательные помещения проектируют из унифицированных типовых секций, на основе которых компонуют каркасные двух- и трехпролетные здания с сетками колонн 6x6 и 6X3 м; длина зданий 36, 48 и 60м, число этажей 2, 3 или 4. Высоту этажа принимают вДЗ м; для больших общественных помещений (залов собраний и столовых при глубине более 6 м) допускается высота до 4,2 м.
В случае необходимости длину секций можно увеличить с соблюдением установленного шага колонн. Количество этажей можно увеличивать до пяти с устройством пассажирских лифтов.
Бытовые помещения размещают в каркасных зданиях с самонесущими или навесными стенами. Каркас состоит из железобетонных колонн, закрепленных в столбчатых фундаментах, ригелей междуэтажных перекрытий и покрытий, которые располагают поперек зданий.
Для вспомогательных зданий, возводимых по унифицированным габаритным схемам, используются типовые сборные конструкции заводского изготовления Фундаменты под колонны применяют стаканного типа квадратные в плане с размерами сторон основания 1,0—2,0 м. Колонны используют квадратного сечения 300x300 мм с прямоугольными, консолями для опирания ригелей. Колонны применяют одно- и двухэтажной разрезки. Ригели используют прямоугольные с полками для укладки плит. Междуэтажные перекрытий и покрытия выполняют из железобетонных плит шириной 0,8, 1,2 и 1,6 м. Плиты применяют пустотелые, сплошные и ребристые. Покрытие устраивают бесчердачное, совмещенное с внутренним водоотводом.
Стены таких зданий возводят самонесущие, из легкобетонных панелей толщиной 240 или 320 мм или из крупных легкобетонных блоков иногда из кирпича. Лестницы монтируют из сборных конструкций лестничных маршей и площадок, лестничные клетки выкладывают преимущественно из кирпича. Освещение, бытовых помещений предусматривают дневное через оконные проёмы или ленточное остекление. Полы в административно-конторских помещениях устраивают паркетные, дощатые, из линолеума и плиточные на основе пластмасс. В гардеробных, уборных, душевых и умывальных полы настилают из керамических плиток или мозаичные.
В состав санитарно-бытрвого помещения в обязательном порядке входят гардеробные для уличной (домашней) и рабочей (специальной) одежды, душевые, умывальные, санузлы, а также специальные помещения и устройства в зависимости от санитарной характеристики производственных процессов, на основании указаний.
Гардеробные помещения, в которых хранят домашнюю и рабочую одежду, с целью экономии площади проектируют в основном зального -типа (без коридоров). При устройстве душевых гардеробные для рабочей одежды размещают изолированно от помещений для уличной и домашней одежды.
Количество шкафов для закрытого хранения одежды принимают равным количеству работающих во всех стенах. При открытом способе хранения одежду располагают на вешалках и в открытых шкафах; при смешанном способе одежду хранят на вешалках и закрытых шкафах.Способ хранения одежды выбирают в зависимости от характера технологических процессов на предприятии. Размеры стандартных шкафов установлены следующие: двойных- глубина и ширина-500 мм; одинарных-глубина 50, ширина-500 и 330 мм; одинарных для легкой рабочей одежды -глубина 250, ширина 200 мм.. Высотувсех шкафов принимают 1650 мм.
Для хранения рукавиц, фартуков и другой мелкой спецодежды устанавливают ярусные одинарные шкафы глубиной 250 и шири-. ной 330 мм; высота ярусд 255 мм.. Шкафы шириной 500 мм блокируют по 2 шт., шириной 330— по 3 шт. Шкафы изготовляют из древесностружечных и древесноволокнистых плит, из стали; в последние годы начинают использовать пластмассу, алюминий..В практике проектирования бытовых помещений используют их унифицированные планировочные элементы.
Душевые помещения размещают смежно с гардеробными. Душевые-пропускники располагают между гардеробными домашней и рабочей одежды. Такие, душевые проектируют двух типов: с обязательным проходом -под душем и с проходом через коридор- душевого помещения, но не обязательно под душем. При обязательном проходе под душем дверь закрывают. При устройстве общей гардеробной для рабочей и домашней одежды при душевых устраивают преддушевые, оборудуемые скамейками и вешалками для полотенец.
