Category Archives: АРХИТЕКТУРА

И


0,60

"Е2Г

С

Ш

При

0,38

0,56

0,69

0,77

0,83

0,93

С

При —

8

= 0,5

2,26

1,97

1,76

1,62

1,48

1,31

С

При —

8

= 0,5

0,39

0,57

0,77

0,83

0,91

Теплоустойчивость ограждения — способность сохранять при колебаниях вели­чин теплового потока относительное постоянство температур на поверхности огражде­ния, обращенной в помещение.

Расчетный контроль теплоустойчивости ограждений осуществляется для конст­рукций наружных стен (при ?> <4) и покрытий (при О <5) и является обязательным при проектировании гражданских зданий для южных районов со среднемесячной темпера­турой июля более 20°С в целях предупреждения радиационного[††] перегрева помещений.

Расчетом контролируется амплитуда колебаний температуры на внутренней по­верхности ограждения Ат, которая должна быть не более требуемой А"р, определяемой по формуле:

^=2,5-0,1(^-21), (7.17)

Где г„ — среднемесячная температура наружного воздуха в июле.

Большие колебания температуры на облучаемой наружной поверхности огражда­ющей конструкции уменьшаются, затухают в ее толще (рис. 7.3.)

X

Рис. 7.3. Схема затухания температур­ных колебаний в толще однородной конструкции

Величина амплитуды колебаний температуры на внутренней поверхности Ах за­висит от величин затуханий расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха V в толще ограждения, которые определяют по следующим формулам:

(7.18)

(7.19)

К

(7.20)

Драп

Р макс ^ср )

+ 0,5 А, ;

.=0 (*»+Ж+0+- •+0„+>:,-, )(*,+К )

(5,+};)(,2 + У2)+… + (5„+У„)а„

Где р — коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностью, который для материалов наружных стен колеблется от 0,7 до 0,3; 1Л1акс и / — максималь­ное и среднее суточное значение суммарной солнечной радиации на поверхность ограж­дения за июль. Для наружных стен расчетной является поверхность, ориентированная на запад; А, — максимальная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха в июле; е ~ 2,718 — основание натуральных логарифмов; Уь У2, У„ — коэффициенты теплоусвое- ния наружной поверхности отдельных слоев ограждающих конструкций, которые при О слоя >1 равны коэффициенту теплоусвоения материала слоя з, а при характеристике теп­ловой инерции слоя О < 1 определяются расчетом, начиная от первого (от внутренней по­верхности слоя по формуле 7.21, а для последующих слоев — по формуле 7.22):

У (7.21)

1 +

(?’22)

Где У^/ — коэффициент теплоусвоения наружной поверхности предыдущего слоя.

В результате расчетной проверки теплоустойчивости наружного ограждения мо­жет оказаться, что его сечение, назначенное по результатам расчета сопротивления теп­лопередаче на зимние условия, должно быть увеличено по требованиям защиты от пере­грева. Такое мероприятие допустимо в случаях, когда по расчету на теплоустойчивость необходимо увеличение толщины теплоизоляционного слоя не более чем в 1,5 раза.

В остальных случаях необходимо прибегнуть к переработке конструкции, избрав более экономичный вариант, либо применив конструктивные способы снижения пере­грева конструкций и помещений. Такими способами могут служить замена бесчердач­ных крыш чердачными вентилируемыми, устройство солнезащитных экранов над по­крытием, вентилируемых воздушных прослоек в наружных стенах, устройство полов первого этажа по грунту, а не по перекрытию и др.

Сопротивление ограждающих конструкции воздухопроницанию. Под влияни­ем разности (Ар) общих давлений по обе стороны ограждения, вызванной тепловым на­пором или ветром, через ограждающие конструкции происходит фильтрация воздуха. Для обеспечения благоприятного температурного режима помещений особенно нежела­тельна фильтрация наружного воздуха через ограждение в зимнее время — инфильтрация.

Сопротивление проектируемого многослойного наружного ограждения воздухо­проницанию 7?,„ м2-ч Па/кг должно быть не меньше требуемого Первое определя­ется как сумма сопротивлений слоев ограждения

+- + *„„ (7.23)

А второе — прямо пропорционально расчетной разности давления воздуха на на­ружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций Ар и обратно пропор­ционально нормативной воздухопроницаемости ограждений С (кг/(м2-ч)):

Кр = , (7.24)

Где С для наружных стен, перекрытий и покрытий гражданских зданий состав­ляет 0,5, для наружных стен отапливаемых производственных зданий — 1, для окон и балконных дверей в деревянных переплетах — 6,0, а в пластмассовых и алюминиевых — 5,0 и т. д. по СНиП И-3-79*.

Разность давлений Ар определяется по формуле

Др = 0,55#(уя — у,) + 0,03у„V2 > (7.25)

Где Н — высота здания, м; V — максимальная из средних по румбам за январь ско­рость ветра, м/с; у„ и уя — удельный вес наружного и внутреннего воздуха, определяемые по формуле

У = 3463 , кг/м3, (7.26)

273 + /

Где I — температура воздуха наиболее холодной пятидневки для определения ун и расчетная температура внутреннего воздуха для определения уд.

