Раздел 9. Строительная часть

Строительная часть любого проекта промышленного предприятия предполагает два вида решений (разработок):

- инженерно-технологические

- инженерно-строительные.

В дипломной работе разрабатываются только инженерно-технологические решения, конечной целью которых является разработка объемно-планировочного и конструктивного решения цеха (участка), которые предполагают решение следующих вопросов:

- расчет габаритов цеха (участка) (h, d, l);

- определение формы цеха– компоновка помещений;

- определение шага колонн и числа пролетов;

- расчет и размещение световых проемов, дверей, ворот, лестничных клеток.

Для достижения поставленной цели в строительной части дипломной работы необходимо решить следующие задачи:

- расчет производственных помещений;

- компоновка технологического оборудования;

- расчет санитарно-бытовых помещений;

- объемно-планировочные и конструктивные решения здания (и помещений).

Расчет производственных помещений

Различают общую и полезную площадь производственных и вспомогательных помещений.

Полезная площадь – это площадь, занимаемая технологическим оборудованием. Она определяется суммированием габаритной площади всех машин и аппаратов (с учетом расположения оборудования по высоте).

Общая площадь – это площадь, занимаемая технологическим оборудованием с учетом проходов, проездов, лестниц, коридоров.

Расчет общей площади помещений осуществляют двумя методами – расчетным и методом моделирования.

В дипломной работе сначала рассчитывают общую площадь помещений расчетным методом – для ориентировочного определения площади помещения, а затем окончательное определение общей площади – методом моделирования.

При расчетном методе для каждого помещения определяется полезная площадь, занимаемая оборудованием (F_п), а затем рассчитывается общая площадь.

Общая площадь определяется по формуле:

где F_об – общая площадь, м³;

F_п – полезная площадь, м³;

К_ип – коэффициент использования производственной площади, зависящей от характера производства и назначения помещения.

Значения К_ип следующие:

- для производственных помещений К_ип = 0,2÷0,5;

- для крупных складов К_ип = 0,8÷0,9;

- для мелких складов К_ип = 0,5÷0,7.

Планировка моделированием производится на миллиметровой бумаге. Для этого из бумаги вырезают в масштабе 1 : 100 прямоугольники или кружочки, соответствующие габаритам (длине, ширине, диаметру) отдельных машин и аппаратов. Эти модели выполняют для всего основного и вспомогательного оборудования.

На миллиметровую бумагу в масштабе 1 : 100 наносят внутренние размеры помещения, которые определены расчетным методом.

Для выполнения планировки методом моделирования необходимо выполнить компоновку технологического оборудования и производственных помещений.

Для этого, раскладывают модели оборудования в той последовательности, в которой должен протекать технологический процесс. Длина цеха определяется длиной производственных линий, а ширина – их количеством.

Правильное расположение оборудования позволяет определить габаритные размеры цеха или отделения и рассчитать его площадь.

Компоновка технологического оборудования

Различают следующие понятия:

- компоновка технологического оборудования – это процесс размещения основного, вспомогательного и транспортного оборудования в плане и пространстве производственных помещений (площадь которых предварительно рассчитана);

- компоновка производственного цеха – это определение формы и размеров производственного цеха с учетом санитарных норм, техники безопасности и взаимосвязи между основными и вспомогательными отделениями.

Данный подраздел выполняется в следующей последовательности:

- разбивка технологического процесса на основные и вспомогательные операции и определение, соответственно, основных и вспомогательных помещений;

- предварительная компоновка помещений;

- компоновка технологического оборудования;

- окончательная компоновка помещений.

Разбивка технологического процесса осуществляется чтобы определить производственные, вспомогательные и санитарно-бытовые помещения, затем составить план цеха на рассчитанных площадях, наметить размеры отдельных объектов и определить конфигурацию производственного корпуса (включая основные и вспомогательные помещения) и его габариты.

Разбивка технологического процесса осуществляется в соответствии с технологической схемой производства продукции. Производственные помещения обеспечивают основные операции технологической схемы. Основной производственный процесс необходимо разбивать на отдельные участки только в том случае, когда есть необходимость изолировать определенный участок процесса от остальной технологической цепочки (сырьевое отделение, автоклавное и т.д.).

Вспомогательные помещения предназначены для организации работы вспомогательных процессов, в соответствии с технологической схемой.

В отдельные помещения выделяют оборудование с выделением пыли (мукомольные отделения на жиромучных заводах); больших количеств тепла, влаги, дыма (автоклавные, сушильные, коптильные отделения) и оборудование, связанное с переработкой вредных, пожароопасных или взрывоопасных материалов (экстракционные отделения; отделения для приготовления растворов щелочей и кислот); отделения для варки соусов, рассолов.

