Производственные здания

Производственные здания предназначаются для обеспечения в них требуемых технологическим процессом эксплуатационных режимов и создания оптимальных условий для трудовой деятельности человека. Основой формирования таких зданий служат прежде всего их функциональные назначения, разнообразие которых в современном производстве чрезвычайно велико.

Классификация, составленная только по видам промышленной продукции, содержит около 180 отраслей промышленности и их групп, а разновидностей производств несколько тысяч. В различных отраслях промышленности в зависимости от их вида и характера разнообразны и производства со своими специфическими условиями (рис. 122).

Рис. 122. Основы архитектурной типологии промышленных зданий. Факторы и их взаимосвязи

В современном производстве встречаются тысячи разнохарактерных видов технологического оборудования. Одни из них представляют собой громадные установки (атомные реакторы, печи сталеплавильные или для производства алюминия), другие - мелкостаночные линии (приборостроение, часовое или швейное производства). На одних производствах технологический процесс протекает в замкнутых агрегатах, соединенных между собой трубопроводами (химические производства), на других - заключается в обработке и комплектовании изделий (токарное или сборочное производство). Есть производства с крупногабаритным оборудованием, определяющим тип здания, или с мелкостаночным оборудованием и гибкой технологией.

Одни процессы связаны со значительными избытками явного тепла (более 84 кДж/м2 ч) (литейные, цехи сталеплавления, трубопрокатные и т. п. с температурой в помещениях свыше 30 °С), другие процессы протекают при нормальном температурно-влажностном режиме. Ряд производств, особенно в целлюлозной, пищевой и других отраслях промышленности, обусловливают высокую относительную влажность в помещениях, доходящую до 80-90%, хотя санитарными нормами допускается не более 75% (при температуре воздуха 24 °С и ниже), другие - низкую относительную влажность в помещениях.

Помещения с повышенной влажностью или тепловыделениями встречаются на многих производствах. Для борьбы с избыточными тепловыделениями и влажностью воздуха, а также с вредными производственными выделениями (яды, газы, пары, пыль) применяют естественную или искусственную вентиляцию при соответствующем нормируемом обмене воздуха в помещении. Температурно-влажностный режим в рабочей зоне нормируется в зависимости от физического напряжения работы, а естественное или искусственное освещение — в соответствии с требуемой точностью и характером производства.

Наравне с обычными отапливаемыми цехами встречаются охлаждаемые, кондиционируемые помещения, в которых должна поддерживаться строго заданная температура воздуха. Например, для ряда помещений цехов мясоперерабатывающей и пищевой промышленности требуется температура воздуха +8, +12, 0, -20, -35 °С; есть производства и с режимными термоконстантными условиями (точные производства), в которых допускаются колебания температуры не более 20±0,1 °С, и производства, которые допускается располагать в неотапливаемых, «холодных» зданиях (рис. 123). Многие производства отличаются большим выделением вредных газов, паров, пыли, высоким уровнем шума и вибраций в цехах; в других — специально вводят «музыкальный фон» или «музыкальную паузу» в производственный процесс для повышения тонуса работающих.

Рис. 123. Характерные температурные режимы в производственных помещениях некоторых отраслей промышленности. °С: 1 - литейные, кузнечные, кузнечно-прессовые цехи, варочные отделения целлюлозно-бумажных предприятий, печные отделения хлебозаводов; 2 - цехи текстильного и трикотажного производства, искусственного волокна; 3 - цехи прецизионного станкостроения, сборочные цехи приборостроения, цехи электронной и радиотехнической промышленности; 4 - сборочные цехи автомооильных заводов, механические цехи машиностроительных заводов, швейные и обувные произнодства; 5 - обвалочные и убойные цехи мясокомбинатов; 6 - некоторые производства химической и нефтехимической промышленности; 7 - остывочные и дефростерные камеры мясокомбинатов и холодильников; 8 - камеры хранения мяса холодильников и мясокомбинатов; 9 - морозильные камеры мясокомбината и других предприятий пищевой промышленности

На основе многочисленных функционально-технических условий определяются:

объемно-планировочные решения зданий — состав помещений, их площади и объемы, взаимоположение и взаимосвязь, параметры и этажность:
конструктивные решения и материал несущего каркаса (железобетон, сталь, алюминий, дерево и т. д.);
ограждающие конструкции зданий;
типы и грузоподъемность внутрицехового подъемно-транспортного оборудования (мостовые или подвесные краны, монорельсы, напольный транспорт, конвейеры и т. п.);
техническое обеспечение (системы кондиционирования, вентиляции, естественного и искусственного освещения, силовые, слаботочные и т. д.);
тип и качество отделки помещений (масляная окраска, глазурованная плитка, пластик, исключение возможности пылеотложения и скопления газов, учет воздействия агрессии на конструкции и т. д.);
размещение коммуникаций (открытое в производственном помещении, скрытое в техническом пространстве за подвесным потолком, расположенное в межферменных этажах и т. д.);
решение архитектурно-художественных задач для обеспечения благоприятной эстетической среды и безопасных условий труда средствами архитектуры и технической эстетики (опознавательная окраска, предупреждающие знаки, цветовой комфорт, форма оборудования и т. д.).

