Выбор этажности здания.
По признаку этажности здания классифицируют на малоэтажные высотой в 1 - 3 этажа, средней этажности 4-5 этажей, повышенной этажности 6-10 этажей, и многоэтажные. Многоэтажные здания в свою очередь делят на следующие три категории в зависимости от высоты здания в целом: 11-16 этажей (высотой до 50 м) - 1 категории; 17-25 этажей (до 75 м) - 2 категории; 26 - 35 этажей (до 100 м) - 3 категории. Здания выше 100 м относятся к высотным.
Для ряда зданий выбор этажности предопределен их назначением. Малая этажность функционально обусловлена также для зрелищных и демонстрационных спортивных залов, так как способствует быстроте и безопасности входа и эвакуации многочисленных зрителей.
Однако для значительного числа типов зданий функциональное назначение не предопределяет этажности - его требования с равным успехом удовлетворяются при различной этажности. К таким зданиям относятся гостиницы, административные здания, больницы, жилые дома, общежития и др. Выбор этажности в таких случаях осуществляют с учетом композиционных, градостроительных и экономических требований. Высота проектируемых зданий должна находиться в гармоничной взаимосвязи с этажностью застройки района и не вызывать дополнительного удорожания строительства.
15. Теплозащитные свойства ограждающих конструкций
Ограждающие конструкции совместно с системами отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха должны обеспечивать нормируемые значения температуры, относительной влажности воздуха в помещениях при оптимальном энергопотреблении.
В целях сокращения энергопотребления в зимний период на создание нормируемых параметров микроклимата помещений при проектировании зданий следует предусматривать:
а) объемно-планировочные решения с учетом обеспечения наименьшей площади наружных ограждающих конструкций и минимально возможным соотношением периметра стен к площади здания;
б) расположение зданий на генеральном плане застройки с учетом розы ветров и требований по инсоляции помещений и озеленению территории;
в) применение конструкций окон с повышенными теплозащитными качествами, пониженной воздухопроницаемостью притворов и фальцев, а также с теплоотражающими пленками и покрытиями;
г) рекуперацию теплоты вентиляционных выбросов с использованием ее на подогрев приточного воздуха при наличии механической вентиляции;
д) применение поквартирного учета расхода тепловой энергии и более эффективных отопительных приборов и систем отопления с местным и пофасадным регулированием температурного режима;
е) рациональное применение эффектных теплоизоляционных материалов для повышения теплозащитных качеств, без снижения долговечности наружных стен.
При оценке долговечности сплошных кирпичных, блочных несущих и самонесущих наружных стен необходимо учитывать деструкционные процессы в материалах, происходящие от совокупного воздействия внутренних усилий (изгибающих моментов, поперечных и продольных сил) и наружных, вызываемых односторонним периодическим температурным воздействием, а также периодическим замораживанием и оттаиванием влаги в порах.
В слоистых самонесущих и ненесущих наружных стенах деструкция теплоизоляционных материалов значительно опережает разрушение несущей части стены из прочных долговечных материалов. Поэтому теплотехническую долговечность слоистых наружных стен в первую очередь следует определять по снижению теплозащитных качеств утеплителя до установленного предела.
Ограждения здания должны обладать требуемыми теплозащитными свойствами и быть в достаточной степени воздухо- и влагонепроницаемыми.
Теплозащитные свойства наружных ограждений характеризуются двумя показателями: сопротивлением теплопередаче RQ и теплоустойчивостью, которую оценивают по величине характеристики тепловой инерции ограждения D. Величина R0 определяет сопротивление ограждения передаче тепла в стационарных условиях, а теплоустойчивость характеризует сопротивляемость ограждения передаче изменяющихся во времени периодических тепловых воздействий.
В зимних условиях теплозащитные свойства ограждений принято характеризовать в основном величиной R0, а в летних — их теплоустойчивостью. Это объясняется тем, что для зимы характерны устойчивые температуры вне здания и постоянные внутренние температуры, которые обеспечивает система отопления. Летом характерны периодические суточные изменения температуры и солнечной радиации, и внутри здания температура обычно не регулируется.