При компоновке помещений (производственных и вспомогательных) необходимо выполнять следующие требования.

При планировке помещений не следует чрезмерно дробить производственный корпус, так как большие цеха легче управляются, требуют меньшего числа рабочих вследствие возможности обслуживания одним человеком нескольких аппаратов.

При компоновке производственных помещений отделения, связанные между собой функционально, размещают рядом, чтобы обеспечить кратчайший путь движения сырья и материалов. Например, по технологической схеме производства пресервов, цех условно разбит на 5 отделений: 1 – сырьевое отделение; 2 – отделение основных технологических операций; 3 – отделение для мойки и сушки пустых банок; 4 – отделение для варки соусов и заливок; 5 – упаковочное отделение. В этом случае может быть несколько вариантов конфигурации цеха (рисунок 3).

Рисунок 3 - Примерные схемы разбивки пресервного цеха на отделения

На каждом предприятии для хране­ния сырья должен быть предусмотрен холодильник или холо­дильная камера-аккумулятор.

При определении площадей охлаждаемых складов для хра­нения сырья, готовой продукции и прочих охлаждаемых склад­ских помещений следует предусматривать:

-в камерах, непосредственно за грузовой дверью, свободную от грузов площадку 3,5 × 3,5 м;

-ширину проездов – 1,6 м;

-в камерах площадью до 100 м² – проезд не предусматривать;

-отступы от гладких стен, пристенных колонн и охлаждающих приборов – шириной не менее 0,3 м.

Одновременно предусматривают технические средства для подачи сырья, материалов, отвода отработанного продукта и отходов.

Компоновка технологического оборудования может иметь различные решения в зависимости от творческого подхода проектировщика. Однако имеется ряд положений общего характера, которые необходимо соблюдать, чтобы достигнуть оптимального результата.

Производственные линии должны быть поточными; для этого оборудование расставляют в последовательности, соответствующей протеканию технологического процесса.

Кратчайшее и последовательное движение полуфабриката от сырья к готовой продукции называют производственным потоком.

В зависимости от технологической схемы производства той или иной продукции производственный поток может быть горизонтальным, вертикальным и смешанным.

При горизонтальном потоке материалы перемещаются на уровне первого этажа из одной машины в другую. Горизонталь­ный поток используется для перемещения твердых и сыпучих материалов. Для передачи материала из одной машины в другую используют различные транспортеры, шнеки, элеваторы, ваго­нетки, электрокары.

Вертикальный поток в основном применяется в производстве с жидкими материалами. Такой поток движется по направ­лению сверху вниз. Например, материал насосом подается в верхнюю точку здания, а оттуда самотеком перемещается из одной машины в другую.

Смешанный производственный поток – это сочетание горизонтального и вертикального потоков. Он применяется при обработке твердых и жидких материалов. В рыбной промышленности можно встретить все три вида производственных потоков.

При планировке оборудования отдельные машины и аппа­раты связывают между собой в единую производственную ли­нию. Для
взаимной увязки машин их располагают иногда по вертикали одну под другой.

Компоновка оборудования не обязательно должна быть прямолинейной. Оборудование может размещаться и по ломаной линии (вариант 3 рисунок 3), но при условии, что полуфабрикат не будет возвращаться в обратном направлении.

При компоновке технологического оборудования необходимо соблюдать следующие требования:

- схемы размещения оборудования должны быть с минимальным числом промежуточных передаточных конвейеров;

- оборудование необходимо размещать по возможности ближе друг к другу;

- при размещении оборудования должны быть предусмот­рены возможности удаления отходов, подвода пара, воды, электроэнергии;

- оборудование размещают таким образом, чтобы было удобно и безопасно обслуживать его, производить ремонт, разборку и сборку.

- сырье и полуфабрикаты не делали петель и не возвращались в те места, откуда они поступили;

- в местах передачи полуфабриката транспортерами в машины или из машин на транспортеры не должно происходить травмирования сырья и материалов;

- при нанесении на план транспортных устройств необходимо уточнить в каждой модели место входа и выхода сырья, полуфабрикатов, продукции и места подключения электродвигателей;

- конфигурация и прочность фундамента, на котором устанавливается технологическое оборудование, должны соответствовать формам и размерам технологического оборудования, для которого он предназначен; а так же от массы машины, характера ее работы и степени вибрации.

- при компоновке технологического оборудования следует учитывать прочность строительных конструкций: нельзя подвешивать оборудование над оконными и дверными проемами; если все же возникла необ­ходимость такого размещения оборудования, то должны быть предусмотрены укрепляющие конструкции (стойки, колонны).