Душевые оборудуют кабинами с душевыми рожками и смесителями горячей и холодной воды. Кроме индивидуальных кабин устраивают групповые кабины квадратные или круглые в плане на четыре рожка разделяемые перегородками на секции. Число душевых сеток рассчитывают по количеству человек, работающих в наиболее многочисленной смене в зависимости от группы производства процесса. Так, для процессов групп II и одну сетку принимают на 3 человека, для II г и а, б — на 5 и для IV в — на 7 человек.
Умывальные размещают в помещениях, смежных с гардеробными или непосредственно в них. В них устанавливают индивидуальные или групповые (круглые) умывальники. Число кранов в умывальных определяют по количеству работающих. Кроме того, умывальники располагают в буфетах, столовых и уборных. К умывальникам подводят горячую и холодную воду. Расчетное число людей на один кран принимают: для групп производственных процессов I а, в, II г, III а, IVв — 7; для групп III б,в, г и IV а, б—15. Для административного персонала и служащих умывальники устраивают в шлюзах уборных из расчета 1 кран на 5 человек.
Уборные размещают на расстоянии не далее 75-м от наиболее удаленного рабочего места, В многоэтажных зданиях уборные размещают на каждом этаже. Их оборудуют кабинами шириной 0,9 м и глубиной 1,2 м с дверями.
Уборные оборудуют напольными чашами или унитазами из расчета 1 прибор на 15 человек. При количестве работающих менее 10 предусматривают одну уборную для мужчин и женщин. Мужские уборные оборудуют индивидуальными писсуарами. Индивидуальные писсуары предусматривают из расчета 1 шт. на 1 унитаз. Расчет количества приборов ведут по наиболее многочисленной смене. При входе в уборные устраивают шлюзы с самозакрывающимися дверями. Уборные с числом кабин более 5 оборудуют вытяжной принудительной вентиляцией.В практике строительства вспомогательных помещений широко применяют гардеробно-дущевые блоки, включающие умывальные.
Для самоконтроля предусмотрен чертеж
ЛЕКЦИЯ 9
ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Основными целями проектирования генерального плана предприятия или групп предприятий являются обеспечение наиболее рациональных технологических процессов, прокладка удобных транспортных связей между зданиями и сооружениями, исключающими встречные и возвратные перевозки, обособление движения людских потоков от транспортных, соблюдение проектировочных и санитарных условий работы предприятия.
Одним из основных принципов размещения зданий и сооружений является зонирование, т. е. размещение зданий и сооружений отдельными группами по производственному признаку. Исходя из этого территории предприятия обычно членят на четыре зоны.
В предзаводской зоне размещают вспомогательные здания, контрольно-пропускные пункты, проходные, предзаводские площади, стоянки автомобилей, площадки отдыха. П р о и з в о д ственную зон у отводят для размещения основных и подсобно-производственных зданий.
В подсобной зоне размещают здания энергетического назначения, некоторые подсобные здания (например, тарные цехи, ремонтно-механические мастерские) прокладывают трассы, санитарно-технических, энергетических и других коммуникаций. С к л а д с к а я зона служит, для размещения складов сырья, полуфабрикатов, зданий транспортного хозяйства (гаражи, депо), авторемонтных мастерских, складов горюче-смазочных материалов, водонапорных сооружений и т. п.
Производственные здания группируют с учетом общности санитарных и противопожарных требований, а также для обеспечения удобств грузооборота и коротких маршрутов . людских потоков. При расположении зданий и сооружений на участке необходимо учитывать ориентацию главных фасадов относительно стран света и направления господствующих ветров с целью обеспечения наиболее благоприятных условий для естественного освещения рабочих помещений и аэрации. Здания и сооружения, имеющие производства с повышенной пожарной опасностью, или с вероятностью выделения вредных веществ, располагают с подветренной стороны по отношению к другим зданиям. Хранилища и склады легко воспламеняющихся и взрывоопасных, веществ размещают на особых участках в соответствии со специальными нормами.
Бытовые здания и административно-хозяйственные целесообразно располагать с тех сторон территории, где происходит интенсивное движение людских потоков.
