Физико-технические основы проектирования. Физико-технические основы проектирования зданий. Инсоляция

Основы физико-технического проектирования внутреннего микроклимата в зданиях. Понятие о физике среды и ограждающих конструкций.

Знание физических процессов, протекающих в ограждающих конструкциях зданий и физических свойств внутренней среды в них является необходимым условием архитектурно-строительного проектирования. От его качественного проведения зависят комфорт внутренней среды и долговечность зданий. Комфортные условия физической среды в помещениях зависят от таких факторов в них, как тепловой режим, влажностный режим, воздушный режим, акустический режим, световой режим и инсоляционный режим.

Строительная климатология обеспечивает целесообразные проектные решения зданий, их комплексов и городской застройки с учетом особенностей климата.

Климат – это многолетний, устоявшийся режим погоды в данной местности.

Основные факторы климата следующие: количество осадков, относительная влажность воздуха, количество солнечной радиации, интенсивность ветров, континентальность климата и температура воздуха.

По влажности климата на территории РФ и стран СНГ устанавливаются 3 зоны: влажная, нормальная и сухая.

Климатическое районирование территории РФ и СНГ проводится по 4 климатическим районам в зависимости от температуры, влажности воздуха и скорости ветра. Эти районы, в свою очередь, подразделяются на 3-4 подрайона. Районы обозначаются римскими цифрами, а подрайоны – буквами. Например, Москва находится во «II-в» климатическом районе.

В отношении теплового воздействия на человека характерны следующие виды погоды: очень холодная, холодная, прохладная, теплая, жаркая и очень жаркая.

Продолжительность характерных видов погоды определяет основные черты климата, которые влияют на архитектурные и конструктивные решения зданий. Создание в помещениях комфортной внутренней среды зависит от теплотехнических качеств ограждающих конструкций, планировочного решения, размеров отдельных элементов (окна, фонари) и т. д.

Влияние климата на человека и на различные стороны его деятельности (в частности, на строительство) оценивается комплексным воздействием основных факторов климата.

Климат характеризуется однотипными показателями метеорологических факторов на обширной территории.

Наука о климате называется «климатологией». Её раздел – «строительная климатология» изучает воздействие климата на архитектурно-конструктивные решения зданий, городские структуры и технологии возведения зданий.

В климатологии применяется понятие «годовой ход» который используется для характеристики изменения параметров основных факторов климата.

Основные факторы климата в этом случае могут быть сформированы следующим образом:

1. Годовой ход среднемесячных температур;

2. Годовой ход амплитудных колебаний температур в характерные периоды (зима и лето);

3. Годовой ход относительной влажности воздуха;

4. Годовой ход скорости и направлений ветра;

5. Годовой ход солнечной радиации.

Для учета при проектировании температурных и влажностных характеристик климата в нормативную литературу вводится понятие «климатическое районирование» (также см. выше), которое определяется по следующим основным параметрам:

1. По среднемесячным температурам воздуха в январе и июле;

2. По средним скоростям ветра за 3 зимних месяца;

3. По среднемесячным относительным влажностям воздуха в июле и январе;

Первая группа климатических районов соответствует климату севера, вторая – климату умеренных широт, третья – южному климату, четвертая – климату горных районов.

Ветер – это перемещение масс воздуха в последствие неравномерного распределения атмосферного давления и неравномерного нагрева земной поверхности. Критерием оценки ветра являются его скорость и повторяемость направления движения по румбам.(16 основных румбов). Повторяемость движения воздуха (ветра) иллюстрируется «розой ветров». Роза ветров - это многоугольник (полигон), отражающий повторяемость ветра по румбам в процентах от расчетного периода (как правило, года) (рис.35.1).

Рис. 35.1 Пример построения «розы ветров»

Температура воздуха. В климатологии используется целый ряд температурных показателей. Различают среднемесячную температуру, абсолютную температуру, среднюю температуру за сутки или за ряд суток, амплитуды колебаний температур за определенный период, температуру отопительного периода и т. д. Эти данные используются для различных вариантов теплотехнических расчетов (расчет сопротивления теплопередаче, расчет теплоустойчивости и т. д.).

Влажность воздуха. Различают абсолютную и относительную влажность воздуха. Абсолютная влажность характеризуется количеством влаги в граммах на кубический метр воздуха. Относительная влажность характеризуется насыщенностью воздуха водным паром в процентах.

Солнечная радиация. Падающий на определенные поверхности тепловой поток от прямой и рассеянной солнечной радиации выражаются в Вт/м 2 или в МДж/м 2 . Количество тепла, поступающего от действия солнечной радиации, зависит в основном от географической широты местности, ее высоты над уровнем моря, расположения поверхности относительно горизонтальной плоскости, ориентации рассматриваемой поверхности по сторонам горизонта и времени года.

Осадки и снежный покров. Данные о сумме осадков за год, максимальных осадках за месяц, а также о количестве дней в году со снежным покровом и о его средней высоте используются для проектирования ливневой канализации на территориях и водостоков с крыш зданий, а также для статических расчетов конструкций покрытий зданий.

Климатическое районирование территорий (рис.35.2) является необходимой предпосылкой для решения двух основных архитектурно – строительных проблем:

1. Наилучшего приспособления зданий и застройки к климатическим особенностям района строительства.

2. Наилучшего использования ресурсов природной энергии (солнца, ветра, термальной энергии и др.)

Для улучшения качества внешней среды в городах необходимо:

Устраивать санитарно–защитные зоны;

Взаимно располагать промышленные и жилые зоны в городах с учетом направления господствующих ветров;

Равномерно располагать на территории города зеленые массивы и водоемы;

Обеспечивать необходимую аэрацию и инсоляцию городских территорий

Рисунок 35.2 Климатическое районирование территории РФ и СНГ.

Микроклимат в помещениях создается двумя основными способами:

1. Мерами архитектурно-планировочных и конструктивных решений зданий.(Естественные или пассивные меры).

2. Мерами искусственной климатизации – искусственным освещением, отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха (активные или искусственные меры).

Внутренний микроклимат зависит от воздушного, теплового, влажностного, светового и шумового режимов в помещении.

Дискомфорт наступает при жаре, холоде, недостатке или избытке влажности воздуха, недостаточной или избыточной интенсивности воздухообмена в помещении, недостаточной освещенности, излишних яркостях, излишнем шуме и т.д.

Комфортными являются следующие параметры среды:

1. Температура воздуха 18 о С – 22 о С;

2. Относительная влажность воздуха 30 - 60%;

3. Скорость движения воздуха 0,25 – 0,5 м/с;

4. Уровень шума 30 – 60 дБ

5. Значение коэффициента естественной освещенности при боковом освещении 1,0 – 1,5%

6. Уровень искусственной освещенности 250-350 лк

Все эти значения зависят либо от времени года и интенсивности выполняемой работы, либо от требования к функциональным (технологическим), процессам.

Аэрация – это научно–организованный, управляемый воздухообмен в зданиях и на территориях. Аэрация является частью естественной вентиляции и требует для своего осуществления системы приточных и вытяжных проемов. Аэрация осуществляется за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха и разности давления воздуха с наветренной и подветренной сторон здания. В этой связи важно правильно выбрать ориентацию здания как по сторонам горизонта, так и по направлениям господствующих ветров, а также эффективно располагать аэрационные проемы.

Тема 36. Строительная теплотехника.

Создание в помещениях зданий комфортной внутренней среды зависит, в частности, от теплотехнических качеств наружных ограждающих конструкций.

Для упрощения теплотехнических расчетов их обычно проводят для случая установившегося потока тепла, принимая внутреннюю и наружную расчетные температуры постоянными.

Строительная теплотехника изучает процессы передачи тепла и воздухопроницания через ограждающие конструкции зданий, а также влажностного режима ограждающих конструкций, связанного с процессом передачи тепла.

Повышение влажности материала снижает его теплозащитные качества и уменьшает долговечность конструкции в целом.

Увлажнение материалов конструкций возможно при присутствии технологической влаги, при атмосферных осадках, грунтовой влаге, парообразной и конденсационной влаге и т.д.

После разового случайного увлажнения конструкция постепенно осушается, достигая состояния равновесного влагосодержания с окружающей средой.

При систематическом увлажнении конструкция постоянно находится в переувлажненном состоянии.

Наиболее частным видом увлажнения является увлажнение материала конструкции конденсационной влагой.

Вследствие разности влажности и температуры внутреннего и наружного воздуха перенос влаги через ограждающую конструкцию происходит в направлении пониженной влажности, то есть в умеренном и холодном климате, характерном для нашей страны – изнутри-наружу.

