Проектирование строительства механосборочного цеха

Механосборочный цех тяжелого машиностроения в г. Самаре

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие данные по проекту

2. Объемно – планировочное решение

3. Архитектурно – конструктивное решение

3.1 Колонны основного каркаса

3.2. Колонны торцевого фахверка

3.3 Стропильные и подстропильные фермы

3.4 Подкрановые конструкции

3.5 Связи по колоннам

3.6 Наружные стены

3.7 Внутренние стены

3.8 Окна

3.9 Ворота

3.10 Ограждение покрытия

3.11 Фонари

3.12Полы

4. Расчет освещенности естественным светом

4.1 Исходные данные для расчета

4.2 Анализ результатов расчета

4.3 Выводы и рекомендации по результатам расчета

Библиографический список

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Общие данные по проекту

1. Проект механосборочного цеха выполнен на основании задания № 5.

2. Цех входит в состав станкостроительного завода и предназначается для механической обработки деталей и сборки крупных метало - обрабатывающих станков.

Заготовки для деталей станков доставляются из литейного и кузнечного цехов завода безрельсовым транспортом и складируются в продольных пролетах, для чего необходимо предусмотреть трое ворот размером 4 х 4,2 м. В продольных пролетах располагаются отделения механической обработки деталей, оборудованные токарными, фрезерными, сверлильными и другого рода станками, а так же помещение для заточки инструмента, ремонтные отделения и т.п.

После обработки в термическом отделении детали поступают на специальные сборочные стенды, расположенные в отделении общей сборки, откуда готовые станки направляются в малярное отделение и в экспедицию. В экспедицию на глубину 18 м вводится железнодорожный путь для отгрузки готовых станков. Внутрицеховая транспортировка грузов осуществляется вдоль пролетов мостовыми кранами, а между пролетами рельсовыми тележками. Во всех отделениях цеха, кроме термического, производственный процесс протекает без значительного выделения тепла, пыли и газа. Термическое отделение необходимо оградить по периметру огнестойкими стенами и обеспечить аэрацию с помощью светоаэрационного фонаря с открывающимися створками. Доставка деталей в термическое отделение осуществляется тележками через ворота размером 3 х 3 м.

Расчетная внутренняя температура + 16° С, нормируемый внутренний перепад для стен 8° С, для покрытий 7° С. Естественная освещенность должна рассчитываться на работы средней точности.

По санитарной характеристике производственных процессов работающие в цехе относятся к группе I б (все женщины и 70% мужчин) и к группе II б – 25 % мужчин. Цех работает в две смены.

Здание предусматривается II класса капитальности.

3. Место строительства – г. Самара.

4. Здание – одноэтажное каркасное.

5. Состав помещений:

- отделение термическое – 1107 м², категория по взрывопожароопасной Г.

- отделение механической обработки – 2516 х 2 = 5032 м², категория по взрывопожароопасной – Д.

- отделение общей сборки – 2592 м², категория по взрывопожароопасной – Д.

- малярное отделение и экспедиция – 2178 м², категория по взрывопожароопасной – Д.

6. Подъемно – транспортное оборудование

Мостовые краны грузоподъемностью 8, 20 и 50 т – просты в управлении и обладают несложной системой электропитания. Мостовой кран состоит из моста , поставленного на катки, и тележки с механизмами подъема или передвижения. Тележка состоит из стальной рамы с колесами, ее устанавливают на рельсы, которые уложены по верхним поясам средних балок или ферм моста. На тележке располагают механизмы для вертикального перемещения груза, перемещения тележки вдоль моста – поперек пролета здания и перемещения крана вдоль пролета здания.

Мостовой кран перемещается вдоль цеха по рельсам, уложенным на подкрановые балки, которые опираются на консоли колонн каркаса или пилястры стен. Все механизмы мостового крана имеют самостоятельные электродвигатели. Управление сосредоточено в кабине крановщика, которую подвешивают к мосту крана или подвешивают к мосту крана или размещают на грузовой тележке.

7. Технологические въезды и выезды:

- автомобильные - ворота размером 3 х 3 м в термическом отделении; ворота размером 4 х 4,2 м в литейном и кузнечном цехах (продольные) завода для безрельсового транспорта.

