§ 2. Промышленные здания

При проектировании должны предусматриваться дополнительные здания и сооружения для защиты от суровых климатических условий, снегозаносов и для бытового обслуживания работающих.

Опыт эксплуатации открытых складов в районах с сильными зимними ветрами показал, что на таких складах не обеспечивается непрерывная работа, так как механизированная уборка снега оказывается невозможной, а работа мостовых, козловых и башенных кранов при скоростях ветра более 15 ^м/_сек сильно затруднена. Поэтому на ряде действующих заводов построены закрытые склады. Лучшее решение достигается в том случае, когда склад примыкает непосредственно к цеху (рис. II-10).

Рис. II-10. Завоз сборных железобетонных изделий, решенных в одном блоке со складами сырья и готовой продукции. 1 - склад сырья; 2 - сместительное отделение; 3 - формовочно-пропарочное отделение; 4 - арматурный участок; 5 - склад готовой продукции

Некоторые примеры проектирования складов для защиты от снега показаны на рис. II-11, а, б. Если подъездные пути вынужденно расположены с подветренной стороны цеха или склада, то они обычно заносятся снегом (рис. II-12) и их целесообразно защитить галереей.

Рис. II-11. Крытые склады сырья для защиты от снега. а - сырьевых материалов: б - дробленой руды

В районах с сильными ветрами и снегозаносами емкость расходных складов увеличивается с учетом возможного нарушения транспортной связи. При наиболее важных объектах, например, электростанциях, котельных, пунктах питания, предусматриваются склады аварийных запасов продуктов и топлива. Расчет необходимых запасов производится на основании метеорологических данных о возможной продолжительности пурги в данном районе.

Рис. II-12. Пристройка галереи для защиты от снегозаносов

Защита хранимого мате риала только от ветра и снега не всегда является достаточной: разрыхленные мерзлые породы при хранении в штабелях, бункерах или силосах вновь смерзаются, поэтому предусматривается их подогрев, как это сделано, например, для угольной башни Горно-металлургического комбината (рис. II-13).

Рис. II-13. Угольная башня Горнометаллургического комбината в г. Норильске. 1 - металлические бункера; 2 - перегретый воздух; 3 - регистры из труб для подогрева воздуха

Состав бытовых помещений производственных зданий должен быть дополнен:

• комнатами для отдыха и остывания после принятия душа из расчета 0,1 м² на одного пользующегося душем в смену;
• сушилками уличной одежды и обуви для всех рабочих производственного процесса;
• фотарием из расчета 0,06-0,08 м² на одного работающего в наиболее многочисленной смене, включая служащих (рис. II-14).

Рис. II-14. Планы 1 и 2-го этажей бытовых помещений с фотариями. 1 - гардероб; 2 - кладовые чистой одежды; 3 - сушильная и гладильная; 4 - стиральный зал; 5 - чистое отделение; 6 - грязное отделение; 7 - кладовые грязной одежды; 8 - ремонт обуви; 9 - вентиляционная камера; 10 - фотарий; 11 - сушка одежды; 12 - обеспыливание; 13 - кладовые

Предусматриваются также помещения для обогрева рабочих, занятых на открытых работах. На небольших объектах, удаленных от населенных мест, например, насосных станциях, базах жидкого топлива, радиостанциях, должна быть предусмотрена возможность организации ночлега в случае пурги.

Как уже отмечалось, вертикальные схемы решения технологического процесса на Крайнем Севере экономичнее горизонтальных (по стоимости строительства).

Развитие объема в высоту и уменьшение площади застройки сокращает количество фундаментов и облегчает сохранение грунтов в мерзлом состоянии. На основаниях, протаивание которых допускается при эксплуатации, многоэтажное решение здания целесообразно в том случае, когда оно проектируется по жесткой схеме и конструкции рассчитываются на дополнительные-усилия, возникающие вследствие неравномерных осадок- Величины дополнительных напряжений от этих усилий тем меньше, чем меньше отношение длины стены к ее высоте.

Для зданий с гибкой схемой лучше применять одноэтажные решения.

При выборе размеров пролетов и шагов следует иметь в виду, что уменьшение количества фундаментов приводит к снижению их стоимости, особенно при глубоком заложении. Для зданий на протаивающих основаниях увеличение пролетов и шагов позволяет уменьшить дополнительные усилия, вызываемые неравномерными осадками опор или предупредить их появление, если при этом представляется возможным применить статически определимые схемы. Увеличение шагов позволяет также сократить количество отсеков, разделенных осадочными швами.

Основная особенность объемного решения многоэтажного здания на грунтах, мерзлое состояние которых предполагается сохранить, заключается в том, чтобы по возможности расположить отапливаемые помещения и источники тепловыделений выше первого этажа. Так, например, были запроектированы в одном из пунктов Крайнего Севера портовые склады, в первых этажах которых расположены неотапливаемые отсеки что исключило необходимость устройства подполий.