Конденсационное увлажнение в толще ограждающей конструкции происходит при диффузии водяного пара наружу из среды с большим парциальным давлением в среду с меньшим давлением и конденсации этого пара в толще конструкции в зоне, где охлаждение этой конструкции наружной температурой достаточно для того, чтобы была достигнута так называемая «точка росы».

От теплотехнических качеств наружных ограждений зданий зависят:

· количество тепла, теряемого зданием в холодный период года;

· постоянство температуры воздуха в помещении;

· защита зданий от перегрева;

· температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций;

· влажностный режим ограждающих конструкций.

С необходимой точностью все теплотехнические расчеты можно проводить по основным законам теплопроводности. Степень теплопроводности материала конструкции характеризуется величиной коэффициента теплопроводности «λ». Этот коэффициент показывает, какое количество тепла проходит за 1 час через 1м² плоскости конструкции толщиной 1 м при разности температур на ее поверхностях равной 1 о С.

Размерность λ – Вт/м∙°С

Например, для гранита λ=3,5 при плотности γ 0 =2800 кг/м³, а для пенополистирола λ=0,06 при плотности γ 0 =150 кг/м³.

С увеличением плотности материала коэффициент теплопроводности возрастает за счет уменьшения пористости материала.

С повышением влагосодержания материала коэффициент «λ» резко увеличивается. В нормах по строительной теплотехнике значения коэффициента «λ» приводятся как для материала в сухом состоянии, так и для определенных условий эксплуатации (А и Б), т.е. в зависимости от влажностного режима помещения и зоны влажности района строительства.

Например, для шлакобетона (γ 0 =1400 кг/м³) λ 0 =0,27; λ А =0,41; λ Б =0,47

Стационарные условия теплопередачи при установившемся тепловом потоке «Q» характеризуется постоянством температур в ограждающей конструкции во времени:

Где R о – общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции; t в и t н – расчетные внутренняя и наружная температуры соответственно.

Общее сопротивление теплопередаче конструкции складывается из сопротивления тепловосприятия «R в », термического сопротивления слоев конструкции «ΣR к » и сопротивления теплоотдаче «R н ».

α в = 8,7 – коэффициент тепловосприятия, а α н =23,0 – коэффициент теплопередачи. Термическое сопротивление самой конструкции , где δ – толщина ограждения в метрах, λ - коэффициента теплопроводности материала. Таким образом, окончательно имеем .

Основное условие теплотехнических расчетов: R о ≥ R о тр.

По методике (СНиП «Тепловая защита зданий») R о тр. определяется исходя из условий энергосбережения в зависимости от назначения ГСОП (градусо-суток отопительного периода)

ГСОП = (t в - t о.т.) ∙z от. , где:

ГСПО – величина градусо-суток отопительного периода (градусо-сутки);

t в – расчетная температура внутреннего воздуха, (о С), принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий;

z от. – продолжительность отопительного периода (сут.) по СНИП «Строительная климатология»;

t о.т. – средняя температура (С °) наружного воздуха в отопительный период.

Отопительный период осуществляется при средней температуре наружного воздуха ≤ 8 о С в сутки.

В строительной теплотехнике существует 2 типа задач, а именно:

1. Прямая задача – определить толщину ограждающей конструкции, которая отвечала бы основным теплотехническим требованиям;

2. Обратная задача – ограждающая конструкция известна и требуется проверить её теплотехнические свойства.

Теплоустойчивость конструкции важна для летних условий её эксплуатации. В южных регионах толщина ограждающей конструкции при её теплотехническом расчете по «зимним» условиям эксплуатации получается очень малой и при «летней» её эксплуатации возможен её перегрев.

За счет прямой и рассеянной солнечной радиации происходит периодический нагрев наружной поверхности ограждающей конструкции. Температурная волна, распространяясь в толщину конструкции, вызывает повышение температуры внутренних поверхностей ограждений и, следовательно, температуры воздуха в помещении.

Теполоустойчивость – это свойство конструкции или материала сохранять относительное постоянство температуры внутренних поверхностей при периодическом изменении температуры наружного воздуха.

Чем выше теплоустойчивость, тем в меньшей степени конструкция реагирует на изменение температуры воздуха.

В этой связи свойства материалов могут характеризоваться коэффициентом теплоусвоения S .Чем ниже коэффициенты теплоусвоения, тем меньше конструкция реагирует на изменение температуры воздуха.

Например, значения «S» составляют:

Сталь: 120, гранит 25, бетон 18, кирпич 8, дерево 4-6, минеральная вата 0,5 . и т.д.

Зона возможной конденсации в толще ограждающей конструкции определяется графическим методом по значениям характеристик влажности «е» и «Е».

Парциальное (частичное) давление «е» водяного пара или «упругость водяного пара» измеряется в Па = 1 Н/м² = 0,1 кг/м² и характеризует энергетический уровень молекул водяного пара.

Предельное давление насыщения воздуха водяным паром «E» (Па) при данной температуре воздуха является второй величиной, с помощью которой можно определить значение относительной влажности «φ»

Относительная влажность является основной величиной для оценки степени влажности воздуха.

Схемы, иллюстрирующие влияние внешнего и внутреннего температурно-влажностного режима на распределение температуры в толще наружных ограждающих конструкций приведены на рисунках 36.1, 36.2.

Рисунок 36.1 Схема затухания температурных колебаний внутри однородной конструкции

Рисунок 36.2 Распределение температур в ограждающей конструкции

Тема 37. Естественное освещение зданий. Строительная светотехника.

Задачами строительной светотехники являются исследование условий, определяющих создание оптимальной световой среды в помещениях, которая отвечала бы протекающим в них функциональным процессам, а также разработка соответствующих архитектурных и конструктивных решений зданий.

Оптимальный (или качественный, или комфортный) световой режим в помещении необходим не только для создания нормальных условий труда, но и для создания нормальных санитарно – гигиенических и психологических условий пребывания в помещении.

Освещение помещений может быть естественным, искусственным и совмещенным. При естественном освещении источником света является небосвод, при искусственном освещении – светильники искусственного света, а при совмещенном освещении естественный и искусственный свет действуют совместно.

В курсе строительной светотехники рассматриваются вопросы, связанные в основном с естественным освещением помещений, а также частично с совмещенным освещением. Вопросы искусственного освещения детально изучаются в специальном разделе, который будет рассмотрен ниже.

Естественное освещение осуществляется через проемы в ограждающих конструкциях зданий и может быть боковым (через окна), верхним (через фонари) и комбинированным (через окна и фонари одновременно) (рис.37.1).

Искусственное освещение осуществляется посредством электросветильников и может быть общим, местным и комбинированным, т.е. таким, при котором общее и местное освещение действует совместно (рис.37.2).

Освещенность измеряется в абсолютных единицах – люксах (лк).

Рис.37.1. Системы естественного освещения

Рис.37.2.Системы искусственного освещения

Однако, в строительной светотехнике используется относительная величина – коэффициент естественной освещенности, К.Е.О. (е, %).

Коэффициент естественной освещенности равен отношению величины естественной освещенности в люксах в рассматриваемой точке внутри помещения (Е вн.) к одновременной наружной освещенности этой точки (Е нар.) диффузным светом всего неба.

е = (Е вн. /Е нар.)∙100 (%)

Основное требование – одновременность замеров Е вн. и Е нар. из-за постоянно меняющейся наружной световой обстановки.

Основное допущение при расчетах К.Е.О. по стандартной (нормативной) методике – это предположение о том, что небо – полностью облачное (низкая сплошная облачность в 10 баллов), которое обеспечивает наружное диффузное освещение с распределением яркости по небосводу по закону Муна-Спенсер

Стандартное облачное небо называется «стандартным небом МКО» (МКО – международная комиссия по освещению). Существует также альтернативный расчет при ясном небе, т.е. при прямом свете неба и/или солнца, который характерен для южных регионов.

Существуют 2 основных светотехнических закона: закон проекции телесного угла и закон светотехнического подобия. На основе первого закона были разработаны графики А.М. Данилюка, а на основе второго закона осуществляется светотехническое моделирование.

Закон проекции телесного угла гласит: освещенность в помещении, создаваемая диффузным светом небосвода прямо пропорционально площади проекции на освещаемую плоскость участка неба видимого из расчетной точки под определенным телесным углом и яркости этого участка неба.

Закон светотехнического подобия гласит: если различные светопроемы имеют один и тот же телесный угол, то освещенность в расчетной точке помещения не зависит от абсолютного размера этих светопроемов.