- железнодорожные – ворота размером 4,7 х 4,7 м в экспедиции, на глубину 18 м вводится железнодорожный путь для отгрузки готовых станков.

8. Степень огнестойкости здания – II.

9. Класс конструктивной пожарной опасности здания – С1.

10. Класс функциональной пожарной опасности здания – Ф

11. Группа функциональной пожарной опасности помещений – Ф

12. Планировочная отметка земли – 0,150м.

13. За условную отметку 0.000 принят уровень чистого пола.

14. Архитектурное решение выполнено в соответствии с (1,2,3).

15. Светотехнический расчет выполнен в соответствии с (4).

16. Мероприятия по пожарной безопасности выполнены в соответствии с (1,5).

2. Объемно – планировочное решение

Здание одноэтажное блокированное.

Общие размеры в плане 72 х 169,8 м.

Максимальная отметка по высоте + 25.150 м.

Термическое отделение расположено в осях 1 – 4 и В – П с размерами в плане 18 х 60 м. Высота 16.600 м.

Отделение механической обработки расположено в осях 5 – 19 и В – П с размерами в плане 60 х 84 м. два этих цеха расположены параллельно, высота одинаковая 22.750 м.

Отделение общей сборки расположено в осях 20 – 26 и А – П с размерами в плане 36 х 72 м. Высота 25.150 м.

Малярное отделение и экспедиция расположено в осях 27 – 32 и А – П с размерами в плане 30 х 72 м. Высота 22.750 м.

Технологическая схема приведена в прил. А.

В здании предусмотрены поперечные температурные швы (ось 13, оси 4 – 5, 19 – 20, 26 – 27) при перепаде высот. Их цель: предохранить от образования трещин конструктивные элементы зданий вследствие деформаций, вызываемых колебаниями температуры наружного и внутреннего воздуха.

Температурные швы расчленяют все надземные конструкции здания на отдельные части, обеспечивая независимость их горизонтальных перемещений. При этом они не расчленяют подземные конструкции (фундаменты), т.к. они не деформируются от перепада температуры до опасной величины.

Температурные швы делят здание на температурные отсеки. Их количество зависит вида здания (отапливаемое или неотапливаемое), каркаса (металлический, железобетонный, смешанный) и расстояния между швами.

Температурные швы устраивают на спаренных колоннах (ось 13). Ось поперечного температурного шва совпадает с поперечной разбивочной осью, а геометрические колонн смещают от нее на 500 мм влево и вправо.

В поперечных температурных швах (оси 4 – 5, 19 – 20, 26 – 27) привязку колонн осуществляют по тем же правилам, что и колонн крайнего ряда.

Перепад высот между пролетами одного направления или при двух взаимно перпендикулярных пролетах устраивают на спаренных колоннах со вставкой с соблюдением правил для колонн крайнего ряда и колонн у торцевых стен.

Вставки между температурными швами:

- между осями 4 – 5: 350 мм;

- между осями 19 – 20: 600 мм;

- между осями 26 – 27: 850 мм.

3. Архитектурно – конструктивное решение

Здание одноэтажное со стальным, железобетонным и смешанным каркасом. Каркас выполнен по рамно–связевой схеме.

При выборе материала каркаса руководствуются характером силовых и несиловых воздействий, воспринимаемых каркасом, а также учитывают размеры пролетов, шага колонн, высоту здания, место строительства, требования огнестойкости и технико – экономические соображения.

В одноэтажных промышленных зданиях металлические несущие конструкции применяют в следующих случаях:

- для стропильных и подстропильных конструкций в отапливаемых зданиях с пролетами 30 м и более;

- для колонн с высотой 18 м и более; при наличии мостовых кранов общего назначения грузоподъемностью 50 т и более независимо от высоты колонны; при шаге колонн 12 м и более;

- для подкрановых балок при грузоподъемности 30 т и более.

Во всех остальных случаях предусматривается сборный железобетонный каркас.