В наибольшей степени подвержены инфильтрации конструкции окон и балкон­ных дверей. Их сопротивление воздухопроницанию должно быть не менее

2

" 0»{ьро)

Где Ар — то же, что в формуле 7.24, а Д/?о=10 Па.

Влажностный режим наружного ограждения. Повышение влагосодержания материала ограждений снижает теплозащитные свойства конструкций и их долговеч­ность из-за разрушения переувлажненного материала при многочисленных циклах за­мораживания и оттаивания. В связи с этим предельное начальное влагосодержание кон­струкций ограничивается нормами проектирования. В процессе эксплуатации конструк­ций при высыхании в результате воздухообменных процессов с внутренней и наружной сторон ограждения и солнечной радиации начальное влагосодержание уменьшается. В то же время влагосодержание конструкций может возрастать под воздействием атмо­сферной влаги в виде дождя, мокрого снега, инея; грунтовой влаги, поднимающейся по капиллярам материала при отсутствии или плохом выполнении гидроизоляции между подземными и наземными конструкциями; конденсационной влаги.

Каждое из названных воздействий может вызвать переувлажнение конструкций в эксплуатации, но наиболее часто конденсационное переувлажнение ограждений вызы­вается влагой, содержащейся в воздухе помещения.

Абсолютная влажность воздуха измеряется количеством влаги в единице объема воздуха в г/м3. В теплотехнических расчетах пользуются величиной относительной влажности воздуха

<р= —100%, (7.28)

Е

Где ? — предельная величина парциального давления водяного пара в Па при пол­ном насыщении воздуха водяным паром при заданной температуре; е — парциальное давление водяного пара в помещении.

Величина ф имеет большое гигиеническое значение, так как влияет на интенсив­ность испарения влаги кожными покровами человека. По этому показателю различают сухой (<р<50%), нормальный (<р= 50 — 60%), влажный (<р = 61-75%) или мокрый (<р>75%) режим помещений. Величина ф влияет на влагосодержание материала ограждения, на процессы конденсации влаги в толще и на поверхности ограждения. Температура воз­духа, соответствующая его полному насыщению водяным паром (<р = 100%), называет­ся точкой росы тр. При дальнейшем ее понижении избыток влаги конденсируется и в ка — пельно-жидком виде оседает на ограждении. Во избежание этого при назначении тепло­защитной способности стен обычно исходят из условия гв > т^что получило отражение в определении Я"’р по формуле 7.10, однако, и при соблюдении этого условия может воз­никнуть опасность выпадения конденсата на участках ограждения с увеличенными теп — лопотерями — в наружных углах и в местах теплопроводных включений (сквозных же­лезобетонных ребер, стоек каркаса и др.). Наличие элементов неоднородности в ограж­дении вызывает искривления теплового потока и неравномерность распределения тем­ператур (температурного поля) в толще ограждения (рис.7.4). Расчет температур на вну­тренней поверхности и в толще ограждений при этом осуществляется на основе диффе­ренциального уравнения Лапласа:

Дх ду

Где г-температура в точке конструкции с координатами л; и у, определенная рас­четом температурных полей.

=18° = 44°

= 0,6

Рис.7.4.

Распределение А, = изотерм(1 — 8)в угловом стыке трехслойных панелей наружных стен

-21,6 -12,8 -8,4 4,! -17,2 -12,8 -4,0

1Н = -26°; I,

Если расчет выявляет, что температура на поверхности участков с теплопровод­ными включениями ниже тр, производится дополнительное утепление этих участков или изменяется сечение конструкции ограждения в целом.

В угловых участках наружных стен это может быть достигнуто увеличением вну­тренней зоны тепловосприятия устройством утепляющего скоса, либо установкой на­ружной утепляющей пилястры, при сборных (панельных) конструкциях наружных стен углы дополнительно утепляют введением в стыки утепляющих вкладышей из теплоэф — фективных материалов. Привлекают в этих целях и элементы инженерных систем раз­мещая в зоне углов наружных стен стояки отопления (открытыми или забетонирован­ными во внутреннем слое стены (рис.7.5, А)

В местах сквозных теплопроводных включений по полю стены повышению т„ и равномерности распределения т„ в этой зоне способствует повышение теплоинерцион — ности внутреннего слоя стены (рис.7.5, Б).

Конденсационное увлажнение в толще ограждения происходит при диффузии во­дяного пара из помещения наружу, из среды с большим парциальным давлением пара в среду с меньшим. В связи с этим диффузию водяного пара через материал ограждения называют его паропроницанием, а соответствующее качество материала измеряют ко­эффициентом паропроницания ?л, характеризующимся количеством пара в мг, который диффундирует через слой площадью 1 м2 и толщиной 1 м за I ч. Коэффициент паропро­ницания ?л измеряется в мг/(м-ч-Па). Чем выше рыхлость и пористость материала, тем больше значение /л. Величина, обратная /л, называется сопротивлением паропроница — нию, Я,„ м2-Ч’Па/мг.

