1 Общие положения проектирования промышленных зданий

Вид материала

Документы

Содержание 1 Общие положения проектирования промышленных зданий 1.2 Технология как основа 1.3 Принципы формирования архитектуры зданий 1.4 Промышленные здания в градостроительной структуре 2 Типология и объемно-планировочная структура промышленных зданий 2.2 Факторы, влияющие на формирование 2.3 Одно-, двух- и многоэтажные здания 3 Основы конструктивного решения промышленных зданий 3.2 Особенности конструктивного формирования одно- и многоэтажных 3.3 Универсальные быстровозводимые производственные здания 4 Экологические аспекты промышленной архитектуры Список литературы Оглавление Введение 3 4 Экологические аспекты промышленной архитектуры И конструктивные особенности

Подобный материал:

• «Реконструкция гражданских и промышленных зданий», 21.64kb.
• Задачи дисциплины, 88.17kb.
• 270843 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских, 30.1kb.
• Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций, 700.28kb.
• Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций, 1001.39kb.
• Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций, 749.73kb.
• Лекция 3(4 часа). Технология модульного проектирования. Общие положения, 166.95kb.
• График курсового проектирования по дисциплине «Архитектура зданий» по специальности, 122.25kb.
• Нормативных документов в строительстве, 3484.07kb.
• Общие рекомендации Ограничение воздействий технологического процесса и систем инженерного, 3927.54kb.

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных дисциплин, изучаемых студентами-архитекторами в университете, является «Архитектурное проектирование зданий и сооружений». При разработке пособия автор ставил своей целью подготовить работу, имеющую практическую ценность при выполнении курсовой и дипломной работ. Архитектура является основной профилирующей дисциплиной, формирующей уровень знаний будущего архитектора. Учебное архитектурное проектирование как профилирующая дисциплина является важнейшим звеном в системе подготовки специалистов-архитекторов. В нем реализуются знания, полученные при изучении общеобразовательных, общетехнических и специальных дисциплин. В процессе работы над проектами студенты познают сложную сущность архитектурных объектов по взаимосвязи их социально-экономической, функционально-технической, конструктивно-технической и архитектурно-художественной сторон. Проектирование направлено на формирование творческого мировоззрения студента, развитие способностей композиционного построения отдельных объектов комплексов, а также расширение навыков пространственной и структурной организации создаваемых объектов. Учебное проектирование формирует и развивает навыки принятия самостоятельных решений и является подготовительным этапом будущей профессиональной деятельности.

1 Общие положения проектирования

промышленных зданий

1.1 Виды промышленных зданий

Промышленные предприятия классифицируют по отраслям производства. Отрасль производства – составная часть отрасли народного хозяйства, к которой относятся промышленность, сельское хозяйство, транспорт, строительство и др.

Классификация отраслей производства в промышленности устанавливается по различным признакам, например, по однородности экономического назначения продукции (производственного или потребительского), виду обрабатываемого сырья, характеру технологического процесса и т. п. Всего насчитывается более 15 крупных отраслей (электроэнергетика, черная металлургия, цветная металлургия, машиностроение, металлообработка и др.).

Крупные отрасли промышленности, в свою очередь, делят на более мелкие по признаку назначения продукции или происхождения сырья, по однородности технологических процессов и т. п. Таких более мелких отраслей свыше 160. Например, в машиностроение, как в крупную отрасль промышленности, входят автомобилестроение, тракторостроение, станкостроение и др.

Строительство как отрасль народного хозяйства разделяют по принципу экономического назначения на следующие отрасли строительного производства: промышленное строительство, транспортное, сельскохозяйственное, жилищное, коммунальное, строительство учреждений здравоохранения и др. В свою очередь каждая такая отрасль может выделить и более мелкие отрасли по различным признакам. Промышленное строительство делится на строительство предприятий тяжелого машиностроения, строительство предприятий металлургической промышленности и т. п., т. е. по признакам назначения продукции и виду технологических процессов.