Вероятность пасмурного (или ясного) неба зависит от географических координат местности и времени года и устанавливается на основе многолетних наблюдений для рассматриваемых районов. При этом солнечная радиация имеет максимальную интенсивность в летний период года.

Освещенность в помещении, как правило, зависит от прямого или диффузного света небосвода, отражённого света от внутренних поверхностей помещения и отраженного света от противостоящих зданий и прилегающих к зданию поверхностей земли.

Используемое для расчета к.е.о. графики А.М.Данилюка базируются на принципе разделения небесной полусферы на 10000 элементарных участков путем деления на сотни меридианов и сотни параллелей. На основе проекций границ этих участков на горизонтальную и вертикальную плоскости и образуется графическая основа графиков А.М.Данилюка №1 и №2 (рис.37.3 и 37.4).

Рис. 37.3 График А.М. Данилюка №1

Рис.37.4 График А.М. Данилюка №2

При системе верхнего естественного освещения используются фонари верхнего света, которые подразделяются на зенитные, шедовые и фонари-надстройки. Эти фонари характеризуются различными значениями«коэффициента фонаря» - К ф, учитывающего отражающую способность конструкций фонарей и их «световую активность» - С.А., учитывающего степень прямого влияния естественного света шара (рис.37.5)

Рисунок 37.5. Световая активность фонарей и К ф.

Тема 38. Инсоляция зданий и территорий.

Инсоляцией называется облучение прямыми солнечными лучами (солнечной радиацией) помещений, фасадов зданий и территорий.

Инсоляция оказывает оздоровительное (физиологическое и психологическое) воздействие на человека. В больших количествах инсоляция зимой может служить средством дополнительного обогрева помещений, но летом может приводить к дискомфортному перегреву помещений, особенно в южных регионах.

Оптимальный инсоляционный режим достигается путем обеспечения прямого солнечного облучения в необходимом количестве и в заданное время.

Продолжительность инсоляции для каждой конкретной местности определяется, прежде всего, временем видимого движения солнца по небосводу.

Траектория движения солнца и период суточной инсоляции для каждой территории зависит от географической широты местности и времени года. В северных районах траектория движения солнца более пологая, а в юных районах – более крутая.

Положение солнца на небосводе определяется азимутом А о и вертикальным углом возвышения Солнца Н о.

Азимут – это горизонтальный угол, отмеряемый от направления на север до проекции на горизонтальную плоскость линии от точки наблюдения до точки положения Солнца. Дни, характеризующие инсоляцию: 22 июня и 22 декабря (дни летнего и зимнего солнцестояния соответственно), а также 22 марта и 22 сентября (дни весеннего и осеннего равноденствия соответственно).

В день летнего солнцестояния Солнце движется по самой высокой и длинной для данной местности траектории, а в день зимнего солнцестояния – по самой низкой и короткой.

Определение времени инсоляции. Для различных географических широт и для различных периодов года осуществляется с помощью солнечных карт (или графиков Дунаева) и инсоляционных графиков, на которых нанесены линии координат возможного высотного и азимутального положения Солнца. Реальные координаты движения Солнца наносятся на солнечные карты и соединяются линией, которая и характеризует траекторию движения Солнца. Инсоляционные графики являются упрощенной модификацией солнечных карт, удобной для практического использования.

Самый длинный возможный период инсоляции характерен для высоких северных широт (так называемые «белые ночи») – до 20 часов в летний период. Однако, интенсивность солнечного облучения при этом крайне мала. В средних широтах самое продолжительное время инсоляции достигает 18 часов, а в южных широтах – 14 часов. На экваторе максимальное (но практически постоянное) время инсоляции составляет 12 часов при большой интенсивности солнечного сияния.

При расчете времени инсоляции не учитывается 1 час после восхода солнца и 1 час до захода солнца, т.к. в эти часы её оздоровительное действие крайне незначительно.

Данные по продолжительности инсоляции, полученные по солнечным картам или инсоляционным графикам, относятся к территориям под открытым небом, ничем не затененным от солнечных лучей и являются теоретически максимально-возможными данными по продолжительности инсоляции для данной местности.

В действительности, такие затеняющие факторы, как влияние застройки, рельефа и т.д. существенно снижают время инсоляции для открытых пространств.

Фактически, инсоляционный режим помещений, кроме географической широты и времени года, зависит от следующих факторов:

Ориентации светопроемов;

Затенения противостоящими зданиями;

Затенения элементами здания (балконами, лоджиями, ризалитами, солнцезащитными устройствами (СЗУ) и т.д.)

Размеров и пропорций светопроемов;

Толщины ограждающих конструкций.

Все эти вопросы решаются графическими методами расчета на основе графиков Дунаева (солнечных карт) или инсоляционных графиков, которые являются упрощенной модификацией солнечных карт. Самой простой задачей является определение времени инсоляции для открытой местности или для незатененного фасада здания. Более сложная задача – определение времени инсоляции помещения при отсутствии затеняющих факторов. Самой сложной задачей является определение времени инсоляции территории, фасада или помещения с учетом затеняющих факторов (рис.38.1).

В качестве вспомогательных данных для определения времени инсоляции должны быть определены предельные инсоляционные углы (горизонтальный и вертикальный) для рассматриваемого светопроема с учетом обрамляющих стен, прилегающих СЗУ, балконов, лоджий, ризалитов и т.д. (38.2).

Рисунок 38.1 Солнечная карта для инсоляционных расчетов 50 ° с.ш.

Рисунок 38.2 Граничные инсоляционные углы окна

При наличии противостоящего объекта определяются его горизонтальные и вертикальные углы затенения, зависящие от высоты объекта, его протяженности и расстояния от рассматриваемого окна. Все эти углы накладываются затем на соответствующие солнечные карты. В случае применения инсоляционных графиков используются только инсоляционные углы окна, а противостоящие объекты рассматриваются с учетом их удаленности и высоты превышения относительно расчетной инсоляционной точки.

Расчетная инсоляционная точка окна определяется при пересечении линий, образующих горизонтальный и вертикальный инсоляционные углы окна.

Основные требования к инсоляции:

· для центральной инсоляционной зоны (с 48 о с.ш. до 58 о с.ш.) непрерывная инсоляция должна составлять не менее 2 часов в день в период с 22 марта по 22 сентября. Северная зона расположена севернее 58 о градусов с.ш., южная зона – южнее 48 о с.ш. с соответствующим временем необходимой инсоляции 2,5 и 1,5 часа;

· в 1-3 комнатных квартирах должно инсолироваться не менее 1 комнаты; в 4-х и более комнатных квартирах – не менее 2-х комнат;

· допускается перерыв в инсоляции до 1,0 часа, при этом общее время инсоляции должно увеличиваться на 0,5 часа.

Инсоляция нормируется для следующих объектов:

· для жилых зданий;

· для зданий и территорий детских и учебных учреждений;

· для зданий и территорий лечебных учреждений.

В прочих гражданских зданиях инсоляция не нормируется, а в промышленных зданиях должна быть исключена.

Для определения времени инсоляции сейчас используются стандартные инсоляционные графики, разработанные для каждых 5 о широты для периода с 22 марта по 22 сентября. Для Москвы (56 о с.ш.) используется график для 55 о с.ш. (рис.38.3).

Рисунок 38.3 Инсографик для 55 ° с.ш. (22/III – 22/IX) – г. Москва

Методика определения времени инсоляции:

1. Определяются инсоляционные углы окна и положение расчетной точки;

2. Определяется ориентация светопроема;

3. Расчетная точка окна совмещается с центром инсографика, плоскость окна размещается в соответствии с его ориентацией (т.е. с перпендикуляром к этой точке);

4. Горизонтальный инсоляционный угол наносится на инсографик в соответствии с ориентацией окна и подсчитывается количество лучей проходящих в пределах этого угла к расчетной точке и определяется общая продолжительность инсоляции;

5. В случае наличия противостоящих объектов, определяется высота их превышения относительно расчетной точки, и время затенения определяется с помощью горизонтальных линий на инсографике, характеризующих высоту противостоящих зданий. Зона между линией превышения и расчетной точкой является «зоной затенения»

6. Определенное время инсоляции сравнивается с расчетным, делаются выводы и даются рекомендации по совершенствованию, в случае необходимости, имеющейся инсоляционной системы.

Тема 39. Солнцезащитные устройства.

Ограничение негативного воздействия инсоляции при её чрезмерной продолжительности, которое выражается в перегреве помещений, слепимости и блескости обеспечивается использованием методов солнцезащиты.