К=- (7.30)

V-

Лбг;Д2

Ш0Щ

77,’/’/’/’/ ‘У’/ ‘/’/’//// (‘ ||||| Г с ¦¦ ¦ ¦/

./ч


Рис, 7.5. Конструктивная корректировка теплотехнических качеств наружных стен. А — утепле­ние угловых стыков панельных наружных стен: а — вкладышами из эффективного утеплителя, б — утепляющим внутренним скосом из монолитного легкого бетона, в — наружной пилястрой, г — замоноличенным стояком отопления, д — открытым стояком, е — нахлесткой панелей и утепля­ющим вкладышем; Б — повышение температуры внутренней поверхности в зонах теплопровод­ных включений и повышение равномерности распределения температур на внутренней поверхно­сти трехслойных стен за счет повышения инерционности внутреннего слоя

Общее сопротивление паропроницанию слоистой ограждающей конструкции оп­ределяется по формуле:

+ — + •¦¦ + —+ К„ , (7.3!)

А<1 И2 Ял

Где Янп и Я„п — сопротивление влагообмену на внутренней и наружной поверхно­сти ограждения.

В процессе диффузии водяного пара через ограждение его упругость падает от величины е„ — упругость водяного пара внутреннего воздуха (Па) до е„ за счет сопротив­ления ограждения паропроницанию. По аналогии с определением температуры в любой точке х по сечению ограждения упругость пара в этой точке ех вычисляют по формуле:

¦е., —

К

V

(7.32)

5Х-

Где

Сумма сопротивлений паропроницанию слоев, расположенных между

Внутренней поверхностью ограждения и рассматриваемым сечением. Формула 7.31 применима при отсутствии в конструкции зоны конденсации.

В процессе проектирования сопротивление конструкции паропроницанию /?„ из условия недопущения накопления в ней конденсации влаги должно быть не менее наи­большей из величин требуемых сопротивлений и определяемых по формулам 7.32 и 7.33:

А) /?,’,"!Р — из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплу­атации: (

К"* = , м2-ч-Па/мг; (7.33)

Е-е„

Б) — из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными температурами наружного воздуха:

Тв 0,0024го (<?.-?„)

ГЛЛКр+л

Где /?„|- сопротивление паропроницанию, м2-ч Па/мг, части ограждающей конст­рукции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации;

Е„ — средняя упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период в рай­оне строительства (по СНиП 23-01-99);

•г0 — продолжительность в сутках периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными температурами наружного воздуха (по СНиП 23-01-99);

Е0 — упругость водяного пара, Па, в зоне возможной конденсации за период с от­рицательными темпратурами;

Ук — плотность материала увлажняемого слоя, кг/м3;

<5Н, — толщина увлажняемого слоя, м, ограждающей конструкции, принимаемая равной 2/3 толщины однослойной конструкции или толщине утеплителя слоистой;

Ди’ — предельно допустимое приращение расчетного массового отношения вла­ги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления — г0.

Упругость водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации определяется по формуле 7.34.

Е = + (7-35)

Где Еь Еъ Е3 и г„ г2, гъ — упругости водяного пара, Па, наружного воздуха, а гь г2, г3 продолжительность, мес., соответственно зимнего, весенне-осеннего и зимнего пери­ода. При этом к осенне-весеннему периоду относят месяцы с температурами наружно­го воздуха от минус 5 до плюс 5°С.

0,0024 (Еа — ено )гр {1Щ

К,,

Где е„ „ — средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода меся­цев с отрицательными среднемесячными температурами по СНиП 23-01-99.

Возможность формирования в наружной ограждающей конструкции зоны кон­денсации и ее границы при проектировании весьма наглядно устанавливается графо­аналитическим методом путем построения на чертеже сечения наружной ограждающей конструкции трех графиков расчетно установленных величин распределения по сече­нию ограждения послойно — для слоистого ограждения или в сечениях с одним шагом по толщине конструкции — для однослойных). Это графики температур г на границах слоев (или шагов), Е- упругости насыщенного водяного пара, е — парциального давле­ния водяного пара на границах слоев (рис.7.6).

Рис. 7.6. Распределение температур и парциональных давлений водяного пара: а — в однослойной наружной стене; б — то же, с утеплением снаружи; в — то же изнутри

Как видно из рис. 7.6 в однослойных конструкциях и конструкциях с утеплите­лем с наружной стороны ограждения график парциальное давление водяного пара (е) расположен по всем слоям существенно ниже расположения графика ? (предельного на­сыщения), что указывает на отсутствие зоны конденсации в конструкции.

В конструкции с плотным слоем с наружной стороны парциальное давление е особенно на границе плотного и пористого слоев выше насыщенного, что показывает пересечение графиков е и ? и свидетельствует о формировании зоны конденсации водя­ного пара в толще ограждающей конструкции. Граница зоны конденсации располагают­ся между точками Е] и Е2 пересечение линии Е касательными, проведенными из точек евп и енп на поверхностях конструкции.