Отраслевая классификация положена в основу создания сети проектных, научно - исследователь­ских и производственных организаций в строительстве, таких, например, крупных проектных организаций по проектированию металлургических заводов, как Гипромез, заводов тяжелого машиностроения – Гипротяжмаш, гидротехнических сооружений – Гидропроект, зданий высших учебных заведений – Гипровуз и др.

Отраслевая специализация проектных, научно-исследовательских и производственных строительных организаций – одно из важных условий технического прогресса. Она позволяет быстрее совершенствовать объекты строительства, быстрее накапливать опыт, отбирая все лучшее, оправдавшее себя в практике, достигать высоких количественных и качественных показателей в строительстве.

На основе отраслевой классификации производства построена и классификация промышленных зданий. Независимо от отрасли промышленности их разделяют на четыре основные группы: производственные, энергетические, здания транспортно-складского хозяйства и вспомогательные здания или помещения.

К производственным относят здания, в которых размещены цехи, выпускающие готовую продукцию или полуфабрикаты. Производственные здания по назначению разделяют на многие виды соответственно отраслям производства. Это могут быть металлообрабатывающие, механосборочные, термические, кузнечно-штамповочные, мартеновские цехи, цехи по производству железобетонных конструкций, ткацкие цехи, цехи по обработке пищевых продуктов, цехи вспомогательного производства, например, инструментальные, ремонтные и др.

К энергетическим относят здания ТЭЦ (теплоэлектроцентралей), снабжающих промышленные предприятия подстанции, компрессорные станции снабжающие электроэнергией и теплом, котельные, электрические и трансформаторные подстанции и др.

Здания транспортно-складского хозяйства включают гаражи, стоянки напольного промышленного транспорта, склады готовой продукции, полуфабрикатов и сырья, пожарные депо и т. п.

К вспомогательным относятся здания для размещения административно-конторских помещений, помещений общественных организаций, бытовых помещений и устройств (душевых, гардеробных и пр.), пунктов питания и медицинских пунктов. Вспомогательные помещения в зависимости от вида производства можно располагать непосредственно в производственных зданиях.

1.2 Технология как основа

объемно-планировочного формирования зданий

Размеры и расположение помещений, геометрическая форма, этажность и тип зданий напрямую зависят от их функционального назначения, пространственной организации происходящих в них производственных процессов, размещения и габаритов технологического оборудования, размеров изготовляемых изделий, а также режима работы в помещениях. Однако эта зависимость может быть более или менее жесткой.

В ряде производств (тяжелое машиностроение и др.) жесткие схемы производственных потоков: тяжелое оборудование, крупные габариты изделий, горизонтальность их передвижения – предопределяют их размещение в одноэтажных корпусах. Другие производства требуют вертикального решения технологических процессов (например мельница) и, соответственно, размещения в высоких зданиях. В ряде производств (например в химической промышленности) открытое или расположенное в цехах-агрегатах технологическое оборудование непосредственно определяет их форму и размещение.

Однако во многих видах производств не существует столь жесткой зависимости между технологией и типом зданий. Сравнительно небольшие вес и габариты оборудования и изделий, возможность многовариантной организации производственных потоков позволяют проводить более свободный выбор типа зданий и их этажности – от одноэтажных до многоэтажных, различной формы в плане и объемном решении.

К настоящему времени в промышленной архитектуре сложилась широкая типология промышленных зданий по назначению, объемно-планировочным и конструктивным решениям.

По функциональному признаку они делятся на производственные, подсобно-производственные (энергетические, складские, ремонтные, транспортные и др.), обслуживающие производство и вспомогательные здания (административные, санитарно-бытовые, общественного питания и др.), обслуживающие трудящихся. По объемно-планировочному решению они подразделяются:

– на одноэтажные (павильонной, сплошной застройки, пролетные, ячейковые, зальные);

– двухэтажные (пролетные, ячейковые, зальные, с техническим этажом и без него);

– многоэтажные (узкие шириной до 60 м, пролетные, ячейковые, зальные, с техническими этажами);

– разноэтажные (смешанной этажности, каскадного типа и др.).