Солнцезащита может обеспечиваться следующими методами:

· ориентацией светопроемов на северную четверть горизонта;

· затеняющей противостоящей застройкой;

· уменьшением размеров светопроемов или увеличением толщины стен;

· крупной пластикой фасадов;

· солнцезащитными устройствами.

Солнцезащитные устройства могут быть как наружными, так и внутренними. Кроме того, они делятся на стационарные и регулируемые (мобильные). Стационарные СЗУ, как правило, выполняются наружными, а регулируемые СЗУ – внутренними. Солнцезащитные устройства (СЗУ) являются эффективным средством естественного регулирования светового, инсоляционного и теплового режимов в помещении.

Стационарные СЗУ подразделяются на горизонтальные, вертикальные и комбинированные. Они могут быть железобетонными, деревянными, металлическими, пластиковыми или тканевыми. Кроме этого, они выполняются как сплошными, так и сквозными (планочными или решетчатыми).

Регулируемы СЗУ бывают горизонтальными или вертикальными, обычно в виде жалюзи. Они выполняются в основном из дерева, металла или пластика.

Кроме этого, применяется солнцезащитное стекло, солнцезащитные пленки и т.д. (рис.39.1).

Рисунок 39.1. Примеры солнцезащитных устройств:

1-6 - горизонтальный тип; 7-9 - вертикальны типй; 10-12 – ячеистый тип; 1 - козырьки, 2 - жалюзи, 3 - парусиновые тенты,

4 - жалюзи, свисающие с козырьков, 5 - сплошной экран, 6 - регулируемые жалюзи, 7 - вертикальные ребра, 8 - косо направленные ребра,

9 - регулируемые рера, 10 - решетки, 11 - решетки с косо направленными вертикальными ребрами. 12 - решетки с наклонными горизонтальными ребрами

Тема 40. Основы архитектурно-строительной акустики.

Основной задачей архитектурной акустики является исследование условий, определяющих качественное восприятие речи или музыки в помещениях и разработка архитектурно-планировочных и конструктивных решений, обеспечивающих такие условия слухового восприятия.

Важнейшей характеристикой звукового поля является его диффузность, то есть равномерное распределение потока звуковой энергии по различным направлениям.

Диффузность (или однородность) звукового потока важна для помещений театров, кинотеатров, концертных залов, лекционных аудиторий и т.д.

В закрытом помещении после прекращения действия источника звука слушатель воспринимает прозвучавший музыкальный или речевой сигнал в течение некоторого временного интервала. Это объясняется тем, что уровень звукового давления (у.з.д.), созданный в расчетной точке, является интегральной характеристикой энергии прямого звука и энергии отраженных от поверхностей помещения звуковых волн. Процесс спада звуковой энергии называется реверберационным процессом, а само явление - реверберацией.

Акустические качества помещений определяются так называемым «временем реверберации », то есть процессом затухания звука после прекращения звучания источника звука вследствие многократного отражения звуковых волн от поверхностей (рис.40.1, 40.2, 40.3).

Рисунок 40.1 Форма и профиль потолка, обеспечивающие необходимое отражение звука. Примечание: «И» - источник звука.

Рисунок 40.2 Распространение прямых (а) и отражение (б) звуковых лучей. И – источник звука; 1 – партер; 2 – амфитеатр; 3 – прямые и отраженные звуковые лучи; 4 – балкон.

Надлежащее время реверберации, характеризующее общую гулкость помещения, является одним из важных условий хорошей акустики зала. При этом следует помнить, что для достижения четко определенного времени реверберации требуется достаточная диффузность звука в зале.

Время реверберации является одной из основных характеристик помещений, зависящей от объема помещения и общего звукопоглощения.

В зависимости от назначения помещений, их объема и ряда других факторов в усредненном диапазоне звуковых частот 500-2000 Гц, рекомендуемое время реверберации составляет от 0,85 до 2,1 секунды (обычно для практических целей принимается 1-2 секунды).

Эмпирическая формула для определения времени реверберации имеет следующий вид:

T = 0,163∙V/A общ. , (секунд), где:

V – объем помещения, м³

A общ. – полное звукопоглощение в помещении («эквивалентная площадь звукопоглощения»).

A общ. = α ср. ∙S общ. (м²), где:

α ср. – средний коэффициент звукопоглощения (0,08 – 0,8). Обычно для практических целей принимается α ср. = 0,2.

S общ. – суммарная площадь звукопоглощающих поверхностей в помещении, м².

Эквивалентная площадь звукопоглощения определяется при 70% выполнения зрителями или слушателей рассматриваемого помещения.

В залах с относительно большой высотой и шириной всегда есть опасность прихода первых отражений от потолка и стен с большим запаздыванием в первые ряды зрительных мест, что создает неразборчивость звуков. Для исправления этого явления на потолке и стенах в припортальной зоне следует выполнять специальные звукоотражающие конструкции, задача которых направлять отраженный звук в глубину зала

При примыкании задней стены зала к потолку под углом 900 может возникнуть так называемое театральное эхо – отражение звука от потолка и стены в направлении к источнику звука, приходящее с большим запаздыванием. Для устранения этого следует предусматривать наклонную часть потолка у задней стены или наклонную заднюю стену зала.

Тема 41. Основы защиты от шума.

Шумом называются любые нежелательные звуки, воспринимаемые органами слуха и оказывающие на человека негативное психологическое и физиологическое воздействие в любых видах его жизнедеятельности.

Звук – это волнообразные колебательные движения, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных средах.

Физические параметры звука: скорость 340 м/с в воздухе, частота слышимых колебаний «ƒ», от 20 до 20000 герц (Гц). Звук с частотой более 20000 Гц называется «ультразвуком»

Состояние воздушной среды производственных помещений характеризуется температурой, влажностью и скоростью движения воздуха, а также содержанием в нем химических и механических (аэрозолей) примесей. Воздушная среда должна по своим параметрам отвечать технологическим и санитарногигиеническим требованиям. На ее параметры влияют различные внешние и внутренние факторы, в том числе выделения тепла, влаги, химических веществ, пыли, сопровождающие технологический процесс.

Метеорологические условия . Воздух, как среда, окружающая технологическое оборудование и работающих в производственном помещении, не должен влиять в отрицательном смысле на происходящий технологический процесс, но главное – воздух должен отводить от человеческого организма то тепло, которое им выделяется.

Отдача тепла организмом, как и любого нагретого тела, происходит за счет конвекции окружающим воздухом и излучения, а также за счет испарения влаги с кожного покрова человека. Известно, что интенсивная конвекция может происходить лишь при наличии достаточной разности температур тела человека и окружающего воздуха.

Теплоотдача излучением также зависит от разности температур человеческого тела и окружающих его предметов (оборудования, ограждающих конструкций и пр.), температура которых во многих случаях близка к температуре воздуха помещения.

Следовательно, температура воздуха в помещении должна быть тем ниже, чем больше выделяет человеческий организм тепла. При работе, не требующей значительного физического напряжения, температура воздуха должна быть более высокой, при тяжелых работах – более низкой.

Испарение влаги с поверхности тела человека может происходить, если окружающий его воздух при данной температуре имеет дефицит влаги. Если путем конвекции, излучения и испарения организм человека все же не может отдать избытки тепла в окружающую воздушную неподвижную среду из-за чрезмерно высокой ее температуры и влажности, то при создании искусственными методами движения воздуха его охлаждающее действие на организм может быть увеличено, так как в этом случае теплоотдача путем конвекции и испарения возрастает.

Эти три параметра воздушной среды – температура, влажность, скорость движения воздуха всегда рассматриваются вместе , поскольку совокупно действуют на человеческий организм.

Между человеческим организмом и окружающей средой должен существовать правильный тепло- и влагообмен. Пределы таких сочетаний определяются значениями температуры, которые в этом случае (т.е. с учетом совокупного действия влажности и скорости движения воздуха) называются эффективными или эквивалентно-эффективными температурами комфорта.

Работы, выполняемые людьми в промышленных зданиях, по степени тяжести подразделяют на три категории:

а) легкие, без систематического физического напряжения (основные процессы приборостроения, машиностроения и т.п., выполняемые сидя или стоя) – затрата энергии до 175 Вт (150 ккал/ч);

б) средней тяжести, связанные с ходьбой, переноской небольших тяжестей, и работы, выполняемые стоя (прядильно-ткацкое производство, механическая обработка древесины, сварочные, литейные и т.п.), – затрата энергии до 290 Вт (250 ккал/ч);

в) тяжелые, связанные с постоянным физическим напряжением (кузнечные с ручной ковкой, литейные с ручной набивкой и заливкой опок и т.п.), – затрата энергии более 290 Вт, т.е. более 250 ккал/ч (см. СН 245–71, с. 77).