Основные и подсобные цехи, а также закрытые прицеховые склады объединяют в блоки одно- иди многоэтажных зданий в тех случаях, когда такое объединение целесообразно по производственным и допустимо по санитарно-гигиеническим условиям, требованиям охраны труда и пожарной безопасности. Противопожарные разрыву, между двумя зданиями, сооружениями или закрытыми, складами принимают с учетом огнестойкости наиболее опасной категории производства, размещенного в одном из зданий. Такие разрывы назначают согласно СНиП «'Генеральные планы промышленных предприятий» по табл. 10.
Противопожарные разрывы между зданиями.
Степень огнестойкости зданий или сооружений
Степень
огнестойкости зданий 1 - П III IV—V
Расстояние между зданиями и сооружениями, м
1-Н
III 1У-У 9 — для категорий А, Б" и В. Не нормируется для категорий Г и Д
9 - 12 .9
12 - 15 12 - 15
Расстояния между производственными зданиями и сооружениями не нормируют в следующих случаях: 1)если площади полов двух зданий и более или сооружений III—IV степеней, огнестойкости не более размеров, допускаемых между противопожарными стенами, считая по наиболее пожароопасному производству и низшей степени огнестойкости;
2) когда стена более высокого здания, обращенная в сторону другого, соответствует противопожарным требованиям;
3) если здание III степени огнестойкости имеет противостоящие глухие стены или стены с проемами, заполненными стеклоблоками или армированными стеклами с пределом огнестойкости не менее 45 мин.
Санитарные разрывы между зданиями, освещаемыми через оконные проемы, принимают не менее наибольшей высоты (до карниза) противостоящего здания.
Прогрессивным приемом проектирования генеральных планов с целью достижения высоких технико-экономических показателей является блокировка, т, е. объединение производственных, подсобно-производственных ив ряде случаев складских зданий в блоки с наиболее простой формой в плане. Блокировка позволяет эффективнее использовать заводскую площадь, повысить плотность застройки, более четко разбить территорию на кварталы (панели) и организовать транспортные связи по прямолинейным магистралям и проездам. Кроме этого, при объединении здании в крупные блоки сокращается протяженность транспортных путей, и инженерных коммуникаций. Все это позволяет снизить стоимость строительства и эксплуатацию зданий и предприятия.
Внутризаводской транспорт на территории предприятия проектируют с учетом его особенностей. Виды внутризаводского транспорта выбирают на основе технико-экономического сравнения различных вариантов. При этом в первую очередь предусматривают обеспечение непрерывного транспортного процесса с передачей перерабатываемого сырья и материалов от мест складирования к местам потребления без перегрузок. При проектировании внутризаводского транспорта следует предусматривать также удобные пути перемещения грузов и движения людей. При этом людские потоки должны быть изолированы от грузовых потоков. Пути передвижения людей должны быть краткими с избежанием пересечений с транспортными путями.
Вспомогательные помещения (санитарно-бытовые и административные) размещают таким образом, чтобы максимально приблизить их к основным потокам рабочих от входа на предприятие до рабочих мест. Расстояния от рабочих мест в неотапливаемых зданиях или на открытом воздухе до санитарно-бытовых помещений должны быть не более 500 м. Расстояния от цехов до пунктов питания принимают от 100 до 300 м. Медицинские пункты размещают вблизи наиболее многолюдных цехов или опасных в отношении возможности травматизма.Внутризаводской транспорт подразделяют на железнодорожныйи автомобильный. Первый предусматривают в тех случаях, когда готовая продукция имеет большой вес и габариты или при транспортировании сырья и топлива с больших расстояний. Железнодорожные пути обычно располагают в зоне складских зданий и сооружений, а в некоторых случаях вводят в производственные здания..
Для предприятии легкой, пищевой и химической промышленности железнодорожный транспорт применяют для группы предприятий при грузообороте более 200т в сутки. В других случаях, как правило, используют автомобильный транспорт, который является более маневренным.Автомобильные дороги на территории предприятия устраивают по тупиковой, кольцевой или смешанной схемам. В первом случае для разворота автомобилей р, конце тупика устраивают петлевые объезды или площадки размерами не менее 12X12 м. При кольцевой схеме предусматривают дорогу, охватывающую основную часть застроенной территории.
