Промышленные здания

Промышленные здания, производственные здания промышленных предприятий, здания, предназначенные для размещения промышленных производств и обеспечивающие необходимые условия для труда людей и эксплуатации технологического оборудования.

Как самостоятельный тип здания П. з. появились в эпоху промышленного переворота, когда возникла потребность в крупных помещениях для машин и многочисленных рабочих. Первые П. з. были прямоугольными в плане, с несущими кирпичными или каменными стенами и деревянными перекрытиями [фабрика Стратта и Нида в Белпере (Дербишир), Великобритания, 1771]. Преобладали сугубо утилитарные решения: протяжённый массив неоштукатуренных стен нередко членился лишь пилястрами и был украшен поясами фигурной кладки. Иногда в наружной отделке П. з. применялись декоративные элементы различных архитектурных стилей (например, классицистические мотивы в архитектуре заводов Урала в конце 18 - 1-й половине 19 вв.); эта традиция сохранялась в строительстве многих П. з. вплоть до начала 20 в.

С развитием строительной техники и появлением таких новых строительных материалов, как металл и железобетон, были разработаны каркасные конструкции, позволившие отказаться от традиционных композиционных схем и создавать рациональную планировку цехов в соответствии с требованиями технологии производства. Применение с конца 18 в. в строительстве П. з. каркаса из чугунных стоек и балок дало возможность возводить менее массивные стены, увеличить этажность и размеры световых проёмов, что сразу оказало заметное влияние на внешний облик П. з. [фабрика "Беннон Бэдж и Маршалл" в Шрусбери (графство Шропшир), Великобритания, 1796]. Появление в начале 19 в. перекрытий из металлических ферм и их последующее усовершенствование позволили создавать большие пролёты с редкими, не мешающими установке оборудования опорами (Верхнесалдинский завод на Урале, 1-я половина 19 в., эллинг шириной 80 м на Путиловском заводе в Петербурге, 1913). Ко 2-й половине 19 в. относятся первые попытки художественного осмысления новых конструкций: например, в здании шоколадной фабрики Менье в Нуазьеле во Франции (1871-1872, архитектор Ж. Сонье, инженер Э. Мюллер) открытый на фасаде металлический каркас играл определённую декоративную роль в обработке кирпичной стены. Внедрение с конца 19 в. в строительство П. з. железобетона [например, прядильная фабрика в Туркуэне (департамент Нор) во Франции, 1895, инженер Ф. Геннебик] оказало большое воздействие на их архитектуру. П. з. постепенно становятся важной частью архитектуры 20 в. (см. Железобетонные конструкции и изделия). Лучшие П. з. начала 20 в. [например, турбинная фабрика фирмы "АЭГ" в Берлине (1909, архитектор П. Беренс) и фабрика "Фагус" в Альфельде (1911, архитектор В. Гропиус)] с их чётким ритмом колонн, каркасными конструкциями, большепролётными перекрытиями, новыми приёмами членения больших поверхностей стен полосами остекления в металлических переплётах оказали существенное влияние на архитектуру 20 в. в целом. Во 2-й половине 1920-х - начале 1930-х гг. важную роль в развитии архитектуры П. з. сыграли постройки и проекты советских архитекторов, ярко отразившие патетику и романтику первых пятилеток [например, Днепрогэс им. В. И. Ленина (1927-32, архитектор В. А. Веснин, Н. Я. Колли, Г. М. Орлов и др.), фабрика в Ивантеевке Московской области (1927-28, архитектор Г. П. Гольц, М. П. Парусников); прядильная фабрика "Красная Талка" (1928-29, архитектор Б. В. Гладков, И. С. Николаев)]. В 1930-60-е гг. в строительстве П. з. широко внедряются новые конструктивные системы, позволяющие перекрывать без опор крупные пролёты, применяются новые строительные и отделочные материалы. В условиях современной научно-технической революции с постоянным техническим прогрессом в строительстве П. з. и совершенствованием технологии производства растет число предприятий, не оказывающих вредного воздействия на окружающую среду. Как следствие этого создаётся новый тип застройки - производственно-жилой. Обладающие своими, отличающимися от типовых жилых домов крупным масштабом, объёмно-пространственным решением и силуэтом. П. з. становятся важными архитектурными акцентами в композиции городской застройки (например, ковровый комбинат в Бресте, БССР, 1964, архитекторы И. И. Бовт, Л. Т. Мицкевич, Н. И. Шпигельман). Это повышает эстетические требования к облику П. з. Архитектурный образ П. з. в наибольшей