Каждый вид работ определяет свою температуру комфорта. Температура воздушной среды зависит от количества тепла, поступающего в нее от разных источников (за счет тепловыделений организма человека, извне, за счет инсоляции, от системы отопления, от раскаленного металла в металлургических производствах, от электродвигателей, от светильников искусственного освещения и пр.).

Теплопоступления, оказывающие влияние на температуру воздуха в помещении, называют «явным теплом» в отличие от скрытого тепла, образующегося при фазовых превращениях вещества.

Избытками явного тепла называют его остаточные количества (за вычетом теплопотерь зданием), поступающие в помещение при расчетных параметрах наружного воздуха после осуществления всех мероприятий по их уменьшению, например теплоизоляции оборудования.

В зависимости от величины избытков явного тепла производственные помещения разделяют на две группы: к первой отнесены помещения с незначительными избытками явного тепла – до 24 Вт/м 3 (до 20 ккал/м 3), ко второй – со значительными – более 24 Вт/м 3 (более 20 ккал/м 3).

Цехи, подобные сталеплавильным, т. е. со значительными теплоизбытками называют «горячими цехами». Для горячих цехов характерны выделение больших количеств тепла излучением (от раскаленного металла, сильно нагретого оборудования и пр.) и наличие сильных конвективных токов воздуха, возникающих в местах, где расположены источники тепловыделений, например сталеплавильные печи.

В зависимости от характера технологического процесса источники избыточного тепловыделения могут действовать постоянно или периодически. Периодические воздействия («тепловые удары») значительно усложняют создание требуемых метеорологических условий в производственных помещениях.

Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий (СН 245–71) установлены оптимальные и допустимые параметры воздушной среды в рабочей зоне (рис. 5.3). При этом также учитывают категорию работы (легкая, средней тяжести и тяжелая) и периоды года: холодный, переходный (температура наружного воздуха ниже 10 °С) и теплый (температура наружного воздуха выше 10°С).

Рис. 5.3. Оптимальные температурно-влажностиые условия на рабочих местах в производственных помещениях промышленных зданий: а – в помещениях с незначительными и значительными избытками явного тепла в холодный и переходный периоды года (t в меньше 10 °С); 6 – в помещениях с незначительными и значительными избытками явного тепла в теплый период года (t в больше 10 = С). Комфортные зоны при категориях работ: 1 – легкой; 2 – средней тяжести, 3 – тяжелой

При отклонении параметров воздушной среды от оптимальных значений сверх допустимых пределов условия труда существенно ухудшаются, падает производительность труда, повышается утомляемость людей, возрастает восприимчивость к различным заболеваниям.

Состав воздуха . Воздух производственных помещений всегда содержит различные примеси, которые могут оказывать вредное воздействие на организм человека, конструкции здания и на технологический процесс или технологическое оборудование. К ним относятся:

а) влага , выделяемая людьми (потоотделение ) и оборудованием в процессе производства;

б) инертные и вредные газы , образующиеся в результате разложения органической пыли, выделяемые в источниках открытого огня и т.п.;

в) механические примеси органического и неорганического происхождения в виде аэрозолей или дисперсных систем, выделяемые в результате технологического процесса или деятельности человека.

Следует отметить, что на состав воздуха производственных помещений оказывает непосредственное влияние и наружная воздушная среда, содержащая такие же примеси. Перечисленные выше примеси в известных концентрациях делают состав воздуха вредным и даже опасным для человека, губительно действующим на строительные конструкции здания.

Мерилом непригодности воздуха может быть каждый из перечисленных выше видов примесей или их совокупность, что зависит от характера технологического процесса, протекающего в помещении. Например, в гаражах мерилом непригодности воздуха служит наличие в нем максимально допустимого количества окиси углерода, выделяемого при работе двигателей внутреннего сгорания. В производственных помещениях, связанных с выделением пыли, мерилом загрязненности воздуха служит содержание в нем пыли в количествах, превышающих безвредные для человека нормы.

Воздействие влаги в ее чистом виде на конструкции, например при конденсации влаги на внутренних поверхностях ограждающих конструкций (поверхностная конденсация) или внутри (внутренняя конденсация), может вызвать их переувлажнение (отсыревание), ухудшение физико-технических показателей и в конечном итоге преждевременный износ. Об этом подробно было изложено ранее .

Вредное воздействие влаги в производственных помещениях, технологические процессы в которых связаны, например, с выделением сернистых или других газов, гложет резко усилиться в результате взаимодействия этих газов с влагой и образования слабых растворов кислот, разрушающе действующих на строительные конструкции (сталь, бетон и др.).

Следует также иметь в виду, что присутствие в воздухе или на поверхности конструкции гигроскопических солей (как результат выделений технологического процесса) повышает температуру точки росы.

При перемещении по толще ограждающей конструкции к ее наружной поверхности влаги, сконденсировавшейся на внутренней поверхности и содержащей растворенные химические примеси, в холодных слоях конструкции может возникнуть кристаллизация этих примесей, сопровождающаяся расширением вещества и вызывающая серьезные нарушения структуры материала конструкции. Такое явление наблюдается, например, в наружных ограждающих конструкциях (стенах, покрытиях) красильных цехов текстильных предприятий, если они не имели надежной гидроизоляции, препятствующей проникновению влаги (в жидкой фазе) в толщу ограждения.

Столь же неприятные последствия могут давать результаты взаимодействия влаги и некоторых видов механических примесей, содержащихся в воздухе (аэрозолей), например, в виде нерастворимых пленок на ограждающих конструкциях или оборудовании.

Следовательно, влага в чистом виде как составная часть воздушной среды производственного помещения оказывает активное влияние на влажностное состояние ограждающих и других конструкций здания и в избыточных количествах способствует развитию процессов коррозии, снижению морозостойкости и пр., а в сочетании с химическими и другими примесями, содержащимися в воздухе, может стать решающим фактором, определяющим долговечность конструкций.

Поэтому при проектировании здания следует особенно" тщательно проанализировать ожидаемый влажностный режим воздушной среды и предусмотреть все необходимые меры для предупреждения его неблагоприятных воздействий как на человеческий организм, так и на конструкции.

Во многих промышленных зданиях воздушная среда может содержать вредные для человека химические вещества.

Вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на четыре класса: I – чрезвычайно опасные, II – высокоопасные, III – умеренно опасные, IV – мало опасные. Их агрегатное состояние может быть в виде паров или газов, аэрозолей или смеси паров и аэрозолей. Некоторые из них опасны при поступлении в организм человека через дыхательные пути или через кожный покров.

Некоторые аэрозоли обладают фиброгенным действием, т.е. вызывают поражение дыхательных путей человека в результате патологического роста тканей.

Воздействие перечисленных веществ зависит от их концентрации. Поэтому установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ 1 в воздушной среде рабочей зоны производственных помещений («Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий» СН 245– 71).

В тех случаях, когда в воздухе рабочей зоны содержится несколько вредных веществ однонаправленного действия (т.е. близких по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека), допустимыми считаются концентрации, которые удовлетворяют следующему соотношению:

где С 1 , С 2 , …, С n – фактические концентрации вредных веществ;

ПДК 1 , ПДК 2 , ..., ПДК n – предельно допустимые концентрации, установленные для их изолированного присутствия.

Следует иметь в виду, что степень агрессивного воздействия газов определяется не только их видом и концентрацией, но температурой и влажностью воздуха. Чем выше температура и влажность воздуха, тем активнее вредные вещества воздействуют на организм человека.

Степень агрессивного воздействия аэрозолей зависит от их вида, дисперсности, интенсивности обмена воздуха (для пыли и дыма), растворимости, гигроскопичности и, главное, от содержания влаги в воздухе.

По размерам частиц аэрозоли подразделяют на пыль (от 10 мкм и выше), туманы с жидкими частицами (0,1-10 мкм) и дым (0,001-0,1 мкм).

Агрессивное воздействие пыли (типа солей) зависит от гидрофильности, растворимости в воде, степени электролитической диссоциации и активности ионов и повышается в следующем порядке: силикаты, фториды, карбонаты, бикарбонаты, сульфиты, сульфаты и т.д. Наиболее опасна пыль свинца, фосфора и других подобных элементов, а также веществ, пылинки которых имеют острые края.

К производственным зданиям, технологические процессы в которых связаны с большим выделением пыли, относятся: трепальные отделения хлопчатобумажных фабрик, цехи стекольных заводов, фосфоритовые мельницы и крупозаводы, сырьевые отделения цементных заводов при сухом способе производства цемента и др.

