Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений.

11.1. Общие сведения

Этажерки — одноили многоэтажные свободно стоящие сооружения, расположенные в здании или вне его. Они служат для установки техноло­ гического, энергетического, сантехнического обо­ рудования, транспортных средств, а также для обслуживания и ремонта оборудования и разме­ щения материалов, необходимых для ремонта.

Этажерки могут быть одноили многопролет­ ными с различной высотой и длиной пролетов. Материал конструкции — металл и железобетон.

В химической и нефтеперерабатывающих отрас­ лях промышленности во всех случаях, когда это допустимо по условиям технологии и эксплуата­ ции, оборудование располагают на открытых пло­ щадках и этажерках в соответствии с ВСН 3-86.

Для размещения производств с неустановившимся технологическим процессом или с кратко­ временными сроками эксплуатации (до 5 лет) ре­ комендуется проектировать сборно-разборные конструкции обслуживающих площадок и этаже­ рок, позволяющие варьировать планировкой и объемом сооружений в случае изменения техноло­ гического процесса и расположения оборудова­ ния, а также при замене оборудования.

Этажерки проектируют с таким расчетом, чтобы используемая площадь перекрытий составляла не менее 70...80 %, при этом в нее, помимо пло­ щади оборудования включают площади проходов шириной не менее 1 м при постоянном обслужива­ нии оборудования и 0,8 — при периодическом, а также монтажных площадок, проемов и лестниц.

Отметки площадок должны быть кратными 0,6 м.

Унифицированные габаритные схемы этажерок приведены в табл. 11.1.

Конструкции этажерок и площадок выполняют из сборного железобетона, при невозможности использования типовых унифицированных желе­ зобетонных конструкций, а также для произ­ водств с технологическими процессами, меняющи­ мися не реже чем через 5 лет, их допускается проектировать стальными.

Площадки и перекрытия этажерок, на которых устанавливают технологическое оборудование, содержащее легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, сжиженные горючие газы, должны быть глухими, непроницаемыми для жидкостей, их ограждают по периметру и в местах проемов сплошным бортом высотой не менее 150 мм. При этом у выхода на лестницы устраивают пандус.

°o NT

«cT

<0 x£* Cb -c!/ <e?

<o C\J IXT

J? Cb«CS*

C i <C>

°c> x f

Под такой этажеркой и площадкой на грунте предусматривают непроницаемый для жидкостей поддон с бортиками высотой не менее 0,15 м, от­ стоящие от проекции контура аппаратов или оборудования более, чем на 1 м. Аппараты и оборудование с жидкими продуктами, установ­ ленные на открытых площадках вне этажерок, ограждают бортиком. Поддоны и глухие участ­ ки перекрытий, ограниченные бортиками, должны иметь защитные покрытия, стойкие против воз­ можных проливов этих продуктов.

Машины, вызывающие вибрацию конструкций этажерок, устанавливают на виброизоляторы. Этажерки, на которых размещают такое оборудо­ вание, не должны соединяться с каркасом здания.

Колонны этажерок и площадок, размещаемых в зданиях I_III степеней огнестойкости, проек­ тируют из несгораемых материалов, в зданиях IV степени — из несгораемых или трудносгорае­ мых. Перекрытия этажерок и площадок, разме­ щаемых в зданиях I и II степеней огнестойкости, проектируют из несгораемых материалов, а в зданиях III и IV степеней — из несгораемых или трудиосгораемых.

На наружных этажерках для дежурного персо­ нала предусматривают закрытые помещения из несгораемых материалов, расположенные не далее 150мот рабочих мест. Площади, объемы и пара­ метры воздушной среды в этих помещениях долж­ ны соответствовать требованиям санитарных норм проектирования промышленных предприятий.

В помещениях категорий А, Б и В по пожарной опасности по СНиП 2.01.02-85 или при наличии оборудования, выделяющего вредные вещества, предусматривают мероприятия, обеспечивающие безопасность работающих (герметизация, подпор воздуха, устройство шлюзов, сигнализация и т. д.). Допускается использование для дежурного персонала вспомогательных или производствен­ ных помещений при условии, что они удовлетво­ ряют приведенным требованиям и их назначение допускает пребывание в них дежурного персо­ нала.

Для конструкций стальных этажерок, разме­ щаемых в зданиях с помещениями категорий А, Б и В предусматривают защиту, обеспечивающую предел огнестойкости этих конструкций не менее 0,75 ч, средства автоматического пожаротушения. Кроме того, в помещениях категорий А и Б вы­ полняют защиту отдельных стальных конструк­ ций от искрообразования.

Габариты одного яруса отдельно стоящей наружной этажерки или площадки

с оборудованием производств, размещаемых в помещениях категорий А, Б и В, не более

При площади установки, превышающей ука­ занные размеры, ее делят на секции с разрывами не менее 15 м.

