Проектирование промышленных зданий, их классификация и назначение.
Проектирование промышленных зданий имеет обобщенное понятие и включает в себя комплексные решения по строительству зданий и сооружений. Проектирование производственных объектов осуществляется в строгом соответствии с множеством правил и норм по проектированию. Ошибки в проектировании и не соблюдение норм и правил может повлечь за собой риск и угрозу безопасности людей и окружающей среды. Производственные здания, в отличие от общественных зданий, кроме узкоспециализированного назначения имеют разветвленную инфраструктуру. В промышленных зданиях могут находится помещения для различных производств, складские, административные и бытовые помещения. Как большинство сложных проектов, проектирование промышленных зданий имеет свою этапность. Далее мы рассмотрим весь процесс проектирования промышленных зданий.
Решение о строительстве промышленного здания: Строительство промышленных зданий и комплексов, это дорогостоящий и длительный процесс. Поэтому, прежде всего, решаются вопросы экономического характера. Решение о строительстве определяется будущим спросом на продукцию, которую предполагается выпускать на сооружаемом предприятии. Строительство предприятия должно быть экономически оправданно и иметь высокий спрос выпускаемой продукции. При этом данные задачи рассматриваются минимально на десятилетний период. Проводится анализ рыночной ситуации, которые показывают вероятности высокого и низкого уровня спроса. Для данных процессов существуют даже специальные формулы, где вычисляется примерный доход и окупаемость возводимого промышленного здания. Данное решение в основном называется Технико-экономическое обоснование или сокращенно ТЭО. ТЭО - это документ, который подтверждает экономичность проектирования и работы будущего предприятия. В процессе устанавливается производственная мощность предприятия, потребности его в материалах, сырье, полуфабрикатах и источниках их получения, уточняется место размещения нового предприятия, решаются транспортные вопросы, определяется себестоимость продукции и общие затраты на ее производство, необходимые капитальные вложения и их экономическая эффективность. От этого зависит не только решение кратковременных проблем, связанных с капитальным строительством и обеспечением завода новой техникой, но и эффективность его дальнейшей деятельности - его будущее как производителя. В современных условиях рыночных отношений и конкуренции, кроме сведений о прогнозных объемах производства и реализации товара, затратах на производство, прибыли и рентабельности, ТЭО должен содержать данные о рынках сбыта, спросе на продукцию, ценах, т.е. должен содержать результаты маркетинговых исследований. Рассмотрим пример эффективности капиталовложения и обоснованности строительства: Изначально решается вопрос эффективного использования земельного участка. Предположим земельный участок стоимостью 10 млн руб. и рыночный коэффициент капитализации на земельном рынке равен 12%, то годовая прибыль, которую должен приносить земельный участок, составит 1,2 млн руб. (10 х 0,12). То есть без какого либо производства и строительства сам земельный участок должен приносить прибыль. На возводимое Промышленное здание минимальный приемлемый коэффициент капитализации равен 13% годовых. Предположим мы решили построить промышленное здание по изготовлению какой либо продукции. Прежде всего мы рассчитываем чистую годовую прибыль данного предприятия (чистая прибыль – это итоговая часть дохода, которая осталась после всех вычетов: на налоги, зарплаты, закупку оборудования, аренду и прочих затрат). При этом мы имеем высокий спрос на выпускаемую продукцию. Теперь производим расчет эффективности строительства: Земельный участок стоит 10 млн. руб., то есть прибыль уже должна быть 1.2 млн. руб. в год. Далее на строительство промышленного здания нам необходимо 400 млн. руб. (400 х 0,13 = 52), то есть прибыль уже должна быть 52 млн. руб. в год. Итог рассчитываемое возводимое промышленное здание, при наименьшем коэффициенте капитализации, должно приносить чистый доход не менее 53,2 млн. руб. В данном случае определение стоимости нового строительства объекта затратным методом позволяет оценить эффективность инвестиционного проекта. Конечно в случаи пред проектных работ по проектированию промышленного здания, для снижения себестоимости затрат, выбирается земля с низкой ценой, размещением возле автомобильных и железнодорожных дорог (для доставки сырья и отправки продукции) и другие решения.