На многих промышленных предприятиях производится переработка пыли. Например, на свинцово-цинковых заводах, в отделениях шахтных печей, конвертеров и агломерационных машин очень вредная свинцовая пыль улавливается и из нее извлекают ряд ценных элементов.

Для защиты помещения от пыли и загазованности воздушной среды наружный воздух, забираемый системой искусственной вентиляции, очищается в специальных фильтрах.

Особым, очень важным аспектом состояния воздушной среды производственного помещения является возможность возникновения в нем взрывоопасных смесей . Такие смеси образуются в помещениях, где в процессе производства в воздух выделяются пары газа или пыли, способные в смеси с ним (в определенных соотношениях) взрываться. Наибольшее число таких взрывов приходится на химические производства, связанные с водородом, ацетиленом и метаном.

Достаточно взрывоопасны производства с применением горючих жидкостей, а также производства с выделениями органической пыли. К ним относятся, например, производства, связанные с приготовлением и транспортированием угольной пыли, древесной муки, мукомольные производства, производства с выделением сахарной пыли и др.

Причинами образования взрывоопасных смесей, как правило, являются нарушения технологического процесса, неисправность аппаратуры, нарушение контроля за ней, аварийные ситуации, неисправность или недостаточная эффективность систем вентиляции и т.п.

При проектировании промышленных зданий на обеспечение оптимальных параметров воздушной среды должно обращаться большое внимание. Они достигаются при помощи систем отопления, естественной вентиляции (аэрации), искусственной вентиляции и систем кондиционирования воздуха, надлежащим образом отрегулированных и управляемых, а также путем правильного подбора физико-технических параметров ограждающих конструкций здания.

Наряду с этим важнейшим фактором в борьбе за обеспечение комфортных условий труда остается совершенствование технологических процессов и оборудования с целью снижения их влияния на состояние воздушной среды производственного помещения. В частности, защиту работающих от лучистого тепла осуществляют не только мерами строительного характера, но и мерами, непосредственно связанными с технологическим процессом и оборудованием, например, экранированием, охлаждением сильно нагретых поверхностей оборудования, созданием изолированных от внешней среды рабочих мест, применением водовоздушного душирования.

Целесообразно также здесь рассмотреть еще одну характеристику среды, которая имеет косвенное отношение к рассмотренным ранее вопросам. Имеется в виду накопление на теле работающих в помещении статического электричества . Этот фактор стал заметно проявляться при выполнении строительных конструкций из синтетических материалов.

При соприкосновении человека с заземленными металлическими деталями происходит электрический разряд, который отрицательно действует на организм человека и может в отдельных случаях привести к производственной травме, а во взрывоопасных помещениях – к взрыву или загоранию. На организм человека физиологическое воздействие зарядов статического электричества оценивается величиной потенциала в кВ. На теле человека при потенциале 3 кВ разряд не ощутим, при 4-5 кВ – ощутим, при 6-12 кВ человек ощущает легкие, сильные и острые как бы уколы. При потенциалах более 12 кВ возникают судороги.

Наиболее активные в электростатическом отношении – полы, выполненные из линолеума, ворсовых ковров, пластиков и т.п. Допустимая величина остаточного потенциала зарядов в синтетических покрытиях полов до 200 В.

Общественные здания должны соответствовать определённым параметрам по размерам и форме, состоянию воздушной среды (микроклимату), звуковому и световому режимам и условиям видимости и зрительного восприятия.

Размер и форма зависят от особенностей функционального процесса, для которого предназначены здание и помещения, и от количества людей, которые будут там находиться (нормы по площади и объёму на 1 человека).

Требования к состоянию воздушной среды(температуре, влажности, степени чистоты воздуха и скорости его движения) обеспечиваются наружными ограждающими конструкциями и центральными системами отопления и искусственной приточно-вытяжной вентиляцией или системами кондиционирования воздуха. Также за счёт естественного проветривания через окна.

Усиленную приточно-вытяжную вентиляцию устраивают в помещениях с выделением избыточной влаги, вредностей или тепла, а в зальных помещениях, где может находиться большое количество людей, применяют самостоятельные системы приточно-вытяжной вентиляции или системы кондиционирования воздуха, не связанные с системами других помещений.

Требуемый звуковой режим в помещениях общественных зданий характеризуется условиями слышимости в помещении, т. е. помещения должны быть надёжно защищены как от внешних, так и от внутренних звуков (шумов), мешающих выполнению функционального процесса.

Звуковой режим в общественных зданиях и их помещениях обеспечивается наружными ограждающими конструкциями, имеющими хорошую звукоизоляцию от внешних шумов, снижением уровня внутренних шумов, т. е. с использованием звукопоглощающих, звукоотражающих и звукоизолирующих материалов и конструкций, а также применением специальных акустических устройств и приёмов.

Кроме конструктивных приёмов обеспечения в общественных зданиях и их помещениях требуемого звукового режима применяют и приёмы объёмно-планировочных решений для обеспечения звукового режима. Так, например, в школах классы размещают изолированно или в отдельных блоках от шумных помещений, а для звукоизоляции зданий от внешних шумов их можно удалять, например, от автомагистралей или отделять зелёными насаждениями.

Требуемый световой режим в помещениях общественных зданий характеризуется условиями работы органов зрения, соответствующими функциональному назначению помещения. Помещения общественных зданий, предназначенные для длительного пребывания людей, должны обеспечиваться естественным освещением. Требуемый уровень естественного освещения помещений зависит от их назначения, особенностей выполняемого в них функционального процесса, а также характера и точности проводимых в помещении работ и обеспечивается размерами оконных проёмов и световых фонарей, их ориентацией по сторонам горизонта, изготовлением стен из прозрачного бетона. В тёмное время суток применяют искусственное освещение. Оно допустимо только в тех помещениях, где естественный свет не нужен, а пребывание людей кратковременно (кинотеатры, театры, цирки, концертные залы и др.).

Требования по инсоляции помещений общественных зданий зависят от их функционального назначения, контингента людей, находящихся в помещении, и климатических условий. Ориентация окон по сторонам горизонта, их размеры и солнцезащитные устройства должны обеспечивать требуемое (или допустимое) время инсоляции помещений. Например, для основных помещений детских и лечебно-профилактических учреждений выполнение инсоляционного режима обязательно в полном объёме, т. е. их окна желательно ориентировать на юг, а для школьных классов, аудиторий, кабинетов черчения и рисования и других аналогичных помещений на инсоляцию вводятся определённые ограничения. Видимость и зрительное восприятие в помещениях общественных зданий обусловлены необходимостью видеть плоские или объёмныепредметы, и обеспечиваются за счёт светового режима и взаимного расположения зрителя и воспринимаемого им объекта.

Билет №7

Крупноблочные здания. Конструктивные схемы и системы крупноблочных зданий и обеспечение их пространственной жесткости.

Для повышения производительности труда при устройстве стен вместо мелкоразмерных стеновых материалов (кирпича, мелких камней) применяются крупные блоки из которых обирают стены здания. Стены из крупных блоков по высоте этажа делятся на 2-4 яруса, а по длине блоки имеют размеры соответствующие размерам подоконной части стены и простенкам. Дома со стенами из крупных блоков имеют конструктивные схемы с продольными несущими стенами при высоте домов до 5 этажей, а для домов большей этажности применяют конструктивные схемы с поперечными несущими стенами с большим или смешанным шагом. Возможны также конструктивные схемы с наружными блочными несущими стенами и внутренним каркасом. Конструктивные системы в крупноблочном домостроении являются пространственными коробчатыми, состоящими из плоских вертикальных несущих элементов – стен и горизонтальных несущих элементов – перекрытий из плит-настилов. В домах с внутренним каркасом имеет место комбинация коробчатой и стоечно-балочной конструктивных систем. Крупноблочные дома являются полносборными, так как все их конструктивные элементы выполняют из крупноразмерных конструкций и деталей заводского изготовления, т.е. стены – из крупных блоков, перекрытия – из плит-настилов, перегородки – крупнопанельные, лестницы - крупноблочные или крупнопанельные и другие крупноразмерные конструктивные элементы. Пространственная жесткость крупноблочных домов обеспечивается совместной работой продольных и поперечных стен за счет прочного соединения в местах пересечений и примыканий этих элементов один к другому. По эксплуатационным показателям крупноблочные стены не уступают кирпичным.