Рис. II-15. Котельная с холодным первым этажом, используемым как зольное отделение. 1 - помещение для котлов; 2 - зольное отделение; 3 - фундамент под котел рамного типа; 4 - фундамент под экономайзер

Другим примером является здание котельной (рис. II-15), в котором котлы установлены во втором этаже, а первый этаж (холодный) используется как зольное отделение. При проектировании технологического процесса в таких случаях избегают устройства ниже уровня пола первого этажа приямков, каналов, лотков, продуктопроводов и газоходов. В гаражах, например, смотровые ямы могут быть заменены эстакадами. Большие сложности вызывает установка агрегатов с выпуском горячих газов вниз, в частности, локомобилей. Пример решения камеры для сушки древесины с подачей подогретого воздуха не снизу, а сверху доказан на рис. II-16.

Рис II-16. Здание лесосушила в Мухтуе с вентиляционной камерой наверху. 1 - вентиляционная камера; 2 - сушильная камера

В такой же степени приведенные рекомендации относятся и к зданиям на протаивающих основаниях, если только последние не представлены скальными породами, так как неравномерное глубокое протаивание увеличивает разность осадок, а следовательно, и дополнительные напряжения в конструкциях.

Рис. II-17. Наледи на карнизах

Промышленные здания, так же как и общественные, решаются в простых формах по возможности без перепадов высот и без выступающих объемов. При этом не только уменьшается поверхность охлаждения, но, что самое главное, исключается перегрузка перекрытий снегом и скопление воды, подпор которой вызывается наледями на кровле. Кроме того, перепады высот нежелательны вследствие образования значительных наледей на карнизах (рис. II-17).

На рис. II-18, а показан разрез ангара по типовому проекту, разработанному для обычных условий. В таком виде этот типовой проект непригоден для Заполярья, в связи с чем был существенно переработан (рис. II-18, б). Сравнивая оба разреза, можно заметить некоторое увеличение объема во втором случае, что однако не должно служить препятствием к упрощению формы здания.

Рис. II-18. Проекты ангара. а - типовой для обычных условий; б - переработанный для площадки в Заполярье

В практике есть много примеров, когда для ликвидации перепадов возводились специальные надстройки и устраивались вторые кровли.

Некоторое увеличение объемов зданий компенсируется облегчением покрытия, так как для кровель с малым уклоном ил* сферической формы снеговая нагрузка в районах с частоповторяющимися ветрами может быть снижена: откладывающийся на покрытии снег сдувается [11].

Рис. II-19. Фонарь с ветроотбойными щитами

Устройство фонарей в полярных районах не рекомендуете так как они заносятся снегом, а в притворах образуются наледи, затрудняющие открывание и закрывание переплетов, через щели проникают массы холодного воздуха со снегом, вызывая образование тумана и конденсата на поверхностях конструкций. Если же устройство фонарей в целях аэрации неизбежно, то для уменьшения снегоотложений на кровле их следует располагать по господствующему направлению зимних ветров или устраивать в виде отдельных шахт. Улучшенный тип фонаря с ветроотбойными щитами для вентиляции металлургического цеха с большим выделением газов показан на рис. II-19 [11].

С развитием промышленности пластических масс лучшим способом верхнего естественного освещения промышленных зданий явятся светопрозрачные кровли.

В районах с частыми ветрами планировочное решение выбирается с учетом особенностей устройства ворот и входных дверей. Двери и ворота, расположенные с наветренной стороны, с трудом открываются и пропускают большие массы холодного воздуха, а с подветренной - заносятся снегом. Поэтому лучше устраивать входы и въезды с тех сторон здания, которые параллельны направлениям зимних господствующих ветров. Створные ворота должны открываться внутрь цеха, хотя это и связано с потерей площади. Поэтому лучше проектировать ворота подъемными, а если это невозможно, то раздвижными с дистанционным управлением.

В отапливаемых зданиях у ворот необходимо предусматривать тепловые завесы или тамбуры, обеспечивающие надежное шлюзование. Проникновение холодного воздуха в помещение с повышенной влажностью вызывает усиленное туманообразование, поэтому при въездах в такие помещения целесообразно предусматривать тепловые завесы независимо от устройства тамбуров.

Система вентиляции должна исключать возможность понижения давления в помещениях, в том числе и неотапливаемых, так как с понижением давления увеличивается количество холодного воздуха проникающего через открывающиеся проемы и неплотности в их притворах.

Рис. II-20. Пример устройства подполья под промышленным зданием

Выбор отметки пола и его конструктивное решение зависят от способа использования вечномерзлых грунтов как основания. Если основание отапливаемого здания сохраняется в мерзлом состоянии, то для этого либо предусматривается подполье (рис. II-20), либо прокладываются вентилируемые трубы (рис. II-21). Отметка полов и их тепловая изоляция определяются в зависимости от охлаждающих устройств, выбираемых при решении фундаментов.