Площадь этажерок и площадок с оборудовани­ ем производств, размещаемых в помещениях ка­

тегорий Г и Д, не ограничивается. При этом, вы­ сотой этажерки или площадки с оборудованием считают максимальную высоту оборудования или непосредственно этажерки, занимающих не менее 30 % общей площади этажерки или площадки. Предельные площади их указывают для случаев применения аппаратов и емкостей, содержащих легковоспламеняющиеся и горючие жидкости и сжиженные газы. Для этажерок и площадок с оборудованием, содержащим горючие газы не в сжиженном состоянии, предельная площадь мо­ жет быть увеличена в 1,5 раза.

Примыкание наружных установок без противо­ пожарного разрыва к одной из стен зданий с про­ изводствами, отнесенными к категориям А, Б, Е по пожарной опасности, допускается при условии, что сумма площадей этажа здания (или части его между противопожарными стенами) и наружных установок не превышает допускаемой, при этом стена здания должна быть несгораемой, глухой.

При расположении наружных установок по двум сторонам здания или одной наружной установки между зданиями производств катего­ рий А или Б одна из установок или одно из зда­ ний, независимо от площади, отделяют разрывом, оговоренным выше.

Оборудование колонного типа рекомендуется размещать по периметру этажерки (для удобства монтажа и демонтажа оборудования) и, в случае необходимости, крепить к конструкциям этажер­ ки, обеспечив свободу для температурных и оса­ дочных деформаций оборудования.

Расположение невзрывоопасных вспомогатель­ ных и подсобно-производственных помещений, встроенных в наружные этажерки с взрывоопас­ ными производствами, не разрешается.

На открытых этажерках при наличии постоян­ ных рабочих мест или необходимости частого (бо­ лее 3 раз в смену) обслуживания оборудования, расположенного на высоте 18 м и более, преду­ сматривают также грузопассажирский лифт.

Наружные этажерки и площадки, на которых размещается оборудование с легковоспламеняю­ щимися и горючими жидкостями и газами, а так­ же площадки обслуживания, в том числе опираю­ щиеся на технологическое оборудование, должны иметь с каждого яруса открытые лестницы для эвакуации. Количество лестниц определяется из условия максимального расстояния между ними не более 80 м независимо от числа ярусов.

Количество открытых лестниц для эвакуации

С перекрытий наружных этажерок и площадок, на которых размещается оборудование с невзрыво- и непожароопасными производствами, при длине их до 180 м должна быть одна открытая лестница. Количество лестниц определяется из условия расстояния между ними не более 180 м.

Внутренние этажерки и площадки снабжают не менее чем двумя открытыми стальными лестница­ ми. Допускается проектировать одну лестницу при площади каждого яруса этажерки или пло­ щадки, не превышающей: 108 м2 — для помеще­

ний категорий А и Б; 400 м3 — для помещений категорий В, Г и Д.

Во всех случаях расстояние от наиболее уда­ ленного рабочего места до ближайшего эвакуа­ ционного выхода, а также требования к лестни­ цам принимают в соответствии со СНиП 2.01.02-85 и СНиП 2.09.02-85. Этажерки и площадки допус­ кается проектировать с вторым эвакуационным выходом на наружные лестницы зданий.

Открытые эвакуационные лестницы распола­ гают по наружному периметру этажерок и пло­ щадок. В группах аппаратов колонного типа до­ пускается располагать лестницу между аппара­ тами. Лестницы проектируют стальными по ГОСТ 23120—78.

При размещении на наружных этажерках и площадках оборудования с легковоспламеняющи­ мися жидкостями, горючими жидкостями и газа­ ми открытые лестницы должны иметь огнезащит­ ные экраны, выступающие не менее 1 м в каждую сторону от грани лестницы (со стороны техноло­ гического оборудования), из несгораемых мате­ риалов с пределом огнестойкости не менее 0,25 ч.

При длине площадок для обслуживания аппа­ ратов колонного типа, не требующих повседнев­ ного обслуживания, до 24 м допускается устройст­ во одной маршевой и одной вертикальной лестни­ цы. Уклон маршевых лестниц в этом случае при­ нимают не более 2 : 1 .

Выход с лестниц на землю, а также огнезащит­ ный экран лестниц должны быть за пределами поддона.

Этажерки и площадки по наружному перимет­ ру, открытые проемы в перекрытиях, лестницы и площадки лестниц ограждают перилами высотой 1 м со сплошным бортом высотой 0,14 м в нижней части ограждения.

В зависимости от воздействий климатических (для открытых этажерок), агрессивных сред (га­ зовых и жидких) в проекте предусматривают за­ щиту строительных конструкций от коррозии в соответствии с указаниями СНиП 2.03.11-85.