3.1 Колонны основного каркаса

Конструкция сборных железобетонных колонн зависит от объемно – планировочного решения промышленного здания и наличия в нем подъемно транспортного оборудования. В зданиях с мостовыми кранами устанавливаются колонны с консолями, на которые опираются подкрановые балки. По расположению в плане различают колонны средних (по оси И) и крайних (по осям 1, 4, 20, 26, 27, 32, а также В и П) рядов. Крайние колонны имеют одностороннюю консоль, средние – двухсторонние консоли.

В курсовом проекте использованы железобетонные одноветвевые колонны прямоугольного сечения высотой 9,6 м с размерами в плане 400 х 800 мм (цех №1), двухветвевые – высотой 15,6 м с размерами в плане 500 х 1300 мм (цех № 2 и 3), металлические сквозные колонны – высотой 18,0 и 15,6 м и с размерами в плане 500 х 1000 мм (цех № 4 и 5).

По сравнению с колоннами прямоугольного сечения двухветвевые колонны имеют повышенную жесткость, но они более трудоемки в изготовлении.

В железобетонных колоннах предусматривают стальные закладные детали, с помощью которых крепят стропильные конструкции, стеновые панели (в колоннах крайних рядов) и вертикальные связи.

Для изготовления колонн используют бетон класса В 25 и продольную арматуру и сварные сетки.

3.2 Колонны торцевого фахверка

Колоны фахверка предназначены для крепления стеновых панелей и их чаще устанавливают в торце здания. Они воспринимают собственную массу панелей и ветровую нагрузку. В курсовом проекте применяют железобетонные фахверковые колонны сечением 300 х 300 мм при высоте 9,6 м, а также металлические фахверковые колонны – двутавр № 24 при высоте 15,6 и 18,0 м. Соединяют фахверковые колонны с фундаментами и диском покрытия на шарнирах. К фундаментам колонны крепят анкерными болтами. Верх колонны крепят к стропильным конструкциям.

Выбор материала колонн фахверка

3.3 Стропильные и подстропильные фермы

Стропильные фермы обладают хорошими технико – экономическими показателями, в курсовом приняты следующие фермы:

- железобетонные – пролет L = 18 м;

- металлические – пролет L = 30 и 36 м.

Железобетонные сегментные безраскосные фермы имеют криволинейный верхний пояс. Незначительная высота на опоре этих ферм позволяет уменьшить общую высоту здания. Эти фермы технологичны в изготовлении и позволяют рационально использовать межферменное пространство.

Металлические раскосные фермы – параллельными поясами с уклоном верхнего пояса 1,5%. Пояса и решетку ферм выполняют из уголков и соединяют между собой сваркой с помощью фасонок из листовой стали.

С колоннами фермы соединяют шарнирно с помощью надопорных стоек двутаврового сечения. Стойки крепят к колоннам анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам – болтами.

Подстропильные фермы, используемые в курсовом проекте, имеют пролет 12 м и предназначены для опирания на них стропильных ферм, шаг которых 6 м.

3.4 Подкрановые конструкции

Железобетонные подкрановые балки (цех № 1, 2, 3) служат опорами для рельсов, по которым передвигаются мостовые краны. Кроме того, они обеспечивают продольную пространственную жесткость каркаса здания. Применены подкрановые балки неразрезные в пределах температурного блока. Высота балок таврового сечения на крайних колоннах – 1000 мм, на средних колоннах – 1400 мм.

При изготовлении железобетонных подкрановых балок в их тело закладывают газовые трубки, необходимые для пропуска болтов крепления кранового пути и подвесок для троллейных проводов.

В торцах здания на подкрановых балках устанавливаю упоры для мостовых кранов.

Металлические подкрановые балки (цех № 4 и 5) приняты неразрезными в пределах температурного блока. По сравнению с разрезными балками, эти балки имеют меньший расход стали и лучшие условия эксплуатации подкрановых путей. Высота балок двутаврового составного сечения на крайних колоннах – 1000 мм.

Нижний пояс подкрановых балок крепят к колонне анкерными болтами, а верхний – тормозными фермами или накладками.

При высоте подкрановых балок более 1200 мм дополнительно вводят диафрагмы.

3.5 Связи по колоннам

Для повышения пространственной устойчивости зданий в продольном направлении и восприятия ветровых нагрузок предусматривают систему вертикальных связей между колоннами. Они устанавливаются в середине температурного блока в каждом ряду колонн.

