Конструктивное решение здания

В разделе должна быть характеристика основных конструктивных элементов здания:

- Фундаменты, их тип и конструкция, материалы, глубина заложения и ее зависимость от глубины промерзания для заданного района строительства, расположение гидроизоляции, материал гидроизоляции, наличие осадочных швов, их устройство;

- Каркас здания – типы колонн, их сопряжение с фундаментами, ригелями, несущими элементами покрытия и между собой по высоте; принятый тип ригелей, плиты перекрытий; обеспечение пространственной жесткости каркаса;

- Стены – материал наружных и внутренних стен, их толщина, усиление простенков, углов, крепление к каркасу; тип и марки панелей; наличие и описание перемычек, карнизов и парапетов как элементов стен;

- Теплотехнический расчёт наружной стены

Рисунок 1

Определить толщину наружной многослойной стены пятиэтажного жилого дома в городе Уфе. В конструкцию стены входят 5-ть слоев (см.рисунок 3.):

слой штукатурки из цементно-песчаного раствора;

несущий слой из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м³ на цементно-песчаном растворе;

утеплитель - пенополистирол плотностью 100 кг/м³;

вентилируемая наружным воздухом воздушная прослойка;

облицовочный слой из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м³ на цементно-песчаном растворе;

Необходимые данные для расчета.

Температура внутреннего воздуха ( СНиП2.08.01-89) - t_В=20°С.

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 °С, по таблице 22 – t_Н = -35°С.

Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8°С по таблице 22 - Z_ОТ.ПЕР=213 сут.

t_ОТ.ПЕР = -5,9°С.

Решение. Весь расчет сводится к определению необходимой толщины утеплителя.

1. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям по формуле 1:

= м²·С/Вт; (1)

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, n = 1; таблица 20;

t_В – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования зданий, t_В = 20˚С;

t_Н – расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, t_Н = -37˚С; таблица 22;

Δt^Н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, Δ t^Н = 4,0˚С; таблица 19;

α_В – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, α_В = 8,7 Вт/(м²×˚С); таблица 21.

2. Определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле:

(2)

3. По таблице 18 определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения (интерполяцией).

R = м²·˚С/Вт; (3)

Так как требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения, больше требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно- гигиеническим и комфортным условиям (3, 331 м²·˚С/Вт), то используем в дальнейшем расчете большее значение.

4. Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, в расчете не учитываются. Так как, в рассматриваемом примере, воздушная прослойка вентилируемая, то в расчете учитываем только 1, 2 и 3 слои.

По таблица 27 определим необходимые для расчета характеристики материалов.

Таблица 6

Номер слоя	Наименование материала	Толщина слоя, δ м.	Плотность, γ, кг/м3	Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/(м·˚С)
	Штукатурка-цементно-песчаный раствор	0,01		0,76
	Несущий слой из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м3 на цементно-песчаном растворе	0,38		0,58
	Утеплитель-пенополистирол	Х		0,041

5. Используя формулы находим толщину утеплителя, представляя в формулу вместо

м²×˚С/Вт. (4)

где α_Н – коэффициент теплопередачи для зимних условий, α_Н = 23 Вт/м²×˚С; таблица 23.

δ₃ = R₃ × λ₃ = 2.504 · 0.041= 0,103 м (5)

Округляем полученное значение толщины утеплителя в большую сторону до значения, ближайшего по ГОСТ на плиты из пенополистирола (таблица 29) - δ₃ = 110 мм.

Проверка

м²·˚С/Вт. (6)

Полная толщина стены, без учета штукатурки, составила:

120+20+110+380=630 мм.

Условие выполняется

3,51 м²×˚С/Вт 3,331 м²×˚С/Вт

- Перекрытия – конструкция (ребристые, безбалочные, многопустотные или плоские плиты), анкеровка плит между собой и к стенам, материал покрытий и их толщина; теплотехнический расчёт покрытий.

- Теплотехнический расчёт плит чердачного перекрытия

Пример 2. Определить толщину утеплителя покрытия административного здания в городе Бисер Пермской области. В конструкцию покрытия входит 7 слоев (см. рисунок 2.) :

железлбетонная многопустотная плита покрытия;

пароизоляции – пергамин (1 слой);

керамзит по уклону (минимальная толщина 20 мм);

плитный утеплитель – плиты минераловатные повышенной жесткости на органо-фосфатном связующем;

гидроиоляция – пергамин (1 слой);

цементно-песчаная стяжка;

четырехслойный рубероидный кровельный ковер.

Необходимые данные для расчета.

Температура внутреннего воздуха (СНиП 2.09.04-87) –t_В = 18°С.

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92°С, по таблица 22 – t_Н=-36°С.

Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха ≤8°С по таблица 22 - =254 сут.; = -6,8°С.

Влажность внутреннего воздуха .

Рисунок 2

Решение

1. В данном примере предварительно необходимо рассчитать приведенное термическое сопротивление железобетонной плиты покрытия с круглыми пустотами по п. 2.8а); так как такая конструкция является неоднородной.

Расчет производим для участка плиты длиной 1 метр.

Заменим круглое отверстие квадратным.

(7)

Рисунок 3

Расчет проводим в два этапа.

А) Плоскостями параллельными тепловому потоку, разделим расчетный участок плиты, площадью 1 х 0,185 м, на два участка.

Участок I.

1-ый слой - железобетон d₁ = 0,04 м; γ₁ =2500 кг/м³ , λ₁ = 1,92 Вт/(м²·^˚С);

2-ой слой -воздушная прослойка: d₂ = 0,14 м; R_ВП =0,15 м²·^˚С/Вт (Приложение Ж)

3-ий слой - железобетон: d₃ = 0,04 м; γ₃ =2500 кг/м³ , λ₁₃ = 1,92 Вт/(м²·^˚С);

м²×˚С/Вт (8)

м²·°С/Вт; (9)

Расчетная площадь I участка – F₁ = 0,14 м²

Участок II.

Один слой железобетона : d = 0,22 м; γ =2500 кг/м³ , λ = 1,92 Вт/(м²·^˚С);

м²·°С/Вт; (10)

Расчетная площадь участка – F₂ = 0,045 м²

Отсюда по формуле 6 находим

м²·°С/Вт; (11)

Б) Плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, разделяем расчетный участок плиты на три слоя

1-ый и 3-ий слои – железобетон: d₁ = d₃ =0,04 м; γ₁ = γ₃= 2500 кг/м³ ,

λ₁ = λ₃ =1,92 Вт/(м²·^˚С);

м²×˚С/Вт (12)

2-ой слой – замкнутая воздушная прослойка + железобетон:

воздушная прослойка – R_В.П=0,15 м²·°С/Вт (Приложение Ж);

F_В.П. = 0,14 м²

Железобетон - d = 0,14 м; γ =2500 кг/м³ , λ = 1,92 Вт/(м²·^˚С);

F_Ж/Б = 0,045 м² (13)

м²·°С/Вт; (14)

Отсюда находим

м²·°С/Вт; (15)

Окончательно, приведенное термическое сопротивление плиты находим по формуле 7.

м²·°С/Вт (16)

2. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям по формуле 1.

= м²·С/Вт; (17)

где n =1 –таблица 20;

= 4 – таблица 19;

α_В =8,7 – таблица 21.

3. Определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле 2.

= (18+6,8)·254=6299 (18)

4. По таблице 18 определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения (интерполяцией).

м²·С/Вт; (19)

Так как требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения, больше требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям (4,12 м²·С/Вт 1,552 м²·С/В), то используем в дальнейшем расчете большее значение.

По таблице 27 определим необходимые для расчета характеристики материалов.

Таблица 7

Номер слоя по рисунку 2	Наименование материала	δ, м	γ, кг/м3	λ Вт/(м2×°С)
	Железобетонная многокорпусная плита покрытия	0,22		1,92
	Пароизоляция – пергамин (1 слой)	0,003		0,17
	Керамзит по уклону (min 20 мм)	0,02		0,21
	Плитный утеплитель – плиты минераловатные повышенной жесткости на органно-фосфатном связующем	Х		0,07
	Гидроизоляция – пергамин (1 слой)	0,003		0,17
	Цементно-песчаная стяжка	0,02		0,76
	Четырехслойный рубероидный кровельный ковер	0,02		0,17

5. Используя формулы 3,4,5 находим толщину утеплителя, подставляя в формулу 4 вместо R₂ .

(20)

Где - таблица 23.

δ₃ = R₄ · λ₄ = 3,525 · 0,07=0,247 м. (21)

Округляем полученное значение толщины утеплителя в большую сторону до значения, ближайшего по ГОСТ на плиты минераловатные повышенной жесткости на органо-фосфатном связующем (Таблице 29) - δ₄ = 250 мм.

6. Проверка.

(22)

Условие ≥ выполняется: 4,17 м²×°С/Вт = 4,12 м²×°С/Вт.

- Покрытия ( крыша) – материал несущих элементов (железобетон, дерево, металл), тип крыши ( совмещенная вентилируемая или невентилируемая, чердачная, плоская), несущая часть крыши, ограждающая часть крыши, состав покрытия ( пароизоляция, утеплитель, выравнивающий слой, кровля), система водоотвода с крыш, уклоны;