здание для размещения химических производств

Формула изобретения

Здание для размещения химических производств, включающее фундаменты и выполненные с покрытием балочными междуэтажными перекрытиями, стенами, дверными проемами, оконными переплетами, технологическим оборудованием и аппаратурой управления несущий центральный и размещенные по его сторонам вертикальные функциональные блоки, образующие по наружному контуру здания многогранную призму, причем центральный блок выполнен в виде толстостенного железобетонного цилиндра, а в его помещениях расположена аппаратура управления и контрольно-измерительная аппаратура, при этом остальные блоки установлены по всему периметру цилиндра соосно с последним с расположением их боковых стен радиально осям, проходящим от центра цилиндра к граням призмы, с образованием формы растров, а их помещения, в которых установлено технологическое оборудование, сообщены с помещениями центрального блока через дверные проемы, выполненные в стенах последнего, фундамент и покрытия выполнены общими для всех блоков в виде чаши для сбора соответственно проливов и смывов химической продукции и атмосферных осадков, а наружные плоскости призмы образованы оконными переплетами, вмонтированными между перекрытиями и торцами боковых стен функциональных блоков, кроме того, в перекрытиях и стенах функциональных блоков выполнены отверстия различных конфигураций для пропуска коммуникаций, а междуэтажные перекрытия расположены по винтовой линии, на которой размещены смежные функциональные блоки, отличающееся тем, что по наружному периметру смонтирован специальный желоб, выполняющий функцию канала для отвода атмосферных осадков со стен здания и одновременно служащий для спуска на спасательном эвакуационном модуле.

Описание изобретения к патенту

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. [Пат. России 2053338С1 6, Е04Н 5/00. Здание для размещения химических производств / Бикбулатов И.Х., Кутузов П.И., Садыков Н.Б., Мухутдинов Р.Х., Титов В.М.]. 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 невозможность перехода обслуживающего персонала с уровня на уровень через функциональные блоки, невозможность перемещения оборудования и грузов из блока в блок на разные уровни внутри здания, невозможность использования силы тяжести для плавного перемещения грузов, аппаратуры, технологических сред и продукции с верхнего уровня на нижний внутри здания.

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 образуют по наружному контуру здания многогранную призму, 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 граням призмы, с образованием формы растров, а их помещения, в которых установлено технологическое оборудование, сообщены с помещениями центрального блока через дверные проемы, выполненные в стенах последнего, при этом фундамент и покрытия выполнены общими для всех блоков в виде чаши для сбора соответственно проливов и смывов химической продукции и атмосферных осадков, а наружные плоскости призмы 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 междуэтажные перекрытия расположены по винтовой линии, на которой размещены смежные функциональные блоки (фиг.1, 2, 9).

На фиг.1 представлен общий вид здания сбоку сверху (а - с оконными рамами, б - без оконных рам), на фиг.2 - фронтальный вид здания, на фиг.3 - фундамент и каркас здания, на фиг.4 - расположение покрытий функциональных блоков и лестничных ступеней, на фиг.5 - фронтальный вид на покрытия функциональных блоков и лестничные ступени, на фиг.6 - виды разреза стен и несущего цилиндра здания двумя вертикальными плоскостями с углом 135° между ними, на фиг.7 - здание со специальным спасательным желобом снаружи оконных проемов, на фиг.8 - специальное спасательное устройство, на фиг.9 - виды поперечного разреза здания, на фиг.10 - ключевые параметры конструкции здания, на фиг.11 - развертка функциональных блоков здания на плоскости.

Здание для размещения химических производств содержит крышу несущего цилиндра 1 (фиг.1); наружное окно несущего цилиндра 2 (фиг.1 и 2); покрытие здания 3 (фиг.1); оконные перекрытия 4 (фиг.1 и 9); фундамент 5 (фиг.1 и 3); двери 6 (фиг.1, 3 и 9); несущий центральный цилиндр 7 (фиг.3 и 9); стены здания 8 (фиг.3 и 9); функциональные блоки 9 (фиг.4 и 9); покрытие внутри несущего центрального блока 10 (фиг.4); винтовая лестница внутри несущего центрального блока 11 (фиг.4); стеклянное ограждение операторных 12 (фиг.4); спасательный желоб 13 (фиг.7 и 8); водосточный желоб 14 (фиг.8); прозрачное пластиновое ограждение 15 (фиг.8); спасательный (эвакуационный) модуль 16 (фиг.8); перекрытия центрального блока 17 (фиг.9); перекрытия функционального блока 18 (фиг.9).