- в цехе должны быть предусмотрены проходы в зависимо­сти от расположения дверей в помещении, указаны габариты площадок и лестниц.

При размещении технологического оборудования необходи­мо, чтобы проходы между рядами оборудования учитывали интенсивность потоков людей и грузов, габариты транспортных средств и грузов, направления движения грузов. При этом необходимо соблюдать следующие нормы:

- при движении транспорта в одном направлении ширина прохода должна быть не менее максимальной ширины груженого транспорта плюс 1,4 м;

- при встречном движении – не менее двойной максимальной ширины груженого транспорта плюс 1,5 м;

- основные проходы в местах постоянного пребывания людей – шириной не менее 2 м;

- проходы между машинами и аппаратами, а также между аппаратами и стенами помещений при необходимости кругового обслуживания – не менее 1 м, при периодической проверке и регулировке – не менее 0,8 м;

- расположение машин и аппаратов в непосредственной близости к стене (0,4-0,5 м) допускается только в случаях, когда машина или аппарат на стороне, обращенной к стене, не имеет движущихся частей и когда в промежутке между стеной и ма­шиной (аппаратом) не предусмотрено выполнение производ­ственных или ремонтных работ;

- при установке конвейеров с двухсторонним расположением рабочих мест за рабочими местами должны быть предусмотрены проходы с обеих сторон шириной не менее 1 м;

- при установке конвейеров с односторонним расположением рабочих мест должен быть проход указанной ширины с одной стороны (со стороны рабочих мест), при этом с другой стороны должен быть обеспечен доступ для осмотра и смазки движущихся частей конвейера, не менее 1 м;

-приводная часть машин и транспортеров при установке должна располагаться от стен и колонн на расстоянии не менее 1 м;

- дымогенераторы к автоматизированным коптильным установкам должны устанавливаться с оптимальным удалением не более 6 м;

- вспомогательное оборудование на площадках и консолях можно установить вплотную к стенам, если это не мешает его обслуживанию;

- ширина пешеходных галерей, если в одной смене работает менее 400 человек, должна быть более или равна 1,5 м. При количестве работающих в одной смене от 500 до 600 человек ширина галерей принимается 2 м и более;

- высота галерей и эстакад принимается не менее 1,9 м при временном проходе и более 2 м, если проход регулярный. На такой же высоте должны быть установлены площадки для оборудования и проходы под оборудованием;

- в цехе устанавливают переходные мостики с перилами, если оборудование загромождает путь в цехе, над открыто движущимся продуктом, переходные мостики ставить нельзя, во избежание загрязнения продукта;

- оборудование, установленное ниже уровня земли, должно выступать над полом не менее чем на 0,8 м или должно быть ограждено;

- при обслуживании аппаратов периодического действия электрическими талями при их размещении необходимо учитывать радиус закругления монорельса (2 м и более) и возможность перемещения груза только под монорельсом;

- монорельс устанавливается над полом на высоте не менее 4 м и крепится непосредственно к потолку или балкам, закрепленным на стенах.

При необходимости, после компоновки технологического оборудования, выполняют окончательную компоновку производственного цеха. Это осуществляется в том случае, если компоновка производственных помещений не позволяет обеспечить все требования, предъявляемые к компоновке технологического оборудования.

По результатам работы пояснительной записки приводится следующая информация:

1. Обоснование перечня основных и вспомогательных помещений.

2. Расчеты производственных и санитарно-бытовых помещений.

3. Варианты предварительной компоновки помещений (рисунок 3).

4. варианты размещения технологического оборудования в виде эскизов (формат А-4, А-2).

5. Обоснование выбора и эскиз окончательной компоновки помещений и оборудования.

Расчет санитарно-бытовых помещений

К вспомогательным помещениям, входящим в состав промышленного предприятия, относятся бытовые помещения (гардеробные, душевые, уборные, умывальные), конторы, конструкторские бюро, пункты питания и медицинские пункты, помещения для спецодежды и др.

В дипломной работе состав ограничивается бытовыми помещениями. Состав обязательных вспомогательных помещений зависит от характера производства, его санитарной характеристики и количества работающих.

На предприятиях, связанных с производством пищевых продуктов, требуется особый санитарный режим. Эти предприятия относятся к четвертой группе, и на них должен быть предусмотрен полный состав вспомогательных помещений, включая душевые типа «пропускник». Бытовые помещения проектируют раздель­но для мужчин и женщин. Количество приборов (душевых сеток, унитазов, умы­вальников и т.д.) проектируют в соответствии с санитарными нормами.

