Промышленные здания

Промышленные здания (далее П) производственные здания промышленных предприятий, здания, предназначенные для размещения промышленных производств и обеспечивающие необходимые условия для труда людей и эксплуатации технологического оборудования.

Как самостоятельный тип здания П появились в эпоху промышленного переворота, когда возникла потребность в крупных помещениях для машин и многочисленных рабочих. Первые П были прямоугольными в плане, с несущими кирпичными или каменными стенами и деревянными перекрытиями (фабрика Стратта и Нида в Белпере (Дербишир), Великобритания, 1771). Преобладали сугубо утилитарные решения: протяженный массив неоштукатуренных стен нередко членился лишь пилястрами и был украшен поясами фигурной кладки. Иногда в наружной отделке П применялись декоративные элементы различных архитектурных стилей (например, классицистические мотивы в архитектуре заводов Урала в конце 18 — 1-й половине 19 вв.); эта традиция сохранялась в строительстве многих П вплоть до начала 20 в.

С развитием строительной техники и появлением таких новых строительных материалов, как металл и были разработаны каркасные конструкции, позволившие отказаться от традиционных композиционных схем и создавать рациональную планировку цехов в соответствии с требованиями технологии производства. Применение с конца 18 в. в строительстве П каркаса из чугунных стоек и балок дало возможность возводить менее массивные стены, увеличить этажность и размеры световых проемов, что сразу оказало заметное влияние на внешний облик П (фабрика "Беннон Бэдж и Маршалл" в Шрусбери (графство Шропшир), Великобритания, 1796). Появление в начале 19 в. перекрытий из металлических ферм и их последующее усовершенствование позволили создавать большие пролеты с редкими, не мешающими установке оборудования опорами (Верхнесалдинский завод на Урале, 1-я половина 19 в., эллинг шириной 80 м на Путиловском заводе в Петербурге, 1913). Ко 2-й половине 19 в. относятся первые попытки художественного осмысления новых конструкций: например, в здании шоколадной фабрики Менье в Нуазьеле во (1871—1872, архитектор Ж. Сонье, инженер Э. Мюллер) открытый на фасаде металлический каркас играл определенную декоративную роль в обработке кирпичной стены. Внедрение с конца 19 в. в строительство П (например, прядильная фабрика в Туркуэне (департамент Нор) во 1895, инженер Ф. Геннебик) оказало большое воздействие на их архитектуру. П постепенно становятся важной частью архитектуры 20 в. (см. Железобетонные конструкции и изделия). Лучшие П начала 20 в. (например, турбинная фабрика фирмы "АЭГ" в Берлине (1909, архитектор П. Беренс) и фабрика "Фагус" в Альфельде (1911, архитектор В. Гропиус)) с их четким ритмом колонн, каркасными конструкциями, большепролетными перекрытиями, новыми приемами членения больших поверхностей стен полосами остекления в металлических переплетах оказали существенное влияние на архитектуру 20 в. в целом. Во 2-й половине 1920-х — начале 1930-х гг. важную роль в развитии архитектуры П сыграли постройки и проекты советских архитекторов, ярко отразившие патетику и романтику первых пятилеток (например, Днепрогэс им. В. И. Ленина (1927—32, архитектор В. А. Веснин, Н. Я. Колли, Г. М. Орлов и др.), фабрика в Ивантеевке Московской области (1927—28, архитектор Г. П. Гольц, М. П. Парусников); прядильная фабрика "Красная Талка" (1928—29, архитектор Б. В. Гладков, И. С. Николаев)). В 1930—60-е гг. в строительстве П широко внедряются новые конструктивные системы, позволяющие перекрывать без опор крупные пролеты, применяются новые строительные и отделочные материалы. В условиях современной научно-технической революции с постоянным техническим прогрессом в строительстве П и совершенствованием технологии производства растет число предприятий, не оказывающих вредного воздействия на окружающую среду. Как следствие этого создается новый тип застройки — производственно-жилой. Обладающие своими, отличающимися от типовых жилых домов крупным масштабом, объемно-пространственным решением и силуэтом. П становятся важными архитектурными акцентами в композиции городской застройки (например, ковровый комбинат в Бресте, БССР, 1964, архитекторы И. И. Бовт, Л. Т. Мицкевич, Н. И. Шпигельман). Это повышает эстетические требования к облику П Архитектурный образ П в наибольшей мере зависит от того, насколько ясно в его облике выражены типологические особенности этого вида сооружений, его характерные черты: огромные размеры и значительная протяженность фасадов, большие сплошные плоскости глухих стен и остекленных поверхностей, соответствующих единому нерасчлененному внутреннему пространству, многократно повторенные торцы параллельных пролетов, элементы покрытий (гребенчатого, пилообразного или криволинейных очертаний), лестничные клетки и др., наличие технических устройств (дымовых и вентиляционных труб, трубопроводов, открытого оборудования и др.). Большое влияние (особенно при индустриальных способах строительства) оказывает на облик П художественное выражение тектонических свойств используемых материалов и конструкций (пластическое осмысление конструкций, принятая система разрезки (членения) стен фасадов на сборные элементы и др.), а также фактура и цвет конструкционных и отделочных материалов. Заметную роль в облике П в южных районах играют солнцезащитные устройства — т. н. солнцерезы, козырьки, декоративные решетки. Большое значение для повышения эстетических качеств П имеет четкая внутренняя планировка, рациональность пропорций и членений отдельных помещений и пластическое решение их конструктивных элементов, зонирование производственных помещений с систематизированным размещением основного технологического оборудования, внутрицеховых коммуникаций, проходов и проездов, цветовое решение интерьеров, последовательное проведение комплекса мероприятий, связанных с требованиями технической эстетики. П. з. и сооружения оказывают огромное (нередко отрицательное) воздействие на природный и архитектурные ландшафты; часто промышленные районы теряют связь с природной средой. Поэтому перед промышленной архитектурой стоит задача максимального сохранения природного ландшафта, гармонического включения в ландшафт новых П