мере зависит от того, насколько ясно в его облике выражены типологические особенности этого вида сооружений, его характерные черты: огромные размеры и значительная протяжённость фасадов, большие сплошные плоскости глухих стен и остеклённых поверхностей, соответствующих единому нерасчленённому внутреннему пространству, многократно повторенные торцы параллельных пролётов, элементы покрытий (гребенчатого, пилообразного или криволинейных очертаний), лестничные клетки и др., наличие технических устройств (дымовых и вентиляционных труб, трубопроводов, открытого оборудования и др.). Большое влияние (особенно при индустриальных способах строительства) оказывает на облик П. з. художественное выражение тектонических свойств используемых материалов и конструкций [пластическое осмысление конструкций, принятая система разрезки (членения) стен фасадов на сборные элементы и др.], а также фактура и цвет конструкционных и отделочных материалов. Заметную роль в облике П. з. в южных районах играют солнцезащитные устройства - т. н. солнцерезы, козырьки, декоративные решётки. Большое значение для повышения эстетических качеств П. з. имеет чёткая внутренняя планировка, рациональность пропорций и членений отдельных помещений и пластическое решение их конструктивных элементов, зонирование производственных помещений с систематизированным размещением основного технологического оборудования, внутрицеховых коммуникаций, проходов и проездов, цветовое решение интерьеров, последовательное проведение комплекса мероприятий, связанных с требованиями технической эстетики. П. з. и сооружения оказывают огромное (нередко отрицательное) воздействие на природный и архитектурные ландшафты; часто промышленные районы теряют связь с природной средой. Поэтому перед промышленной архитектурой стоит задача максимального сохранения природного ландшафта, гармонического включения в ландшафт новых П. з.

На формирование типов П. з. решающее воздействие оказывают социально-экономические условия и научно-технический прогресс в технологии промышленного производства и строительной технике. В СССР и др. социалистических странах характер общественного строя обусловил возникновение П. з. нового типа, в которых воплощаются достижения социального и научно-технического прогресса. Развитие и совершенствование архитектурно-строительных решений П. з. базируется на научных исследованиях, определивших основные направления современного промышленного строительства, которые предусматривают: обеспечение универсальности П. з., т. е. возможности наиболее гибкого использования производственных площадей при изменении технологических процессов; унификацию объёмно-планировочных и конструктивных схем П. з., позволяющую наиболее полно использовать производственную базу строительной индустрии; максимальное блокирование (объединение) цехов и целых производств в укрупнённых зданиях,
Универсальность П. з. достигается применением укрупнённых сеток (пролётов и шагов) колонн и единой высоты помещений в пределах каждого здания, а также использованием для размещения основного оборудования сборно-разборных перегородок и этажерок, обеспечивающих возможность модернизации технологических процессов при минимальном объёме работ по реконструкции здания. Унификация объёмно-планировочных и конструктивных схем П. з. позволяет существенно сократить количество типоразмеров изделий и конструкций, создать необходимые условия для их массового заводского изготовления и широкого внедрения в практику строительства. В СССР осуществлена межотраслевая унификация основных строительных параметров П. з.: сеток колонн, высоты этажей, размеров привязки конструктивных элементов к модульным разбивочным осям и т.п. Размеры сеток колонн одноэтажных П. з. приняты кратными 6 м, величина пролётов многоэтажных П. з. -3 м, шаг колонн - 6 м. Высота этажей П. з. кратна 0,6 м. Блокирование П. з. (см. Блокированное производственное здание) - одно из наиболее эффективных средств снижения сметной стоимости строительства П. з. Наибольшее снижение капитальных затрат за счёт блокирования (по сравнению с отдельно сооружаемыми цехами) достигается в тех случаях, когда не требуется изолировать цехи друг от друга капитальными стенами, выравнивать высоты смежных помещений с целью унификации конструкций, устраивать дополнительные внутрицеховые проезды или увеличивать площадь зон, обслуживаемых кранами большой грузоподъёмности.