К новым типам производственных зданий относятся здания-оболочки, здания террасного типа, закрытые (без световых проемов) моноблоки.

К особому виду производственных зданий относятся многофункциональные (производство + обслуживание), универсальные (с неизменяемой или гибкой планировкой), развивающиеся (растущие) здания.

Широкий диапазон объемно-планировочных типов зданий позволяет при проектировании сделать необходимый выбор оптимального типа исходя из особенностей производства и пространственной организации производственных потоков (горизонтальной, вертикальной или смешанной), характеристики машинного оборудования и изделий (габариты, вес, нагрузки на перекрытия) и необходимого микроклимата (освещение, температурно-влажностный режим, воздухообмен и др.).

Одноэтажные производственные здания применяются в областях тяжелого машиностроения, транспорта, строительной, энергетической, химической, пищевой, текстильной и многих других отраслях промышленности с горизонтальными технологическими процессами. Двухэтажные здания находят применение для различных производств легкой промышленности (швейной, трикотажной, галантерейной и др.), точного машиностроения, приборостроения, пищевой промышленности и др.

Многоэтажные получают все более широкое применение в предприятиях легкой промышленности, приборостроения и электроники, точной механики, некоторых видов пищевой, химической и других видов промышленности, где возможна горизонтально-вертикальная схема производственных процессов. В них также могут размещаться вспомогательные помещения: административно-бытовые, инженерно-конструкторские, научно-исследовательские и пр.

1.3 Принципы формирования архитектуры зданий

Формообразование производственных зданий в большой мере определяется их конструктивным решением. При каркасных решениях сетка внутренних опор определяет форму внутренних пространств и поверхностей наружных боковых ограждений, конструкции покрытий и надстроек над ними (фонарей и пр.) – внешнюю форму кровли. Здания-оболочки напрямую образуют форму внутреннего пространства и одновременно внешний облик здания.

Архитектурное проектирование и строительное конструирование решают задачу широкого формообразования зданий, удовлетворяющего требованиям многочисленных видов производств. При проектировании применяют железобетонные, металлические, деревянные и другие строительные конструкции с учетом эффективности их использования и решения комплекса технологических и архитектурно-строительных задач.

Широкое применение в строительстве нашли одноэтажные здания. Преобладающим их видом стали здания пролетного типа, в которых внутренние пространства образуются продольными рядами колонн, поддерживающих балки и фермы покрытия. Они удобны для размещения в пролетах тяжелого оборудования и крупногабаритных изделий, установки в пролетах мостовых кранов, устройства верхнего освещения через фонари, а при разной высоте пролетов – через верхние боковые окна ленточного типа. В объемно-пространственном решении вариантность форм этого типа зданий невысока; кроме разных размеров сетки колонн (шагов, пролетов), высот помещений, уклонов кровли и формы фонарей, она может быть увеличена взаимным расположением пролетов (параллельным, поперечным), размещением на кровле фонарей (продольным, поперечным), применением более сложных, например П и Ш-образных планов. Однако упрощенная форма зданий, большая протяженность фасадов при относительно небольшой высоте диктует необходимость при проектировании преодоления монотонности их облика, повышения пластической выразительности.