Наиболее важным является определение расчетного сопротивления теплопередаче R0 основной части (глади) конструкции ограждения, с чего обычно и начинают теплотехнический расчет ограждения.
После определения R0 глади ограждения следует проверить теплозащитные свойства элементов конструкции (стыки, углы, включения). Необходимым и достаточным условием этого расчета является отсутствие выпадения конденсата на внутренней поверхности этих элементов конструкции.
Дчя расчета теплопотерь и тепловых условий в помещении часто требуется, кроме R0, рассчитать приведенное сопротивление R0.np теплопередаче сложного ограждения.
Для зданий, расположенных в южных районах, дополнительно проверяют теплоустойчивость ограждений в расчетных летних условиях. Недостаточную теплоустойчивость ограждения для зимнего периода года учитывают увеличением его сопротивления теплопередаче при расчете
Для заполнения оконных и дверных проемов теплозащитные свойства регламентируются только сопротивлением теплопередаче конструкции, которое должно быть не ниже требуемого, установленного СНиП.
16. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций.
Свойство ограждения или материала пропускать воздух называется воздухопроницаемостью. При разности давлений воздуха с одной и с другой стороны ограждения через ограждение может проникать воздух в направлении от большего давления к меньшему. В зимних условиях в отапливаемых помещениях температура внутреннего воздуха существенно выше наружного воздуха, что обуславливает разность их объемных масс, в результате чего и создается разность давлений воздуха с обеих сторон ограждения. Разность давлений воздуха может возникнуть также под влиянием ветрового напора.
Если фильтрация происходит в направлении от наружного воздуха в помещение, то она называется инфильтрацией, при обратном направлении - эксфильтрацией.
С теплотехнической точки зрения воздухопроницаемость ограждения является отрицательным явлением, так как в зимнее время инфильтрация холодного воздуха вызывает дополнительные потери тепла ограждениями и охлаждение помещений, а эксфильтрация может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме конструкций ограждений, способствуя конденсации в них влаги.
Методика расчета и требуемое нормативное сопротивление воздуха проницанию ограждающих конструкций регламентируются СНИП II-3-79*.
Современные методы экспериментального определения воздухопроницаемости материалов и конструкций основаны на том, что в результате искусственно создаваемого избыточного давления или разрежения через образец материала или конструкции, заключенного в особую обойму, проходит воздушный поток, замеряемый счетчиком; в то же время замеряется избыточное давление или разрежение, поддерживаемое в продолжении испытаний на определенном уровне.
Обследование воздухопроницаемости стыковых соединений наружных стеновых панелей производят при помощи приборов типа ИВС-3 или ДСК-3 (рис. 10.8). При испытаниях обойма прибора должна плотно прилегать к поверхности проверяемого участка стыка.
При проверке на воздухопроницаемость стыковых соединений панелей на поверхность стыка с наружной стороны устанавливают обойму длиной 1 и шириной 0,2 м, а при проверке пересечений вертикального и горизонтального стыков - обойму размером 0,50´0,5 м и герметизируют по периметру (рис. 10.9). В обойме имеются два штуцера: один для присоединения к источнику разрежения, второй - к манометру. Измеритель расхода воздуха с краном для регулировки и термометром для определения температуры отсасываемого воздуха устанавливают на воздуховоде между обоймой и источником разрежения. Обойму делают из кровельной стали. В качестве источника разрежения используют, например, бытовой пылесос. Разность создаваемых давлений в помещении и под обоймой измеряют микроманометром.
Испытание на воздухопроницаемость проводят при разности давлений 100, 50, 30, 10, 5 Па, начиная от больших значений. Испытания при каждой разности давлений длятся 5 мин после стабилизации давления. Время отсчитывают по секундомеру, записывают показания манометра и счетчика расхода воздуха через каждую минуту. Температуру отсасываемого воздуха измеряют в начале и по окончании испытаний.
По средним значениям расхода воздуха G, кг/м×ч, при разности давлений DP, Па, строят график зависимости G = f(DP). По графику находят коэффициент воздухопроницаемости стыка Gc, который определяется расходом воздуха в килограммах через 1 м стыка при DP = 10 Па. Воздухопроницаемость должна быть не более величии, приведенных в табл. 10.2.
