Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Становление архитектуры прокатных цехов 7
1.1. Преобразования объемно-планировочной структуры прокатных цехов на рубеже XIX - XX веков (на примере Урала). 7
1.2. Архитектурно-конструктивные особенности прокатных цехов конца XIX - начала XX веков. 35
Глава 2. Эволюция архитектуры прокатных цехов в период XX века. 38
2.1. Взаимосвязь функциональных и объемно-планировочных решений прокатных цехов. 38
2.1.1. Формирование объемно-планировочной структуры развитой со сложным периметром - блюменги и крупносортные станы. 45
2.1.2. Формирование объемно-планировочной структуры сложной с одним или несколькими дворами - рельсобалочные станы. 55
2.2. Формирование объемно-планировочных решений зданий, оптимально охватывающих условия эксплуатации и обслуживания. 67
2.3. Архитектурная организация социальной инфраструктуры прокатных цехов. 72
2.3.1. Организация движения людских потоков. 72
2.3.2. Мероприятия по нейтрализации производственных выделений. 76
2.4. Взаимосвязь микроклимата и объемно-планировочных решений. 80
Глава 3. Проблемы внутреннего пространства прокатных цехов 91
3.1. Материальные структуры внутреннего пространства. 91
3.2. Параметры микроклимата. 101
3.3. Эстетическая организация внутреннего пространства. 111
3.4. Инфраструктура обслуживания. 117
3.4.1. Система движения. 117
3.4.2. Обустройство маршрутов. 121
3.5. Пути совершенствования производственного интерьера при реконструкции. 126
Заключение. 130
Библиографический список. 135
- Преобразования объемно-планировочной структуры прокатных цехов на рубеже XIX - XX веков (на примере Урала).
- Взаимосвязь функциональных и объемно-планировочных решений прокатных цехов.
- Материальные структуры внутреннего пространства.
Введение к работе
Исследование архитектуры промышленных зданий, существующих в настоящее время, показало, что наиболее проблемные вопросы возникают в архитектуре прокатных цехов современных металлургических заводов. Их масштаб, место в структуре завода, применяемые конструкции и фасадные системы, интерьерные решения привлекали внимание исследователей на протяжении второй половины XX века. Все эти изыскания касались вопросов реконструкции и повышения эстетических качеств этих проблемных цехов. Однако на самом производстве изменений не произошло. Прокатные цехи остаются самыми проблемными. В настоящем исследовании обобщен исторический опыт строительства прокатных цехов и опыт реконструкции действующих прокатных цехов с позиций архитектуры за период XIX - XX веков. Необходимо теоретически осмыслить последовательность эволюции архитектуры прокатных цехов, отобразить историю становления и опыт реконструкции зданий прокатного производства.
В восьмидесятые годы XX века были предприняты попытки создать теоретическую базу реконструкции производственных предприятий, была создана база и для практического осуществления реконструкции с позиций архитектурной организации производственной среды. Обзор специальной литературы показывает, что наибольшие проблемы связаны с практической реализацией всех научных разработок именно в металлургических заводах. Эти проблемы отражены в работах А.Кузнецова, В.Веснина, А.Самойлова, Г.Бархина, В.Мовчана, Е.Попова, А.Попова, Г.Орлова, И.Николаева, А.Фисенко, Х.Хорхота, В.Лукянова, и других. Труды ученых развивались в проектных работах ЦНИИпромзданий, Промстройпроектах городов России, в ВУЗах и КБ. В разработке теории и практики промышленной архитектуры принимают участие ведущие специалисты, такие как Н.Ким, В.Горшков, Б.Истомин, Е.Матвеев, В. Блохин, М.Кричевский и другие.
Работы Вершинина В.И. [7,8,9] посвящены проблемам эволюции архитектуры промышленных зданий и сооружений, где обобщен мировой опыт. А работы Викторовой Л.А. [10] общим проблемам гуманизации производственной среды.
Различные вопросы реконструкции предприятий рассмотрены в работах Г.Бориса, А.Головина, А.Гераскина, В.Леонтьева, В.Белоусова, Ю.Бочарова, И.Смолера, Н.Улласа и других.