Трехслойные монолитные и сборно-монолитные бетонные стены

Трехслойные сборно-монолитные стены состоят из внутреннего несущего бетонного монолитного слоя, толщина которого определяется из условия обеспечения несущей способности, но не менее 120 мм, и наружного слоя из двухслойных сборных элементов, выполняющего теплозащитные и декоративные функции. Сборные наружные теплозащитно-декоративные элементы изготавливают в виде двухслойных панелей с утепляющим слоем с внутренней стороны или в виде бетонных офактуренных снаружи плит с прикрепленным (приклеенным) эффективным утеплителем.

Наружный сборный слой трехслойных стен, как и в двухслойных сборно-монолитных стенах, может выполнять функции наружной опалубки и иметь арматурные выпуски для анкеровки к монолитному слою, или он может крепиться к внутреннему монолитному слою арматурными выпусками или закладными деталями.

Трехслойные монолитные стены состоят из двух слоев из плотного бетона и слоя эффективного утеплителя между ними, и в конструктивном исполнении они могут быть с гибкими или жесткими связями между бетонными слоями (аналогично трехслойным бетонным стеновым панелям). Толщина внутреннего бетонного слоя не менее 120 мм, а наружного – не менее 60 мм. Толщина утепляющего слоя устанавливается расчетом на теплозащиту. В конструкции таких стен в качестве эффективного утеплителя необходимо применять жесткий плитный материал, например, пенополистирол. Плитный утеплитель между наружной и внутренней опалубкой закрепляют арматурными с антикоррозионной защитой стержнями-фиксаторами, выполняющими в отформованной стене роль гибких связей между бетонными слоями.

При устройстве трехслойных монолитных стен с жесткими связями между бетонными слоями утеплитель в опалубке закрепляют как и в варианте стен с гибкими связями, но по длине стены утеплитель устанавливают с вертикальными разрывами в 40 – 50 мм, в которые заводят арматурные сетки для армирования жестких связей.

Эвакуация людей из зданий

Безопасность людей в зданиях в случае пожара обеспечивается: во-первых, приданием частям здания требуемой огнестойкости, во-вторых, планировочной организацией путей эвакуации.

Производиться при аварийных случаях. При пожаре: продолжительность эвакуации зависит от задымленности и огнестойкости здания. Эвакуация людей из здания или сооружения состоит из двух этапов: в пределах здания и вне здания. Ширина коридора рассчитывается в соответствии с интенсивностью людских потоков, но должно быть не менее 1,5 м для главных и 1,25 м – для второстепенных коридоров в общественных зданиях. Двери в коридорах открываются по пути эвакуации. Пропускная способность дверей 1,2 метра составляет 50-60 чел/мин. Ширину лестничных маршей и дверей эвакуационных выходов рекомендуется принимать не более 2,4 м, чтобы набежать нарушения устойчивости потока эвакуирующихся людей. При необходимости проектирования лестничных маршей большей ширины желательно предусматривать их разделение по ширине промежуточными перилами с поручнем. Для лестниц с шириной марша более 1,5 м желательно предусматривать поручни с двух сторон. Рекомендуется располагать лестничную клетку со входами через наружную воздушную зону. Для эвакуации людей из здания при аварийных ситуациях кроме основных и вспомогательных необходимо устраивать аварийные лестницы.

Устройство порогов на путях эвакуации людей не допускается.

Пути эвакуации должны быть освещены естественным светом, их ограждения должны иметь повышенную огнестойкость.

По эвакуационным требованиям все двери тамбура должны открываться наружу. В зданиях с интенсивными людскими потоками допускается открывание дверей на 90° в обе стороны от плоскости их проемов.

Различают обычную и аварийную эвакуацию. Во всех случаях люди из здания должны эвакуироваться быстро и беспрепятственно наиболее простыми и предельно короткими путями.

Билет №8

Разрезка крупноблочных стен

Разрезка-это система раскладки блоков в пределах высоты этажа. Применяют следующие виды разрезки наружных несущих крупноблочных стен: двухрядная, трехрядная и четырехрядная, состоящие из трех видов блоков - подоконных, простеночных и перемычечных. Для самонесущих наружных крупноблочных стен в домах с поперечными несущими стенами применяют блоки из автоклавного ячеистого бетона с двухрядной разрезкой, включающей подоконно-перемычечные и простеночные блоки При двухрядной разрезке наружных несущих блочных стен подоконные и простеночные блоки существенно различаются по массе (масса простеночного блока значительно больше массы подоконного блока), а выбор подъемно-монтажных средств выполняют, исходя из массы более массивного монтируемого элемента, т.е. в этом случае требуется подъемно-монтажное средство большей грузоподъемности. При трех- и четырехрядной разрезке различие в массе между блоками уменьшается и, следовательно, упрощается выбор подъемно-монтажных средств. Независимо от вида разрезки во всех случаях должна обеспечиваться перевязка вертикальных швов-стыков в пределах этажа перемычечными блоками на участках стен с оконными проемами и поясными блоками на участках глухих стен

Рис. 2.2. Схемы разрезок наружных крупноблочных стен на блоки: а – четырёхрядная разрезка; б – трёхрядная разрезка; в – двухрядная разрезка; г – двухрядная разрезка для самонесущих стен крупноблочных домов; Н – высота этажа

Внутренние монолитные стены

В домах с монолитными и сборно-монолитными наружными стенами внутренние несущие стены выполняют монолитными однослойными толщиной не менее160 мм из тяжелого бетона и толщиной не менее 180 мм из легкого конструктивного бетона на пористых заполнителях (керамзите, аглопорите или др.). В домах высотой до 16 этажей внутренние монолитные стены, как правило, не имеют расчетного вертикального армирования, но отдельные участки стен имеют расчетное или конструктивное армирование.

Как и в наружных стенах расчетное армирование в виде плоских или пространственных каркасов имеют надпроемные участки внутренних стен, а конструктивное армирование в виде вертикальных пространственных каркасов устраивают в местах взаимных пересечений внутренних стен и их примыканий к наружным стенам, и в виде плоских каркасов – у граней проемов. Конструктивное армирование зон примыкания одной стены к другой устраивают для ограничения трещинообразования и ширины раскрытия трещин в этих зонах.

В домах высотой более 16 этажей и при строительстве на просадочных грунтах, в сейсмоопасных районах и на подрабатываемых территориях внутренние монолитные стены имеют конструктивное или расчетное вертикальное армирование, вид которого зависит от величины воспринимаемых нагрузок и технологических особенностей устройства монолитных стен.

3. Здания обсл. общ. центров местного значения. Детские учреждения, общ. центры сельских посёлков

Детские учреждения делятся на: детские ясли до 3ёх лет, детские сады. Кол-во мест в детских учреждениях рассчитывают в соответствии с кол-вом обслуживаемого населения, по норме: 30-40 мест в яслях и 40-50 мест в садах. По назначению выделяют детские учреждения общего типа, для детей с нормальным физическим и умтвенным развитием; учреждения спец назначения и санитарно-оздоровительного типа для нездоровых или ослабленных детей; дома ребёнка для детей немеющих родителей. основным типом общеобразовательных школя являются 11-тилетние, дающие среднее образование (дневные, вечерние школы, гимназии и др.). Здания детских учреждений имеют объемно-планировочную ячейковую структуру и их проектируют высотой в 1 или 2 этажа по бескаркасной или каркасной конструктивным схемам. Поскольку детские ясли-сады строят одновременно с жилыми зданиями, то целесообразно при их проектировании и строительстве использовать по возможности те же конструкции, что и в жилых зданиях

Основными помещениями общественных центров сельских посёлков являются:

1)универсальный зал для собраний, демонстраций кинофильмов, выступлений артистов и др.; 2)магазин с торговым залом; 3)столовая с кухней и обеденнымзалом; 4)почтовоеотделение; 5)медицинский пункт; 6)приемный пункт прачечной и комбинатабытовогообслуживания; 7)административные помещения и др.,т.е. предусматриваются помещения первостепенного общественного бытового и культурного обслуживания населения сельского поселка. Здания общественных центров сельских поселков проектируют бескаркасными или каркасными по смешанной ячейково-зальной объемно-планировочной структуре с асимметричной компоновкой в плане

При оценке действия солнечной радиации учитывается инсоляция квартир, т.е. облучение их прямыми солнечными лучами. Прямые солнечные лучи обладают оздоровительным и бактерицидным

свойствами. Для обеспечения оздоровительного воздействия инсоляции санитарными нормами устанавливается необходимое время ежедневной непрерывной инсоляции для определенного периода года. Исходя из этого условия, не допускается ориентировать окна всех жилых комнат квартиры в пределах сектора горизонта от 310° до 50° во всех климатических районах. При двухсторонней ориентации жилых комнат в указанный сектор допускается ориентировать не более одной жилой комнаты в двухкомнатных квартирах; двух жилых комнат в трехкомнатных и четырехкомнатных квартирах. Инсоляция может оказывать и отрицательное влияние на микроклимат помещений. Тепловое воздействие инсоляции в летнее время, особенно в южных районах, может привести к перегреву человека

и помещений. Солнечные лучи, проникающие в помещение, отдают тепло поверхностям пола, стен, оборудования, которые в свою очередь становятся источниками теплового излучения.