П. з. различают по следующим основным признакам: по этажности (главный классификационный признак) - на одноэтажные, двухэтажные, многоэтажные; по подъёмно-транспортному оборудованию - на крановые, снабженные мостовыми (электрическими) и подвесными (электрическими или ручными) кранами, и бескрановые; по виду освещения - на здания с естественным освещением (боковым и верхним), с постоянным рабочим искусственным освещением (безоконные и бесфонарные) и здания с комбинированным освещением (сочетающим естественное освещение с искусственным); по системам воздухообмена - на здания с общей естественной вентиляцией (аэрацией), с механической вентиляцией и с кондиционированием воздуха; по температурному режиму производственных помещений - на отапливаемые и неотапливаемые. По капитальности П. з. подразделяют на 4 класса в зависимости от назначения зданий и их народнохозяйственной значимости.
Одноэтажные П. з. - наиболее распространённый тип зданий промышленных предприятий. Их доля в общем объёме современного промышленного строительства составляет 75-80%. Одноэтажные П. з. обычно используют для размещения производств с тяжёлым технологическим и подъёмно-транспортным оборудованием либо связанных с изготовлением крупногабаритных громоздких изделий, а также производств, работа которых сопровождается выделением избыточного тепла, дыма, пыли, газов и др. Одноэтажные П. з. создают благоприятные условия для рациональной организации технологического процесса и модернизации оборудования, они позволяют располагать непосредственно на грунте фундаменты тяжёлых машин и агрегатов с большими динамическими нагрузками, обеспечивают возможность равномерного освещения и естественной вентиляции помещений через световые и аэрационные устройства в покрытии. Однако строительство одноэтажных П. з. требует большей (по сравнению с многоэтажным П. з.) территории и соответственно больших затрат на инженерную подготовку строительной площадки. В массовом строительстве преобладают одноэтажные крановые многопролётные П. з. прямоугольной (в плане) формы с верхним естественным освещением через фонари и проветриванием с помощью аэрационных устройств или систем механической вентиляции (рис. 1, а). Такие П. з. характерны для предприятий черной металлургии, машиностроения, металлообработки строительных материалов и ряда др. отраслей промышленности. Для производств со значительным выделением тепла или вредных газов применяют П. з., профиль покрытия которых определяется аэродинамическим расчётом; последний производится с целью создания наилучших условий для удаления нагретого или загрязнённого воздуха под действием теплового и ветрового напора через аэрационные фонари и шахты в покрытии (рис. 1, б). Для производств с особыми условиями стабильности температурно-влажностного режима и чистоты воздушной среды часто применяют многопролётные одноэтажные П. з. с подвесными потолками, отделяющими расположенный в межферменном пространстве технический этаж (где размещаются инженерное оборудование и коммуникации) от основного объёма здания, который в этом случае может быть надёжно изолирован от воздействия внешней среды (рис. 1, в). Такие здания (обычно называют бесфонарными) имеют искусственное освещение, механическую вентиляцию и кондиционирование воздуха; их используют главным образом для размещения производств радиотехнической и электронной промышленности, приборостроения, прецизионного станкостроения, химической (производство искусственного волокна), текстильной и др. отраслей промышленности. Для одноэтажных П. з. массового строительства характерны следующие объёмно-планировочные параметры: пролёт 12-36 м, шаг колонн 6-12 м, высота помещений 5-12 м в бескрановых и 10-20 м в крановых зданиях. В отдельных случаях применяют укрупнённые сетки колонн, если это обеспечивает более рациональное использование производственной площади и лучшие условия эксплуатации оборудования. Когда по условиям производства необходимы значительные размеры пролётов и большая высота помещений (например, для предприятий судостроения, самолётостроения, транспортного машиностроения и т.п.), могут применяться одноэтажные П. з. с пролётами до 100 м (рис. 1, г). В ряде отраслей промышленности (химическая, сахарная и др.) целесообразны одноэтажные П. з. с размещением технологического оборудования на этажерках, получившие название производственных зданий павильонного типа.
