ЗДАНИЕ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
BUILDING FOR LOCATION OF CHEMICAL PLANTS

Изобретение относится к сооружению зданий для промышленных целей, в частности к зданию для размещения химических производств.
Известно укрупненное универсальное здание для размещения химических производств, включающее фундаменты и выполненные с покрытием балочными междуэтажными перекрытиями, стенами, дверными проемами, оконными переплетами, технологическим оборудованием, коммуникациями, контрольно-измерительной аппаратурой и аппаратурой управления несущий центральный и размещенные по его сторонам вертикальные функциональные блоки, образующие по наружному контуру здания многогранную призму [Ким Н.Н. Промышленная архитектура. М.: СИ, 1988, с.187-189]. Однако каждый блок-коробка такого здания строго функционален, что не позволяет его реконструировать для другого назначения, а число вариантов объемно-планировочной компоновки блоков в единое целое здание невелико, кроме того, конструкция блоков и здания в целом не создает дополнительной возможности для целей пожаровзрывобезопасности, энергосбережения и повышенной экологичности.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению (прототипом) является здание для размещения химических производств. [Патент России 2053338 С1, 6 Е04Н 5/00]. Здание для размещения химических производств представляет собой осесимметричное многоэтажное сооружение для размещения химических производств. Геометрически здание представляет собой правильную многогранную призму, количество граней призмы может быть различным. Внутри призма разделена на блоки: несущие центральные и вертикальные функциональные. Блоки образуются в результате разграничения внутреннего пространства здания междуэтажными перекрытиями с покрытием, внутренним несущим цилиндром и радиально направленными от цилиндра стеновыми перегородками.
Недостатками известного здания являются отсутствие специально предусмотренных (конструктивно) помещений для сбора проливов и смывов химической продукции, отсутствие возможности выбора размеров помещения для разногабаритных технологических аппаратов и агрегатов, размещаемых в функциональных блоках.
Изобретение решает задачу обеспечения безопасности и экологической чистоты при размещении химических производств.
Сущность изобретения заключается в том, что в известном здании, включающем фундаменты и выполненные с покрытием балочными междуэтажными перекрытиями, стенами, дверными проемами, оконными переплетами, технологическим оборудованием и аппаратурой управления несущий центральный и вертикальные функциональные блоки по наружному контуру здания, центральный блок выполнен в виде толстостенного железобетонного цилиндра, а в его помещениях расположена аппаратура управления и контрольно-измерительная аппаратура, причем остальные блоки установлены по всему периметру цилиндра соосно последнему с расположением их боковых стен радиально осям, проходящим от центра цилиндра к наружным плоскостям функциональных блоков, с образованием формы растров, а их помещения, в которых установлено технологическое оборудование, сообщены с помещениями центрального блока через дверные проемы, выполненные в стенах последнего, наружные плоскости блоков образованы оконными переплетами, вмонтированными между перекрытиями и торцами боковых стен функциональных блоков, причем в перекрытиях и стенах функциональных блоков выполнены отверстия различных конфигураций для пропуска коммуникаций, согласно изобретению размеры функциональных блоков с подъемом на следующий этаж уменьшаются сокращением на установленную величину длин боковых стен, боковые стены всех функциональных блоков здания имеют наклонные срезы, и наклонные части боковых стен служат опорой для пропускающей свет части крыши каждого этажа, оголовок здания выполнен в виде многогранной неусеченной пирамиды из пропускающего свет материала, в фундаменте специально предусматриваются помещения, соединенные между собой арочными проемами.
На фиг.1 представлен общий вид здания (а - прямо сверху, б - сбоку сверху, в - сбоку сверху без части внешних конструкций), на фиг.2 - каркас здания (а - прямо сверху без фундамента, б - сбоку сверху, в - прямо снизу), на фиг.3 - фронтальный вид здания (а - с остеклением и фундаментом, б - без остекления и фундамента), на фиг.4 - перекрытия и покрытия функциональных блоков здания, на фиг.5 - фундамент здания, на фиг.6 - ключевые параметры конструкции здания.