Территория промышленного) предприятия одной из своих границ обычно примыкает к улице или дороге общего пользования. Если протяженность стороны превышает 1000 м, на ней устраивают не менее двух въездов на предприятие. Расстояние между въездами не должно первышать 1500 м.
Внутризаводские автомобильные дороги подразделяют ' на три категории: I — при грузонапряженности ,в обоих направлениях более Л,2 млн. т брутто в год, II—1,2—0,3 млн. т, III—менее 0,3 млн. т. Ширину проезжей части дорог I и II категории принимают 6—9,5 м, III категории —3,5—5 м. .
Приближения автомобильных дорог от края проезжей части до наружной грани стены зданий принимают: при длине здания более 20 м —не менее 3 м, при наличии въезда в здание электрокаров и двухосных автомобилей — 8, трехосных— 12 м.
В проект благоустройства территории, промышленного предприятия входит решение комплекса вопросов по созданию необходимых эксплуатационных, санитарно-гигиенических и эстетических условий для работающих. Основными элементами благо: устройства являются дороги, тротуары, стоянки автомобилей с покрытием, обеспечивающим качественную их уборку, а также площадки и зоны, отдыха с цветниками, фонтанами, беседками. Большое внимание должно уделяться архитектурному оформлению различных сооружений и элементов: лестниц, сходов, вентиляционных шахт, противопожарных водоемов, брызгальных бассейнов и т. п.
Озеленение территорий является основным элементом благоустройства, обеспечивающим Необходимую чистоту воздуха, защищая здания от ветра, пыли и копоти. Многие породы деревьев (ель, сосна, липа, тополь, можжевельник, черемуха) выделяют бактерицидные летучие вещества, оздоровляющие воздушную среду.
Озеленение территорий следует предусматривать в виде кустарниковых насаждений, групповой и рядовой посадки деревьев, цветников и газонов. Породы деревьев и кустарников выбирают с учетом специфики предприятий и климатических условий. При этом следует учитывать требования пожарной безопасности и влияние на насаждения производственных вредностей.
Площадь участков насаждений в среднем должна составлять до 20% площади территории. При этом следует соблюдать нормативные расстояния приближений деревьев к зданиям и сооружениям.Так, расстояние от наружных стен до высоких древесных насаждений должно быть не менее 4 м> от подземных сетей коммуникаций (газопровод, теплопровод, электрокабель) — 2, от оси железнодорожных путей — 5 м.
В основные технико-экономические показатели генерального плана входят следующие: общая площадь территории, га; количество зданий и сооружений; площадь застройки, м2; плотность застройки, %; площадь озеленения, га; протяженность подземных я надземных инженерных сетей, км; протяженность ограждения, км. .
Одним из основных показателей из перечисленных следует считать плотность застройки. Этот показатель, выраженный в %, представляет собой отношение площади застройки к общей площади предприятия. Так, для предприятий легкой промышленности этот показатель составляет 25—60%, для предприятий пищевой промышленности—36—50, для химической промышленности — 28—45 % .
Для самоконтроля предусмотрен чертеж
ЛЕКЦИЯ 10
ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ
Объемно-планировочные и конструктивные решения, зданий и сооружений промышленных предприятий выбирают в соответствии с нормативами Строительных норм и правил СНиП и указаниями по строительному проектированию промышленных предприятий. В качеству примера ниже рассмотрены основные принципы проектирования зданий некоторых отраслей промышленности.
В неотапливаемых зданиях с облегченными конструкциями размещают такое оборудование, которое не допускается устанавливать на открытых площадках из-за неблагоприятных, атмосферных условий,
В крупные производственные корпуса рекомендуется блокировать прежде всего производства с горизонтальными технологическими процессами и с такими, для которых требуется одинаковый температурно-влажностный режим, а также производства с многочисленным обслуживающим персоналом. Сюда относятся заводы синтетических и искусственных волокон, пластических масс и резино-технических изделий.
Не разрешается блокировать производства, перерабатывающие горючие и легковоспламеняющиеся жидкости и газы.
