Одноэтажное промышленное здание: виды, особенности и строительство конструкций

В промышленном строительстве важное место занимают одноэтажные конструкции. Они обладают некоторыми характерными особенностями. Одноэтажное промышленное здание (ОПЗ) может относиться к тому или иному виду. Это определяет его эксплуатационные особенности, область применения. Особенности подобных строений будут подробно рассмотрены далее.

Преимущества

Возведение одноэтажных промышленных зданий имеет ряд преимуществ и недостатков.

Это определяет особенности эксплуатации подобных объектов. Положительными характеристиками ОПЗ являются:

• По технологии строительства они универсальные. Можно создавать более крупные пролеты, что предоставляет большой выбор планировочных решений. Они более гибкие и мобильные, что позволяет удовлетворить потребности производства. Одноэтажные строения выдерживают большую нагрузку на пол. Здесь вполне можно разместить большое количество крупногабаритных станков, производственных линий, станков.
• Застройка компактная, что позволяет провести максимальное блокирование. При этом верхнее освещение будет оптимальным решением.
• При правильном проектировании одноэтажного промышленного здания можно обеспечить достаточный уровень естественного освещения, систем вентиляции. Для этого подобные системы создаются через крышу. Она всегда проходит параллельно рабочей поверхности.
• Эффективная, более простая эксплуатация здания. Здесь можно применять как напольные разновидности электрического или бензинового транспорта, так и мостовые краны.
• Между помещениями создаются упрощенные связи. Они будут только горизонтальными. Поэтому количество погрузочно-разгрузочных операций будет минимальным. Пешеходные коммуникации также будут более простыми. Их часто обустраивают на втором уровне, так как требуется исключить их пересечение с грузовым транспортом. Это делает более эффективной и безопасной работу личного состава и эксплуатацию грузового транспорта.
• Индустриализация строительства облегчается, что позволяет провести более упрощенную унификацию, уменьшение количества типоразмеров элементов конструкций. Это позволяет значительно ускорить процесс строительства. Монтаж каркаса одноэтажного промышленного здания может выполняться параллельно, одновременно. Фронт работ в этом случае широкий.

Но есть у представленной разновидности промышленных зданий и ряд недостатков. О них следует узнать перед началом строительства и эксплуатации постройки.

Недостатки

Стоит отметить, что монтаж одноэтажных промышленных зданий возможен далеко не всегда.

Это объясняется рядом недостатков подобных конструкций. Основными из них являются следующие факты:

• Чтобы собрать прочный каркас одноэтажного промышленного здания, нужно выбрать идеально ровный участок. Местность здесь должна быть равнинной. Как правило, это плодородные почвы, которые применяются сельским хозяйством.
• Такой тип строительства отличается большими расходами на обеспечение соответствующих условий внутри помещения. К микроклимату выдвигают повышенные требования. Здесь устанавливается мощная система отопления, а также требуется создавать защиту от перегрева в летние месяцы. Расходы на эксплуатацию по этой причине будут высокие. Потребуется затрачивать на это значительные энергоресурсы, так как площадь помещений промышленных конструкций значительная.
• На один квадратный метр приходится большая кубатура воздуха.
• Выполняя расчет одноэтажного промышленного здания, строительная организация закладывает значительные затраты на создание качественной вентиляции, правильного освещения, обогрева и кондиционирования. Особое внимание уделяется обустройству и обслуживанию кровли. Если появится течь, продукция может быть испорчена.
• Очистка систем верхнего освещения довольно затруднительная.

Несмотря на ряд недостатков, одноэтажное промышленное строительство в общей массе составляет от 70 до 75% в разных регионах. Такие конструкции распространены в отраслях металлургии, тяжелого машиностроения, химической, энергодобывающей, пищевой промышленности и т. д. Это объясняется универсальностью подобных конструкций, их пригодностью практически для всех видов производства. Исключением являются только флотационные фабрики, мельницы и прочие гравитационные объекты. Ограничения применения подобных объектов могут быть вызваны преимущественно особенностями местности.

Разновидности конструкций

Каркас одноэтажного промышленного здания может быть построен по разному принципу.

