Фабрични сгради: ръководство за проектиране на стоманени конструкции

Добре планираното заводско производствено помещение зависи от стоманения каркас не по-малко, отколкото от машините, които разполага. Производствените сгради поемат тежки и неравномерни натоварвания и трябва да функционират непрекъснато в продължение на десетилетия, затова конструкцията заслужава внимание още преди поръчването на каквото и да било оборудване. Това ръководство представя проектните решения, които определят дали една производствена сграда ще работи надеждно още от първия ден.

Планиране около производствения процес

Картографиране на процесния поток преди монтажа на каркаса

Първата стъпка във всеки заводски проект е да се определи как всъщност се движат материалите и хората. Стоманената конструкция не е неутрално пространство; разстоянието между колоните, положението на вратите и пътищата за крановете са определени от производствения процес. В машиностроителен завод близо до Шеньян собственикът първоно е използвал една-единствена производствена линия, при която често възниквали задръжки в заваръчните станции. Първоначалното подреждане принуждавало готовите части да се връщат обратно през входящата зона. След анализ на реалния поток проектирането е използвано праволинейно подреждане с ясно разстояние от 24 м, така че вилковите товароподемници и крановете с висящо окачване споделяли един непрекъснат път. Резултатът бил по-кратко време за обработка и по-безопасно движение по пода. Фиксирането на процеса на хартия преди чертането на конструкцията спестява далеч повече от всяко спестяване на тонаж стомана.

Разстоянието между колоните, определено от оборудването

Вътре в заводската сграда разстоянието между колоните определя както разходите, така и функционалността. Широките интервали намаляват броя на колоните, но увеличават височината на гредите и теглото на стоманата; тесните интервали отговарят на основите за тежко оборудване, но пропиляват полезна площ. За пресови линии или автоматизирани клетки редовният интервал от 9 до 12 м позволява машините да се поставят между колоните без индивидуални основи. Където е вероятно да се добави втора линия в бъдеще, интервалът трябва да остане еднакъв, за да съответстват по-късно добавените интервали. Разстоянието между колоните също определя мястото на крановите пътеки, затова то трябва да се уточни с производствения инженер, а не само с доставчика на стоманени конструкции.

Натоварвания, покрив и структурна логика

Покривни натоварвания и снежни зони

За всеки заводски комплекс в студена област товарът върху покрива рядко се свежда само до теглото на панелите. Натрупването на сняг, окачените технологични тръби, вентилационните агрегати и бъдещите рамки за слънчеви панели добавят както постоянен, така и временен товар. Местната снежна зона определя размерите на стропилата и гредите, а трябва да се моделира и снежното отлагане срещу по-високите съседни блокове. Портална конструкция с чист разтвор от 60 м освобождава пода, но изисква по-дебели стропила в района на карнизите. Правилното определяне на товарните случаи предотвратява както прекомерното проектиране, така и по-опасния резултат от недостатъчно проектиране, при който деформацията намалява експлоатационния живот на крехката облицовка и фиксиращите елементи на покрива.

Кранови пътеки и мезонети

Капацитетът на крана в производствената сграда напълно променя конструкцията. Натоварванията от крана са динамични и ексцентрични, поради което релсовите греди изискват собствено укрепване, а колоните – допълнителна твърдост, за да се ограничи люлеенето. Кран с капацитет 10 тона е съвсем различно нещо от кран с капацитет 50 тона, а основата трябва да бъде проектирана според натоварванията от колелата, а не да се предполага. Мезонетите за офиси или лека сглобка увеличават локалното натоварване върху пода и изискват независима подпора, за да не достигнат вибрациите до чувствителното оборудване отдолу. Това, че кранът се разглежда като второстепенен елемент, е най-честата и най-скъпата грешка при проектирането на производствени сгради.

Материали, покрития и стандарти

Стоманени класове за производствена употреба

Изборът на стомана за фабрична сграда означава съпоставяне на класа с функцията. Клас Q355B покрива повечето общи функции, докато Q355D осигурява висока ударна вязкост при ниски температури, а Q355B-Z35 предотвратява слоесто разкъсване при заваряване на дебели плочи. За елементи, подложени на тежки натоварвания, високопрочната стомана Q420B намалява теглото, без да се компрометира носимата способност. Връзките най-често използват високопрочни болтове клас 10.9S за напълно болтово сглобяване, което ускорява монтажа и ограничава заварките до контролирани цехови условия. Класът се избира според пътя на натоварването, а не по навик.

Корозионна защита с дълъг срок на служба

Заводска сграда край брега или химически процес подлагат стоманата на постоянна атака. Горещо потапяне в цинк осигурява дълъг срок на експлоатация във влажен или химически наситен въздух, докато покритието със стъклени люспи устойчиво на киселини и соли там, където само цинковото покритие би се износвало. Сандвич панелите от ПИР с дебелина 150 мм за стени и покриви запазват ограждащата конструкция изолирана и структурата суха, намалявайки кондензацията, която предизвиква корозия. Изборът на подходяща система от самото начало избягва повторни спирания на производството за пребоядисване. Изборът на покритие трябва да се основава на действителната атмосфера на процеса, измерена на място, а не на обобщени стойности от каталог.