На формирование типов П решающее воздействие оказывают социально-экономические условия и научно-технический прогресс в технологии промышленного производства и строительной технике. В СССР и др. социалистических странах характер общественного строя обусловил возникновение П нового типа, в которых воплощаются достижения социального и научно-технического прогресса. Развитие и совершенствование архитектурно-строительных решений П базируется на научных исследованиях, определивших основные направления современного промышленного строительства, которые предусматривают: обеспечение универсальности П, т. е. возможности наиболее гибкого использования производственных площадей при изменении технологических процессов; унификацию объемно-планировочных и конструктивных схем П, позволяющую наиболее полно использовать производственную базу строительной индустрии; максимальное блокирование (объединение) цехов и целых производств в укрупненных зданиях,

Универсальность П достигается применением укрупненных сеток (пролетов и шагов) колонн и единой высоты помещений в пределах каждого здания, а также использованием для размещения основного оборудования сборно-разборных перегородок и этажерок, обеспечивающих возможность модернизации технологических процессов при минимальном объеме работ по реконструкции здания. Унификация объемно-планировочных и конструктивных схем П позволяет существенно сократить количество типоразмеров изделий и конструкций, создать необходимые условия для их массового заводского изготовления и широкого внедрения в практику строительства. В СССР осуществлена межотраслевая унификация основных строительных параметров П: сеток колонн, высоты этажей, размеров привязки конструктивных элементов к модульным разбивочным осям и т.п. Размеры сеток колонн одноэтажных П приняты кратными 6 м, величина пролетов многоэтажных П —3 м, шаг колонн — 6 м. Высота этажей П кратна 0,6 м. Блокирование П. з. (см. Блокированное производственное здание) — одно из наиболее эффективных средств снижения сметной стоимости строительства П Наибольшее снижение капитальных затрат за счет блокирования (по сравнению с отдельно сооружаемыми цехами) достигается в тех случаях, когда не требуется изолировать цехи друг от друга капитальными стенами, выравнивать высоты смежных помещений с целью унификации конструкций, устраивать дополнительные внутрицеховые проезды или увеличивать площадь зон, обслуживаемых кранами большой грузоподъемности.

П различают по следующим основным признакам: по этажности (главный классификационный признак) — на одноэтажные, двухэтажные, многоэтажные; по подъемно-транспортному оборудованию — на крановые, снабженные мостовыми (электрическими) и подвесными (электрическими или ручными) кранами, и бескрановые; по виду освещения — на здания с естественным освещением (боковым и верхним), с постоянным рабочим искусственным освещением (безоконные и бесфонарные) и здания с комбинированным освещением (сочетающим естественное освещение с искусственным); по системам воздухообмена — на здания с общей естественной вентиляцией (аэрацией), с механической вентиляцией и с кондиционированием воздуха; по температурному режиму производственных помещений — на отапливаемые и неотапливаемые. По капитальности П подразделяют на 4 класса в зависимости от назначения зданий и их народнохозяйственной значимости.