Приведенный графоаналитический метод, также как и формулы 7.33 и 7.34 отно­сятся к стационарным условиям работы конструкции.

Учет нестационарности осуществляют при сложных условиях работы конструк­ции (например, при влажном внутреннем режиме помещения), расчетом по соответст­вующим компьютерным программам.

Для помещений с сухим и нормальным режимом эксплуатации в процессе проек­тирования прибегают к конструктивным мерам улучшения влажностного состояния конструкций. Например, в стенах двухслойной конструкции применяют решения толь­ко с размещением плотного слоя с внутренней стороны, а его сопротивление паропро — ницанию принимают не менее 12 Па, в трехслойных стенах назначают сопротивление паропроницанию внутреннего слоя, превышающим Я„ наружного в 1,2 раза и т. п.

7.2. Инсоляция

Инсоляция — облучение прямыми солнечными лучами зданий, помещений и тер­риторий, оказывающее световое, ультрафиолетовое и тепловое (радиационное) воздей­ствие. Световое и ультрафиолетовое облучение оказывает укрепляющее психофизиоло­гическое воздействие на человека и бактерицидное на микроорганизмы во внутреннем пространстве зданий, оздоровляя его. Поскольку обычное оконное стекло плохо пропу­скает ультрафиолетовые лучи, в лечебно-оздоровительных зданиях применяют для за — 114

Полнения проемов более дорогое специальное увиолевое стекло. Нормами проектиро­вания регламентируется минимальная длительность прямого облучения помещений и территорий.

С

Южнее 47° с. ш.’1

Инсоляции могут сопутствовать перегрев помещений вследствие радиации и утомляющее зрение слепящее действие солнечных лучей из-за прямой и отраженной блесткости ограждений и оборудования. Поэтому в ряде технологически обусловлен­ных случаев инсоляция не допускается (горячие и ткацкие цехи, книгохранилища и т. п.) или должна быть ограничена, например для жилых домов в районах, расположенных южнее 57-й параллели. В последнем случае для ограничения теплового воздействия ин­соляции прибегают к оборудованию светопроемов солнцезащитными устройствами — СЗУ (рис.7.7).

С

57°" 47°

Рис. 7.7, Секторы горизонта, при ориентации на которые необходимо ограничение теплового воздействия инсоляции

СЗУ проектируют стационарными и регулируемыми. В качестве СЗУ используют горизонтальные сплошные и решетчатые козырьки, горизонтальные и вертикальные жалюзийные решетки с различно расположенными перьями, вертикальные стенки-экра­ны (солнцеломы) и сотообразные затемняющие экраны из железобетона, армоцемента, алюминия, дерева или других материалов (рис. 7.8 и 7.9). Горизонтальные козырьки и жалюзи обеспечивают солнцезащиту проемов, ориентированных на сектор горизонта 160-200°, вертикальные — на сектора 50-70 и 290-310°. Наиболее универсальны убира­ющиеся регулируемые жалюзи: они обеспечивают солнцезащиту проемов, ориентиро­ванных на сектор 70-290°.

Целесообразный выбор СЗУ позволяет регулировать степень радиационных воз­действий или исключить их. Стационарные СЗУ активно используют в архитектурной композиции зданий (рис. 7.10).

Внедрение электроники расширило возможности СЗУ: автоматическое регулиро­вание их расположения в зависимости от высоты солнцестояния и интенсивности ради­ации делает облик здания изменчивым в течение дня. Это обстоятельство определило выбор архитектурной композиции нового комплекса зданий Национальной библиотеки на набережной Берси в Париже (арх. Ж. Нувель). Исключение радиационных воздейст­вий при сохранении естественного освещения помещений может быть обеспечено так­же за счет объемно-планировочных решений зданий: путем ориентации окон на север, применения световых фонарей с односторонним остеклением, ориентированным также на север. Ориентация окон на север может достигаться соответствующей ориентацией зданий, а при других ориентациях зданий — применением эркеров или пилообразных очертаний стен с проемами, ориентированными на северные румбы (рис. 7.11). При не-

Г

II 1 I II II

А

Т = 45°

\\\\\\\\

Ж

У = 45°

¦шт

Ж

Шш УШЛ

Р =45°; 30°; 15′

Д

Ш/л

С"

А = Ь

/

А = 45° Л /

С/

А = 0′ 45′

Рис. 7.8. Схемы солнезащитных устройств. Горизонтальные козырьки: а — сплошные; б — решетча­тые; жалюзи стационарные или регулируемые; в, г — горизонтальные; д, е — вертикальные; ж — вер­тикальные экраны — "солнцеломы"; и — сотообразный экран; а, Д у — величины защитных углов

?и’з ‘*-‘¦-‘ . I. а/

Шт/

Рис. 7,9. Примеры солнцеза­щитных устройств: 1-6 — гори­зонтальный тип; 7-9 — то же вертикальный; 10-12 — то же ячеистый; 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 реб­ра, 10 — решетки, 11 — решет­ки с косо направленными вер­тикальными ребрами, 12 — ре­шетки с наклонными горизон­тальными ребрами