Различают следующие виды подобных конструкций:

• Однопролетные. Это один из самых ранних вариантов одноэтажных строений промышленного назначения. Сегодня технология возведения таких сооружений стала совершеннее. Это позволило расширить область применения однопролетных одноэтажных конструкций.
• Многопролетные. Такой тип промышленных зданий появился в 1880 году. В конце 19 века был изобретен московский кран, что позволило создавать подобные конструкции. Ныне многопролетные одноэтажные сооружения являются преобладающим типом зданий промышленного назначения.
• Ячейковые. Этот тип конструкции одноэтажного промышленного здания еще называют клеточным. Это относительно новое направление в подобной категории строительства. Он появился в 40-х годах прошлого столетия. Это стало возможным благодаря возросшим конструктивным возможностям в результате повышения уровня технологических потребностей.
• Шедовые. Этот тип конструкций был разработан специально для промышленных нужд. Он обладает рядом преимуществ перед другими разновидностями построек. Подобные проекты одноэтажных промышленных зданий позволяют более полно использовать естественное освещение при широкой сплошной застройке. Сегодня именно шедовые конструкции являются эталоном и признанным символом зданий промышленного назначения.
• Завод-моноблок. Все складские, производственные, подсобные помещения в такой конструкции сблокированы.

Разновидности каркаса

Монтаж одноэтажных промышленных зданий в большинстве случаев проводят по каркасной технологии. Для этого применяют стоечно-балочные конструкции унифицированного типа. При создании однопролетных зданий часто применяют распорные (арочные) и рамные конструкции.

Своды, купола, складки и оболочки являются продольными и поперечными элементами конструкции. Несущий каркас может быть трех типов:

• железобетонный;
• стальной;
• деревянный.

Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий представляют собой колонны, а фермы и балки делают из стали или древесины.

Иногда каркас делают неполным. Стены в этом случае делают каменными. Тип каркаса выбирают в соответствии со следующими особенностями:

• особенностями пролетов;
• грузоподъемность и типом внутрицехового оборудования;
• степень агрессивности производственной среды;
• противопожарные требования;
• технико-экономические показатели;
• прочее.

При выборе материалов учитывается размер пролетов, высота здания и шаг колонн. От характера нагрузок, действующих на каркас, зависят особенности строительных работ. 60% от общей стоимости строительства занимают материалы, их транспортирование на стройплощадку. Поэтому одной из главных задач, которая стоит перед современным промышленным строительством, является снижение материалоемкости, а также веса конструкций. По этой причине железобетонные одноэтажные промышленные здания постепенно уступают место более легким каркасам из стали.

Детали каркаса

В процессе монтажа конструкций одноэтажных промышленных зданий строители собирают поперечные и продольные элементы конструкции. К первой категории относятся колонны, балки, арки, фермы и т. д. Продольными элементами являются подкрановые, фундаментные, обвязочные балки, подстропильные конструкции, плиты покрытия и связей.

Несущие конструкции могут выполняться в виде пространственных схем. Это могут быть купола, своды, оболочки и т. д. В этом случае элементы каркаса могут быть одновременно продольными и поперечными элементами.

Если каркас имеет балочные перекрытия, он состоит из поперечных рам. На их ригели монтируются плиты перекрытий. Каркасные рамы собираются также из вертикальных колонн, горизонтальных балок. В узлах они между собой соединяются. Поперечные ригели нужны для придания конструкции жесткости в этом направлении. Плиты, из которых состоят перекрытия, стальные связи вертикальной направленности, подкрановые балки также выполняют аналогичные функции, но уже в продольном направлении.

При проектировании здания обязательно рассчитывают нагрузки. Если они значительны в горизонтальном направлении, монтируют ригели, которые жестко фиксируют с колоннами. Из них формируются продольные каркасные рамы. Если создается железобетонные каркас, в нем не используются балочные перекрытия. Он состоит из вертикальных колонн с капителями, а также плит, опертых на них.

Область применения

Одноэтажное промышленное здание имеет определенную область применения, которая зависит от конструкционных особенностей постройки. Если нужна большая производственная площадь без колонн, выбирают строение павильонного типа. Это универсальные здания с гибкой планировкой. Это позволяет выполнить модернизацию производства, поменять его направление.

Зальные разновидности ОПЗ позволяют свободнее разместить оборудование, предоставляют больше возможностей для управления процессами. В результате эксплуатация такого объекта будет более дешевой. При этом внутри помещений создается оптимальный микроклимат, лучшие санитарные условия.

Многопролетные одноэтажные промышленные здания состоят из параллельных внутренних отсеков. Они отгорожены друг от друга продольными колоннами. Некоторые пролеты могут возвышаться над уровнем крыши. В зависимости от типа технологических процессов отдельные отсеки могут быть отделены перегородками. Они служат одновременно ориентирами при организации внутреннего пространства. Такой тип ОПЗ применяют для производственных линий с четкими технологическими потоками. Также здесь можно устанавливать мостовые краны.