Требования при проектировании промышленных зданий: После решения вопроса о необходимости, целесообразности, экономической выгодности и профильности промышленного здания выполняются работы по проектированию. Проектирование промышленных зданий это не только учет в специфике здания технических требований производственного процесса, это еще и выполнение ряда норм регламентирующих техногенной, инженерной, экологической безопасности и даже учет архитектурного элемента будущего здания. При проектировании промышленных зданий разрабатываются объемно-планировочные и конструктивные решения в соответствии с требованиями ГОСТ 28984-2011. Проектирование производственных зданий должно осуществляться так, чтобы персонал, не занятый обслуживанием технологических процессов и оборудования, не подвергался воздействию вредных факторов выше нормируемых параметров. Этажность зданий должна быть не более шести этажей. Концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны в помещениях не должна превышать ПДК. Взаимное расположение отдельных помещений внутри зданий следует проектировать в соответствии с технологическим потоком, исключить возвратное движение промежуточных и готовых продуктов и изделий, если это не противоречит требованиям организации технологического процесса. Так же необходимо соблюдать нормы СанПин, регламентирующие гигиенические требования. Проектируемое здание должно обеспечивать нормальное функционирование размещаемого технологического оборудования и нормальный ход технологического процесса в целом, то есть отвечать определенным эксплуатационным требованиям. Определяется вид и материал несущих и ограждающих конструкций; тип и грузоподъемность внутрицехового транспорта. Технические требования заключаются в обеспечении прочности, устойчивости, долговечности зданий и в возможности их возведения индустриальными методами. А также решается вопрос об архитектурном облике здания.
Основная классификация промышленных зданий: Промышленный объект может состоять как из одного, так и из комплекса производственных зданий. Количество производственных зданий напрямую зависит от профильности и объемов выпускаемой продукции. Если промышленный объект состоит из одного здания, то он будет делиться по типу назначения помещений, если это крупная промышленность, то это комплекс зданий различного назначения. Промышленные здания или помещения в которых осуществляются производственно-технологические процессы, можно разделить на несколько групп. Основная группа - производственная. Здание или помещение, которые непосредственно предназначены для основных процессов производства. То есть там, где изготавливается или собирается готовая продукция. Подсобно-производственная группа - здание или помещение предназначенные для вспомогательных процессов. Где производятся ремонтные работы, упаковочные, лаборатории, инструментальные и т.п. Энергетическая группа - здание или помещение предназначенные для снабжения предприятия энергоресурсами. Электроустановки, газогенераторные станции, ТЭЦ, воздуходувные станции. Складская группа - здание или помещение предназначенные для хранения сырья и готовой продукции. Транспортная группа - здание или помещение предназначенные для обслуживания и стоянки транспорта. Санитарно-техническая группа - здание или помещение предназначенные для обслуживания водопровода, канализации, вентиляции и т.п. И вспомогательная группа - здание или помещение административного и бытового назначения. При проектировании промышленных зданий, проектом должен быть предусмотрен весь комплекс этих зданий или помещений, для правильной и функциональной работы промышленного объекта.
Выше мы рассмотрели необходимые данные, которые будут учитываться при проектировании промышленных зданий. Фактические основы решения вопросов о строительстве. Основной задачей данных разделов являлось принятия решений о профильности промышленного, объекта его экономической выгоды, размеров производства и количества выпускаемой продукции. Ниже рассмотрим процесс самого проектирования промышленных зданий, который состоит из предпроектных работ, инженерно-изыскательных, архитектурных и конструктивных решений, решений по инженерным сетям и другим разделам. То есть всей необходимой документации для осуществления самого строительства.