Более широкие возможности объемно-планировочных решений имеют одноэтажные здания ячейкового типа. Эти здания могут проектироваться с различным типом ячеек (квадратных или прямоугольных в плане) в разных взаимно перпендикулярных направле­ниях, что создает возможность получения более разнообразных форм планов. Помимо плоских перекрытий (настилов, стержневых плит, прямоугольных ферм), ячейки могут иметь криволинейные формы крыш (призматические, купольные, складчатые) с различным решением световых проемов, что заметно разнообразит облик зданий, их силуэт (рисунок 1). Одноэтажные здания с шедовым покрытием применяются для наиболее полного использования естественного освещения при широкой сплошной застройке. Ряды шедов образуют пролеты, придающие своеобразную зубчатую форму поверхности и силуэту покрытий в зависимости от формы шедов (рисунок 2). Наиболее разнообразными по форме одноэтажными зданиями являются однопролетные здания зального типа (рисунок 3). Их большая внутренняя площадь без колонн позволяет свободно использовать пространство, размещать машины и оборудование. Конструктивные системы таких зданий могут быть весьма многообразными: каркас с перекрытием фермами (двускатными, сегментными и др.), рамы, цилиндрические оболочки, складки, вантовые конструкции, пространственные конструкции двоякой кривизны и др. При больших пролетах (48 м и более) в некоторых системах здания могут иметь значительную высоту (более 12 м). В ряде случаев конструкции могут быть вынесены за пределы строительного объема – над крышей и перед фасадными ограждениями. Многовариантность конструктивных и объемно-пространственных решений позволяет при проектировании активно использовать эти качества в композиции. Двухэтажные производственные здания близки по объемно-планировочным особенностям одноэтажным. В них верхний этаж (с одинаковой или укрупненной сеткой колонн) решается так же, как в одноэтажных зданиях по пролетной, ячейковой или зальной системе. Транспортно-коммуникационные связи между этажами осуществляются грузовыми подъемниками, наклонными конвейерами и лестницами. Коммуникационные узлы размещают внутри корпуса или выносят за пределы внутреннего пространства, что может быть использовано в архитектурной композиции. В ней также может быть использована разная конфигурация в плане 1-го и 2-го этажей.



Рисунок 1 – Ячейковая конструктивная схема Рисунок 2 – Пролетная конструктивная схема одно-одноэтажных промышленных зданий этажных промышленных зданий

Рисунок 3 – Зальная конструктивная схема одноэтажных промышленных зданий


Многоэтажные производственные здания имеют обычно каркасную (стоечно-балочную и рамную) конструктивную систему, позволяющую достаточно свободно формировать внутреннее пространство и геометрический объем зданий. При компоновке здания для наиболее удобного решения горизонтальных и вертикальных технологических потоков решается задача взаимного расположения производственных и обслуживающих помещений, а также коммуникационных узлов (лестниц, лифтов, вентиляционных шахт). Последние или размещаются внутри здания, или выносятся за его пределы по периметру (рисунок 4). Зона обслуживающих помещений может размещаться либо в торцах зданий, либо продольно, в середине корпуса или с одной из его сторон на каждом этаже. Одним из видов многоэтажных зданий являются здания с внутренним коммуникационным ядром, вокруг которого размещаются производственные площади. Коммуникационное ядро может служить одновременно и конструктивным ядром и несущим элементом. Будучи выполненными в монолитном железобетоне, они нередко применяются в зданиях повышенной этажности башенного типа.

Многоэтажные здания могут проектироваться по секционной системе, при которой каждая из секций имеет свой коммуникационный и обслуживающий узел. Разнообразное блокирование секций позволяет формировать столь же разнообразные композиции зданий разной этажности и геометрической формы.

В многоэтажных зданиях для чистых производств с искусственным микроклиматом при необходимости создания свободного от коммуникаций интерьера проектируются технические этажи, которые размещаются над каждым из производственных этажей или под ним. В технических этажах размещаются сети инженерно-технических коммуникаций (воздуховоды, кабели, трубы и др.). При соответствующей высоте в них могут размещаться также бытовые помещения, конторы, лаборатории, буфеты, технические помещения, камеры кондиционирования, склады и др. Конструктивно-технические этажи могут занимать межферменное пространство. Многоэтажные здания имеют широкие возможности формирования многообразного архитектурного облика с учетом различной компоновки планов, разного освещения производственных и технических этажей, вынесенных на фасад коммуникационных узлов и других особенностей.