Рис. II-21. Устройство охлаждения основания механосборочного цеха. 1 - трубы для охлаждения основания: 2 - подсыпка; 3 - труба к всасывающему вентилятору

При подобных решениях устойчивость фундаментов и полов первого этажа обеспечивается одновременно. При проектировании фундаментов на протаивающем основании предупреждение деформаций полов первого этажа часто является самостоятельной задачей.

Рис. II-22. Подвесные полы в промышленном здании. 1 - полы по перекрытию над подпольем; 2 - каналы, опертые на основные несущие конструкции здания; 3 - просадочные грунты; 4 - скала

Несушке конструкции здания могут поддерживаться ерунда ментами глубокого заложения, опертыми на скалу, а полы, мелкое технологическое оборудование основываться на наносах или подсыпке. При значительных осадках последних в результате оттаивания и уплотнения полы деформируются, а связанные с ними устройства разрушаются. По этой причине на одной площадке разрушились каналы и вентиляционные камеры гидролизного цеха, которые при восстановлении были оперты на основные несущие конструкции здания. Пример устройств полов по перекрытию и опирания каналов при фундаментах глубокого заложения приведен на рис. II-22. Другой случай устройства полов по перекрытию при каскадном решении здания показан на рис. II-23.

Рис. II-23. Разрез корпуса обогатительной фабрики. 1 - льдонасыщенные суглинки; 2 - глинистые сланцы

Если скальные породы залегают на глубине не более 4-5 м, то экономически оправдывается замена грунта под полами. В этом случае фундаменты также могут быть заложены на насыпном слое (рис. II-24). Может оказаться целесообразным и комбинированное решение: фундаменты здания опираются на скальные грунты, а полы и мелкое оборудование основываются на слое предварительно оттаявшего и уплотненного грунта либо на подушке из песчаных или крупнообломочных грунтов (рис. II-25).

Рис. II-24. Здание котельной на подушке из насыпного грунта. 1 - бункер для угля; 2 - фундамент под котел; 3 - насыпной грунт; 4 - скала

Если перекрытие прорезается рамными или массивными (рис. II-26) фундаментами под оборудование с динамическими нагрузками, то между ними не должно быть жесткой связи, способной передавать колебания на перекрытие.

Рис. II-25. Частичная замена грунта под полами механического цеха. 1 - подсыпка крупнообломочным грунтом; 2 - супесь; 3 - гравийно-галечные грунты

В зданиях на протаивающих основаниях под мостовыми кранами, в проездах и воротах оставляются зазоры, равные величинам ожидаемых осадок.

Рис. II-26. Сопряжение фундамента под дизель с перекрытием над подпольем. 1 - фундамент: 2 - перекрытие; 3 - шов; 4 - трубы для отвода тепла; 5 - железобетонный ростверк; 6 - сваи; 7 - подушка из крупнообломочного грунта или песка

Учитывая крен колонн, жестко связанных с фундаментами, следует увеличивать опорные подушки для ферм, а также консоли, несущие подкрановые балки, предусматривая устранение их перекосов. Трубопроводы и кабели рекомендуется подвешивать к каркасу здания; просадочные на отметках от -6,5 до -8,5

Неравномерные осадки здания вызывают необходимость периодической рихтовки подкрановых путей. На рис. II-27, а показаны крепления железобетонных подкрановых балок, допускающие их перемещение в горизонтальном и вертикальном направлениях. Рихтовка балок производится домкратами, устанавливаемыми на специальные консоли. Возможные способы подвижного крепления металлических подкрановых балок и рельс приведены на рис. II-27, б-г.

Рис. II-27. Примеры подвижных креплений подкрановых балок и рельс. а - железобетонных балок; б, в, г - металлических балок и рельс

В примере решения блока цехов на протаивающем основании (рис. II-28) предусмотрены регулирование протаивания, уменьшение осадок и приспособление к ним конструкции здания (простая прямоугольная форма без выступов и входящих углов), из состава блокируемых цехов были исключены цехи с горячими и мокрыми процессами работ, вызывающие местное ускоренное протаивание грунтов. Для уменьшения усилий от неравномерных осадок здание разрезано осадочными швами на отсеки длиной 15 м. Продольные стены поддерживаются ленточными фундаментами двутаврового профиля, рассчитанными на любое неравномерное распределение реакции протаивающего основания. Трехэтажная часть бытовых помещений выделена осадочными швами в самостоятельную сек

Рис. II-28. Блок механических цехов в Жатае. а - продольный разрез; б - схема разрезки на отсеки; 1 - каналы для санитарно-технических и производственных трубопроводов; 2 - осадочный шов между отсеками; 3 - замена грунта над полами; 4 - ленточный фундамент; 5 - скважины для температурного контроля

Здание запроектировано двухпролетным. В связи с тем, что наибольшая неравномерность протаивания наблюдается под фундаментами наружных стен, поперечная устойчивость здании обеспечивается средним рядом колонн, фундаменты которых развиты в направлении поперечного разреза. Для уменьшении неравномерности протаивания под фундаментами наружных стен каналы для санитарно-технических коммуникаций и технических трубопроводов запроектированы по периметру здания.