Задача строительной климатологии

Вапвап

Ыва

2.1. Крупноблочная Для наружных стен блоки формуют из легкого или ячеистого бетона, для внутрен- строительная них из тяжелого бетона, установка крупных блоков - по принципу каменнойклад-

система ки. Блокиукладываются на цементно-песчаный раствор с перевязкой вертикаль-ных швов.

Система ориентирована на однослойные конструкции, поэтому в целях энерго- сбережения целесообразна в комбинированном варианте со слоистыми наруж- ными стенами из панелей или кирпичной кладки.

Применение: жилые и массовые общественные здания (школы, поликлиники) до 16 этажей.

Внедрение панельной системы с более высоким уровнем индустриализации при- вело к сокращению объемов крупноблочного строительства;

2.2 Панельная Несущие стены - из панелей (однослойных, трехслойных) высотой в этаж, кото-

система рые устанавливают на цементно-песчаный раствор без перевязки швов, устой- чивость панелей обеспечивается специальными конструкциями стыков и связей.

Применение: гражданские здания до 30 этажей в обычных условиях строитель- ства, до 14 этажей в сейсмических (ввиду высокой пространственной жесткости);

2.3. Каркасно- Выполняется в виде несущего сборного железобетонного каркаса и наружных панельная система стен из бетонных или небетонных панелей.

Применение: общественные здания высотой до 30 этажей.

Уступает панельной по показателям затрат труда, сроков строительства и рас- хода стали;

2.4. Объемно- Выполняется из крупных объемно-пространственных бетонных элементов, зак- блочная система лючающих всебе жилую комнату или другой фрагмент здания, которые уста- навливают друг на друга без перевязки швов.

Применение: жилые здания, гостиницы, общежития до 16 этажей;

2.5. Монолитные и Несущие конструкции выполняются из монолитного бетона (бескаркасные зда- сборно-монолитные ния), либочастично из монолита, частично из сборных железобетонных изде- системы лий (каркасные и бескаркасные).

Применение: жилые здания средней и повышенной этажности.

Метод скользящей опалубки подразумевает непрерывное бетонирование стен в синхронно перемещающихся по вертикали опалубочных щитах, установленных по контуру всех несущих стен здания (применяется в строительстве односекционных домов и стволов жесткости в здании ствольной и каркасно-ствольной конструкции систем);

Метод объемно-переставной опалубки подразумевает поэтажное бетонирование внутренних стен и перекрытий с последовательным горизонтальным перемещением Г- или П - образной объемной опалубки;

Метод крупнощитовой или блочной опалубки выполняется путем поэтажного бетонирование несущих стен в объемно-пространственных опалубочных блоках размером на конструктивно-планировочную ячейку;

Метод подъема перекрытий осуществляется бетонированием полного пакета перекрытий и покрытий в опалубке на нулевой отметке с последующим перемещением по вертикальным несущим конструкциям и закреплением на проектных отметках, при этом вертикальные конструкции монтируют на проектных отметках;

Метод подъема этажей аналогичен МПП, но вертикальные конструкции монтируют на нулевой отметке.

а) Традиционная Выполняется с несущими рублеными стенами из уложенных по периметру горизонтальных

(бревенчатая рубленая) бревен (венцов);

Система

б) Полносборная Может быть представленабрусчатой (с несущими стенами из брусьев квадратного или

система прямоугольного сечения), каркасной (с заполнением пространства между стойками уте- плителем на постройке), щитовой (щиты заводского изготовления).

4. Строительные системы зданий с металлическими конструкциями

а) Комплектной поставки В комплекте: колонны, легкие пространственные конструкции, покрытия, трехслойные па- нели наружных стен, профили-нащельники стыков,оконные блоки, комплектующие изде- лия;

б) Мобильные одноэтажные здания из блок-контейнеров.

В жилищном строительстве как наиболее массовом, в целях экономии материальных ресурсов, важно ограничить разнообразие размеров основных параметров здания (шаг, пролет, высота этажа), это требует конструктивных элементов.

С целью унификации производят типизацию геометрических параметров изделий.