В практике строительного проектирования для обеспечения требований инсоляции получили рас-

пространение два типа жилых секций. Первый тип допускает ориентировать фасады здания в любых направлениях. Второй тип допускает ориентацию одного из фасадов здания на север при этом одна или несколько жилых комнат квартиры обязательно должны выходить на южную сторону.

Элементы гражданских зданий:

1. Основания и фундаменты

Основание - массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания.

Фундаменты должны удовлетворять требованиям: прочности, устойчивости на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы, долговечности, сопротивлению влияния грунтовых вод, индустриальности, экономичности и др.

2. Стены и внутренние опоры

3. Перекрытия и полы

Перекрытия должны удовлетворять требованиям прочности, жёсткости, огнестойкости, долговечности, звуко- и теплоизоляции, если они отделяют отапливаемые помещения от неотапливаемых или от внешней среды.

Полы, применяемые в гражданских зданиях: монолитные и штучные. Особую группу составляют полы из рулонных материалов. Полы устраивают по перекрытиям или непосредственно по грунту (полы первого этажа или подвала). Полы должны обладать хорошим сопротивлением различным механическим воздействиям, малым пылеобразованием, лёгкой очисткой, красивый вид, лёгкий ремонт и др.

4. Крыша и кровли

Крыша имеет несущую и ограждающую части. Ограждающая часть состоит из кровли – верхней водонепроницаемой оболочки крыши, основания под крышу в виде обрешётки или дощатого настила или цементного слоя по железобетонной основе. Крыша должна быть прочной, устойчивой, долговечной, водонепроницаемой, лёгкой, стойкой против атмосферных и химических воздействий.

5. Лестницы должны удовлетворять требованиям пропускной способности, пожарной безопасности и гигиены, неутомляемость людей при подъёме. Лестница состоит из маршей и площадок в части здания – лестничная клетка.

6. Перегородки

К перегородкам предъявляют требования: небольшая масса и толщина, огнестойкость и индустриальность изготовления.

Перегородки: межкомнатные, межквартирные и для санитарно-кухонных узлов.

7. Окна и двери

Заполнение оконных проёмов состоит из оконных коробок, остеклённых переплётов и подоконных досок. Оконные переплёты: створные, имеющие открывающиеся части – створки, и глухие неоткрывающиеся.

Двери состоят из дверных коробок и открывающихся дверных полотен. По числу дверных полотен: двери однопольные, двупольные, полуторные (два полотна неравной ширины).

8. Конструкции спец. элементов зданий

А) Балконы, эркеры, лоджии

Б) Отопление

Печное отопление – в зданиях старой постройки, в современных допускается при высоте здания не более двух этажей.

В) Вентиляция

В жилых зданиях предусматривают вытяжную вентиляцию с естественной тягой. Форточки, вытяжные каналы кухонь, ванных или объединённых сан.узлов.

Г) Санитарно-технические блоки и кабины

Все системы сан.-технич. трубопроводов, идущих к кухням и сан.узлам, монтируют из укрупнённых панелей и блоков.

В зависимости от условий могут быть приняты системы: каркасные, панельные и каркасно-панельные. В каркасной схеме различают схемы: с продольным стоечно-ригельным каркасом, поперечным стоечно-ригельным каркасом и схему со смешанным каркасом. В домах с каркасными конструкциями несущей является система колонн и прогонов. Бескаркасная система характеризуется тем, что ряд конструктивных элементов совмещает в себе несущие и ограждающие функции.

По объёмно-планировочным решениям гражданские здания могут быть:

- одноквартирные

Блокированные

Секционные

Галерейные и др.

Одноквартирные дома : дом с квартирой, расположенной в одном уровне (одноэтажный), и квартирой, расположенной в двух уровнях (двухэтажный

Двухквартирный дом - объединение двух одноквартирных домов, имеющих одну общую стену. Двухквартирные дома могут решаться как в одном, так и в двух уровнях.

Блокированные дома состоят из нескольких примыкающих друг к другу изолированных блоков –квартир с отдельным выходом из каждой квартиры на приквартирный участок.

Секционные дома. Жилая секция многоэтажного дома представляет собой ячейку, состоящую из нескольких квартир, объединённых лестнично-лифтовым узлом.

Односекционные дома. Представляют собой комплекс квартир, расположенных вокруг одного узла вертикальных коммуникаций (лестница и лифты). Коридорные дома. Квартиры располагаются вдоль коридора, как правило, по его обе стороны. По этажам соединяются лестницами.

Галерейные дома. Все квартиры размещаются вдоль поэтажных открытых галерей, располагаемых с одной стороны дома. Вертикальная связь между поэтажными галереями – лестницами и лифтами.

Общие требования к гражданским зданиям.

1. Функциональная целесообразность – обеспечивается путём создания наиболее удобных условий пребывания.

2. Архитектурно-художественная выразительность – отделка интерьера внешнего вида архитектурного здания

3. Прочность определяется прочностью конструкций и материалов в их взаимосвязи. Эти связи обеспечивают пространственную жёсткость.

4. Устойчивость обеспечивается целесообразным взаимным сочетанием и расположением составных элементов конструкций зданий в соответствии с величиной и напряжением внешних усилий, а также зависит от надёжности основания.

5. Целесообразность технических решений – выбор строительных материалов в соответствии с архитектурным замыслом

6. Надёжность – способность здания безотказно выполнять заданные функции в течение всего периода эксплуатации

7. Долговечность (3 степени):

1. не менее 100 лет

2. около 50 лет

3. менее 20 лет

8. Огнестойкость - 3 степени.

Минимальный предел огнестойкости – время в часах, в течение которого данная конструкция сопротивляется действию огня или высокой температуры до появления одного из следующих признаков:

А) Образование в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения

Б) Потеря конструкцией несущей способности

9. Противопожарная безопасность.

10. Требование экономичности строительства –на неё влияют:

Единовременные капитальные вложения

Эксплуатационные расходы

Стоимость износа

Стоимость восстановления здания

Физико-технические основы проектирования общественных зданий.

Двухслойные сборно-монолитные бетонные стены.

БИЛЕТ

Слоистые стены в монолитном исполнении нетехнологичны и поэтому их чаще всего выполняют сборно-монолитными. Двухслойные сборно-монолитные стены состоят из несущего монолитного бетонного слоя и сборного утепляющего слоя. Несущий слой устраивают из тяжёлого или лёгкого конструктивного бетона толщиной не менее 120 мм. Этот слой стены тоже выполняют захватками высотой на этаж. Утепляющий слой может располагаться с наружной или внутренней стороны несущего монолитного бетонного слоя в зависимости от природно-климатических условий.

При наружном расположении утепляющего слоя его выполняют из сборных офактуренных декоративно-теплоизоляционных плит-панелей или плит из теплоизоляционного бетона высотой на этаж. В этом случае наружный утепляющий слой также выполняет роль наружной опалубки и его элементы снабжают арматурными выпусками для анкеровки к внутреннему несущему монолитному бетонному слою (рис. 6.1 б). Если же утепляющий слой из сборных элементов крепится к уже выполненному несущему монолитному слою, то монолитный слой и элементы утепляющего слоя снабжаются закладными деталями или выпусками арматуры для крепления одного слоя к другому.

Внутреннее расположение утепляющего слоя допускается в районах с мягким климатом, т. е. с положительными значениями расчётных температур наружного воздуха в зимнее время. Такой внутренний слой выполняют из теплозащитных плит, панелей или блоков автоклавного твердения (пенобетон, газосиликатобетон), из пеностекла или других материалов и опирают на несущие элементы перекрытий.

режима. Так, например, в школах классы размещают изолированно или в отдельных блоках от шумных помещений, а для звукоизоляции зданий от внешних шумов их можно удалять, например, от автомагистралей или отделять зелёными насаждениями.

Основы физико-технического проектирования внутреннего микроклимата в зданиях. Понятие о физике среды и ограждающих конструкций.

Популярное