Ученые Московского архитектурного института, такие как Л.Авдотьин, С.Демидов, А.Хрусталев, В.Перлин, В.Мусатов, Г.Черкасов и др., не только разрабатывали теоретические вопросы промышленной архитектуры, но и выполняли реальные проектные работы по реконструкции и новому проектированию промышленных объектов.
В работах Н.Алферова, Л.Холодовой выявлены исторические пути развития уральских металлургических заводов. Работы М.Штиглиц показывают богатство архитектуры промышленных сооружений Санкт-Петербурга. Их работы вскрывают пласт уникальной архитектуры, которая сформировала самостоятельную ветвь.
Проведенные автором обследования прокатных цехов, выявили проблемное поле неудовлетворительного состояния эстетических качеств и комфортности среды этих объектов.
В связи с тем, что нами не обнаружены исследования, в которых сопоставлен опыт архитектуры и строительства прокатных цехов металлургических заводов XIX и XX веков, а наличие всевозможных рекомендаций по повышению их архитектурно-эстетических качеств, разработанных в середине XX века, не были воплощены в жизнь, актуальность темы сомнений не вызывает. Теоретическое осмысление путей совершенствования архитектуры должно наметить новые направления.
Цель исследования - показать на основе анализа фактического и документального материала историю становления и эволюцию архитектуры прокатных цехов.
Основные задачи исследования:
- - выявить архитектурно-конструктивные особенности прокатных цехов, построенных в период XIX века;
- выявить зоны и направления реконструкции прокатных цехов на основе современных тенденций в области эстетических требований.
Объект исследования — прокатные цехи металлургических заводов.
Предмет исследования — история формирования и эволюция архитектуры прокатных цехов.
Границы исследования. Временные границы охватывают период XIX - XX веков, географические границы: период XIX века - уральские металлургические заводы, XX век - металлургические завода центральной России и Урала.
Методика исследования. Анализ научных трудов, архивных документов, натурных обследований, с целью выявления этапов истории становления архитектуры прокатных цехов. Комплексное натурное обследование прокатных цехов, построенных в XX веке. Систематизация и анализ данных натурного обследования. В работе используется сравнительно-исторический метод анализа опыта реализации строительства прокатных цехов. Архитектура прокатных цехов рассматривается как постоянно движущаяся система, процесс формирования, оптимизации и развитие которой происходит на основе научно-технического прогресса и экономических принципов. Исследование включает большой объем обследований, проведенных автором лично или в составе исследовательской группы ученых УралпромстройНИИпроекта (восемь экспедиций). Результаты обследований были опубликованы и разосланы на предприятия для использования в проектировании и строительстве.
Научная новизна. Работа является первым специальным исследованием архитектуры прокатных цехов России, построенных в XIX - XX веках. Впервые показан исторический пласт становления архитектуры прокатных цехов и выявлены проблемы, которые возникали при реконструкциях крупных прокатных цехов. В работе представлены материалы обследований действующих прокатных цехов, в которых обозначены проблемы архитектурно-эстетического характера.
Объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка из 79 наименований общим объемом 151 стр. Иллюстрации включены с текст диссертации - 62 рис. Экспозиция состоит из 14 листов А1.
Преобразования объемно-планировочной структуры прокатных цехов на рубеже XIX - XX веков (на примере Урала).
Урал - третья металлургическая база России после Олонецкой и Кащирско-Тульской. Как показано в трудах доктора архитектуры Л.П. Холодовои, именно на Урале сложились типы современных цехов металлургического производства. Горный инженер A.M. Митинский, обследовавший Урал в 1909 г. писал: «Техника уральских заводов на многих из них высока. Постановка выделки кровельного железа — первая в мире... Превосходно оборудован Лысьвенский завод. Прокатные устройства для рельсового железа Нижнее-Сапдинского (Нижнетагильского округа) и Богословского заводов не уступают любым заграничным.» [42]. Поэтому целесообразно рассмотреть теоретические основы процесса становления типов прокатных цехов на примере Урала.