Типизация геометрических параметров лежит в основе Единой Модульной Системы (ЕМС), которая подразумевает кратность параметров здания единому модулю М (100 мм) или укрупненным модулям 3М (300 мм), 6М (600 мм), 12М, 15М, 30М, 60М. То есть чем М тем ¯ номенклатура изделий. В зависимости от назначения объекта обеспечивают привязку к ЕМС:

- для жилищного строительства - 3М, 6М, 12М;

- для массовых общественных зданий - 6М, 15М;

- для промышленных - 30М и 60М.

Следовательно, на эти модули ориентирована домостроительная промышленность и промышленность сборного железобетона.

Требования модульной координации размеров распространяются на проектирование зданий с различными конструкциями в том числе кирпичные, сборно-монолитные и другие, так как в каждом из них применяются сборные элементы.

Процесс типизации конструкций связан с процессом типизации зданий и их элементов.

Выделяют 4 метода типизации:

1. Метод открытой В основе метода лежит принцип «детского конструктора». Данный принцип типи- системы типизации зации подразумевает подчинение системе укрупненных модулированных кон- структивных размеров зданий (высот этажей, пролетов и шагов несущ. Конструк- ций), то есть проектирование сборных изделий с учетом габаритных размеров. Используется принцип разрезки здания - «панель на комнату».

Требуемая номенклатура изделий при использовании открытой системы типиза- ции - 600-1000 типоразмеров. В настоящее время используется ограниченный ряд унифицированных геометрических параметров, узлов сопряжений и т.д.

Преимущества: отсутствие видимых стыков, снижение затрат на отделку;

Недостатки: ограничение планировки при изменении которой необходимо менять размеры панелей и стальных форм.

2. Метод закрытой Метод базируется на разрезке запроектированного в модульной системе здания

системы типизации на сборные элементы, то есть используется обратный порядок.

Требуемая номенклатура изделий - 60-80 типоразмеров.

3. Метод разделения Следующий метод не имеет четкого названия и подразумевает разделение

номенклатуры изделий номенклатуры изделий на многотиражные, которые дают возможность высокоме-

на многотиражные ханизированного производства и малотиражные, то есть изменяемые. Для последних используются отдельные технологические линии с оборудованием для гибкого изменения габаритов изделий.

4. Блок-секционный В качестве единицы типизации - фрагмент здания, блок-секция, свободно комби- метод нируемая в здания различной конфигурации.

В развитие метода разработаны варианты с различными элементами типизации - блок-квартира, лестнично-лифтовой блок.

Типизированные сборные элементы конструкций включают в каталоги унифицированных индустриальных изделий, ГОСТы и ОСТы. С развитием строительной науки и техники содержание каталогов дополняется новыми техническими решениями и очищается от устаревших.

Рациональное проектирование ограждающих конструкций с учетом климата и температурно - влажностного режима помещений подразумевает выбор материала, расположение его в ограждении, установление оптимальной толщины слоя. Значимую роль в решении этой задачи играет строительная теплофизика.

Строительная теплофизика является разделом строительной физики и рассматривает теплозащитные свойства зданий и конструкций.

Задача строительной физики: обоснование наиболее целесообразных в эксплуатации решений зданий и ограждающих конструкций, удовлетворяющих требованиям обеспечения в помещениях благоприятного микроклимата для человека.

В термодинамическом отношении ограждающие конструкции - это открытые системы, обменивающиеся с окружающей воздушной средой как энергией (теплообмен), так и веществом (влагообмен и воздухообмен).

При отсутствии теплового равновесия внутри тела происходит перераспределение кинетической энергии и изменение интенсивности теплового движения молекул и атомов, т.е. перемещение некоторого количества тепла из более нагретой области тела в менее нагретую с соответствующим изменением температуры в этих областях. Этот процесс называется теплообмен (теплопередача) (рис.1.).

Процесс теплообмена или теплопередачи происходит до выравнивания температуры в теплообмениваю-щихся областях тела. Теплопередача является сложным физическим процессом и может осуществляться в трех формах: теплопроводности, конвекции и излучении.

Теплопроводность Передача теплоты путем непосредственного соприкосновения частиц тепла с раз- личной температурой.

При теплопроводности температура внутри тела различна и непрерывна.

Мгновенное значение температуры во всех точках тела для какого-либо момента времени называется температурным полем тела.