В практике строительства в силу их универсальности, удобства организации производственных процессов и конструирования наиболее широкое применение получили производственные здания с прямоугольной формой планов и простой геометрией объемов. Это, однако, в определенной степени ограничивает возможности формообразования зданий и стало одной из причин однообразия промышленной застройки.

Для получения более разнообразных объемно-планировочных решений используются: треугольная сетка колонн, шестигранные планировочные модули, здания на криволинейной планировочной основе (круглых и комбинированных форм), здания-оболочки сложных пространственных форм. Последние могут быть сферической, цилиндрической, куполовидной, гиперболоидной, конусной и других форм, разнообразных конструктивных решений, из разных материалов. Они предназначаются для складов сыпучих материалов, размещения крупных производственных агрегатов, производств на внутренних этажерках, механизированных многоэтажных гаражей и пр. Как правило, они обладают разнообразной пластикой объемов. «Пластицизм» современной промышленной архитектуры в большой мере обязан формообразующим возможностям монолитного железобетона. Он характерен не только для инженерных сооружений – водонапорных башен, градирен, газгольдеров, хранилищ, реакторов и др., но и для многих видов зданий основного производства с более или менее свободным формированием внутреннего пространства. Это позволяет архитектору при выборе объемно-пространственной композиции зданий использовать большой диапазон форм – от геометрически чистых и четких объемов до усложненных пластичных «скульптурных форм».

В построении формы зданий следует различать пластику объема, определяемую его основной геометрической формой, и пластику стены, то есть рельефное решение поверхностей формы – фасадов, покрытий, расчленяя здания выступающими или заглубленными элементами и используя более мелкую моделировку формы при помощи архитектурных деталей. Сочетание пластики объема и пластики стены создает широкие возможности достижения разнообразия в архитектуре зданий, их объемном и архитектурно-художественном решении. Эта проблема остается актуальной в современной промышленной архитектуре с ее излишним однообразием и простейшим геометризмом.





Рисунок 4 – Конструктивные схемы многоэтажных промышленных зданий


Формирование архитектурного облика, как и объемно-пространственной композиции, – творческий процесс, в котором помимо объективных данных проявляется художественная индиви­дуальность автора. Промышленной архитектуре присущи особые, специфические черты, получающие отражение в архитектурной композиции и облике зданий и сооружений, такие как крупномасштабность, значительная подчиненность технологическим, конструктивным и санитарно-техническим условиям, логическая обоснованность архитектурных приемов, лаконизм и простота художественного образа.

Архитектурный облик должен в первую очередь отражать назначение здания, его функциональную структуру, организацию внутренних пространств, специфику жизни производства, ее связь с внешней средой, замкнутость или открытость во внешнее пространство. Найти правдивый образ здания – одна из важнейших задач архитектора-проектировщика.

В архитектурном облике должны получать отражение климатические особенности региона (световой климат, направления преобладающих ветров в разное время года, низкие температуры воздуха и снегозаносы в северных районах, высокие температуры – в южных). Архитектурное решение фасадов должно учитывать их ориентацию. Целесообразно на северной стороне применять большее остекление, чем на южной, на южной стороне – горизонтальные солнцезащитные экраны и другие выступающие элементы, на восточной и западной сторонах – вертикальные или решетчатые солнцезащитные устройства.

Архитектурный облик должен правдиво отражать тектонику зданий, их конструктивные решения. Архитектурное решение зданий должно давать представление о функциях основных конструкций – несущих и ограждающих. Так, при каркасном решении ограждающие конструкции (стены) могут находиться:

1) непосредственно с внешней стороны несущих (каркаса);

2) с отступом от них наружу (на консолях);

3) с отступом внутрь, когда несущие конструкции находятся снаружи, перед ограждающими или над ними.