Многоэтажные П. з. сооружаются в основном для производств, требующих организации вертикального (самотёчного) технологического процесса, а также для ряда производств, оснащенных сравнительно лёгким малогабаритным оборудованием (точное машиностроение, приборостроение, электронная и радиотехническая промышленность, лёгкая и пищевая индустрия, полиграфическая промышленность и др.). Многоэтажные П. з. обычно освещаются естественным светом через боковые светопроёмы; широкие многоэтажные П. з. имеют совмещенное освещение. В массовом строительстве преобладают П. з. с числом этажей от 3 до 6 и нагрузками на перекрытия 5-10 кн/м². В тех случаях, когда строительство осуществляется на площадках ограниченных размеров, могут применяться П. з. повышенной этажности (до 10 этажей и более). Для современных многоэтажных П. з. характерны сетки колонн 6´6 м, 9´6 м, 12´6 м с тенденцией к использованию ещё более крупных сеток. Общая ширина многоэтажных П. з. обычно 36-48 м. (рис. 2, а, б). В многоэтажных П. з., предназначенных для производств с повышенными требованиями к чистоте воздушной среды и стабильности температурно-влажностного режима, обычно устраивают технические этажи для размещения инженерного оборудования и коммуникаций (рис. 2, в), которые, в частности, могут располагаться в пределах высоты ферм междуэтажных перекрытий. Наблюдается тенденция к увеличению удельного веса многоэтажных П. з. в общем объёме промышленного строительства в связи с необходимостью экономии городских территорий и земель, пригодных для использования в сельском хозяйстве.
Двухэтажные П. з. В практике современного промышленного строительства наибольшее распространение получили "широкие" двухэтажные многопролётные П. з. с крупной сеткой колонн и верхним естественным освещением (рис. 3, а). В таких зданиях основные ("многолюдные") производства размещают преимущественно на 2-м этаже, а склады и участки с тяжёлым оборудованием - на 1-м. Разновидности двухэтажных П. з. - здания с нижним техническим этажом, например литейные, прокатные и др. цехи (рис. 3, б), и здания с промежуточным техническим этажом в междуэтажном перекрытии (рис. 3, в); последние применяют для производств с высокими требованиями к стабильности внутреннего микроклимата.
Современные П. з. независимо от их этажности, как правило, являются зданиями каркасного типа с железобетонным, стальным или смешанным несущим каркасом. Выбор типа каркаса П. з. определяется условиями производства и соображениями экономии основных строительных материалов, а также классом капитальности здания.
В одноэтажных П. з. применяют в основном каркасы в виде поперечных рам с заделанными в фундаменты колоннами и шарнирно связанными с ними стропильными балками или фермами. Продольная устойчивость каркаса обеспечивается системой жёстких связей между колоннами, в состав которой (в одноэтажных П. з.), кроме рам, входят также фундаментные, обвязочные и подкрановые балки и элементы покрытий (прогоны, настил и др.). Железобетонные каркасы одноэтажных П. з. обычно сборные, реже - сборно-монолитные. Ограждающие конструкции покрытий таких П. з. выполняют из сборных железобетонных плит или в виде сборно-монолитных тонкостенных железобетонных оболочек и складок (см. Складчатые конструкции). Элементы стальных каркасов одноэтажных П. з. - колонны, фермы, прогоны - изготовляют из прокатных профилей (швеллеров, двутавров, уголков) или листовой стали, открытых тонкостенных и трубчатых гнутых профилей. Покрытия П. з. с металлическими каркасами, как правило, выполняют в виде лёгких настилов из профилированного стального листа или асбестоцементных панелей по стальным прогонам. В смешанных каркасах П. з. колонны делают из железобетона, а стропильные конструкции - из стали; покрытия в таких зданиях - из железобетонных плит. Получают распространение также металлические конструкции покрытий П. з. в виде пространственных перекрестных стальных стержневых конструкций с лёгким настилом из листовых материалов. Возрастает объём использования в П. з. индустриальных сборных деревянных конструкций.