Рис. 7.10. Композиции фасадов зданий со стационарными солнцезащитными устройствами

Е-

Различных типов

О

Рис. 7.11. Объемно-планировочные и конструктивные приемы защиты от радиации: а — северная ориента­ция проемов; б — то же, остекления эркеров; в — пилообразное очерта­ние наружных стен в плане; г — ше — довые покрытия; д — вентиляция наружных ограждений

Обходимости использования фонарей с двусторонним остеклением учитывается, что минимальную инсоляцию дает ориентация остекления на юг. Снижению радиации спо­собствуют заполнение проемов стеклоблоками или профильным стеклом (стеклопрофи­литом), побелка остекления и зашторивание. Тепловое воздействие радиации уменьша­ется при применении вентилируемых конструкций покрытий и наружных стен.

7.3. Защита от шума

Основные понятия и величины. Шумом являются все звуки, воспринимаемые органами слуха и оказывающие на человека нежелательное физиологическое и психоло­гическое воздействие в любых видах жизнедеятельности (работа, отдых, сон). Воздейст­вие шума высокого уровня снижает производительность труда на 15-20%, что свидетель­ствует о необходимости интенсивной защиты от шума не только на основе санитарно — гигиенических, но и экономических требований. Шум является частным проявлением физического явления, называемого звуком. Звук — волнообразные колебательные движения, распростроняющиеся в твердых, жидких и газообразных средах. Основные физические параметры звука — скорость и частота колебаний. В воздухе звук распростра­няется со скоростью 340 м/с в виде продольных волн (колебания воздушных частиц сов­падают с направлением распространения звука). Звук оценивается величинами частоты колебаний, длины волны, интенсивности или силы звука. Частота колебаний в секунду изменяется в герцах (Гц). Частоты колебаний от 20 до 20000 Гц вызывают у человека звуковые ощущения. Колебания с частотой менее 20 Гц называют инфразвуком, более 20000 Гц — ультразвуком. Длина волны Я измеряется отношением скорости звука с к ча­стоте колебаний /

А=у (7.37)

При падении звуковых воздушных волн на ограждающую конструкцию в ее ма­териале возникают колебания с продольными и поперечными (перпендикулярными на­правлению распространению звуковой волны) волнами. В очень тонких конструкциях (толщиной менее Я/6) звуковые колебания возбуждают изгибные волны, особенно рез­ко сказывающиеся на звукоизоляции конструкции (рис. 17.12). При низких частотах скорость распространения изгибных волн мала и вызванные ими колебания пластинки имеют слабые излучения звуковой энергии. По мере повышения частот эта скорость возрастает, а при определенной, так называемой граничной частоте, возникает эффект волнового совпадения — совпадения длины изгибной волны с длиной проекции звуко­вой волны Я, падающей на ограждение. Волновое совпадение сопровождается резким увеличением интенсивности изгибных колебаний и звукопередачи через ограждение.

Шумовые воздействия имеют различные характер и происхождение. Соответст­венно в проектной практике предусматривают различные меры по снижению интенсив­ности их воздействия на организм человека.

Источники шумового воздействия находятся внутри помещения (машиносчетные станции, рестораны, и пр.); источники шума находятся вне проектируемого здания (или помещения в здании), так называемый, «проникающий шум». Источник проникающего шума может быть внешним или внутренним. Самый распространенный внешний источ­ник — транспортный шум, воздействующий на наружные ограждающие конструкции (наружные стены и окна). Внутренний проникающий шум создают бытовые источники в смежных помещениях (громкая музыка, танцы и пр.) и работа инженерных систем (вентиляции, водоснабжения, отопления). Он передается в помещение через внутрен­ние ограждающие конструкции.

В соответствие с расположением источника шума защита от его воздействия раз­лична. При расположении источника шума в помещении — звукопоглощение, при про­никающем шуме — звукоизоляция. 118

Метод звукопоглощения базируется на снижении интенсивности звуковой энер­гии в воздухе помещения за счет ее частичного поглощения ограждающими конструк­циями. Звуковые волны, излучаемые источником, многократно отражаясь от ограждаю­щих конструкций, вновь распространяются, создавая суммарное звуковое поле в возду­хе помещения. Энергия отраженных волн Е0 меньше прямых (падающих) Е„ вследствие звукопередачи через ограждения и частичного поглощения энергии материалом ограж­дений. Отношение поглощенной энергии к падающей называют коэффициентом звуко­поглощения а:

А

Е — Е

(7.38)

Применяя для облицовки материалы с высоким коэффициентом звукопоглоще­ния, можно снизить уровень шума в помещении на 8-10 дБ.

Помимо облицовок применяют подвесные потолки из звукопоглощающих мате­риалов (например, акмиграна), а при необходимости и дополнительные подвесные зву — копоглотители.

При проникающих шумах основной метод защиты — звукоизоляция. Поскольку защита от транспортных шумов требует помимо звукоизоляции целого комплекса раз­личных градостроительных и объемно-планировочных мер этот вопрос рассмотрен да­лее в гл. 10.