При блокировании нескольких производств в. одном корпусе следует группировать их по четко выраженным зонам: основное производство, подсобно-производственные цехи, складские помещения и т. д. Помещения с одинаковой производственной вредностью, пожаро- и взрывоопасностью размещают смежно,, отделяя их стенами от менее пожаро- и взрывоопасных производств. В одноэтажных зданиях размещают главным образом производства с горизонтальными технологическими процессами. Такие здания строят преимущественно многопролетные с сеткой колонн 12X12, 18X12 м или павильонного типа, пролеты располагают параллельно один другому.В многоэтажных зданиях размещают производства с вертикальными технологическими процессами: прядильных и химических цехов заводов химических волокон, производства пластических масс, органических кислот и растворителей, красителей.
В зависимости от нагрузки на перекрытие применяют сетки колонн 9x6 или 6X6,м, высоту этажей 3,6—7,2 м, а верхнего—10,8 м.
Предприятия пищевой промышленности проектируют в соответствии, с указаниями по строительному проектированию предприятий, здании и сооружений пищевой промышленности. На предприятиях мукомольно-крупяной, хлебопекарной и кондитерской промышленности производственные, подсобные и складские помещения следует размещать в одном здании.
Здания для предприятий кондитерской промышленности мощностью свыше
25 000 т в год,мукомольно-крупяной и хлебопекарной промышленности независимо от мощности следует проектировать многоэтажными с сетками колонн 6X6 ми высотой этажей 4,8 или 6 м. Для производства муки и крупы мощностью до 1б0 т в сутки предусматривают здания с сеткой колонн 6X6 м и высотой этажа 4,8 м, а для получения муки более 100 т в сутки — с сеткой
9Х-6м. Предприятия хлебопекарной промышленности при обоснованиидопускается размещать и. одноэтажных зданиях с сеткой колонн 12X6.
Здания предприятий винодельческого производства, безалкагольных напитков и пивоваренной промышленности следует проектировать одноэтажные с сетками колонн 18X12 или..1-2X6 м и высотой помещений 7,2 или 8,4 м; Производства спиртовой промышленности размещают в многоэтажных зданиях с сеткой колонн 9Х6 или 6х6м и высотой этажей в 4,8 или 6 м. Бродильные цехи по производству спирта размещают в одноэтажных пристройках с сеткой колонн 12x6 м и высотой, помещений в 9,6 м.
На предприятиях сахарной промышленности, как правило, возводят одноэтажные здания с пролетами не менее 24 м и со встроенными этажерками для технологического оборудования.
К предприятиям мясной промышленности относятся бойни, мясокомбинаты мясоперерабатывающие, колбасные, консервные и желатиновые заводы. Производства мясной промышленности размещают обычно в двух зданиях: основных цехов (цехи мясожирового и мясоперерабатывающего производств, консервный, убоя и переработки птиц, холодильник); зданий подсобных цехов и складских помещений (слесарно-механические, кузнечный, столярно-тарный, электроремонтный и др.). Такие здания (за - исключением фабрик по переработке птицы) строят многоэтажные с сеткой колонн 6x6 м с высотой этажа 4,8 или 6 м.
Разработку проектов зданий легкой промышленности ведут, пользуясь соответствующими разделами СНиП и «Указаниями по строительному проектированию предприятий задний и сооружений легкой промышленности»
Текстильные производства размещают преимущественно в одноэтажных зданиях, кооперируя прядильные и ткацкие цехи с подсобно производственными, бытовыми и складскими помещениями. В последние годы в зданиях под одной крышей размещают прядильные производства мощностью до 120 тыс. веретен.
Отделочные производства хлопчатобумажной и шелковой промышленности размещают в отдельных зданиях, а шерстяной и льняной- вместе с прядильно-ткацким производством.
Одноэтажные многопролетные здания сооружают с сеткой колонн 18x12 м и высотой помещения 6 м; они могут иметь ширину до 216 м и длину 300—600 м. Покрытия устраивают плоские или скатные без фонарей. Несущими конструкциями покрытий могут служить фермы или железобетонные балки.