Здание для размещения химических производств содержит пропускающие свет крыши 1 и 2 (фиг.1, 3); окна 3 (фиг.1, 3); фундамент 4 (фиг.1, 2, 5); несущий центральный цилиндр 5 (фиг.2, 4); стены здания 6 (фиг.2); функциональные блоки 7 (фиг.2, 4); перекрытия здания 8 (фиг.4); резервуары в фундаменте 9 (фиг.5); арки между резервуарами в фундаменте 10 (фиг.5).
Здание для размещения химических производств работает следующим образом. В функциональных блоках 7 в соответствующей для данной химической технологии аппаратуре происходят процессы химических превращений, разделения и очистки, разлив, фасовка и упаковка химических продуктов. Образовавшиеся в результате химических превращений жидкие среды перемещаются сверху вниз самотеком по трубопроводам, расположенным по траектории винтовой линии, для монтажа которых в радиальных и горизонтальных перегородках блоков 7 при возведении строительных конструкций выполнены специальные монтажные отверстия различных конфигураций для трубопроводов, соединяющих аппараты, размещенные по этажам по вертикали и горизонтали. Персонал в функциональных блоках 7 перемещается от пульта управления внутри цилиндра 5 и назад кратчайшим путем, не больше радиуса этажа здания, то есть время пребывания в зонах возможных аварий будет минимальным, тем меньшим, чем выше этаж здания.
Покрытие функционального блока 7 имеет небольшой уклон от окна в сторону несущего центрального цилиндра 5, так что любая жидкость, попавшая на покрытие блока в результате возможного пролива, будет стекать в область с наименьшей высотой, примыкающей к несущему центральному цилиндру, где и происходит ее сбор.
Пропускающие свет крыши увеличивают освещенность в функциональных блоках и площади легкосбрасываемых конструкций в случае взрывов.
Форма здания в виде набора соосных многогранных пирамид обеспечивает большую устойчивость, так как центр тяжести смещается вниз и уменьшает вероятность заваливания сооружения набок при вероятных катаклизмах.
Специально предусмотренные помещения (секции) в фундаменте, соединенные между собой арочными проемами, могут использоваться для накопления атмосферных осадков, хранения воды для технологических целей, водооборота с аккумуляцией тепла, а также в качестве плавательного бассейна для персонала.
Таким образом, конструкция предлагаемого здания позволяет по сравнению с прототипом:
1) обеспечить более безопасный способ сбора и хранения химической продукции в специальных резервуарах подвальных помещений;
2) при тех же размерах здания увеличить количество помещений, непосредственно связанных с основным технологическим процессом;
3) выбирать размеры помещения для разногабаритных технологических аппаратов и агрегатов, размещаемых в функциональных блоках;
4) увеличить при одинаковых площадях освещенность функциональных блоков;
5) повысить устойчивость здания при возможных неблагоприятных ситуациях (землетрясение, ураган, взрывная волна).
Общее число помещений здания можно определить по формуле
K=k1+k2+k3+k4,
где k1=n·m - произведение числа граней (n) многоугольника на число этажей внутреннего цилиндра (m);
k2=m - число этажей внутреннего цилиндра (m);
k3 - помещения, образованные покрытиями многогранной пирамиды крыши здания;
k4=n - число помещений нулевого уровня (резервуаров в фундаменте).
При числе граней n=8, этажности m=5 общее число помещений K не менее 55.
Ключевые параметры конструкции здания (фиг.6)
1
m-1
m
i
m
1
1
1
m
1
D=D+(m-2)·ΔD, D=D-(m-i)·ΔD, D=D-(m-1)·ΔD, h=h+Δh+Δ, H=m·h, (D-D)·tgα=2·H, Δh=tgα·ΔD,
,
1
i
m
где D, D, D - диаметры вписанных в многоугольники окружностей;
i - очередной этаж здания;
n - число граней многоугольника;
m - число этажей;
l - длина грани многоугольника;
Δh - высота наклонного среза боковой стены (профильный вид) функционального блока;
Δ - толщина междуэтажного перекрытия и покрытия функционального блока;
1
h- высота боковой стены (профильный вид) функционального блока до начала наклонного среза;
h - высота функционального блока.
Площадь функционального блока 7 можно определить по формуле
,
1
где d - внешний диаметр несущего центрального цилиндра.
Объем функционального блока 7 можно определить по формуле
.
Таким образом, конструкция предлагаемого здания для размещения химических производств обеспечивает безопасность персонала, экологичность и компактность.