В данной главе рассмотрены меры и принципы звукоизоляции от проникающего шума, возникающего внутри здания.

Распространение шума внутри здания разнохарактерно (рис.7.12). Наиболее об­щим воздействием является воздушной шум (речь, музыка и пр.), приводящий в колеба­ния ограждающие конструкций, вызывающие шум в смежных помещениях.

Рис. 7.12. Распространение звука, а — в воздушной среде; б — в твердой среде: 1 — продольные; 2 — поперечные; 3 — изгибные волны; в — передача звуковой энергии через конструкцию: I — падаю­щая энергия; 2 — отраженная; 3,5 — энергия, излучаемая колеблющейся конструкцией в смежные помещения; 4 — энергия структурного шума; 6 — энергия, трансформирующаяся в тепловую; 7 — энергия, прошедшая через поры и неплотности; 8 — суммарная энергия, прошедшая через конст­рукцию

При ударных воздействиях на междуэтажные перекрытия (прыжки, танцы и пр.), шум, передающийся колебаниями перекрытия, называют ударным. Путь передачи шу­ма может быть прямым или косвенным, обходным. Чем жестче сопряжения конструк­ций (например, в монолитных бетонных зданиях), колебания вызванные воздушным или ударным шумом могут распространяться по всему зданию весьма далеко от источ­ника шума. Такой шум называют структурным.

К структурному относят и шум, излучаемый конструкциями, жестко связанными с вибрирующими механизмами — лифтовыми лебедками, насосами, вентиляционными установками (рис. 7.13).

Рис. 7.13, Распространение воздушного (а), ударного (б), структурного (в) шума в здании: 1 и 2 — прямые пути передачи звука; 3 — косвенные; 4 — структурные

У1

Звукоизоляция воздушного шума ограждающей конструкции определяется соот­ношением прошедшей звуковой мощности к падающей на ограждение.

Оценка звукоизоляции осуществляется не в соответствии со звуковой мощнос­тью, а с относительной величиной — уровнем звукового давления Ь, в дБ.

TOC \o "1-3" \h \z ? = 101ё-^-,дБ, (7.39) в

Где р0 — пороговое звуковое давление (р0 = 2Т 0 "5 Па). из

Связан такой подход с особенностями физиологии слухового восприятия, кото — ме

Рое располагается в диапазоне между порогом слышимости (звуковой порог) и болевым ме

Порогом (? = 2(%10й Па). Таким образом, диапазон колебаний, воспринимаемых, как пе

Звуковые, находится в границах от 0 до 120 дБ. па

Чувствительность слуха зависит не только от силы звука, но и от его частоты. На — 1

Ибольшая чувствительность соответствует диапазону частот от 100 до 3000 Гц и снижа — пр

Ется за ее пределами. Чувствительность слуха различна при восприятии речи и музыки: ля

При восприятии музыки диапазон чувствительности шире (рис. 7.14). ст

Нормы проектирования ограничивают допустимые параметры постоянного шу — т®

ма величинами уровней звукового давления I в дБ, которые установлены дифференци — ур рованно для октавных полос со среднегеометрическими значениями частот 63, 125,250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. 120

СЛУХОВОЙ ПОРОГ^^.________________________________ /

В

§ 60

?______ I___ I___ I____ I___ ‘ Г! ±._________ I___

20 60 100 200 500 МО1 2-10′ 5Ю3 1010520’103

Частота, Гц

Рис. 7.14. Области восприятия звука человеком

^^»^БОЛЕВОЙ ПОРО! СЛЫШИМЫЙ ДИАПАЗОН

Проектирование звукоизоляции от воздушного и ударного шума. Звукоизоля­ция проектируемых конструкций исследуется в диапазоне частот от 100 до 3000 Гц пу­тем экспериментальной проверки или расчета.

Звукоизоляция (Я) от воздушного шума ограждающей конструкции оценивается ослаблением среднего уровня звуковой энергии при прохождении через ограждение с учетом звукопоглощения в изолируемом помещении:

(7.40)

Где ?] — средний уровень звукового давления в помещении с источником шума;

Ь2 — то же, в изолируемом помещении;

5- суммарная площадь ограждающих конструкций изолируемого помещения, м-2;

А — общее звукопоглощение изолируемого помещения, м2.

При экспериментальной проверке натурный образец конструкции испытывается в камерах звукоизоляции: он устанавливается в проем между камерой высокого уровня (КВУ) с мощным источником звука и камерой низкого уровня (КНУ), где производится измерение уровня прошедшего звука во всем диапазоне частот с построением экспери­ментальной кривой частотной характеристики испытанной конструкции. Для экспери­ментальной оценки изоляции ударного шума (только для конструкций междуэтажных перекрытий) используют «стандартную ударную машину», содержащую пять свободно падающих с высоты 4 см молотков массой по 0,5 кг, которые производят по 10 ударов в 1 с. Уровни измеренного звукового давления под испытываемым перекрытием в КНУ приводят к 1/3 октавных полос частот с вычерчиванием частотной характеристики изо­ляции перекрытием ударного шума. Экспериментальные (или расчетные) кривые сопо­ставляют с нормативными (оценочными) кривыми частотных характеристик (или их табличными значениями) изоляции воздушного шума (табл.7.14) или приведенного уровня ударного шума под перекрытием (табл. 7.15).