Швейные и обувные фабрики размещают в многоэтажных зданиях с сеткой колонн 6X6 и 9X6 м с высотой этажей 4,8 м. Размеры зданий в плане принимают исходя из их проектной мощности.Ширину здания определяют в зависимости от особенностей технологии производства и условий освещенности, при использовании комбинированного освещения (естественное и искусственное) ширину зданий назначают любую потребную. Ширину зданий с взрывоопасными производствами (жирокомбинаты, витаминное производство и т. п.) принимают при одностороннем расположении окон равной 18 м, при двустороннем не более 30 м.Производственные здания целесообразно строить большой ширины и прямоугольной формы в плане, что уменьшает площади стеновых ограждающих, конструкций, теплопотери и в конечном счете снижает стоимость эксплуатации. Кроме того, сплошная застройка дает возможность блокировать разные цехи в одном здании, улучшить организацию производства; облегчается также применение унифицированных конструкций.Объем производственного помещения на каждого работающего, должен составлять не менее 15 м3, площадь,— не менее 4,5 м2.
Мероприятия, снижающие пожаро- и взрывоопасность в п р о и з в о дственных помещениях. Наибольшее количество этажей и наибольшую допускаемую площадь между противопожарными стенами определяют исходя из категории производства по пожарной опасности и степени огнестойкости зданий в соответствии с_СНиП «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений».
При размещений в одном помещении производств различных категорий- следует предусматривать мероприятия по предупреждению взрывов и распространению очагов возгорания.
Противопожарные преграды — несгораемые перекрытия или стены (брандмауэры) устраивают из несгораемых и огнеупорных материалов кирпича, железобетона, такие стены возводят выше уровня покрытия не менее чем на 0,5 м.
Более опасные, по пожаро- и взрывоопасное производства следует размещать в одноэтажных зданиях —у наружных стен; в многоэтажных зданиях — на верхних этажах.В перекрытиях многоэтажных зданий с производствами категорий А, Б и Е рекомендуется предусматривать проемы (открытые или перекрытые сеткой) площадью, не менее 15% от общей площади помещения, если газы легче воздуха, и не менее 10%, когда газы тяжелее воздуха. Эти проемы обеспечивают сохранность основных конструкций зданий при аварийных взрывах, так как избыточное давление газов распространяется, по всему объему здания и оно резко снижается. В помещениях без световых и аэрационных фонарей, в которыхразмещают производства категорий А, Б и В, предусматривают дымовые вытяжные шахты, площадь сечения которых определяют расчетом.Для помещений с производствами категорий А, Б и Е следует предусматривать легкосбрасываемые ограждающие конструкции; Площадь последних определяют расчетом. Легкосбрасываемыми конструкциями являются: покрытия, а также остекление, двери, распашные ворота, стеновые панели, изготовленные из легких асбестоцементных плит.Подвальные помещения при размещении в них производств категории В или складов сгораемых материалов следует разделять стенами или перегородками на отдельные секции площадью не более 3000 м2. Перегородки и стены делают из несгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 45 мин.
Одним из важных требований к проектированию производственных зданий является обеспечение безопасной, эвакуации работающих на случай пожара, для чего предусматривают эвакуационные выходы. Таких выходов из зданий и помещений предусматривают не менее двух, причём выходы не допускаются через помещения с производствами категорий А, Б и Е и через помещения зданий IV и V степеней огнестойкости.
Один эвакуационный выход из. помещений, расположенных на любом этаже (кроме подвального и цокольного), допускается устраивать в тех случаях, если расстояние от выхода не превышает 25 м. При этом нужно учитывать количество работающих и категории производства. Так, в помещениях с производствами категории в один выход предусматривают на 25 человек, а с категориями Г и Д — 50 человек.
Расстояния от наиболее удаленного рабочего места до ближайшего эвакуационного выхода из помещений принимают в зависимости от объема помещения, категории производства, степени огнестойкости зданий и плотности людского потока
Наименьшую ширину проходов принимают равной 1 м, коридоров—1,4; наименьшая ширина дверей — 0,8, наибольшая — 2,4 ширина марша лестницы наименьшая 1,05, наибольшая ширина —2,4м. Из конструктивных схем производственных зданий особенно целесообразна каркасная схема с самонесущими стенами. Каркас здания рекомендуется принимать из сборных железобетонных элементов или смешанный, колонны — железобетонные, в качестве несущих конструкций покрытия — металлические фермы.