Прокатное производство развилось на Урале к концу XVIII века. Большое значение и распространение получила прокатка после изобретения пудлингования: получаемые крицы под молотом отжимались от шлаков, проковывались и получали первоначальную форму. Затем в валках прокатного стана металлические заготовки проходили стадию окончательной отделки. Прокатывая металл через валки, удавалось получить однородную, плотную структуру изделия [13, 24, 27, 49].
В первой половине XIX века были построены прокатные цехи в Чермозском, Кыновском, Верхнее-Салдинском, Сылвинском, Павловском, Очерском, Висимоуткинском, Добрянском, Режевском и других заводах [60,61,63].
Спрос на прокатное железо возрастал с каждым годом. В связи с введением капиталистической системы организации производства во второй половине XIX века листокатальное и рельсопрокатное производства получили бурное развитие.
Ко второй половине XIX века сложилось два типа архитектурно-пространственной организации прокатных цехов. Это специализированные цехи, в которых размещались лишь прокатные станы (листокатальные, плющильные, резные) и цехи смешанной технологии - например, прокатное с кричным производством. Первый тип можно проиллюстрировать Софийским заводом (рис.1), а второй - Сылвинским заводом (рис. 2). Прокатные станы занимали пространство 12 х 16 метров, а пролеты цехов достигали 20-22 метров. [1, 27, 63].
К концу XIX века на Урале была освоена прокатка «фигурных сортов» металла. К этому времени большое развитие получили рельсопрокатные цехи. Спрос на рельсы был громадным, т.к. на Урале необходимо было соединить железными дорогами как отдельные заводы между собой, так и присоединить их к системе общероссийских железных дорог. Поэтому организация на заводах Урала рельсопрокатных цехов с прокаткой фигурных сортов была весьма выгодным предприятием.
Архитектурно-конструктивная организация прокатных цехов во второй половине XIX века - начале XX веков получила, по сравнению с предшествующим периодом, бурное развитие и к концу периода изменилось совершенно.
Ко второй половине XIX века прокатные цехи устраивались в зданиях, типичных по своей архитектурно-пространственной характеристике для Урала того времени. Это были однопролетные здания с кирпичными стенами пролетом 15-20 метров и металлическими перекрытиями - арочно-строиильными, висячими и т.п. фермами. Архитектура фасадов цехов строилась на сочетании гладкой стены с полуциркульными или прямоугольными оконными и дверными проемами.
Взаимосвязь функциональных и объемно-планировочных решений прокатных цехов
Цехи формировались из разнородных объёмов, зачастую на стеснённых заводских территориях, что привело к сложности очертания и изломанности формы плана и профиля большинства зданий. Первые этапы реконструкции проводились, как правило, в 1940-е и 1950-е годы, и в качестве ограждающих конструкций применялись тяжёлые малоэффективные материалы, и лишь на 2-м и 3-м этапах реконструкции использовались легкобетонные панели и панели с эффективными утеплителями. Чрезмерное остекление в цехах на первых этажах реконструкции и почти его отсутствие - на последних - формировало разнородный фасад, и это привело к ухудшению его эстетического облика [30, 33, 52].
Основными средствами транспорта в рассмотренных целях являются электро-мостовые краны и напольные рольганги, другие передаточные средства: тележки, электрокары; вводы железнодорожного и автомобильного транспорта - играют второстепенную роль и мало отражаются на характере внутреннего пространства. Большая грузоподъёмность и тяжёлый режим работы электомостовых кранов обусловили объёмно-пространственную структуру цехов, образовав самостоятельную зону-ярус, ограничив ширину пролётов. Таким образом, условия обслуживания технологического процесса электомостовыми кранами определили габариты и размеры пролётов сортовых и обжимных станов.
Прокатный цех можно представить в виде динамической системы, состоящей из трёх подсистем: производственно-технологической, объёмно-планировочной, социальной, которые имеют как внутренние, так и внешние связи (Схема 1).Эти взаимосвязи можно представить в виде - 2-х уровней. На первом уровне, определяющее значение принадлежит взаимосвязи прокатного цеха с металлургическим заводом. На втором уровне - внутренним взаимосвязям между подсистемами.