Конвективная Перенос тепла движущимися массами жидкости или газа, то есть процесс тепло- теплопередача обмена между непосредственно соприкасающейся поверхностью твердого тела и движущейся жидкостью или газообразной средой.

Тепловое излучение Подразумевает превращение тепловой энергии пограничного слоя в лучистую энергию, распространяющуюся в пространстве в виде электромагнитных волн со скоростью света.

При падении на поверхность других тел часть лучистой энергии отражается обратно в пространство, а другая ее часть поглощается поверхностным слоем и преобразуется в тепловую энергию.

Отраженная от поверхности тела лучистая энергия, присоединяясь к излучаемой данным телом энергии, образует совместно с последней эффективное излучение, которое в свою очередь претерпевает поглощение и отражение поверхностями других тел - таким образом между телами происходит теплообмен.

Физические процессы, происходящие в ограждающей конструкции при эксплуатации определяется ее теплотехническими свойствами ограждающих конструкций и зависят от свойств строительных материалов:

Теплотехнические свойства ограждающих конструкций в значительной степени зависят от теплотехнических свойств строительных материалов:

Теплопроводность Способность материала проводить тепло через свою массу, характеризуется строительных коэффициентом теплопроводности – (l).

Материалов

Коэффициент Количество теплоты, проходящее через 1 м² стены толщиной 1 м за один час при теплопроводности разности температуры на внутренней и внешней поверхностях в 1^оС. [Вт/м² ^оС].

· от плотности (вес единицы объема материала [кг/м³]) и пористости материала (доля воздушной составляющей [%])

Строительные материалы состоят из твердого вещества, образующего скелет и воздуха, заполняющего пространство (поры) между твердым веществом. Составные части материала- твердое вещество и воздух обладают различными коэффициентами теплопроводности. Так коэф. теплопроводности твердого вещества значительно превышает коэффициент теплопроводности воздуха, заключенного в порах материала. Поэтому коэффициент теплопроводности пористого материала представляет собой некоторую промежуточную величину - чем больше доля воздуха в материале, тем ниже коэф. теплопроводности, и наоборот.

чем ¯ плотность и пористость тем ¯ коэф. теплопроводности

· от влажности материала (доля влаги, содержащейся в материале - по объему или по массе [%])

При увлажнении материала влага вытесняет воздух из пор материала и заполняет их частично или полностью, при этом теплопроводность воды в 20 раз выше теплопроводности воздуха. По мере заполнения пор влагой значение коэффициента теплопроводности увеличивается и тем самым понижаются теплозащитные свойства материала.

чем влажность тем теплопроводность

· от температуры материала

Коэффициент теплопроводности строительных материалов зависит от средней температуры материала, при которой происходит передача. С повышением температуры повышается и коэффициент теплопроводности

чем температура теплопроводность

Теплоемкость Свойство материала поглощать тепло при нагревании и выделять его при строительных охлаждении (характеризуется удельной теплоемкостью - С)

Материалов

Удельная Количество теплоты, которую необходимо сообщить 1 кг материала для теплоемкость повышения температуры всей его массы на 1 ^оС [Вт/кг ^оС].

С увеличением влажности материала – увеличивается теплоемкость.

Например, теплоемкость влияет на расположение утеплителя в ограждающей конструкции (снаружи, внутри или посередине).

С влажности материала теплоемкость

Н-р,

Как было отмечено выше теплофизические свойства строительных материалов, а следовательно и ограждающих конструкций зависят от температуры и влажности материала, которые в свою очередь в значительной степени обусловлены климатическими характеристиками (см. лк 1)

Задача строительной климатологии

обоснование целесообразных проектных решений планировки населенных мест, типов зданий и ограждающих конструкций, учитывающих особенности климата:

1) климатологические факторы, способствующие увеличению влагосодержания конструкций (w)

где р - количество осадков в жидкой фазе, увлажняющих ограждение;

j - величина относительной влажности в теплый период года, ограничивающая испарение

Q_с - количество солнечной радиации в течении года;

Многоквартирные здания по объемно-планировочному признаку подразделяются на секционные, коридорные, галерейные, а малоквартирные - на одно- и двухквартирные блокированные.