Для определения воздухопроницаемости оконного заполнения устанавливают обойму, размеры которой должны быть такими, чтобы охватить по периметру всю площадь светопроема. Разрежение под обоймой создают одним или несколькими бытовыми пылесосами. В остальном методика испытаний такая же, как при определении воздухопроницаемости стыков.
Обработка результатов измерений заключается в определении расхода воздуха через площадь окна или через 1 м сопряжения оконного блока со стеной и построении зависимости расхода воздуха от перепада давлений. Площадь окна для вычисления коэффициента воздухопроницаемости принимают равной площади оконного проема с наименьшим размером в свету.
Воздухопроницаемость стеновых конструкций проверяют аналогичной установкой, состоящей из рабочей обоймы размером 0,5´0,5 м с тремя штуцерами, защитной обоймы размером 1,2´1,2 м с двумя штуцерами и тремя отверстиями для вывода штуцеров рабочей обоймы. Установка комплектуется также двумя регуляторами, двумя микроманометрами и термопарами. Методика испытания такая же, как при определении воздухопроницаемости стыков.
17. Влажностный режим ограждающих конструкций.
С повышением влажности строительных материалов повышается их теплопроводность. Следовательно, при проектировании наружных ограждающих конструкций для сохранения их теплозащитных свойств в процессе эксплуатации необходимо предусматривать меры для предотвращения возможного их увлажнения. Повышение влажности строительных материалов в ограждающих конструкциях нежелательно по многим причинам. С гигиенической точки зрения влажные ограждающие конструкции - источник повышения влажности воздуха в помещениях зданий, что отрицательно сказывается на самочувствии людей. Кроме того, увлажненные строительные материалы представляют собой биологически благоприятную среду для развития многих микроорганизмов, что вызывает ряд заболеваний у людей. С технической точки зрения влажные ограждающие конструкции быстро разрушаются от действия низких температур (в результате замерзания влаги в порах и капиллярах строительных материалов), процессов коррозии (например, выщелачивание извести из строительных растворов), биологических процессов. Причины увлажнения ограждающих конструкций различны. Строительная влага (или техническая) обусловлена мокрыми процессами при производстве строительных работ (кладка стен из изделий на строительных растворах). В правильно запроектированных конструкциях строительная влага достигает допустимого предела и стабилизируется в течение первых лет эксплуатации здания. Грунтовая влага в результате проникает в толщу конструкций при нарушении гидроизоляции. В зависимости от пористой структуры материала ограждающей конструкции поднятие грунтовой влаги может достигать высоты третьего этажа современного жилого здания. Атмосферная влага в виде косых дождей с сильным ветром в теплое время года или инея, выпадающего на наружной охлажденной поверхности стен при оттепелях в холодный период года, увлажняет ограждающие конструкции на глубину нескольких сантиметров. Эксплуатационная влага увлажняет части стен, примыкающие к конструкциям полов как в гражданских зданиях (при мытье полов), так и в промышленных (проливы технологических жидкостей периодические, постоянные или аварийные). Конденсационная влага. Конденсация влаги может происходить на поверхности ограждающей конструкции или в толще ее в процессе диффузии водяного пара.
18. Передача звука через ограждающие конструкции.
При колебании какого-либо тела, находящегося в воздушной среде, прилегающие к нему частицы воздуха также приходят в колебательное состояние. В силу упругого взаимодействия между частицами воздуха колебательный процесс с определенной скоростью распространяется от источника к периферии. Такой процесс называется волновым, а периодическое возмущение среды — волной. Пространство, в котором распространяются волны, называется звуковым полем. В твердых средах возникают продольные и поперечные волны, в которых колебания частиц среды происходят перпендикулярно к направлению распространения волны. В тонких конструкциях образуются изгибные волны. Процесс распространения изгибных волн сложен, так как возникающие в конструкции деформации являются одновременно деформациями сжатия, растяжения и изгиба. Изгибные волны оказывают большое влияние на передачу звука по конструкциям.