Здание для размещения химических производств функционирует следующим образом.

В функциональных блоках 9 в соответствующей для данной химической технологии аппаратуре происходят процессы химических превращений, разделения и очистки, разливы, 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 9 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 9 перемещается от пульта управления внутри цилиндра 7 и назад кратчайшим, не больше радиуса здания, путем, то есть время пребывания в зонах возможных аварий будет минимальным.

Таким образом, конструкция предлагаемого здания позволяет по сравнению с прототипом:

1) на этапах установки оборудования перемещать его («восхождением») по винтовой поверхности без использования специальных подъемных устройств;

2) организовать конвейерную линию, расположенную на винтовой поверхности; например, можно установить последовательно ленточную сушилку, формовочное и загрузочное устройства для упаковки в тару в виде конвейерной линии с размещением от верхних до нижних функциональных блоков с герметизацией (или без таковой) пропусков через боковые стены функциональных блоков, что обеспечит широкое применение предлагаемой конструкции здания при строительстве зданий для размещения химических производств.

Любая жидкость, попавшая на покрытие функционального блока 9 в результате возможного пролива, будет стекать в область с наименьшей высотой, примыкающей к несущему центральному цилиндру 7 в начале подъема пола, где она (жидкость) собирается для дальнейшей переработки или утилизации.

При спиральном восхождении-спуске технологических коммуникаций число их пропусков через отверстия в каждой из несущих стен равно числу оборотов спирали.

Число дверных проемов 6 в каждой несущей стене сверху донизу равно числу оборотов спирали.

По наружному периметру смонтирован специальный спасательный желоб 13 для спуска на эвакуационном модуле 16, одновременно выполняющий функцию канала для отвода атмосферных осадков со стен здания (фиг.7 и 8).

Спасательный модуль-капсула 16 предназначен для эвакуации персонала по наружной стене здания по спиральной траектории, а также для мойки окон и ремонтных работ снаружи здания. Учитывая, что эвакуационный модуль 16 должен находиться на каждом этаже в центральном зале (в операторной), для легкого переноса на место использования, его достаточная вместимость - 2 человека (один - пассажир, другой, управляющий модулем - эвакуатор или, при ремонтных работах, один - оператор, другой - страхующий).

В зависимости от веса скорость движения может регулироваться силой трения о направляющий желоб, что можно делать либо за счет материала основания модуля-капсулы (подбирается коэффициент трения пары капсула-желоб), либо с помощью специального тормозного башмака, вмонтированного в трущейся части капсулы. Общее число помещений здания можно определить по формуле

K=k1+k2+k3,

где k1=n·m - произведение числа граней (n) многоугольника на число этажей внутреннего цилиндра (m);

k2=(m+1) - число этажей внутреннего цилиндра (m) плюс одно помещение на крыше здания;

k3=n - число помещений первого уровня (различной высоты), образованных первым витком винтовой плоскости.

При числе граней n=8, этажности m=5 общее число помещений К=54, при m=6 К=63, при m=7 К=72.

Ключевые параметры конструкции здания (фиг.10)

h_1/2=D·tg , h₁=2·D·tg , =D·sin(180/n),

h= ·tg , h=h₁- h₁,

где h - изменение уровня по винтовой плоскости в пределах одного функционального блока;

h₁ - толщина междуэтажного перекрытия и покрытия функционального блока;

D - диаметр описанной вокруг многоугольника окружности;

- угол наклона винтовой плоскости, принятый для всех изображений 5° (фиг.11);

n - число граней многоугольника;

- длина грани многоугольника;

h_1/2 - изменение уровня при половине оборота по винтовой плоскости ( =180°);

h₁ - изменение уровня при одном обороте по винтовой плоскости ( =360°);

h - высота функционального блока.

Угол наклона перекрытий 18 в функциональных блоках около 5° практически не вызывает затруднений при перемещении персонала. Установка оборудования горизонтально обеспечивается разностью высот стоек-опор.

Если высота функционального блока h=3 м, то при угле наклона винтовой плоскости =5° диаметр описанной вокруг многоугольника окружности D=55,55 м, при =6° D=46,24 м, при =7° D=39,58 м, при =8° D=34,29 м.

Площадь функционального блока 9 можно определить по формуле

где d₁ - внешний диаметр несущего центрального цилиндра.

Объем функционального блока 9 можно определить по формуле

Таким образом, конструкция предлагаемого здания для размещения химических производств обеспечивает безопасность персонала, экологичность и компактность.