Система (сортовые станы и блюминги) в процессе динамического развития претерпевала изменения и, прежде всего, производственно-технологические (что формировало 1 подсистему), которые шли как интенсивными, так и экстенсивными путями. В результате поэтапной реконструкции 1 подсистемы сформировалась 2-я новая подсистема (объёмно-планировочная структура здания). Схема 2. Однако первостепенные требования наращивания выпуска продукции улучшили параметры микроклимата и значительно затормозили развитие социальной инфраструктуры (3 подсистема). Схема 3. Итак, целесообразно выделить два типа объёмно-планировочных структур, возникших в результате деформации 1 подсистемы:
1. Развитая - со сложным периметром - блюминги и крупносортные станы.
2. Сложная - с одним или несколькими дворами - рельсобалочные станы. Рассмотрим развитие 3-х подсистем в 2-х типах планировки.
Материальные структуры внутреннего пространства
Цехи прокатного производства являются заключительным переделом металлургического цикла, в процессе прокатки происходит превращение слитка в продукт металлургического производства - полупродукт, сортовой прокат.
Архитектурный облик прокатных цехов отличается габаритным схемами, пропорциям от объемно-планировочных решений доменных, сталеплавильных и механических цехов. Для них характерен плоский объем за счет большой протяженности зданий при небольшой высоте. Для получения готового продукта слиток проходит множество технологических операций по подготовке к прокатке, нагреву перед прокаткой, прокатке на заданный профиль, охлаждение и отделка готового проката. Более производительно это получается, если все операции следуют непосредственно одна за другой, образуя непрерывные поточные линии, по которым передвигается обрабатываемая заготовка, а вспомогательные помещения «нанизываются» по ходу технологического процесса. И главным фактором, определяющим объемно-планировочные решения задания прокатного цеха и его строительные параметры, является технологический процесс. Схема 4. Многообразие функциональных планировочных схем цехов определяется следующими факторами:
- разнообразием типов валков;
- количеством и расположением клетей;
- различием в сортаменте выпускаемого проката.
Среди факторов, влияющих на объемно-планировочные решения прокатных цехов, наиболее важным является количество и расположение клетей в становом пролете, что и принято за критерий классификации архитектурно-строительных решений прокатных цехов.
Все обследованные прокатные цехи по объемно-планировочному решению можно представить в виде 3-х групп:
1 группа - цехи периода строительства 30-х - 40-х годов (обжимной цех (блюминг 1100), рельсобалочный стан - Кузнецкий металлургический комбинат, обжимной цех № 1 (блюминг 1150), рельсобалочный стан Нижнетагильский металлургический комбинат, рельсобалочный стан металлургический комбинат «Азовсталь»);
2 группа - цехи периода строительства 50-х - 60-х годов (колесопрокатный стан, крупносортный цех - Нижнетагильский металлургический комбинат);
3 группа - цехи периода строительства 70-х годов (обжимной цех № 2 (блюминг 1500), цех прокатки широкополочных балок - Нижнетагильский металлургический комбинат).
Для всех трех групп характерна многопролетная структура (2-5 пролетов), причем для 1 группы показательно изменение ширины от 15,5 м на участке нафевательных печей рельсобалочного стана Кузнецкого металлургического комбината до 30 м в становых пролетах рельсобалочного стана комбината «Азовсталь» и крупносортного цеха Нижнетагильского металлургического комбината. Максимальную ширину пролета 36 м имеет участок уборки и вырубки горячего металла в обжимном цехе № 2 Нижнетагильского металлургического комбината (3 группа). Имеет место увеличение высот пролетов от 8,5 м на участке нагревательных печей Кузнецкого металлургического комбината (1 группа) до низа стропильных конструкций до 14,2 м в становом пролете крупносортного цеха Нижнетагильского металлургического комбината (2 фуппа) и до 21,06 м в цехе прокатки широкополочных балок Нижнетагильского металлургического комбината (3 фуппа). Наружное стеновое офаждение для 1 группы принято только кирпичное, для 2 - кирпичное и панельное (рис. 45), для 3 - панели из легких бетонов, типа «сендвич» с утеплителем из пенополиуретана (рис.46).