Предпроектные работы: Это сбор всей необходимой информации для последующего полноценного проектирования. На данном этапе решаются объемно-планировочные решения, расположения объекта и проведения инженерно-изыскательных работ. Для обеспечения прочности и устойчивости здания, необходимо располагать сведениями о состоянии почвы и грунта, подземных слоев участка, данных о природных и климатических условиях данной территории, места размещения водоемов и подземных водных источников. Именно инженерно-изыскательные работы прежде всего определяют возможность строительства на предполагаемом участке. Почва и грунты определяют вид будущего фундамента. Климатические условия местности влияют на оказываемую нагрузку на здание (такие как ветровые и снеговые нагрузки), так и на теплотехнические расчеты. Производится планировочная схема организации выделенного под застройку земельного участка. Это графическое изображение, совмещенное с топосъемкой, полученное методом графического наложения чертежа проектируемого объекта на топографический план территории. Разрабатывается исходная разрешительная документация, которая является основанием для оформления разрешения на осуществление строительства. Исходно-разрешительная документация подготавливается в соответствии с утвержденной градостроительной документацией и содержит следующие документы: основные требования и рекомендации по размещению, объемно-пространственному решению объекта; определение ориентировочных границ земельного участка; ориентировочные технико-экономические показатели объекта; совокупные требования и рекомендации согласующих организаций для проектирования и строительства; определение возможности проведения работ по объекту, в соответствии с экологическими и санитарно-гигиеническими требованиями к размещению объекта, его функциональному назначению, условиям эксплуатации, воздействию на окружающую среду; рекомендации по стадийности проектирования; возможность и условия инженерного обеспечения объекта.
Архитектурное решение промышленного здания. Прежде всего это внешний облик промышленного здания, который зависит от профильного назначения и протекающего в нем технологического процесса. При архитектурном решении жилых, офисных и других объектов бытового значения, проектировщик может исходить с дизайнерской и художественной точки зрения. Проектирование промышленных зданий исходит из строгих норм и правил закона, тип промышленного здания влияет на используемые материалы при строительстве, размеры здания и помещений в нем. А также на тип несущих конструкций, на световые решения, тип перекрытий и покрытий. Существенное влияние на архитектурный облик промышленного здания оказывают и инженерные сети и инженерные сооружения специального назначения. Следует также отметить, что тип промышленности определяет и этажность промышленного здания, а также высоту потолков. Очень часто требования по проектированию промышленных зданий указывают на одноэтажность проектируемого объекта. При проектировании больших промышленных объектов, архитекторы разрабатывают комплекс зданий, описанный выше в классификации промышленных зданий. Порой это более десятка зданий и сооружений. Соответственно необходима планировка промышленной территории, то есть проходы, проезды между зданий, их расположение друг к другу, то есть Архитектурно-пространственное решение территории промышленных предприятий. В архитектурном решении детально описывается архитектурная часть всего объекта, а именно: Поэтажные планы; План кровли; Фасады и цветовое решение; Маркировочные планы; Спецификации заполнения оконных и дверных проемов; Дымовентиляционные каналы и водосточная система; Ведомость отделки помещений; Экспликация полов. То есть после разработки проекта архитектурного решения, мы полностью понимаем, как будет выглядеть будущее промышленное здание или промышленный комплекс, как с наружи, так и изнутри с учетом расстановки производственного оборудования.
Конструктивные решения промышленного здания. При проектировании промышленных зданий, необходимо не только понимания расположения объекта и его внешний облик, но прочность, и надежность возводимого здания. В разделе конструктивных решений, решаются вопросы из каких материалов будет построено будущее здания и как правильно это сделать. Основой проектных конструктивных решений, является прежде всего свод правил и норм. Проектирование промышленных зданий выполняются по различным конструктивным схемам. В основном для промышленных зданий применяют каркасную схему, в которых прочность, жесткость и устойчивость обеспечивается пространственными рамными каркасами как с поперечным или продольным расположением ригелей, так и безригельными. Выбор конструктивной схемы осуществляют с учетом конкретных нагрузок и воздействий на здание, а также в соответствии с функциональными, экономическими и эстетическими требованиями. Наиболее распространенной является каркасная система с поперечным расположением ригелей, при которой в поперечном направлении образуются рамы, совместно со связями обеспечивающие пространственную жесткость и устойчивость здания. Это позволяет, изменять шаг колонн, обеспечивать гибкость планировочного решения внутреннего пространства здания. Каркасные системы – основной тип промышленных зданий, так как в них действуют большие сосредоточенные нагрузки, удары, сотрясения от технологического оборудования и кранов. В бескаркасных зданиях размещают небольшие цеха. В местах опирания стропильных конструкций стены с внутренних сторон усиливают пилястрами. Многоэтажные промышленные здания по бескаркасной системе строят очень редко. Производственные здания с неполным каркасом проектируют под небольшие нагрузки. В таких зданиях отсутствуют пристенные колонны, а наружные стены выполняют и несущую и ограждающую функции. Для ограничения усилий, возникающих в конструкциях от перепада температур, здание разрезается температурно-деформационными швами на отсеки. Также решаются вопросы о пожарной безопасности регламентированные ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Это количество входов и выходов, отделка помещений, эвакуационные выходы и т.п.
