Физико-технические основы проектирования зданий

Понятие качества зданий охватывает такие свойства, как комфортность и капитальность. В зависимости от совокупности этих свойств в Строительных Правилах установлена классификация сооружений на четыре класса. В разные исторические периоды объем комфортных требований был непостоянен. С увеличением технических возможностей общества увеличивается количество и поднимается уровень этих требований, т.е. расширяются рамки понятия «комфортность». Комфортность в современных рамках понятия подразумевается оптимизированная система «человек – среда».

Критерии комфортности среды, замкнутой стенами здания, делят на три группы: гигиены, удобства, (функциональности) и безопасности. Гигиенические требования направлены на обеспечение в помещениях наиболее благоприятного для человека микроклимата. Показателями климатической среды являются тепловлажностный режим, чистота воздуха, зрительный и звуковой комфорт.

Параметры среды подбирают с учетом функционального состояния людей, рассматривая условия необходимые для отдыха, работы и т.д.

Микроклимат помещений трактуют как тепловлажностный режим и чистота воздуха помещений, а микроклиматические условия выбирают, исходя из таких физиологических показателей теплового состояния человека, как температура тела и кожи на туловище и конечностях, влагопотери испарением при воздействии перегрева и теплоощущения.

Термическое восприятие человека не совпадает со значением температуры воздуха. Ощущения теплового комфорта зависят не только от температуры, показываемой «сухим» термометром, но и увлажненным, а также относительной влажности и скорости движения воздуха.

Чистота воздушной среды подразумевает такое загрязнение, при котором содержание примесей не превышает нормативных пределов. В воздухе содержатся много газообразных веществ вредных для человека. Это антропотоксины – продукты жизнедеятельности человека в помещениях (дыхания, разложения пота, горения и испарения, табачного дыма и запахов еды). Кроме того в помещениях концентрируется и так называемые фоновые вещества, присутствующие в атмосфере города, продукты сгорания горючего в двигателях автомашин и котельных предприятий, выделения отходов производств и пр. Очистки воздуха способствует воздухообмен с наружной средой. Его краткость устанавливают исходя из количества находящихся в помещения людей. Эффективность воздухообмена помещений зависит от аэрации застройки.

Особое внимание уделяют инсоляции помещений, поскольку солнечные лучи оказывают гигиеническое действие на внутреннюю среду и чисто психологическое тонизирующее влияние на человека. Эффективность инсоляции зависит от ее продолжительности, которую нормируют строительными нормами и правилами. Нормативную продолжительность задают на определенный период года. Норма зависит от климатической зоны размещения здания и непрерывности инсоляции (стр. 48-98 учебник под ред. А.В. Захарова «Архитектура гражданских и промышленных зданий» М., стройиздат 1993г.).

Звуковой комфорт как физическое явление представляет собой, центростремительное волновое движение упругой среды, физиологический процесс является ощущением, возникающее при воздействии звуковых волн на органы слуха и организм в целом. Органы слуха человека способны воспринимать звуки от 16 до 20 000 Гц и оценивать не абсолютное значение изменения частоты, а относительное.

Увеличение частоты вдвое вызывает ощущение повышения тока на величину называемую октавой. Октава это полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней. В практике спектр воспринимаемых человеком звуков делят на 8 октав.

Звуковое давление (р) представляют как разность между мгновенным полным давлением в момент прохождения звука и средним в среде при отсутствии звукового поля. Звуковое давление выражают в Паскалях. Нижний предел p, за которым человеческое ухо не может ощущать а верхний, который воспринимается как болевое ощущение, - болевым порогом. С физиологической точки зрения звуковые волны делят на полезные звуки и шум. Шум вызывает раздражающее действие на организм.

Предельный уровень звукового давления, длительное воздействие которого не приводит к преждевременным повреждениям органов слуха, равен 80; 90 дБ. Шумовой комфорт необходим человеку для нормальной деятельности нервной системы.

В практике шумы делят по интенсивности на три группы.

Во время сна и пассивного отдыха относят шумы от звукового порога до 40 дБ.

Во время работы происходит частичная адаптация организма и ухо способно воспринимать уровень шумов от 40 до 80 дБ. В эту группу причислена основная масса звуковых сигналов окружающей среды: шум инженерного оборудования зданий, работа радиоаппаратуры, громкий разговор.

Источниками шума могут быть разные электро и радиотехнические устройства. Сочетания звуков и их частоты проявляется в широком секторе звукового давления.

Особо нежелателен в общественных и особенно в жилых помещениях шум с уровнем звукового давления от 90 дБ до порога болевого ощущения. Такой шум вызывает не только быстрое утомление, нервозность, но и может привести к трудноизлечимым заболеваниям.

В целях шумозащиты зданий применяются следующие приемы.

Конструктивные, связанные с применением многослойных конструкций стен (стр. 142-144 учебник под ред. А.В. Захарова «Архитектура гражданских и промышленных зданий» М., Стройиздат 1993г.).

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ

Типология – это взаимоотношения между различными типами каких-либо явлений или предметов, представленные в виде научной системы, и изучение таких взаимоотношений. Типология используется для сравнения признаков, связей, функций и отношений. Логическими формами, используемыми в типологии, являются тип (образец), классификация (установление связи между классами объектов) и таксономия (соподчиненность).

Архитектурная типология зданий систематизирует основные принципы формирования типов зданий с учетом их основных характеристик и особенностей. Архитектурная типология определяет перечень зданий и их классификацию, устанавливает параметры норм проектирования, состава, размера и функциональной связи помещений.

Наиболее общими являются классификации зданий по следующим отличительным признакам: по функциональному назначению, по этажности и материалу стен или основных несущих конструкций. Кроме этого существует еще целый ряд классификационных признаков: здания различаются но степени ответственности (капитальности), по степени огнестойкости, по способу возведения, по объемно-планировочному решению и т.д.

Функциональное назначение. По назначению (функции) здания, как уже сказано в предыдущем разделе, подразделяются на жилые, общественные, промышленные и сельскохозяйственные. В данной лекции здания хозяйственного назначения (сельскохозяйственные) не рассматриваются. Жилые и общественные здания совместно называются также гражданскими зданиями (рис. III.1).

Рис. III.1. Классификация зданий по функции:

а – жилое здание (общежитие): б – общественное здание (цирк); в – комплекс промышленных зданий авторемонтного завода

Этажность. По этажности любые здания подразделяются на малоэтажные, среднеэтажные, многоэтажные, повышенной этажности и сверхвысокие ("высотные" здания или "небоскребы") (рис. III.2).

Рис. III.2. Классификация зданий по этажности:

а – малоэтажное здание; б – здание средней этажности; в – многоэтажное здание; г – здание повышенной этажности; д – высотное здание (небоскреб)

Материал. По материалу стен (а в более широком смысле – по материалу основных несущих конструкций) здания классифицируются на деревянные, каменные (включая кирпичные), железобетонные, металлические и из комбинации вышеперечисленных материалов (рис. III.3).

Рис. Ш.3. Классификация зданий по материалу:

а – деревянный жилой дом (фахверковые дома: деревянный каркас и кирпичное заполнение стен); 6 – каменное здание банка; в – здание аэропорта из монолитного железобетона; г –выставочное здание с несущими металлоконструкциями ("Хрустальный дворец" в Лондоне); д – строительство здания с железобетонными навесными панельными стенами