Усадебный дом Представляет собойотдельно стоящий малоэтажный дом с надворными постройками и земельным участком для подсобного хозяйства или рекреационных функций (рис1.а). Предназначен для строительства в селах малых городах, на периферии больших и крупных городов, а также в пригородах крупнейших. Сельская усадьба и городской коттедж (особняк) разновидности усадебного дома для проживания одной семьи;

Блокированный дом Дом образуется соединением нескольких односемейных жилых домов (блоков) в единое здание, жилая ячейка - блок-квартира с отдельным входом и приквартирным участком(рис1.б). Число квартир практически ничем не ограничено. Этажность в основном до 4 этажей. Площадь участков - 150-200 м². Применяют во всех поселениях городского типа, в том числе и в крупнейших городах, но по своему предназначению целесообразны в на периферии или в пригородах. Обеспечивают средние слои городского населения;

Коридорный дом С выраженной закрытой горизонтальной коммуникацией (коридор) с расположенными по обе стороны квартирами (рис1.в). Число квартир на этаже практически любое, этажность также не ограничена. Исторически среди многоквартирных жилых зданий этот тип возник первым - с серидины XIX в. известен как «казарма» - основной тип рабочего жилища. В России этот тип домов используется для временного проживания (общежития, гостиница);

Галерейный дом С выраженной открытой горизонтальной коммуникацией (галерея) с расположенными по одну сторону квартирами (рис1.г). Галерея, как открытое пространство с естественным светом, обеспечивает двустороннюю ориентацию и сквозное проветривание квартир, что важно в районах с теплым и жарким климатом. Число квартир и этажность практически не ограничены;

Секционный дом Объединяет на каждом этаже несколько квартир вокруг вертикальной коммуникации (лестницы, лестнично-лифтового узла), что образует повторяющийся объемно-планировочный элемент - секцию, соединение секций формирует многосекционный дом, одна секция - основа башенного или точечного дома(рис1.д). Секционный дом имеет гибкую планировочную структуру, поэтому был взят за основу при создании всех серий жилых квартирных зданий для массового строительства в Советский период. В мировой практике такой тип считается дорогим;

Смешанной Комбинация в одном здании коридора, галереи и секции (коридорно- секционные

планировочной игалерейно-секционные). Квартиры расположены в секциях, связанными

структуры коридорами или галереями (рис1.е).

Рис.1. Основные типы жилых зданий: 1 - усадебный; 2 – блокированный; 3 - коридорный;

4 - галерейный; 5 - секционный; 6 - смешанной планировочной структуры (коридорно-секционный):

а - квартира; б – коридор; в – лестница; г – придомовой участок; д – галерея; е – секция;

ж – дом; х – усадьба; и – блок; к – палисадник; л – приквартирный участок; м – номер (жилая комната);

н - нежилая часть(обслуживание); п – улица.

Каждый тип здания формируется из объемно-планировных жилых единиц (квартиры, гостиничные номера, жилые ячейки общежитий), коммуникационных (коридоры, вестибюли, лестнично-лифтовые холлы) и вспомогательных (колясочные, велосипедные).

Рассмотрим принципы организации основной объемно-планировочной жилой единицы – квартиры.

Квартира Основной структурный элемент (жилая ячейка) жилого дома, предназначенная для заселения семей

Квартира должна удовлетворять требованиям отдельного человека и семьи в целом, то есть должны выполняться требования изоляции и объединения. Таким образом, квартира должна служить местом самореализации личности, а также быть местом гармоничного развития семейных контактов.

Основное условие комфортабельности квартиры: беспрепятственное осуществление каждого вида жизнедеятельности, то есть соблюдение функциональных требований.

В результате изучения процессов жизнедеятельности была разработана их номенклатура. Установлено, что в средней современной квартире осуществляются 40 бытовых процессов, которые необходимы широко распространены и характерны для различных семей не зависимо от их образа жизни. Для их выполнения необходимо функциональное зонирование помещений и квартиры.

С целью функционального зонирования различают три группы бытовых процессов

1) Отдых (сон, пассивный отдых, личная гигиена, физкультура, общение с природой, потребления культуры и общения);

2) Быт (воспитание детей, приготовление и прием пищи, хозяйственная деятельность, хранение предметов и вещей);

3) Труд (профессиональный труд, учеба и самообразование, любительская деятельность).