Бъдещ растеж и съвети за покупка

Проектиране за разширение
Повечето заводи се разрастват и бъдещето на един фабрична сграда трябва да се начертае на същия чертеж като първата секция. Проектирането още сега за бъдещо разширение означава да се остави рамката непрекъсната от едната фронтонна страна, да се проектират фундаментите за допълнителния разпон и да се планират инсталациите с резервна мощност. Предварително проектираната сградна система улеснява по-късно разширение на един завод за производство направо, защото геометрията на връзката е стандартна. Оставянето на ясно определена детайлирана компенсираща цепнатина от самото начало превръща бъдещото разширение в работа по монтиране с болтове, а не в демолиция. индустриална конструкция които пропуснат този етап, обикновено плащат двойно, когато линията трябва да се разшири вътре в производствената сграда .

План за инспекция и поддръжка
Aсталозавод рамката изисква малко поддръжка, но не е напълно без поддръжка. Болтовете трябва да се затегнат отново след първата година и след всеки инцидент с претоварване на крана. Покритията трябва да се проверяват визуално всяка година и да се поправят преди ръждата да се разпространи извън грундова слой. Отводнителните системи и водосточните жлебове трябва да се поддържат чисти, за да не застоява вода върху покривната плоча. Купувачите трябва да поискат от доставчика сертификати от производителя, клас за изпълнение EN 1090, качество на заварките според ISO 3834 и система за управление на качеството според ISO 9001, както и CE-маркировка за европейския пазар. Препоръките на AISC и MBMA заедно със съответствие на местните изисквания според IBC предоставят надеждна отправна точка при проверка на работните чертежи за всеки завод за производство или производствената сграда .

Успешната фабрична сграда е резултат от съвместно проектиране на структура и процес, а не от отделно проектиране. Рамката, натоварванията, нивото на пода, покритието и планът за разширение трябва да са съгласувани още преди да бъде изрязана стоманата. При наличието на правилните стандарти стоманената фабрична сграда осигурява дълъг и адаптивен експлоатационен живот и защитава производството, което приютява. Това важи за всяка индустриална сграда — независимо дали е еднокорпусна производствена сграда или много корпусна производствена сграда.

Често задавани въпроси

Въпрос
Какво разстояние между колоните е подходящо за машинно оборудване завод за производство ?

Отговор: Редовната мрежа с разстояние от 9 до 12 метра отговаря на повечето машинни сгради, като позволява оборудването да се поставя между колоните без специални основи. По-широките корпуси намаляват броя на колоните, но изискват по-дебели греди и увеличават теглото на стоманата. Разстоянието трябва да следва производствената линия и пътя на крана, а не стандартен модул. Еднаквите мрежи също улесняват съвпадането на по-късно добавени корпуси, когато сградата фабрична сграда се разраства. Във всеки производствената сграда , това ранно решение за мрежата определя бъдещата свобода на планиране.

Въпрос
Защо товароподемността на крана влияе върху сталозавод рамката?

Отговор: Товарите на крановете са динамични и ексцентрични, затова гредите на релсовия път изискват независимо подпиране, а колоните – допълнителна твърдост, за да се ограничи люлеенето. Кран с номинална товароподемност 10 тона се различава значително от един 50-тонен кран, а основите трябва да поемат товарите от колелата. Проектирането на сталозавод рамката около крана още от началото избягва скъпо стабилизиране по-късно. Една индустриална конструкция рамка, проектирана само за товари от покрива и стените, ще се повреди при повтарящи се вдигания, което е причината данните за крана да бъдат фиксирани преди окончателното утвърждаване на проекта за производствената сграда рамката.

Въпрос
Как се избира покритието за корозивна завод за производство ?

Отговор: Среда? Изборът на покритие се основава на измерената атмосфера в процеса, а не на каталожна стойност. Горещо потапяне в цинк добре служи при влажен или химически наситен въздух, докато покритието със стъклени чепки устойчиво е срещу киселини и соли там, където цинковото покритие изгубва ефективност. ПИР панел с дебелина 150 мм поддържа ограждащата конструкция суха и намалява кондензацията, която подхранва ръждането. Определянето на подходящата система още от началото избягва многократни спирания за повторно боядисване и удължава експлоатационния живот на сталозавод и на производствената сграда конструкцията, която тя образува.

Въпрос
Коя стоманена марка е подходяща за тежки фабрична сграда нагрузки?

Отговор: Q355B обхваща повечето общи изисквания, докато Q355D запазва ударната влажност при ниски температури, а Q355B-Z35 предотвратява слоестото разкъсване при заваряване на дебели плочи. Високопрочната стомана Q420B намалява теглото на силно натоварените елементи, без да се компрометира носимата им способност. Връзките използват високопрочни болтове клас 10.9S за напълно болтово сглобяване, което ускорява монтажа. Класът се определя от пътя на товара и от условията на процеса, никога по навик. В една сталозавод , тази логика за класове запазва индустриална конструкция ефективността, без да се жертва безопасността.

Въпрос
Кога трябва да се планира разширение за една фабрична сграда ?

Отговор: Разширението трябва да се планира още при първоначалния проект, а не след като линията е напълнена. Оставянето на рамката непрекъсната от едната фронтонна страна, проектирането на основите за допълнителния разпон и прокарването на инсталациите с резервна мощност превръщат бъдещото разширение в проста болтова пристройка. Системата за предварително проектирани сгради запазва стандартната геометрия на връзките за разширението. Собствениците на всяка завод за производство които пропуснат този етап, плащат двойно, когато растежът най-сетне настъпи, защото производствената сграда трябва да се разреже и престрои, вместо просто да се удължи.