11.2. Конструктивные решения

Общие положения. Этажерки состоят из пере­ крытий, расположенных на разных ярусах. По конструктивному решению их делят на обслужи­ вающие площадки, опирающиеся непосредствен­ но на оборудование и не имеющие самостоятель­ ных опор, низкие и высокие этажерки (рис. 11.1).

Во всех случаях желательно крепить обслужи­ вающие площадки к оборудованию, для чего на оборудовании выполняют кронштейны. Площад­ ки, как и в отдельно стоящих этажерках, можно располагать в несколько ярусов; расстояние между ними обусловлено технологией, удобством обслуживания, монтажа и ремонта оборудования:

Низкие этажерки (высотой 4...5 этажей) служат для размещения на перекрытиях различного обо­ рудования: технологического, энергетического, сантехнического. В связи с этим нагрузки на пе­ рекрытия часто бывают значительными, а строи­ тельные конструкции мощными. Под колонны можно выполнять обычные одиночные фунда­ менты.

Высокие этажерки (до 100 м) служат для раз­ мещения площадок и транспортных средств (мон­

тажные краны и монорельсы), необходимых для обслуживания и ремонта оборудования. Нагрузки на перекрытия большей частью небольшие, но значительные на фундаменты колонн, которые проектируют в виде сплошных монолитных желе­ зобетонных ребристых плит.

Геометрическая неизменяемость пространствен­ ного каркаса этажерок обеспечивается системой перекрытий и поперечных и продольных рам, воспринимающих вертикальные и горизонталь­ ные нагрузки. Продольные рамы пространствен­ ного каркаса этажерок решают преимущественно по шарнирно-связевой схеме, поперечные рамы — по шарнирно-связевой, рамно-связевой или рам­ ной (рис. 11.2).

Та б л и ц а 11.2. Длина температурных блоков

встальных этажерках (СНиП П-23-81*)

П р и м е ч а н и е . Размеры в скобках относятся к климатическим районам It, I* П2. Ш*-

Шарнирно-связевая схема обеспечивает геомет­ рическую неизменяемость системы благодаря шарнирному соединению элементов каркаса меж­ ду собой и постановке достаточного количества связей или жестких диафрагм, воспринимающих горизонтальные нагрузки. Горизонтальные на­ грузки (в основном ветровые), действующие на строительные конструкции и оборудование, уста­ новленное на перекрытиях, либо на отдельно стоящее оборудование, но соединенное с перекры­ тиями, передаются через перекрытия на связи, которые устраивают во всех поперечных и про­ дольных плоскостях этажерки (рис. 11.3).

Рамная схема поперечного каркаса восприни­ мает полностью все горизонтальные и вертикаль­ ные нагрузки без постановки связей. Горизон­ тальная жесткость перекрытий не требуется, и пространственный каркас расчленяется на от­ дельные плоские рамы.

Комбинированная схема поперечного каркаса образуется сочетанием связевых и рамных схем. Рядовые колонны и ригели соединены шарнирно либо жестко, но соединения способны восприни­ мать только вертикальные нагрузки. Горизон­ тальные нагрузки воспринимаются жесткими рамами, решенными по шарнирно-связевой схеме и являющимися опорами для перекрытий, кото­ рые, в свою очередь, служат опорами для рядовых колонн.

Конструкции этажерок, решенные по шар­ нирно-связевой схеме, легче и проще по изготов­ лению и монтажу, и рекомендуются к применению во всех случаях, когда постановка связей или диафрагм не мешает размещению оборудования и обслуживанию его. В продольном направлении этажерки разрезают на температурные блоки,

длина которых назначается в зависимости от ма­ териала и конструкции сооружений (табл. 11.2). В железобетонных этажерках расстояния между температурно-усадочными швами определяют рас­ четом.

Следует обращать особое внимание на обеспече­ ние пространственной жесткости и прочности со­ оружения не только в период эксплуатации, но и монтажа сооружения и оборудования. Если по условиям технологии монтажа конструкций или оборудования установка каких-то элементов (свя­ зей, распорок) не может быть выполнена, прост­ ранственная жесткость и геометрическая неизме­ няемость сооружения в период монтажа обеспе­ чивается временными (желательно инвентарными) связями или распорками.

Этажерки проектируют с сетками колонн 6 x 6 , 9 X 6, 12 X 6 м (шаг колонн 6 м) с высотой яру­ сов этажерок, принимаемой по технологическим требованиям. Отметки площадок должны быть кратными 0,6 м.