Выполнение каждого вида жизнедеятельности требует определенных функциональных зон бытовых процессов.

Функциональная зона Это пространство, в котором осуществляется процесс жизнедеятельности, имею- бытового процесса щее условные границы.

Размеры функциональной зоны устанавливают исходя из антропометрических и эргономических требований и принимают в соответствии с ЕМС кратными модулю М=100 мм или 1/2М=50 мм.

Функциональная зона бытового процесса принято делить на 3 части:

1) Постановочной площади, где размещают оборудование и мебель процесса;

рабочей площади, предназначенной для использования человеком необходимого оборудования;

резервной площади, которая служит для перемещения человека при выполнении бытового процесса

Функциональные зоны являются первичными структурными единицами формирования помещений, путем их комбинации и различного расположения по отношению к друг другу.

Помещение Основной элемент пространственной организации квартиры, включающий функ-циональные зоны и коммуникационные площади.

В соответствии с этим выделяют две задачи проектирования помещений:

- обеспечение вариантного размещения функциональных зон;

- создание свободного пространства.

По назначению выделяют две группы помещений в квартире:

1. Жилые -гостиная, столовая, кабинет, библиотека, детская, спальня, холл и т.д;

2. Подсобные -кухня, передняя, ванная, уборная, коридор, кладовая, встроенные шкафы, тамбур, открытые помещения (балкон, лоджия, веранда)

Планировочные параметры помещений (площадь, пропорции, конфигурации, габариты) устанавливают в зависимости от числа функциональных зон.

Отсюда две задачи проектирования помещений: 1.

· жилые -

· подсобные -

Состав квартиры

Общая жилая комната

Основная и наибольшая по площади комната квартиры многофункционального и универсального назначения.

Предназначена для общесемейных видов жизнедеятельности т.е. активных форм отдыха (общения, занятий любительской и профессиональной деятельностью, приема гостей, досугово-информационной деятельности)

Собирательный образ функции - принятие пищи духовной.

Площадь:

- в однокомнатной квартире не менее - 14 м²;

- в двухкомнатной и более квартире - не менее 16 м²;

- в комфортабельной квартире - 24-30 м².

Увеличение площади общей комнаты на некотором этапе не повышает комфортность проживания. Целесообразно для этого создавать два общесемейных помещения - гостиную и столовую или три - гостиную, столовую и семейную комнату для отдыха (комнату для занятий - кабинет), не выходя за пределы рекомендуемой общей площади квартиры.

Пропорции

- квадратная форма 1:1;

- прямоугольная форма 1:1,5.

Квадратная комната по эстетическим и эргономическим требованиям предпочтительней продолговатой. Прямоугольная комната имеет больший периметр стены, что важно при меблировке помещения и размещении оборудования.

Функциональные зоны общей комнаты:

Принятия пищи (столовая) - располагается в близи кухни, у входа или у раздаточного окна;
Хранение предметов досуга;
любительской и профессиональной деятельности;
Общения;
Тихого отдыха - зоны общения и тихого отдыха совмещаются, так как используется одна и та же мебель;

6. Просмотра телевизора - зоны просмотра телевизора и прослушивания музыки проектируют исходя из минимальных и наиболее удобных расстояний между аппаратом и зрителем (250-300 см) в стороне от проходов.

В общих жилых комнатах целесообразно применение раздвижных перегородок между общей комнатой и передней, между общей комнатой и кухней, а также меду общей комнатой и другими помещениями квартиры. Этот прием обогащает интерьер общесемейной зоны квартиры, которая воспринимается как система «перетекающих» пространств и позволяет изолировать чужеродные функции. Общая комната со сложным планом получается в результате объединения основной прямоугольной части помещения и дополнительной - прямоугольной или квадратной формы - алькова. По назначению различают следующие виды альковов: спальный, для отдыха, столовый, рабочий и др.

Окна

Принято устаивать большие окна (одно большое или группа меньших) с ориентацией на юго-восток для соблюдения требований инсоляции.

Часто по главной оси общей комнаты помещают эркер. Эркер - выходящая из плоскости фасада часть помещения, частично или полностью остекленная, улучшающая его освещенность и инсоляцию. Эркеры эффективны с северной стороны дома.