Сетка колонн — размеры шага и пролета — определяет величину элементарной конструктивно-планировочной ячейки каркасного здания. Современные технические достижения позволяют перекрывать без промежуточных опор огромные пространства. Примерами крупных производственных зданий зального типа могут служить авиа-и судосборочные цехи, корпуса, в которых осуществляются сборка и испытание крупногабаритных энергетических агрегатов и т. д. Однако основную часть производственных объектов массовой застройки составляют здания пролетного и ячейкового типов со сравнительно мелкой сеткой колонн. Многолетняя практика строительства и эксплуатации показала, в частности, что для большинства производств машиностроения при размещении их в одноэтажном здании приемлема сетка 18X6 или 18X12 м. Выбор сетки колонн определяется прежде всего функционально-технологическими требованиями (рис. 6.4).

Расстояния между опорами должны обеспечивать рациональное размещение технологического оборудования, рабочих мест и проходов для обслуживающего персонала, проездов для транспорта. Следует учитывать не только условия нормального режима эксплуатации производства, но и ситуации, возникающие при ремонте и замене оборудования, предусматривая соответствующие ремонтные зоны, обеспечивая доступ подъемно-транспортных средств ко всем технологическим агрегатам.

На современных предприятиях набор мелких технологических агрегатов-станков, выполняющих отдельные операции и допускающих достаточно вольную, многовариантную «рассыпную» расстановку, постепенно заменяется комплексными поточными линиями, выполняющими весь цикл производственных операций.

Появление таких линий, в которых агрегированы в единый комплекс обрабатывающие и транспортные механизмы, в конечном счете позволяет уменьшить общую площадь здания за счет более компактной расстановки оборудования. Однако каждая отдельная технологическая единица становится более крупной, вариабельность размещения отдельных элементов, составляющих технологическую линию, уменьшается, что требует большего свободного пространства и, следовательно, более крупной сетки колонн.

Во многих отраслях промышленности наблюдаются две противоречивые тенденции развития технологии. С одной стороны, за счет применения новых материалов и технических решений наблюдается постоянное уменьшение или даже миниатюризация готовых изделий и их компонент. Эта тенденция особенно четко прослеживается в наиболее «молодых» отраслях: приборостроении, производстве вычислительной техники. С другой стороны, происходит увеличение единичной мощности выпускаемых агрегатов, в частности, в тяжелом и энергетическом машиностроении. Чтобы принять функционально обоснованное решение в части выбора сетки колонн, проектировщик-строитель должен иметь сведения о современном состоянии и перспективе развития технологии с учетом прогнозируемого технического перевооружения производства, возможного изменения профиля выпускаемой продукции.

В качестве критерия для оценки различных сеток колонн используются приведенные технико-экономические показатели: съем готовой продукции с площади цеха, соотношение стоимости и трудоемкости возведения, расхода строительных материалов и показателей, характеризующих использование площади. В конечном счете применение той или иной сетки колонн для одной и той же технологии может быть оценено показателем экономии производственной площади. Например, в машиностроении переход с сетки 18X6 на 18X12 м позволяет за счет более рационального размещения оборудования уменьшить производственную площадь на 9%. В текстильной промышленности укрупнение сетки колонн от 12X9 до 18X12 м или до 18X18 м дает экономию площади соответственно 4,5 и 9%.

Следует учитывать, что увеличение сетки колонн приводит, как правило, к развитию вертикальных габаритов конструкций покрытий и перекрытий, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема здания и соответственно снижает эффективность сокращения полезной площади. Особенно важно это обстоятельство для многоэтажных зданий. При значительных нагрузках на перекрытия и крупных сетках колонн увеличиваются высоты ригелей, сечения колонн, возрастают общая высота здания, протяженность вертикальных коммуникаций, объем здания, расходы на его эксплуатацию.

Принимаемые в настоящее время нормативы по унификации объемно-планировочных параметров промышленных зданий (см. гл. 2) позволяют обеспечить рациональный, дифференцированный подход к назначению размеров шага и пролета, в наибольшей степени приближая их к требуемым по технологическим условиям, сокращая неоправданный «запас» объема здания и уменьшая, таким образом, строительные и эксплуатационные расходы. В алюминиевой промышленности, например, применяют пролет 27 м, на объектах агропромышленного комплекса — 9 и 15 м, в черной металлургии — шаги 9 и 15 м, пролеты 27, 33 м и т. д. Применение при обосновании более мелкого модуля (1500 мм) для назначения шага и пролета позволит повысить экономичность проектных решений производственных зданий. Необходимо учитывать, что установленные в соответствии с принятой сеткой колонны не только поддерживают шатер здания и его перекрытия, но и выполняют другие функции.

Средние колонны в многопролетном здании используются в качестве фахверка для крепления внутренних стен и перегородок, крайние — для крепления наружных стен. Часть колонн используется для крепления коммуникаций, местных подъемнотранспортных устройств, осветительных приборов, стояков для спуска воды с покрытия и т. д. Сетка колонн должна соответствовать не только расстановке технологического оборудования, но и принятой системе инженерного обеспечения, планировочной структуре здания.

Принятие принципиально новой схемы организации технологического процесса может стать основанием для создания новой конструктивно-планировочной структуры здания. Так, на автомобильном заводе фирмы «Вольво» (в Швеции) отказ от сборочного конвейера и переход к методу стендовой сборки позволил вместо традиционного здания пролетного типа принять оригинальную сотовую секционную структуру.

Характерным для настоящего времени является дифференцированный гибкий подход к назначению сетки колонн, когда даже в пределах одного здания в соответствии с разным функциональным назначением его частей применяют различные сетки колонн. Это наблюдается в одноэтажных зданиях, где изменение сетки колонн соответствует горизонтальному зонированию помещений, а также в двух-и многоэтажных зданиях, где сетка колонн принимается разной на различных этажах в соответствии со схемами вертикального зонирования.