Звукоизоляция ударного шума оценивается с учетом звукопоглощения в изолиру­емом помещении:

?№=?-101ёА, дБ, (7.41)

А

Где — уровень звукового давления под перекрытием;

Ь — средний замеренный уровень звукового давления под перекрытием;

А — общее звукопоглощение в помещении под перекрытием;

А0 — стандартная величина звукопоглощения для данного типа помещений, м2.

Звукоизолирующая способность конструкции от воздушного шума (Ли„ дБ) в нор­мах проектирования регламентируется одним числом (индексом изоляции) и определя­ется путем сопоставления частотной характеристики проектируемой конструкции с оценочной (нормативной) кривой (или ее табличными значениями).

Индекс приведенного уровня ударного шума (?ии,) оценивается также одним чис­лом при сопоставлении с оценочной кривой частотных характеристик приведенного уровня шума под перекрытием.

Формирование многоукладной экономики в стране привело к дифференциации нормативных требований в зависимости от стоимости объекта. Так, например, для жи­лых домов установлены три категории по уровню требований к индексам звукоизоля­ции внутренних ограждающих конструкции — высоко-комфортные (категории А), ком­фортные (категории Б) и предельно-допустимые условия (категория В). Соответственно индексы Цпк для междуэтажных (между квартирами) перекрытий составляют для домов категории А, Б, В соответственно 55, 58, 60 дБ, а индексы изоляции от воздушного шу­ма /?н, межквартирных стен и перегородок — 54, 52 и 50 дБ.

Индекс изоляции воздушного шума (дБ) применяемой конструкции при нали­чии рассчитанной или экспериментально полученной частотной характеристикой опре­деляют сопоставляя ее с оценочной кривой, установленной Международной организа­цией по стандартизации (ИСО) или ее параметрами, приведенными в табл. 7.4.

Параметры изоляции воздушного шума по стандарту ИСО*

Таблица 7.4.

Средняя частота 1/3 октавной полосы, Гц

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

Изоляция воздушного шума дБ

33

36

39

42

45

48

51

52

53

54

55

56

56

56

56

56

Для определения Яи. необходимо на график с оценочной кривой наложить график частотных характеристик проектируемой конструкции. В зависимости от величины средних неблагоприятных (вниз от оценочной кривой) отклонений Дм, принимается

— при отклонении до 2 дБ — равным 52 дБ;

— меньше 2 дБ — оценочную кривую поднимают вверх на целое число дБ;

— больше 2 дБ — то вниз.

* ИСО 717 "Оценка звукоизоляции в зданиях и элементов зданий" — параметры, регламентированные Международной организацией по стандартам. 122

За величину в двух последних случаях принимают ординату смещенной (вверх или вниз) оценочной кривой на частоте 500 Гц.

Ту же методику применяют при оценке индекса приведенного ударного шума Ьпк под перекрытием кривой путем сопоставления частотных характеристик с оценочной кривой ИСО или ее параметрами, приведенными в табл. 7.5.

Параметры изоляции ударного шума по стандарту ИСО

Таблица 7.4.

Средняя частота 1/3 октавной полосы, Гц

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

Приведенный

Уровень ударного шу­ма, дБ

62

62

62

62

62

62

61

60

59

58

57

54

51

48

45

42

В этом случае неблагоприятным считается смещение конкретной кривой частот­ных характеристик вверх от оценочной кривой и индекс ?„н, принимается в зависимос­ти от величины средних неблагоприятных отклонений:

— если оно близко, но не превышает 2 дБ ?он, принимают равным 60 дБ;

— если оно превышает 2 дБ оценочную кривую смещают вверх на целое число дБ;

— если оно существенно меньше 2 дБ или отсутствует оценочную кривую смещают

Вниз.

За величину индекса Ьпу, в двух последних случаях принимают ординату смещен­ной оценочной кривой на частоте 500 Гц.

Расчет частотных характеристик звукоизоляции запроектированной конструкции от воздушного шума осуществляется графо-аналитическим методом различными спо­собами в зависимости от акустического типа конструкции ограждения: акустически од­нородного или раздельного. К первому относят конструкции, состоящие из одного или нескольких жестко связанных между собой материалов (железобетонная однослойная панель или отштукатуренная кирпичная стена), ко вторым — многослойные из нежестко связанных слоев различных материалов. Методика расчета звукоизоляции изложена в ИСО 717 «Оценка звукоизоляции в зданиях и элементов зданий» и «Руководстве по рас­чету и проектированию звукоизоляции ограждающих конструкций зданий», разрабо­танных НИИСтороительной физики.