Кроме того, к производственным зданиям предъявляется еще ряд важных функционально-технических требований, которые должны обеспечить:

моральную долговечность здания в условиях быстро меняющейся технологии, гибкость и универсальность зданий, обеспечивающих разнообразие функций;
прочность и физическую долговечность конструктивных элементов (возможность сохранения требуемых качеств при эксплуатации здания в течение всего намеченного срока службы при механических, температурно-влажностных, агрессивных и других воздействиях):
устойчивость здания при воздействии на него ветровых, снеговых, сейсмических и других нагрузок, а также в сложных гидрогеологических условиях или на подрабатываемых территориях;
выполнение противопожарных требований, предъявляемых к зданию и его конструкциям в зависимости от категории производства, назначения здания и степени огнестойкости конструкций.

Важнейшая особенность архитектурной типологии современных промышленных зданий — обусловленные требованиями развития научно-технического прогресса обеспечение быстрой модернизации технологического процесса, изменение оборудования, внедрение автоматизированных систем управления производством.

Этот процесс может идти двумя путями. Первый и наиболее часто встречающийся - объединение отдельных станков и оборудования в крупные агрегаты или введение конвейеров, укрупнение мощностей и размеров оборудования (некоторые отрасли машиностроения, легкой промышленности, химии, металлургии и т. п.). Такого рода модернизация технологического процесса связана с большими затратами материальных и денежных ресурсов, иногда с остановкой производств на многие месяцы (и годы), если первоначальным проектом не были предусмотрены соответствующие для такой модернизации строительные параметры зданий (сетки колонн, высоты помещений, мобильные перегородки и т. п.).

Второй путь - отказ от достигнутого уровня конвейеризации, переход на групповое изготовление продукции, миниатюризация оборудования при увеличении его мощности и коренном его усовершенствовании. Эта тенденция наблюдается, например, в автомобилестроении, швейном производстве и др.

Чрезвычайно важно выявить закономерности технического прогресса в технологии. Оптимизация объемно-планировочных решений для обеспечения моральной долговечности, гибкости и универсальности производственных зданий в первом случае должна идти по пути укрупнения шагов колонн и высот этажей «впрок», следовательно, с некоторым удорожанием первоначальной стоимости строительства здания. Во втором случае это может быть достигнуто архитектурно-компоновочными приемами. Выбор путей оптимизации объемно-планировочных решений зданий с необходимым научным обоснованием и учетом закономерностей изменения технологии может обеспечить необходимую моральную долговечность, гибкость и универсальность зданий с минимальными затратами материальных и денежных средств.

На формообразование производственных зданий влияют специфика производства, достигнутый уровень прогресса в технологии, учет ее потребностей. Поэтому в различных отраслях промышленности встречаются разнообразные по строительным признакам цехи: крупные цехи, высота которых достигает 40 м и более (металлургические, судостроительные заводы и т. п.), с огромными тяжелыми агрегатами и цехи с точнейшим и малогабаритным оборудованием с высотой помещений в пределах 4 м (приборостроительные часовые заводы, швейные фабрики и т. п.).

В производственном здании должны быть созданы благоприятные санитарно-гигиенические условия труда, удобно и целесообразно организованы рабочие места, обеспечено необходимое культурно-бытовое обслуживание работающих.

В зависимости от применяемых материалов и сырья производственные процессы подразделяются на взрывоопасные, взрыво- и пожароопасные и пожароопасные. Категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности (А, Б, В, Г, Д) определяются характером технологического процесса. Цехи или помещения наиболее опасные в отношении взрыва, или взрыва и пожара, как правило, располагают в одноэтажных зданиях - у наружных стен, в многоэтажных - на верхних этажах. В комплекс противопожарных мероприятий входят: предупреждение возникновения пожара, ограничение распространения огня и создание условий его локализации и тушения пожара, создание условий успешной эвакуации людей и материальных ценностей из горящего здания. Чтобы предупредить пожар и ограничить распространение огня, предусматривают требуемую огнестойкость зданий в соответствии с нормами. В зависимости от категории производств по пожарной опасности определяются требуемая степень огнестойкости здания, этажность и наибольшая допустимая площадь между противопожарными преградами.

Любой технологический процесс включает операции по перемещению грузов внутри производственных зданий (сырья, полуфабрикатов, готовой продукции). Применяемые при этом подъемно-транспортные механизмы часто служат не только составным звеном технологического процесса, но и для монтажа и демонтажа технологического оборудования. В производственных зданиях применяются различные виды внутрицехового транспорта: электрокары, автомобили, конвейеры, трубопроводы, краны, лифты, подъемники и другие механизмы для перемещения сырья, полуфабрикатов, продукции. Внутрицеховое подъемно-транспортное оборудование может быть периодического действия (подвесные и мостовые краны, напольный транспорт, лифты и др.) и непрерывного действия (различные конвейеры и др.). Наиболее распространенные типы транспортного оборудования - подвесные и мостовые краны, лифты, напольный транспорт.