Вспомогательные помещения различного назначения должны, как правило, объединяться (блокироваться) в одном здании - бытовом корпусе, если это не противоречит санитарным нормам. Административно-бытовые корпуса (со всеми вспомогательными помещениями) надлежит располагать обособленно, вблизи основных производственных корпусов, соединяя их теплыми переходами. При относительно небольшом объеме и площади административно-бытовых помещений их можно располагать в пристройках к производственным зданиям, преимущественно с торца; пристройка должна быть не выше здания цеха. Не разрешается располагать бытовые помещения над производственными, разрешается расположение их в подвалах с соответственной системой вентиляции и освещения.

Для административно-бытовых зданий используют унифицированные сек­ции шириной 12 и 18 м, длиной 36, 48, 60 м, сетку колонн принимают 6 × 6 м. Этажность этих зданий от 2 до 5 и не менее двух лестниц (одна из которых мо­жет иметь тип аварийной лестницы). Бытовые помещения должны иметь вы­соту не менее 2,5 м от пола до потолка и не менее 2,2 м от пола до низа вы­ступающих конструкций.

Бытовые здания и помещения, как и прочие вспомогательные, должны иметь естественное освещение (допускается освещать искусственным светом только коридоры, душевые, гардеробные, умывальные на 1-6 кранов и уборные на 1-2 унитаза). Для предприятий пищевой промышленности нормативная площадь бытовых помещении принимается повышенной (от 2,5 до 3,5 м² на одного рабочего). Расчет площадей бытовых помещений следует производить на 90 % списочного состава работающих в наибольшей смене. Все бытовые помещения необходимо располагать по поточному принципу. Общая норма площади на одного работника административного персонала около 3 м². Пункты питания при промышленном предприятии предусматривают в зависимости от численности рабочих.

Помещение дежурного персонала располагается при входе (выходе) работающих в цех после прохождения гардеробного блока.

При входе в производственные цеха устраивают санитарный пост, оборудованный умывальником. В цехе желательно иметь один вход через санитарный пост.

Объемно-планировочные и конструктивные решения зданий

Объемно-планировочные и конструктивные решения зданий – это компоновка здания из унифицированных типовых секций.

Этот раздел является завершающей стадией строительной части, на которой определяют размер и форму производственного здания, выделяют в нем самостоятельные отделения с целью обеспечения взаимосвязи между производственными цехами и другими помещениями.

Объемно-планировочные решения здания принимают предельно простыми, преимущественно без взаимно перпендикулярных пролетов и без перепадов высот.

Объемно-планировочное решение здания зависит от технологической схемы производства, размеров и конфигурации участка для проектируемого цеха. Ширина здания определяется размерами пролетов и их коли­чеством, а длина – шагом колонн и их количеством. Шаг колонн для одно­этажных зданий – 6 и 12 м. Допустимая ширина зданий кратна 6 м (здания пищевой промышленности ограничиваются двумя пролетами 12 и 18 м).

Высота производственных зданий в зависимости от габаритов технологического оборудования принимается 3,6; 4,8; 5,4; 6,0 и 7,2 м.

Полученную площадь и кубатуру цеха проверяют по санитарным нормам (объем не менее 15 м³, а площадь не менее 4,5 м² на одного рабочего в наиболее многочисленной смене).

Освещение естественным светом и аэрацию помещений осуществляют че­рез оконные проемы и фонари. Площадь, размещение, форму окон и фонарей определяют по нормам освещения. В производственных зданиях площадь све­товых проемов принимается от 1/3 до 1/6 площади пола.

В торцевых стенах одноэтажных зданий и в крайних пролетах продольных стен желательно окна не располагать (для обеспечения жесткости конструкций). В торце­вых стенах располагают двери и ворота, размеры которых выбирают по расчету.

Лестницы промышленных зданий рекомендуют размещать в отдельных помещениях, называемых лестничными клетками. Их внутренние ширина и длина обуславливаются объемно-планировочными параметрами здания.

На технологических чертежах проставляют следующие раз­меры: общую длину и ширину зданий; длину пролетов и шаг колонн; длину и ширину всех отделений цеха, общую высоту здания от пола до конька крыши; высоту отдельных этажей от пола до перекрытия: отметку уровня полов; высоту фонарей в крыше; ширину и высоту оконных и дверных проемов, площа­док, приямков; высоту монорельсов; расстояние между рядами монорельсов и от рядов монорельсов до стен; установочные размеры оборудования – расстояния между осями производственных линий до стен, от отдельных машин и аппаратов до стен. Размеры оборудования на чертеж не наносят.