По материалу конструкций этажерки подразде­ ляются на металлические, железобетонные и сме­ шанные. Материалы их выбирают в соответствии с ТП 101-81 *. Наружные этажерки, на которых располагают оборудование или трубопроводы, содержащие легковоспламеняющиеся и горючие жидкости и газы, рекомендуется решать железо­ бетонными. В случае выполнения таких этажерок металлическими нижняя часть их на высоту пер­ вого яруса (включая его перекрытие), но не менее 4 м защищают от воздействия высокой температу­ ры таким образом, чтобы предел огнестойкости защищенных конструкций превышал 0,75 ч. Применение незащищенных металлических несу­ щих конструкций допускается при оборудовании этажерок стационарными установками автомати­ ческого пожаротушения.

Металлические этажерки. Каркас металличе­ ских этажерок состоит из колонн, ригелей, свя­ зей, балок-распорок и перекрытий.

Металлические колонны принимают из широко­ полочных двутавров; в каркасах с шарнирно-свя- зевой схемой с небольшими нагрузками и высотой этажей до 4,8 м — крестового сечения из двух прокатных уголков, а также из двух швеллеров, соединенных планками или решеткой.

Вертикальные связи по раскосной схеме выпол­ няют таврового сечения из двух неравнобоких уголков, при крестовой растянутые раскосы свя­ зей — из одиночных равнобоких уголков.

Ригели каркаса и второстепенные балки пере­ крытий назначают из прокатных двутавров и швеллеров, в случае необходимости из широко­ полочных двутавров.

Перекрытия металлических этажерок выпол­ няют сборными или монолитными железобетон­ ными, металлическими со сплошным или сквоз­ ным настилом. Железобетонные перекрытия при­ меняют при специальных противопожарных тре­ бованиях и при необходимости антикоррозийной защиты конструкций.

При отсутствии специальных противопожар­ ных требований применяется сплошной настил из рифленой или просечно-вытяжной стали по металлическим второстепенным балкам.

Железобетонные этажерки. Применение желе­ зобетонных этажерок рекомендуется в счучаях, приведенных выше.

Недостаток их — большой вес, небольшая до­ пустимая длина температурных блоков, необхо­ димость установки большого количества заклад­ ных элементов для крепления трубопроводов и оборудования, сложность строительства.

Применяют железобетонные конструкции эта­ жерок нескольких видов: монолитные с гибкой и жесткой арматурой и сборные. Монолитные с гибкой арматурой используют в нижних ярусах— постаменте этажерки, где они восприни­ мают значительные вертикальные и горизонталь­ ные нагрузки. Монолитные с жесткой арматурой соединяют в себе достоинства стальных и железо­ бетонных конструкций: огнестойки, монтаж жест­ кой арматуры идентичен монтажу металлической этажерки, обетонировка колонн и включение бе­ тона в работу колонн снижает расход металла, не требуются громоздкие леса и опалубка для бето­ нирования.

В качестве жесткой арматуры и в металличе­ ских этажерках применяют прокатные швеллеры и двутавры. Жесткая арматура работает как ме­ таллический каркас на нагрузки в период строи­ тельства, поэтому рекомендуется осуществлять ее по связевой схеме. Несущая способность колонн на эксплуатационные нагрузки обеспечивается включением в работу бетона и гибкой арматуры, располагаемой в углах железобетонной колонны.

Проектируют жесткую арматуру так, чтоб она не мешала бетонированию: сокращают количество поперечных ребер в колоннах, оставляют в них отверстия для прохода бетона и т. д.

Сборные железобетонные этажерки применяют по схемам типовой серии ИИЭ-20.

Смешанные этажерки. Основные типы: нижние ярусы этажерки, на которых размещают тяжелое оборудование,— железобетонные (сборные или монолитные), верхние с меньшей нагрузкой — металлические; металлический каркас с перекры­ тиями из сборных железобетонных панелей либо при большом количестве проемов — в виде моно­ литной железобетонной плиты по металлическим балкам.

Для экономии металла целесообразно включать монолитную железобетонную плиту в работу про­ дольных балок, для чего к балке приваривают упоры из уголков или анкера, препятствующие сдвигу плиты относительно пояса балки. Балки рассчитывают на период эксплуатации и на пери­ од строительства (без учета плиты). При необхо­ димости защиты от пожара стальные балки обе­ тонируют или изолируют слоем штукатурки по сетке толщиной 2,5 см.

Фундаменты колонн низких этажерок можно выполнять в виде обычных одиночных фунда­ ментов; фундаменты высоких этажерок, которые воспринимают значительные нагрузки, как пра­ вило, проектируют в виде сплошных монолитных железобетонных ребристых плит. Эти плиты служат также фундаментом для тяжелых аппара­ тов колонного типа, устанавливаемых: на уровне земли.

11-3- Расчет

Нагрузки. Конструкции этажерок рассчитыва­ ют на воздействие постоянных и временных нагру­ зок (длительные, кратковременные и особые): постоянные — вес строительных конструкций,