Фасад здания должен давать правдивое представление о функции самих стеновых конструкций (несущих, самонесущих, навесных, фахверковых и др.), об их зависимости от материала. Массив­ные кирпичные или бетонные стены могут иметь рельефные формы. Наоборот, при использовании металлического каркаса, легких и тонких навесных панелей поверхность может быть плоской. При применении профилированных волнообразных металлических или асбестоцементных листов можно создать бесшовные плоскости большой высоты и длины для глухих стен, что придает им специ­фический облик. В качестве гладкого облицовочного материала может быть применено непрозрачное цветное стекло (стемалит) по металлическому каркасу (решетке). Гладкие поверхности задерживают меньше пыли, легко очищаются или омываются дождем. Отражающие поверхности придают зданию легкость, «растворяют» его в окружении.

Архитектурный облик связан непосредственно с типом зданий (рисунок 5).





Рисунок 5 – Типы зданий

Одноэтажные производственные здания имеют, как правило, относительно низкие и протяженные фасады. Для преодоления присущей им монотонности целесообразно использовать ритм вертикальных элементов – оконных проемов, вертикальных панелей, пилястр, колонн и пр.; для обогащения пластики – выступы из лицевой поверхности вентиляционных устройств, трансформаторов, камер кондиционирования. Обогащают силуэт зданий шедовые покрытия.

Архитектурные приемы формирования облика двухэтажных зданий могут дополнительно подчеркивать зрительное объединение двух этажей для эффекта увеличения здания или, наоборот, контрастного решения этажей, например: богато остекленный первый и глухой второй (при его верхнем освещении); вертикальное членение второго этажа при горизонтальном членении первого.

Широкий диапазон приемов формирования архитектурного облика может использоваться в многоэтажных зданиях, среди них:

– выделение первого этажа (по объему и архитектурному решению);

– выделение по высоте верхнего этажа, который может быть без окон при верхнем освещении или с большим остеклением крупных залов;

– выделение технических этажей (обычно с малыми оконными проемами или вообще без них) при помощи отступов от поверхности стены или выступов из нее;

– вынос конструкции перед фасадом или над кровлей здания (освобождение внутреннего пространства);

– ввод конструкции внутрь (освобождение фасада);

– различная (контрастная) трактовка фасадов (боковых, торцовых);

– акцентирование входов (въездов, подъездов), вертикальных коммуникационных узлов.

В числе приемов архитектурного решения фасадных поверхностей:

– горизонтальное членение фасадов лентами окон и подоконных стен с различным соотношением высот;

– вертикальное членение фасадов путем выявления колонн или простенков между ними, оконных проемов;

– сетчатое (горизонтально-вертикальное) членение с равномерной, нейтральной трактовкой фасада;

– плоскостная трактовка фасада при применении облицовочного стекла, металла и других листовых материалов;

– использование правильно ориентированных солнцезащитных экранов;

– сочетание различных материалов – кирпичных вставок в каркасное здание с навесными панелями, глухих бетонных стен и гладкой поверхности облицовки;

– моделировка формы – сочетание гладких элементов с рельефными, изогнутыми в плане или по вертикали, наклонными и пр.

Важным средством выразительности зданий является их колористическое, цветовое решение. Оно должно быть направлено на усиление композиционных качеств архитектурного замысла, выявление архитектурной идеи, создание гармоничного «цветового климата».

Особое место может быть отведено суперграфике – декоративно-графическому приему цветового оформления здания, дополняющему архитектурное решение новой, более независимой темой, а также рекламе и наглядной информации, связанной с производством, которые являются своеобразным элементом композиции и облика здания.

При формировании архитектурного образа здания необходимо стремиться к четкой композиционной теме, ясной архитектурной концепции, добиваясь гармоничного единства содержания, формы, декоративного оформления, общего и частного в архитектурном решении.