Причиной возникновения шума в зданиях являются как внутренние, так и внешние источники. К внутренним источникам относятся инженерное и санитарно-техническое оборудование зданий (лифты, водопровод и т. п.), а также сами люди; к внешним — транспорт, промышленные предприятия. Для борьбы с шумом используются следующие методы: а) борьба в источнике возникновения шума; б) звукопоглощение и в) звукоизоляция. Наиболее радикальный метод борьбы с шумом— борьба в источнике. Однако это не всегда возможно и, кроме того, часто выходит за пределы компетенции инженеров-строителей. Борьба с шумом путем звукопоглощения основывается на следующем. Звуковые волны, излучаемые источником, достигают ограждающих поверхностей и, отражаясь от них, снова распространяются в воздухе помещения. Энергия отраженных звуковых волн ,будет меньше энергии падающих звуковых волн , так как часть энергии поглощается при распространении звука в воздухе и в материале ограждающих конструкций, а также передается через них. При многократных отражениях звуковых волн в помещении устанавливается звуковое поле с определенными уровнями звукового давления. Чем больше будет звукопоглощение в помещении, тем меньше будет уровень звукового давления. Значительно большие результаты достигаются с помощью звукоизоляции. Пути передачи шума от источника в изолируемое помещение могут быть прямыми и косвенными . Шум, распространяющийся по смежным конструкциям, часто называют структурным. Структурным называется также шум, излучаемый конструкцией, жестко связанной с вибрирующим механизмом, например насосом, вентилятором или лифтовой установкой.
19. Проектирование и строительство зданий для районов с холодным климатом.
В зоне холодного климата распространены компактные объемы с ассиметричными двускатными кровлями. Крутой скат кровли ориентирован на юг, более длинный, пологий — на север, т.к. в этом случае он лучше противостоит снеговой и ветровой нагрузке. Подвальные и цокольные этажи, чердаки усиленно утеплены, вход в дом организован через тамбур. Городские дома блокируются для уменьшения теплопотерь
В холодном климате уместны компактные, «собранные» объемы с минимумом выступающих частей и вдающихся в общий объем ниш. Кровля целесообразна двускатная, она может быть асимметричной. Крутой скат кровли следует ориентировать на юг. Более длинный и пологий скат обращен на север, т.к. в этом случае он лучше противостоит снеговой и ветровой нагрузке. Подвальные и цокольные этажи, чердаки следует усиленно утеплять, вход в дом делать через одинарный или двойной тамбур. Городские, да и сельские дома могут блокироваться для уменьшения теплопотерь. Северный фасад имеет минимальное остекление.
Для более холодных территорий свойственны компактная планировка сооружений без изломов наружных стен, утепленные полы первого этажа, увеличенные площади входных тамбуров, уменьшенные оконные проемы.
20. Проектирование и строительство зданий для районов с жарким влажным климатом.
Создание требуемого микроклимата в жилых и рабочих помещениях здании начинается с максимально возможного использования естественных факторов: выбор соответствующего места, планировки и типа застройки, включение в застройку естественного или искусственного озеленения и обводнения территории, использование для защиты от ветров естественных преград и т.п. В жарком влажном климате требуется предусмотреть хорошее проветривание территории поселения, для чего следует применять рассредоточенную застройку короткими и точечными зданиями, что способствует эффективному проветриванию внутри- квартальной территории.
Защита от перегрева. В жарком климате толстые стены служат аккумуляторами ночной прохлады, кровля тоже делается массивной, применяются и тепловые экраны из тростника, прутьев или индустриальных материалов, расположенные на отступе от основных конструкций (воздух, проходя сквозь воздушную прослойку, остужает перекрытие, которое оказывается к тому же в тени экрана). Традиционным приемом застройки является строительство одноэтажных прямоугольных зданий, выходящих в затененные улочки и дворы глубокими портиками. Тень на улочках создается высокими стенами заборов и вьющимися растениями. Для влажного и жаркого климата тропиков с перепадом температур всего 8° наиболее приспособлено народное жилище, приподнятое на проветриваемом помосте и защищенное навесом (рис. 1).