Ячейковые здания промышленного назначения не имеют четких сформированных отсеков. Это сплошная широкая застройка. Мостовые краны при этом не применяются. Внутрицеховой транспорт может быть либо напольным, либо подвесным. Производственные площади универсальны, могут применяться при различных производственных процессах.

Шедовые ОРЗ представляют собой широкие сплошные застройки. Из отдельных шедов образуются пролеты. Транспорт может быть только напольным. Этот тип зданий подходит для производств с небольшими по высоте габаритами. Также в таких помещениях можно организовать качественное освещение.

Здания моноблоков применяют для маленьких и средних предприятий, стерильных производств, а также для многофункциональных технологических циклов.

Инженерные системы

Строительство одноэтажного промышленного здания предполагает обустройство инженерных систем. Они обеспечивают нормальную жизнедеятельность организации. Для этого создаются разные системы коммуникаций. Инженерные системы подбирают и обустраивают в соответствии с потребностями производства. Они могут быть наружными и внутренними.

Система коммуникаций тщательно продумывается еще на этапе планирования здания. Схематически в проекте указывается расположение наружных сетей, расположенных вне помещений. Также очень точно планируется расположение внутренних инженерных сетей. Внутренние и внешние коммуникации могут быть следующего типа:

• водоснабжение;
• канализация;
• теплоснабжение;
• отопление;
• вентиляция;
• кондиционирование;
• водоотведение;
• электроснабжение.

Могут быть обустроены и иные специализированные системы. Это зависит от типа производства.

Водоснабжение может быть обустроено из ближайшего водоема или из городской сети. За качество подачи воды на объект отвечают следующие узлы:

• Насосное оборудование, обеспечивающее подачу и подъем воды.
• Фильтрационные приспособления, очищающие поток от нежелательных примесей.
• Накопительные резервуары, позволяющие создавать запасы воды.

Системы водоснабжения могут иметь разное назначение. Они могут быть производственными, противопожарными или объединенными. Производственное направление необходимо для обеспечения технических нужд производства в водных ресурсах, а также для мойки, охлаждения в ходе изготовления продукции.

Противопожарные коммуникации прокладывают в помещениях, где есть риск возгорания. Напор воды при возникновении опасной ситуации создают насосы.

Объединенные системы монтируют на предприятиях смешанного типа. На предприятие поставляется питьевая вода, но она может быть использована и в технических целях.

Системы отопления

Отопительные коммуникации в одноэтажном промышленном здании значительно отличаются от конструкций обогрева жилых помещений. Это объясняется следующими особенностями построек:

• значительная высота потолков;
• большая площадь помещений;
• из-за установки мощной системы вентиляции теплопотери на производстве выше;
• система отопления должна соответствовать требованиям пожарной безопасности;
• быстрое нагнетание температуры, что позволяет применять обогрев только в рабочее время.

Часто в ОПЗ устанавливают сразу несколько видов обогрева. Система вентиляции часто совмещается с отоплением. Это наиболее экономичный вариант. Также в каждом отдельном помещении может устанавливаться радиаторная система. Это позволяет поддерживать оптимальный температурный режим на каждом производственном участке.

Вентиляция

Вентиляционная система ОПЗ состоит из местных и общеобменных коммуникаций. Если в процессе производства выделяется большое количество пыли, токсинов, вытяжка дополняется специальными сборниками. Вытяжные системы находятся под потолком, так как наибольшая концентрация вредных веществ определяется именно в этой части помещения. Приток воздуха производится снизу конструкции.

Кроме вытяжки, одним из обязательных условий работы для многих предприятий является система кондиционирования. Для этого применяется разное оборудование. Оно может быть центральным, прецизионным, мультизональным. Также могут применяться чиллеры или фанкойлы.

Электроснабжение

Чтобы обустроить функциональную электрическую систему на предприятии проводится расчет суммарной нагрузки. Эту работу выполняют еще на этапе проектирования здания. Для этого определяют энергетические потребности производства, а также количество электроэнергии, которое затрачивают в ходе обслуживания здания.

Далее производится проектирование и монтаж высоковольтных и низковольтных линий. При этом создается схема расположения проводки. Ее монтаж выполняется в соответствии со строительными и противопожарными требованиями. Крайне важно предусмотреть в системе соответствующее защитное оборудование. Некоторые предприятия нуждаются в установке резервного источника питания. Для этого приобретают генератор соответствующей мощности.