При шаге колонн 6 м применяют крестовые связи, а при шаге 12 м – портальные. При портальных связях легче организовать пропуск напольного транспорта.

Конструкция связей зависит от высоты здания, наличия мостовых кранов и их грузоподъемности.

Связи выполняют из уголков или швеллеров и крепят к колоннам с помощью косынок на сварке.

3.6 Наружные стены

В курсовом проекте используются железобетонные навесные стены, которые воспринимают нагрузку от собственной массы и ветровые нагрузки в пределах только одного этажа при многоэтажных зданиях или пределах одного шага (одной панели) в одноэтажных зданиях. Эти стены выполняют функции ограждающих конструкций, т.к. свою массу они передают на каркас через опорные стальные столики или через обвязочные балки.

Для предохранения стен от проникновения грунтовой влаги в их нижней части устраивают гидроизоляцию .

В курсовом проекте принимаем высоту стеновых панелей 1200 и 1800 мм, дину – 6000 мм. Панели в стенах располагаются горизонтально.

В отапливаемых зданиях при шаге колонн 6 м используют легкобетонные однослойные плоские панели. Их изготавливают из ячеистых бетонов плотностью 400 – 800 кг/м³ и легких бетонов с плотностью 900 – 1200 кг/м³. С обеих сторон на поверхность панелей наносят фактурные слои толщиной 20 мм из цементно – песчаного раствора. Армируют такие панели пространственными каркасами.

Углы зданий с панельными стенами монтируют из специальных доборных блоков, прикрепляемых к основным панелям сваркой закладных элементов.

Дождевые и талые воды отводят от стен путем устройства отмостки.

Теплотехнический расчет ограждающей конструкции

Исходные данные

Условие расчета: R_o³ R_o^тр, где

R_o – расчетное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций;

R_o^тр – требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, определяется по таблице 1^б для зданий, строительство которых начинается с 1 января 2000 года.

Определяем градусо-сутки отопительного периода:

ГСОП = (t_в - t_от.пер) Z_от.пер = (16 – (–6,1)) 206= 4552,6 ° С сут.

По интерполяции имеем:

R_o^тр = 1,91 м² °С/Вт

Определяем условия эксплуатации ограждающей конструкции по СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»

Влажностный режим помещения – нормальный (табл. 1).

Зона влажности – сухая.

Условия эксплуатации – А.

По приложению 3* СНиПа II-3-79* определяем расчетные коэффициенты теплопроводности и заносим в таблицу.

Характеристики ограждающей конструкции

Составляем уравнение:

R_o= R_o^тр

1/ α_в + R_к + 1/ α_н = R_o^тр

1/ α_в + d / l + 1/ α_н = R_o^тр

d / l = R_o^тр - 1/ α_в - 1/ α_н

d / l = 1,91 - 1/8,7 - 1/23

d / l = 1,91 – 0,115 – 0,043

d / l = 1,75

d = 1,75 × l =1,75 × 0,14 = 0,245 м

Принимаем толщину стены d = 250 мм.

3.7 Внутренние стены

По технологическому процессу, проходящему в здании, между термическим отделением и отделениями механической обработки (в осях 4 и 5) предусмотрена внутренняя стена d = 250 мм из ячеистого пенобетона r = 400 кг/м³, предназначенная для разделения цехов между собой и для перекрытия перепада высот.

3.8 Окна

Характер остекления, форму и размеры окон принимают на основе светотехнического расчета, исходя из условий обеспечения необходимого светового режима для работающих, обслуживающих технологический процесс.

В курсовом проекте использованы переплеты размерами 1200 х 6000 мм. Их изготавливают из бетона класса В 25 и проволочной арматуры. Толщина защитного слоя бетона на рабочей арматуре должна не менее 10 мм.

Железобетонные переплеты стыкуют по высоте без оконных коробок, соединяя между собой цементно – песчаным раствором. Крепят к откосам проемов заделкой в бетон выпусков арматуры, размещенных на уровне стыков переплетов. Переплеты верхнего яруса крепят ершами. Швы между переплетами и стеной заделывают раствором, а зазор между перемычкой и переплетом – эластичным материалом.

Железобетонные переплеты не подвергаются коррозии, обладают хорошими эксплуатационными качествами.

3.9 Ворота

Для ввода в промышленное здание транспортных средств, перемещения оборудования и прохода большого числа людей устраивают ворота. Их размеры зависят от технологического процесса, проходящего в здании, и унификации конструктивных элементов стен. В курсовом проекте используются распашные ворота с торца здания следующего назначения:

- автомобильные – ворота размером 3 х 3 м в термическом отделении; ворота размером 4 х 4,2 м в литейном и кузнечном цехах (продольные) завода для безрельсового транспорта.

- железнодорожные – ворота размером 4,7 х 4,7 м в экспедиции, на глубину 18 м вводится железнодорожный путь для отгрузки готовых станков.

Снаружи к воротам предусмотрен пандус с уклоном 1:10.

Распашные ворота состоят из рамы и навешенных на нее двух полотен. Стойки и ригель рамы монтируют из стальных прямоугольных труб сечением 200 х 140 х 4 мм и соединяют болтами. Раму устанавливают на бетонный фундамент и крепят к нему анкерами через стальные опорные листы. Во избежание продувания щели между полом и нижней обвязкой полотен закрывают резиновыми фартуками.

3.10 Ограждение покрытия

Кровли промышленных зданий работают в тяжелых эксплуатационных условиях, т.к. они интенсивнее других конструкций подвергаются атмосферным и производственным воздействиям.

В курсовом проекте в термическом отделении (цех № 1) основанием для кровли служит замоноличенный настил из ребристых железобетонных плит с размерами в плане 3 х 6 м. Покрытие выбрано утепленное, т.к. в цех запроектирован с незначительным тепловыделением.

В отделении механической обработки (цех № 2 и 3), отделении общей сборки (цех № 4) и в малярном отделении запроектировано покрытие по металлическим прогонам (швеллер ( № 16). Длина прогона составляет 6 м, т.е. равна шагу колонн 6 м.

Водоотвод с покрытия запроектирован организованный внутренний, осуществляемый с помощью водоприемных воронок, отводных труб и стояков, собирающих и отводящих воду в ливневую канализацию. Количество воронок зависит от района строительства, площади водосбора, размеров площади покрытия и поперечного профиля.

При устройстве покрытия необходимо создать уклон в сторону воронки путем укладки в ендовах слоя легкого бетона переменной толщины.

Теплотехнический расчет покрытия

Исходные данные

Условие расчета

R_o³ R_o^тр

где

R_o – расчетное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций;

R_o^тр – требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, определяется по таблице 1^б для зданий, строительство которых начинается с 1 января 2000 года.

Определяем градусо-сутки отопительного периода:

ГСОП = (t_в - t_от.пер) Z_от.пер = (16 – (–6,1)) 206= 4552,6 ° С сут.

По интерполяции имеем

R_o^тр = 2,64 м² °С/Вт.

Определяем условия эксплуатации ограждающей конструкции по СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»

Влажностный режим помещения – нормальный (табл. 1).

Зона влажности – сухая.

Условия эксплуатации – А.

По приложению 3* СНиПа II-3-79* определяем расчетные коэффициенты теплопроводности и заносим в таблицу.

Характеристики ограждающей конструкции покрытия

Стальной висячий настил при определен6ии теплотехнических свойств не принимается во внимание, так как теплоизолирующие свойства стального листа незначительны, а его полости вентилируются.

Составляем уравнение:

R_o= R_o^тр

1/ α_в + R_к + 1/ α_н = R_o^тр

1/ α_в + d₁ / l₁ + d₂ / l₂ + d_у / l_у + d₄ / l₄ + 1/ α_н = R_o^тр

Обозначим 1/ α_в + d₁ / l₁ + d₄ / l₄ + d₂ / l₂ + 1/ α_н = R_ox

Тогда d_у = l_у (R_o^тр - R_ox).

R_ox = 1 / 23 + 0,02 / 1,05 + 0,008 / 0,17 + 0,0015/0,17+ 1 / 8,7 =

= 0,233м² °С / Вт.

d_у = 0,07 (2,64 – 0,233) = 0,168 м » 16,8 см.

Принимаем толщину утеплителя d_у = 200 мм.