Для строительства многоэтажных П. з. применяют главным образом железобетонные каркасы рамного типа, воспринимающие горизонтальные усилия жёсткими узлами рам либо решенные по рамно-связевой схеме с передачей горизонтальных усилий на диафрагмы, стены лестничных клеток и лифтовых шахт. Каркасы многоэтажных П. з., как правило, выполняют сборными или сборно-монолитными с балочными или безбалочными конструкциями междуэтажных перекрытий. Балочные перекрытия включают балки, опирающиеся на выступающие или скрытые консоли колонн и гладкие (многопустотные) или ребристые плиты, для опирания которых служат полки балок. Безбалочные перекрытия применяют обычно в таких П. з., где по условиям производства необходимы конструкции с гладкой поверхностью потолка (пищевая промышленность, склады, холодильники и т.п.). При безбалочном решении плоские плиты междуэтажного перекрытия опираются на капители колонн или непосредственно на колонны (с использованием перекрёстной жёсткой арматуры, располагаемой в пределах толщины перекрытия и выполняющей функции капителей). Безбалочные конструкции перекрытий П. з. выполняют преимущественно из монолитного железобетона; при этом в некоторых случаях применяют подъёма этажей метод.
Для верхних этажей двухэтажных П. з. с укрупнёнными (по сравнению с 1-м этажом) сетками колонн, как правило, используют конструктивные решения одноэтажных П. з., а для междуэтажных перекрытий - балочные конструкции со стальными или железобетонными ригелями и железобетонным настилом.
Стеновые ограждения П. з. выполняют самонесущими и навесными (фахверковыми или каркасными). Основные виды стеновых ограждений отапливаемых П. з. - крупнопанельные конструкции из легкого или ячеистого железобетона и ограждения из тонколистовой стали, алюминия, асбестоцемента и др. листовых материалов с эффективными утеплителями. Стеновые ограждения неотапливаемых П. з. и цехов с избыточным тепловыделением делают обычно из железобетонных панелей, а также облегчённого типа - из волнистых листов асбестоцемента профилированных стальных листов или из стеклопластика.
В СССР строительство П. з. в основном осуществляют из унифицированных сборных элементов изготавливаемых на заводах железобетонных конструкций и изделий или на специализированных заводах металлических конструкций. В дальнейшем, на базе широкой типизации и стандартизации строительных решений, возможен переход к полносборному строительству П. з. из конструкций и изделий, выпускаемых заводостроительными комбинатами. Современное строительство характеризуется тенденцией к максимальному снижению массы конструкций с целью уменьшения материалоёмкости и стоимости строительно-монтажных работ; в связи с этим совершенствование железобетонных конструкций П. з. идёт по пути применения бетонов на лёгких заполнителях и высокопрочных бетонов, а металлоконструкций - в направлении использования высокопрочных сортов стали и алюминиевых сплавов, тонкостенных прокатных и гнутых профилей, внедрения предварительно напряженных конструкций из металла и создания облегченных конструктивных систем П. з. с растянутыми поверхностями из тонких листов. См. также Промышленные сооружения.
Лит.: Хенн В., Промышленные здания и сооружения, пер. с нем., т. 1- 2, М., 1959; Миллс Э. Д., Современное промышленное предприятие, пер. с англ., М., 1964; Строительные нормы и правила, ч. 2, раздел М, гл. 2 Производственные здания промышленных предприятий. Нормы проектирования, М., 1972; Конструкции промышленных зданий, М., 1972; Сербиновия П., Орловский Б., Абрамов В., Архитектурное проектирование промышленных зданий, М., 1972; Архитектурное проектирование промышленных предприятий, М., 1973; Блохин В. В., Архитектура интерьера промышленных зданий, М., 1973.
? Ю. Н. Хромец, В. В. Блохин.