Одноэтажные П — наиболее распространенный тип зданий промышленных предприятий. Их доля в общем объеме современного промышленного строительства составляет 75—80%. Одноэтажные П обычно используют для размещения производств с тяжелым технологическим и подъемно-транспортным оборудованием либо связанных с изготовлением крупногабаритных громоздких изделий, а также производств, работа которых сопровождается выделением избыточного тепла, дыма, пыли, газов и др. Одноэтажные П создают благоприятные условия для рациональной организации технологического процесса и модернизации оборудования, они позволяют располагать непосредственно на грунте фундаменты тяжелых машин и агрегатов с большими динамическими нагрузками, обеспечивают возможность равномерного освещения и естественной вентиляции помещений через световые и аэрационные устройства в покрытии. Однако строительство одноэтажных П требует большей (по сравнению с многоэтажным П) территории и соответственно больших затрат на инженерную подготовку строительной площадки. В массовом строительстве преобладают одноэтажные крановые многопролетные П прямоугольной (в плане) формы с верхним естественным освещением через фонари и проветриванием с помощью аэрационных устройств или систем механической вентиляции (рис. 1, а). Такие П характерны для предприятий черной металлургии, машиностроения, металлообработки строительных материалов и ряда др. отраслей промышленности. Для производств со значительным выделением тепла или вредных газов применяют П, профиль покрытия которых определяется аэродинамическим расчетом; последний производится с целью создания наилучших условий для удаления нагретого или загрязненного воздуха под действием теплового и ветрового напора через аэрационные фонари и шахты в покрытии (рис. 1, б). Для производств с особыми условиями стабильности температурно-влажностного режима и чистоты воздушной среды часто применяют многопролетные одноэтажные П с подвесными потолками, отделяющими расположенный в межферменном пространстве технический этаж (где размещаются инженерное оборудование и коммуникации) от основного объема здания, который в этом случае может быть надежно изолирован от воздействия внешней среды (рис. 1, в). Такие здания (обычно называют бесфонарными) имеют искусственное освещение, механическую вентиляцию и кондиционирование воздуха; их используют главным образом для размещения производств радиотехнической и электронной промышленности, приборостроения, прецизионного станкостроения, (производство искусственного волокна), текстильной и др. отраслей промышленности. Для одноэтажных П массового строительства характерны следующие объемно-планировочные параметры: пролет 12—36 м, шаг колонн 6—12 м, высота помещений 5—12 м в бескрановых и 10—20 м в крановых зданиях. В отдельных случаях применяют укрупненные сетки колонн, если это обеспечивает более рациональное использование производственной площади и лучшие условия эксплуатации оборудования. Когда по условиям производства необходимы значительные размеры пролетов и большая высота помещений (например, для предприятий судостроения, самолетостроения, транспортного машиностроения и т.п.), могут применяться одноэтажные П с пролетами до 100 м (рис. 1, г). В ряде отраслей промышленности ( и др.) целесообразны одноэтажные П с размещением технологического оборудования на этажерках, получившие название производственных зданий павильонного типа.

Многоэтажные П сооружаются в основном для производств, требующих организации вертикального (самотечного) технологического процесса, а также для ряда производств, оснащенных сравнительно легким малогабаритным оборудованием (точное машиностроение, приборостроение, электронная и радиотехническая промышленность, легкая и пищевая индустрия, полиграфическая промышленность и др.). Многоэтажные П обычно освещаются естественным светом через боковые светопроемы; широкие многоэтажные П имеют совмещенное освещение. В массовом строительстве преобладают П с числом этажей от 3 до 6 и нагрузками на перекрытия 5—10 кн/м². В тех случаях, когда строительство осуществляется на площадках ограниченных размеров, могут применяться П повышенной этажности (до 10 этажей и более). Для современных многоэтажных П характерны сетки колонн 6´6 м, 9´6 м, 12´6 м с тенденцией к использованию еще более крупных сеток. Общая ширина многоэтажных П обычно 36—48 м. (рис. 2, а, б). В многоэтажных П, предназначенных для производств с повышенными требованиями к чистоте воздушной среды и стабильности температурно-влажностного режима, обычно устраивают технические этажи для размещения инженерного оборудования и коммуникаций (рис. 2, в), которые, в частности, могут располагаться в пределах высоты ферм междуэтажных перекрытий. Наблюдается тенденция к увеличению удельного веса многоэтажных П в общем объеме промышленного строительства в связи с необходимостью экономии городских территорий и земель, пригодных для использования в сельском хозяйстве.

Двухэтажные П В практике современного промышленного строительства наибольшее распространение получили "широкие" двухэтажные многопролетные П с крупной сеткой колонн и верхним естественным освещением (рис. 3, а). В таких зданиях основные ("многолюдные") производства размещают преимущественно на 2-м этаже, а склады и участки с тяжелым оборудованием — на 1-м. Разновидности двухэтажных П — здания с нижним техническим этажом, например литейные, прокатные и др. цехи (рис. 3, б), и здания с промежуточным техническим этажом в междуэтажном перекрытии (рис. 3, в); последние применяют для производств с высокими требованиями к стабильности внутреннего микроклимата.

Современные П независимо от их этажности, как правило, являются зданиями каркасного типа с стальным или смешанным несущим каркасом. Выбор типа каркаса П определяется условиями производства и соображениями экономии основных строительных материалов, а также классом капитальности здания.

В одноэтажных П применяют в основном каркасы в виде поперечных рам с заделанными в фундаменты колоннами и шарнирно связанными с ними стропильными балками или фермами. Продольная устойчивость каркаса обеспечивается системой жестких связей между колоннами, в состав которой (в одноэтажных П), кроме рам, входят также фундаментные, обвязочные и подкрановые балки и элементы покрытий (прогоны, настил и др.). каркасы одноэтажных П обычно сборные, реже — сборно-монолитные. Ограждающие конструкции покрытий таких П выполняют из сборных плит или в виде сборно-монолитных тонкостенных оболочек и складок (см. Складчатые конструкции). Элементы стальных каркасов одноэтажных П — колонны, фермы, прогоны — изготовляют из прокатных профилей (швеллеров, двутавров, уголков) или листовой стали, открытых тонкостенных и трубчатых гнутых профилей. Покрытия П с металлическими каркасами, как правило, выполняют в виде легких настилов из профилированного стального листа или асбестоцементных панелей по стальным прогонам. В смешанных каркасах П колонны делают из а стропильные конструкции — из стали; покрытия в таких зданиях — из плит. Получают распространение также металлические конструкции покрытий П в виде пространственных перекрестных стальных стержневых конструкций с легким настилом из листовых материалов. Возрастает объем использования в П индустриальных сборных деревянных конструкций.

Для строительства многоэтажных П применяют главным образом каркасы рамного типа, воспринимающие горизонтальные усилия жесткими узлами рам либо решенные по рамно-связевой схеме с передачей горизонтальных усилий на диафрагмы, стены лестничных клеток и лифтовых шахт. Каркасы многоэтажных П, как правило, выполняют сборными или сборно-монолитными с балочными или безбалочными конструкциями междуэтажных перекрытий. Балочные перекрытия включают балки, опирающиеся на выступающие или скрытые консоли колонн и гладкие (многопустотные) или ребристые плиты, для опирания которых служат полки балок. Безбалочные перекрытия применяют обычно в таких П, где по условиям производства необходимы конструкции с гладкой поверхностью потолка (пищевая промышленность, склады, холодильники и т.п.). При безбалочном решении плоские плиты междуэтажного перекрытия опираются на капители колонн или непосредственно на колонны (с использованием перекрестной жесткой арматуры, располагаемой в пределах толщины перекрытия и выполняющей функции капителей). Безбалочные конструкции перекрытий П выполняют преимущественно из монолитного при этом в некоторых случаях применяют подъема этажей метод.

Для верхних этажей двухэтажных П с укрупненными (по сравнению с 1-м этажом) сетками колонн, как правило, используют конструктивные решения одноэтажных П, а для междуэтажных перекрытий — балочные конструкции со стальными или ригелями и настилом.

Стеновые ограждения П выполняют самонесущими и навесными (фахверковыми или каркасными). Основные виды стеновых ограждений отапливаемых П — крупнопанельные конструкции из легкого или ячеистого и ограждения из тонколистовой стали, асбестоцемента и др. листовых материалов с эффективными утеплителями. Стеновые ограждения неотапливаемых П и цехов с избыточным тепловыделением делают обычно из панелей, а также облегченного типа — из волнистых листов асбестоцемента профилированных стальных листов или из стеклопластика.

В СССР строительство П в основном осуществляют из унифицированных сборных элементов изготавливаемых на заводах конструкций и изделий или на специализированных заводах металлических конструкций. В дальнейшем, на базе широкой типизации и стандартизации строительных решений, возможен переход к полносборному строительству П из конструкций и изделий, выпускаемых заводостроительными комбинатами. Современное строительство характеризуется тенденцией к максимальному снижению массы конструкций с целью уменьшения материалоемкости и стоимости строительно-монтажных работ; в связи с этим совершенствование конструкций П идет по пути применения бетонов на легких заполнителях и высокопрочных бетонов, а металлоконструкций — в направлении использования высокопрочных сортов стали и сплавов, тонкостенных прокатных и гнутых профилей, внедрения предварительно напряженных конструкций из металла и создания облегченных конструктивных систем П с растянутыми поверхностями из тонких листов. См. также Промышленные сооружения.

Лит.: Хенн В., П и сооружения, пер. с нем., т. 1— 2, М., 1959; Миллс Э. Д., Современное промышленное предприятие, пер. с англ., М., 1964; Строительные нормы и правила, ч. 2, раздел М, гл. 2 Производственные здания промышленных предприятий. Нормы проектирования, М., 1972; Конструкции промышленных зданий, М., 1972; Сербиновия П., Орловский Б., Абрамов В., Архитектурное проектирование промышленных зданий, М., 1972; Архитектурное проектирование промышленных предприятий, М., 1973; Блохин В. В., Архитектура интерьера промышленных зданий, М., 1973.

Ю. Н. В. В. Блохин.

	Copyright © 1999-2023 Oval.ru, All Rights Reserved.