Характеристики ограждающей конструкции покрытия

Составляем уравнение:

R_o= R_o^тр

1/ α_в + R_к + 1/ α_н = R_o^тр

1/ α_в + d₁ / l₁ + d₂ / l₂ + d_у / l_у + d₄ / l₄ + 1/ α_н = R_o^тр

Обозначим 1/ α_в + d₁ / l₁ + d₄ / l₄ + d₂ / l₂ + 1/ α_н = R_ox

Тогда d_у = l_у (R_o^тр - R_ox).

R_ox = 1 / 23 + 0,012 / 0,21 + 0,035 / 0,76 + 0,0015 / 0,17+ 0,11 / 1,92 + 1 / 8,7 =

= 0,328 м² °С / Вт.

d_у = 0,076 (2,64 – 0,328) = 0,175 м » 17,5 см.

Принимаем толщину утеплителя d_у = 200 мм.

3.11 Фонари

В курсовом проекте применяются рамные прямоугольные светоаэрационные фонари с вертикальным остеклением. Материал рамы – сталь.

Несущий каркас фонаря состоит из поперечных конструкций (ферм) и боковых панелей. Для повышения поперечной жесткости в контур фонаря вводят раскосы и устанавливают связи между рамами фонаря. Переплеты высотой 1250 мм по длине фонаря образуют ленточное остекление. Они оборудованы устройствами для механического открывания всей ленты переплетов или отдельных блоков.

Фонари монтируют из несущих и ограждающих конструкций. Несущие конструкции фонарей имеют вид рам, к ним также относятся фонарные панели, фонарные фермы, панели торцов фонарей и связи. Профиль конструкций – холодногнутые или горячекатаные швеллера и уголки. Крепят их к фермам и балкам покрытия болтами и сваркой.

3.12 Полы

Требования, предъявляемые к полам промышленных зданий:

- высокая механическая прочность;

- ровная и гладкая поверхность;

- должен малостираемым, нескользким, эластичным, водонепроницаемым, влагостойким,;

- высокотехнологичным в случае ремонта;

- легко очищаемый и стойкий против возгорания и химический агрессивный веществ.

Основанием под полы служит естественный грунт.

4. Расчет освещенности естественным светом

4.1 Исходные данные для расчета

Согласно СНиП II-4-79 г. Самара относится к III поясу светового климата.

Цех №1

Тип освещения: Точечное

Ширина цеха В=18м

Длина цеха L=60м

В цехе предусмотрен VI разряд зрительных работ.

Степень загрязнения стекол, окон и фонарей – умеренная.

Коэффициенты отражения:

Для потолка ρ₁=0,7

Для стен ρ₂=0,6

Для пола ρ₃=0,35

Противостоящих зданий нет.

Цех №2

Тип освещения: Точечное

Ширина цеха В=60м

Длина цеха L=84м

В цехе предусмотрен VI разряд зрительных работ.

Степень загрязнения стекол, окон и фонарей – умеренная.

Коэффициенты отражения:

Для потолка ρ₁=0,7

Для стен ρ₂=0,6

Для пола ρ₃=0,35

Противостоящих зданий нет.

Цех №3

Тип освещения: Точечное

Ширина цеха В=66,8м

Длина цеха L=72м

В цехе предусмотрен VI разряд зрительных работ.

Степень загрязнения стекол, окон и фонарей – умеренная.

Коэффициенты отражения:

Для потолка ρ₁=0,7

Для стен ρ₂=0,6

Для пола ρ₃=0,35

Противостоящих зданий нет.

4.2. Анализ результатов расчета

Расчетное значение КЕО вычисляется согласно (12) СНиП II-4-79:

e_ср=(+е₂+е₃+…+е_N-1+) , где:

N — количество точек, в которых определяется КЕО;

e₁, e₂, e₃, e_N — значення КЕО при верхнем или при верхнем и боковом освещении в точках характерного разреза помещения.

4.3. Выводы и рекомендации по результатам расчета

Цех №1

Полученное расчетное значение КЕО e_ср=3,85 превышает нормированное e_н^III = 2 на 48%. В связи с этим требуется принять меры, по уменьшению освещенности данного помещения.

Возможно

1) Уменьшить площадь бо