Инженерные решения промышленных зданий. К инженерному разделу проекта промышленного здания относятся разнообразные коммуникационные системы. Основные инженерные сети – это Промышленная вентиляция и система кондиционирования; Промышленное отопление помещения; Системы пожаротушения и пожарная вентиляция; Водопровод и канализация; Система электроснабжения; Различные слаботочные системы — охранная и пожарная сигнализации, система контроля удаленным доступом на территорию или отдельные ее участки, локальные компьютерные сети, подключение к интернету и т.п. Электроснабжение промышленного здания одна из важных и сложных инженерных систем. Проектные работы по электроснабжению промышленного здания требуют специализированных и обширных познаний. Прежде всего перед проектировщиком стоят задачи по обеспечению здания или сооружения бесперебойным питанием электрических сетей их безопасностью с соблюдением правил пожарной безопасности. Ряд норм и правил подлежат обязательному соблюдению таких как ПУЭ (правила устройства электроустановок), нормы освещенности, молниезащита, заземление и т.д. Перед началом работ происходит сбор всей необходимой информации по необходимой потребности электроэнергии. Следует учитывать, что производственные здания имеют промышленное оборудование, которое потребляет большое количество электроэнергии. Необходимо рассчитать сечение кабелей и их правильную прокладку в здании. Также рассчитать защитную аппаратуру и резервное питание. С учетом климата рассчитывается и проектируется система отопления промышленного здания. Система отопления имеет нескольких видов многое зависит от помещения и его назначения. Основные виды отопления: Водяное отопление использование горячей воды в трубах с передачей тепла в различные отопительные приборы. Воздушное отопление - использование разогретого воздуха, подаваемого в помещения системами вентиляции принудительным путем. Электрическое отопление – использование электрических нагревателей. Отопление инфракрасными панелями. Вентиляция необходимый раздел проекта промышленного здания. Также бывает различных видов. Соответственно с учетом специфики производственного помещения выбирается вентиляция, которая может состоять от простых каналов в стенах, до сложных систем с оборудованием и расчетными параметрами подаваемого и вытяжного воздуха. Основные виды вентиляции – Естественная вентиляция; Механическая вентиляция; Приточная система; Вытяжная система; Приточно-вытяжная с рекуперацией; Общеобменная и местная вентиляция. Раздел водоснабжения и водоотведения. Любое промышленное предприятие не может обойтись без водоснабжения и водоотведения. Вода необходима как для производственных нужд, так и для санитарно-гигиенических. Однако водоснабжение состоит не только из прокладки труб, зачастую это сложные системы имеющие рециркуляционные насосы и другое оборудование. К примеру, многие промышленные здания имеют собственные котельные, для обеспечения производства горячей водой и собственные очистные станции по подготовке и очистке воды. С учетом множества фитингов и оборудования в проектных работах по водоснабжению обязательно присутствуют аксонометрические схемы, на которых изображаются элементы, которые невозможно указать на плане - клапаны, счетчики, краны, ревизии и т.д. Все инженерные системы проектируются совместно с архитектурным и конструктивным отделом. В процессе общего проектирования промышленного здания или комплекса зданий, от начала и до завершения проекта вносятся необходимые изменения с учетом специфики инженерных сетей.
Выше мы рассмотрели основы проектирования промышленного здания, или промышленного предприятия состоящего из комплекса зданий. Это лишь краткое описание, так как кроме графических и технологических решений, в проектной документации содержатся решения по организации строительного производства и технологии строительно-монтажных работ. Требования к качеству выполняемых работ; Календарные сроки производства работ; безопасность и охрана труда; пожарная безопасность; охрана окружающей среды. Это десятки томов, за которым стоит колоссальный труд множества людей.