Металлические каркасы в одноэтажных зданиях сооружают в следующих случаях: при высоте этажа более 18 м, при шаге колонн более 12 м и в случае двухъярусного размещения мостовых кранов.Кроме того, металлические каркасы необходимы в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью более 75 т, при возведении зданий на вспучиваемых и вечномерзлых грунтах, а также на подрабатываемых территориях при пролетах более 12 ми высоте более 8 м.. Покрытия зданий устраивают из сборных элементов совмещенные, бесчердачные. В качестве несущих обычно применяют сборные железобетонные конструкции в частности, при пролетах до 18 м используют железобетонные балки. При наличии разветвленной сети технологических и иных коммуникаций и. Значительных нагрузках от подвесного подъемно-транспортного оборудованияприменяют железобетонные и стальные фермы.
Несущие металлические конструкции покрытий, опираемые на железобетонные колонны, применяют в зданиях с легкими покрытиями (при массе не более 100 кг/м2') или с большими динамическими нагрузками при пролетах более 30 м для скатных покрытий и 24 м для плоских, длд каркаса многоэтажных зданий с нагрузками на перекрытия более 2,5 т/м2.
Настил, выполняют преимущественно из крупных железобетонных ребристых панелей шириной 3 и 1,5 м и длиной 6 и 12 м. При настиле из панелей шириной 1,5 м увеличивается трудоемкость работ по сварке закладных деталей и замоноличивания швов.
Собственная масса покрытий из железобетонных ребристых плит при утеплителе — ячеистом бетоне — достигает 250—350 кг/м2,поэтому необходимо изыскивать легкие эффективные" покрытия массой до 100 кг/м2. Рекомендуются покрытия из штампованных стальных листов — панелей, укладываемых по стальным прогонам. Длина панелей 3 м, форму и профиль поперечного сечения принимают по расчету. Легкий утеплитель пенополистирол плотностью 30—35 кг/м3 укладывают на панели, а по утеплителю настилают рулонную кровлю..
Для устройства ограждающих элементов покрытий целесообразно применять тонколистовую оцинкованную сталь и листы из алюминиевых сплавов, поставляемые в рулонах длиной до 150 м. Длина ленты может соответствовать длине температурного бло^ ка. Алюминиевые листы рекомендуется применять для покрытий зданий с агрессивной воздушной средой и тяжелым температурно-влажностньщ режимом:
При устройстве покрытия листы укладывают на прогоны, которые крепят к строительным фермам с запасом 1,5 м. Для придания покрытию необходимой жесткости предусматривают предварительное натяжение ленты с креплением ее к прогонам с помощью сварки и клямер. Поверх ленты, укладывают утеплитель и гидроизоляцию.
Ограждающие стеновые конструкции проектируют в основном из крупных стеновых панелей и блоков. Кирпичные стены устраивают для нетиповых зданий, но в довольно значительных объемах. Это объясняется, с одной стороны, слабой индустриальной базой в глубинных районах, а также тем, что кирпич являетсяэкономичным и дешевым стеновым материалом. С другой стороны,применение его связано с большими затратами труда при кладке стен.
Архитектурно- художественный облик промышленного здания, как и гражданских, должен быть привлекательным, радовать глаз красотой пропорций, красивым цветом и гармонировать с окружающей застройкой и природой.
Здания и сооружения следует размещать на территорией предприятия исходя не только из рационального технологического процесса, но и с учетом художественно-композиционных требований, ансамблевой застройки.
Как известно, при широком применении крупноразмерных типовых конструкций заводского изготовления здания часто получаются однообразными по внешнему виду. Вместе с тем в практике строительства промышленных предприятий имеются примеры удачного и композиционного решения комплексов. Для художественного обогащения внешнего вида крупных зданий используют также монументальную живопись, а для вертикальных членений объемов — пристроенные лестничные клетки, пристройки бытовых помещений и т. п.
Для самоконтроля предусмотрен чертеж

Приложенные файлы

  • docx 18309725
    Размер файла: 241 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий