Министерство образования и науки Российской Федерации
Архангельский государственный технический университет
Л.А. Миловидова, Я.В. Казаков
Методические указания
по выполнению контрольной работы для студентов
специальности 260301 но курсу «Основы проектирования
н управления предприятий ЦБП»
Архангельск
2004
2 Рассмотрено и рекомендовано к изданию методической комиссией химико-технологического факультета Архангельского государственного технического университета 11 сентября 2004 г.
Рецензент:
УДК 767.1.002.001 М и л о в и д о в а Л. А., К а з а к о в Я. В. Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов специальности 260301 по курсу «Основы проектирования и управления предприятий ЦБП». - Ар хангельск: Изд-во АГТУ, 2004. - 58 с.
Подготовлено кафедрой технологии ЦБП АГТУ.
Представлена методика оценки промышленных зданий по взрыво пожаробезопасности; перечислены элементы объёмно-планировочного решения промышленного здания, включая тип здания, основные размеры здания в плане, размеры пролётов, шаг колонн, высота здания, основные высотные отметки; приведены основные характеристики, описание конст рукции и чертежи элементов каркаса здания с размерами, необходимыми для масштабного вычерчивания.
Предназначено для студентов специализации 260301 «Химическая технология целлюлозно-бумажного производства» очной и заочной форм обучения.
Ил. 18. Табл.19. Библиогр. 7 назв.
ISBN ©Архангельский государственный технический университет,
ВВЕДЕНИЕ
Цель выполнения контрольной работы - ознакомление с основными компоновочными схемами предприятий целлюлозно-бумажной промыш ленности, приобретение навыков проработки компоновочных схем, зна комство с основными строительными конструкциями и типами промыш ленных зданий.В качестве объекта для разработки компоновочной схемы использу ется материал выполненного ранее курсового проекта по технологии цел люлозы или бумаги.
1. СОСТАВ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
В контрольную работу должны быть включены следующие пункты:1) Назначение цеха, перечень основного оборудования, категория здания по взрыво - пожаробезопасности;
2) Объёмно-планировочные решения здания В этом пункте указываются тип промышленного здания, основные размеры здания в плане размеры пролётов, шаг колонн, высота здания, ос новные высотные отметки;
3) Конструктивные решения здания Здесь должны быть представлены конструкции элементов каркаса здания. Описание конструкций должно быть представлено в следующей последовательности:
- колонны каркаса;
- наружные стены;
- перекрытия;
- покрытия;
- лестницы;
- окна, двери, ворота;
4) В разделе должны быть выполнены планы и разрезы проектируе мого цеха:
- поперечный разрез (габаритная схема);
- продольный разрез;
- план на отметке 0.0;
- план на наиболее погружённой отметке.
Масштаб при выполнении планов и разрезов 1:50 или 1:100.
2. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИНЯТИЮ ОБЪЕМНОПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ
2.1. Классификация промышленных зданий Промышленные здания классифицируют по функциональному на значению, отношению к пожарной безопасности, этажности, методу за стройки, количеству пролетов, способу освещенности естественным све том, соответствию климатическим условиям, по форме здания в плане и наличию внутрицехового подъемно-транспортного оборудования.По функциональному назначению промышленные здания подразде ляют на:
- производственные (цехи, выпускающие готовую продукцию или - подсобио-производствеииые (экспериментальные, инструмен тальные, ремонтные и другие цехи);
- энергетической группы (котельные, ТЭЦ, трансформаторные под станции, компрессорные и другие станции);
- транспортные (гаражи, депо для мотовозов и др.);
- саиитарио-техиические (водонасосные станции, очистные соору жения, станции перекачки);
- вспомогательные (заводоуправления, бытовые помещения, конст рукторские бюро, пункты питания, помещения для учебных заня тий, медпункты, помещения общественных организаций).
Производственные, энергетические, транспортные, и складские по мещения подразделяют на четыре класса в соответствии со СНиП П-А 2.09.02-85.
Каждый класс в проектной документации обозначают римскими цифрами. Класс зданий и сооружений определяют организации, выдаю щие задание иа проектирование, в зависимости от их назначения, народно хозяйственной важности, степени огнестойкости и эксплуатационных тре бований.
Каждому классу производственных зданий и сооружений соответст вуют определенные степени огнестойкости и долговечности (табл. 2.1).
Таблица 2.1 - Степени огнестойкости и долговечности в зависимости от класса зданий и сооружений Все здания и сооружения по огнестойкости подразделяют на пять степеней: I, II, III, IV, V. Каждая степень огнестойкости здания или соору жения определяется двумя показателями:
- группой возгораемости применяемых строительных материалов и конструкций из них. Все строительные материалы и конструкции по сте пени возгораемости делятся на: несгораемые, трудносгораемые и сгорае мые;
- пределом огнестойкости отдельных конструктивных элементов зданий и сооружений. Предел огнестойкости - это время в часах, в течение которого конструкция способна сопротивляться действию огня до потери устойчивости и несущих возможностей или до образования сквозных тре щин, либо до нагрева противоположной от огня поверхности до темпера туры более 220°С.
В зданиях и сооружениях I степени огнестойкости применяют только несгораемые материалы (естественные и искусственные неорганические материалы и металлы) для основных конструкций с пределами огнестой кости 0,5-0,25 ч; для II степени огнестойкости перегородки могут быть трудносгораемыми с пределом огнестойкости 0,25 ч, остальные конструк ции из несгораемых материалов с пределом огнестойкости от 0,25 до 2 ч.
Для зданий и сооружений III и IV степеней огнестойкости разрешается применять несгораемые, трудносгораемые и сгораемые строительные ма териалы и конструкции из них. В зданиях V степени огнестойкости допус кается применять сгораемые строительные материалы и конструкции (де ревянные неоштукатуренные здания).
Промышленные здания и сооружения химических и целлюлознобумажных предприятий проектируют в основном II класса не ниже III сте пени огнестойкости.
По взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности все производ ства в соответствии со Строительными нормами и правилами СниП Д. 09.02.85 подразделяют на категории Л, Б, В, Г, Д.
В категорию Л входят цехи рекуперации ректификации органиче ских растворителей (аппаратные или брагоперегонные отделения сульфитспиртовых заводов); установки и цехи по сбору и переработке побочных продуктов сульфат-целлюлозного производства (скипидара, одоранта сульфана, фитостерина); цехи приготовления составов для производства гранитоля при использовании спиртовых и других органических раствори телей; отделение очистки водорода от ртути и перекачки водорода; гуммировочные и другие цехи покрытий с применением органических раствори телей; водородные станции.
В эту категорию производства включают и помещения для хранения баллонов с горючими газами, ацетиленовых генераторов и ЛВЖ.
Категория Б. В эту категорию включают производства, связанные с применением жидкостей с температурой вспышки паров 28, 120°С; горю чих газов, нижний предел взрываемости которых более 10 % При исполь зовании этих газов и жидкостей в количествах, образующих с воздухом взрывоопасные смеси.
Сюда же включают цехи приготовления и транспортировки угольной пыли и древесной муки; отделения получения флотомасла; аммиачные хо лодильные установки; склады для хранения жидкого топлива; цехи жидко го хлората натрия, серы; помещения цимолоотстойника и сборника цимола; помещения, связанные с применением хлората и получением двуокиси хлора; зарядную для электропогрузчиков; кислородные станции.
Категория В. К этой категории относятся производства, связанные с обработкой или получением твёрдых сгораемых веществ и материалов (целлюлозы, древесной массы, бумаги, картона, лесоматериалов, каменных углей, торфа и др.), а также жидкостей с температурой вспышки паров выше 120°С.
В эту категорию производств включают следующие цехи: лесопиль ные, деревоотбелочные, столярные, модельные, бондарные, лесотарные, трансформаторные и другие помещения с маслонаполненным электрообо рудованием, насосные станции по перекачке горючих жидкостей с темпе ратурой вспышки паров выше 120°С, пакгаузы смешанных грузов, склады сгораемых строительных материалов.
К категории В относятся также все цехи и отделения с сухими про цессами: древесно-, тростниково- и соломоподготовительные цехи; тракты подачи щепы в бункеры; цехи сухой обработки макулатуры и тряпья; сухая часть бумагоделательных, картоноделательных и сушильных машин; отде ления разложения сульфатного мыла и ректификации таллового масла; це хи резки и упаковки целлюлозы, отделки и упаковки бумаги или картона, производства бумаги потребительских форматов, школьных тетрадей и бе ловых товаров из бумаги картона и их отходов; цехи производства бумаги с обработанной поверхностью и обоев, производства бумаги многослой ных (склеенных) видов бумаги, производства бумажных мешков, кульков и конвертов, производства многослойных склеенных тарных картонов и картонной тары, производства бытовых и санитарно-гигиенических видов бумаги, производства изделий из бумажного литья и др.
Категория Г. К этой категории относятся производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в горячем, раскалённом и расплавленном состоянии и сопровождающиеся выделением лучистого те пла, искр и пламени, а также производства, связанные со сжиганием твёр дого, жидкого и газообразного топлива.
В эту категорию производства входят литейные и плавильные цехи металлов, печные отделения и содорегенерационные цехи целлюлозного производства, сушильные отделения для колчедана кузницы, мотовозные и паровозные депо, помещения двигателей внутреннего сгорания, машинные залы электростанций, котельные, отделения сухой газоочистки (электро фильтры), преобразовательные подстанции, цехи электролиза поваренной соли, цехи регенерации известкового шлама.
Категория Д. К категории Д относятся производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии. В эту категорию производства включают механические цехи холодной обра ботки металлов, воздуходувные и компрессорные станции воздуха и дру гих негорючих газов, депо электрокар и электровозов, цехи инструмен тальные, холодной штамповки и прокатки металлов, насосные станции для перекачки негорючих жидкостей. Сюда относятся также цехи с мокрыми процессами производства: отделения промывки и мокрой очистки газа, ки слотных башен и очистки кислоты; варочные (кроме тракта подачи щепы и бункеров), промывные, очистные, отбельные, выпарные и дефибрёрные цехи; цехи регенерации тепла и сернистого ангидрида, размола и промыв ки целлюлозы высокого выхода (ЦВВ), сгущения и аккумулирования цел люлозы, приготовления отбельных растворов (кроме помещений, связан ных с применением хлората натрия и получением двуокиси хлора), каустизации и пропарки балансов; цехи пропитки, варки и размола химической древесной массы, роспуска и облагораживания макулатуры, роспуска при возных полуфабрикатов, подготовки бумажной и картонной массы, приго товления химикатов (покровной массы, клеящих составов, красок), мокрая часть бумаго- и картоноделательных и сушильных машин; цехи очистки воды и насосные.
Склады подразделяют на категории в соответствии с пожарной опас ностью находящихся в них материалов. Так, к категории А относятся:
склады ЛВЖ, скипидара, одоранта сульфана, растворителей для лаков, спиртовых лаков и нитролаков. Склады жидкого хлората натрия и кисло рода относятся к категории Б. Склады щепы, тростника, соломы, макула туры, тряпья и других горючих материалов относятся к категории В, а склады негорючих материалов - к категории Д.
По этажности промышленные здания подразделяются на одно-, двух- и многоэтажные, на здания с подвалом или с цокольным этажом.
Внутри здания могут быть устроены антресоли, этажерки, обслуживающие площадки и т.д.
Первым считается этаж, пол которого расположен не ниже уровня планировочной отметки земли у здания.
У цокольного этажа пол расположен ниже уровня планировочной от метки, но не более чем на половину высоты помещения.
Подвальные помещения - пол расположен ниже планировочной от метки более чем на половину высоты помещения.
Антресоли (полуэтажи) - площадки, встроены в объем здания основ ного этажа и служат для установки оборудования или для расположения вспомогательных помещений.
Обслуживающие площадки опираются на оборудование или само стоятельные опоры и предназначены для обслуживания.
Этажерки - одно-, двух и многоярусные сооружения, состоящие из колонны и перекрытий (т.е. каркасные). Этажерки служат для установки оборудования и могут устраиваться как внутри, так и вне здания.
Вставка (встройка) - в одноэтажном здании - двух- или многоэтаж ная часть, размещенная по всей ширине и высоте здания (вставка) или час ти высоты и ширины (встройка), выделенная ограждающими конструк циями.
Площадка - одноярусное сооружение (без стен), размещенное в зда нии или вне его, опирающееся на самостоятельные опоры.
По методу застройки здания делят на два вида:
- рассредоточенная застройка площади отдельными зданиями и со оружениями;
- сплошная застройка путем блокировки цехов;
Для предприятий целлюлозно-бумажной промышленности принцип блокировки является обязательным, поскольку, таким образом, достигает ся максимальная экономичность строительных решений.
Блокировка осуществляется двумя путями:
- компоновка различных производственных процессов общего тех нологического потока в одном помещении;
- компоновка помещений с различными процессами смежно друг с другом или вдоль коммуникационных коридоров.
Компоновка по первому способу позволяет максимально снизить ма териалоемкость строительства, поскольку исключается устройство внут ренних стен и создается возможность обслуживания цеха одним краном.
Ограничения, которые при этом следует учитывать: выделение агрессив ных газов, пыли, избыточного тепла, влаги, наличие шумов, различные ка тегории пожарной опасности.
По первому принципу блокируют:
- оборудование для подготовки древесины и обезвоживания коры;
- варочное и промывное оборудование, оборудование для сортирова ния массы;
- котельное оборудование и выпарное оборудование на ТЭС.
По второму принципу, то есть смежно друг с другом размещают:
- варочио-промывиой цех и отбельный цех (из-за вредных выбросов в цехах);
- оборудование для каустизации и известерегеиерации (из-за пылевыделеиия ИРП и различных температурных режимов).
Размеры блоков ограничиваются необходимостью обеспечения вен тиляции помещений, условиями пожаротушения и т.д. Максимальная ши рина блока - 100-120 м, длина - до 1000 м. Для зданий большой протяжен ности должны предусматриваться температурио-осадочиые швы.
Основной вид промышленных зданий - это каркасные здания с же лезобетонным или стальным каркасом.
В химической и целлюлозно-бумажной промышленности наиболее часто для размещения оборудования в здании выполняются встроенные этажи, антресоли и др.
Большинство промышленных зданий имеют так называемый внут рицеховой транспорт: мостовые краны, кран - балки, электротали, тельфе ры и т.д.
Здания, оборудованные подвесным транспортом, относятся к катего рии бескрановых зданий.
Рис.2.1. Подъемно-транспортное оборудование: а - электроталь с кабиной крановщика; б, в - подвесной балочный кран; г - мос товой электрический кран общего назначения с гибким подве сом; 1 - электроталь; 2 - двутавр, подвешенный к покрытию;
3 - электроприводы; 4 - кнопочные выключатели; 5 - двутавро вая балка; 6 тележка; 7 раскосы; 8 оси подвесных балок;
9 стальные фермы, образующие мост крана; 10 - бегунки мос та; 11 - тележка крана с лебедками; 12 - крюк; 13 - кабина кра новщика; 14 - троллейные провода; 15 связи между фермами Электротали (рис. 2.1 а) - тележки для передвижения и подъема грузов, тележки крепятся к двутавровой балке (монорельс), которая в свою очередь, неподвижно крепится к несущим конструкциям покрытия. Элек тротали обслуживают только ограниченную часть площади цеха, располо женную непосредственно под монорельсом.
Подвесные балочные краны (рис. 2.1 5), называемые кран-балками, бывают одно- и двухбалочными. Однобалочные краны состоят из двутав ровой стальной балки, снабженной катками для передвижения по нижним полкам стальных двутавровых балок, подвешенных к покрытию. Кран имеет управление аналогичное электроталям. Перемещение груза с помо щью кран-балок возможно в пределах почти всей площади помещения.
Однобалочные краны выполняются грузоподъемностью до 5 т для обслу живания помещений пролетом до 36 м с двумя и более опорами - базами.
Двухбалочные краны имеют в плане форму фермы. В случаях специ ального назначения эти краны имеют две ездовые балки с двумя электро талями.
Проектируются кран-балки двух-, трех-, и многоопорные грузо подъемностью до Ю т для пролетов до 48 м. Ручные катучие одно- и двух балочные краны применяют грузоподъемностью до 20 т.
Наибольшее распространение имеют мостовые катучие краны грузо подъемностью от 5 до 30 т.
Мостовые (рис. 2.1 г) краны перемещаются вдоль пролетов на бе гунках по рельсам, уложенным на подкрановые балки, а по мосту крана поперек пролета передвигается тележка с подъемными механизмами. Мост крана состоит обычно из четырех параллельно расположенных стальных ферм, объединенно попарно связями. Мосты кранов выполняются также коробчатыми, в которых сквозные стержневые конструкции заменяются сплошными. По средним фермам укладываются рельсы для перемещения тележки с подъемными механизмами. К тросу лебедки крепится крюк, ко торый может быть заменен электромагнитом для подъема металлического лома или грейфером для захвата сыпучих материалов, управление продви жением крана, тележки и подъемными механизмами осуществляется кра новщиком из кабины.
В крайних пролетах зданий кабины крановщиков для лучшей види мости выполняемых операций надо располагать по возможности у наруж ных стен.
Крюк подъемных механизмов не доходит до подкрановых балок на некоторое расстояние (при крайнем положении тележки); это обусловлено конструктивными причинами. При крайнем положении самого крана крюк не доходит до торцевой стены пролета. Таким образом, остаются полосы пола, которые не могут быть обслужены краном. Эти полосы называются "мертвой зоной". Ширина "мертвой зоны" увеличивается с увеличением грузоподъемности крана; с увеличением пролета крана площадь "мертвой зоны" по отношению к площади пола уменьшается.
2.2. Основные конструктивные размеры одноэтажных зданий На рис. 2.2 представлена схема железобетонного каркаса одноэтаж ного здания павильонного типа.
Рис. 2.2. Железобетонный каркас одноэтажного здания: 1 - фундамент; 2 связи; 3 - фундаментальная балка; 4 - колонна; 5 - стеновая панель; 6 - под крановая балка; 7 ферма покрытия; 8 бетонный пол; 9 подстропильная ферма; 10 пароизоляция; 11 теплоизоляция; 12 стяжка; 13 кровля; плиты покрытия Расстояние между опорами несущих конструкций, перекрытое фер мами, балками, называется пролетом (L).
Расстояние между опорами, перпендикулярное пролету, называется тагом (Ш).
Расстояние от пола до низа несущих конструкций называется высо той этажа (h).
В целях индустриализации строительства все размеры зданий уста навливаются в соответствии с единицей модульной системой (ЕМС).
За основу размеров взят единый модуль М = 1 0 0 мм.
При строительстве используют, так называемые, производственные модули (ПМ), которые подразделяют на укрупненные и дробные.
Укрупненные модули используются при назначении размеров зда ния, высоты этажа, размеров конструкций.
Согласно ЕМС, пролеты промышленных зданий L должны быть кратны З О М при пролете до 1 8 м и 6 0 М при пролете более 1 8 m : L = : 9 ; 1 2 ;
18; 24; 3 0 ; 3 6 м и т.д.
Высота этажей h должна быть кратна 6 М ; h = 3,0; 3,6; 4,2; 4, 8 ; 5,4;
6,0; 6,6; 7,2 м и т.д.
Дробные модули применяются при назначении размеров толщин плит, деталей и др.
Для удобства ориентирования при проектировании и строительстве промышленных зданий применяют разбивочную сетку (рис. 2.3.)
IIIIIIIIIIII
Л II II II II II II IL
Рис. 2.3. Разбивочная сетка двухпролетного здания Унификация размеров зданий позволяет использовать унифициро ванные габаритные схемы зданий, как одно-, двух-, так и многоэтажных.Таблицы унифицированных серий приведены в [1 ].
2.3. Основные конструктивные элементы промышленных зданий 2.3.1. Колонны одноэтажных зданий Колонны в зданиях каркасного типа служат для восприятия верти кальных и горизонтальных нагрузок.
«