Для зданий с традиционными массивными однослойными ограждающими конст­рукциями оценочной характеристикой их звукоизоляции может служить «закон массы» — прямая пропорциональность величины Я логарифму поверхностной массы т (кг/м2).

Я = 20 ^ (ет/) — 47,5, дБ, (7.42)

Где/- частота колебаний, Гц.

Однако проектирование ограждающих конструкций с ориентацией на закон мас­сы при повышенных требованиях звукоизоляции оказывается неэкономичным из-за пе­рерасхода конструкционных материалов.

В этих случаях прибегают к применению слоистых конструкций. Это могут быть двойные конструкции (стенки, перегородки, плиты перекрытия или т. п.) разделенные

123

Замкнутой изолированной воздушной прослойкой (иногда заполненной звукоизолюру — ющим материалом) при отсутствии жестких связей между конструктивными слоями. Второй вариант повышения звукоизоляции относительно массивной однослойной кон­струкции — одно — или двухсторонняя установка перед ней легкой гибкой плиты на относе.

Тот же эффект — повышение изоляции междуэтажных перекрытий — обеспечива­ет устройство слоистых полов по сплошным или ленточным звукоизоляционным про­кладкам, подвесных потолков или суммы этих мероприятий (слоистые полы и подвес­ные потолки).

Расчеты и отдельные экспериментальные исследования показывают возможность улучшения индексов звукоизоляции междуэтажных перекрытий при целесообразном подборе конструкции и материалов слоистого пола и подвесного потолка: воздушного шума до 4 дБ, ударного — от 5 до!5 дБ.

Проектирование звукоизоляции не ограничивается акустическим расчетом ог­раждающих конструкций. Оно обязательно должно сопровождаться объемно-планиро­вочными и конструктивными мероприятиями, повышающими надежность звукоизоля­ции и снижение воздействий структурного шума и шума инженерного оборудования. В этих целях при выборе объемно-планировочных решений не допускают смежное распо­ложение рядом с жилыми (рабочими) помещениями или больничными палатами лифто­вых шахт и стволов мусоропроводов. Над этими помещениями не допускается распола­гать машинные помещения лифтов, бойлерные, котельные, водопроводные насосы (кро­ме пожарных). Не допускаются размещение в жилых зданиях встроенных трансформа­торных подстанций и целого ряда других учреждений и устройств, полный перечень ко­торых дан в МГСН 3-01.01.

При устройстве слоистых конструкций (перегородок, перекрытий с плавающим полом и др.) должны быть исключены жесткие связи с примыкающими несущими кон­струкциями: стыки должны быть изолированы звукоизоляционными прокладками, а крепления дополнительных акустических стенок редко расположенными нежесткими связями (рис. 7.15). В самих ограждающих конструкциях должны быть исключены

Рис. 7.15. Звукоизоляционные мероприятия при слоистых ограждающих конструкциях: а — в меж­дуэтажном перекрытии — звукоизоляция стыка между основанием слоистого пола и стеной, б — при креплении гибкой звукоизоляционной облицовки к массивной несущей стене; 1 — плита пе­рекрытия, 2 — плита основания пола, 3 — слой звукоизоляции, 4 — плинтус, 5 — стена, 6 — гибкая облицовка (плита Тиги — Кнауф или др.), 7 — деревянный каркас облицовки 124 сквозные щели и отверстия, так как они приводят к значительному снижению звукоизо­ляции.

При диффузном прохождении звуковой волны через такие щели передается боль­ше звуковой энергии, чем это представляется в соответствии с размерами щели. Увели­чение передаваемой через нее энергии обусловлено дифракцией звука и резонансными колебаниями воздуха в объеме отверстия.

Лифтовые шахты проектируют самонесущими с опиранием на собственный фун­дамент. Места пересечения шахтами междуэтажных перекрытий заполняют упругими звукоизоляционными прокладками. Также изолируют места пересечения стен и пере­крытий трубопроводами инженерных систем зданий. Вентиляционные установки, ана­логично лифтовым шахтам, предпочтительно проектировать самонесущими. В зданиях большой этажности, когда применение самонесущих шахт становится экономически неприемлемым вынужденным решением становятся применение ненесущих шахт, уста­навливаемых поэтажно на перекрытия. Защитной мерой остается заполнение сопряже­ний звукоизоляционными прокладками.

Решений

Технико-экономическая оценка запроектированного здания составляет один из существенных этапов работы над проектом и включает в себя оценку его объемно-пла­нировочных и конструктивных решений.

Целями технико-экономической оценки объемно-планировочного решения зда­ния являются — проверка соответствия показателей проекта требованиям задания на проектирование и строительным нормам и правилам для зданий запроектированного типа, сопоставление и сравнительная оценка показателей нового проекта с показателя­ми аналогичных по назначению, вместимости и этажности наиболее прогрессивных и общепризнанных проектов (например, жилых зданий, школ и пр.).

Целью технико-экономической оценки конструктивной части проекта является выявление соответствия показателей проекта по расходу материалов (стали, цемента, кирпича и пр.), удельному расходу тепла, трудоемкости и стоимости строительно-мон­тажных работ контрольным величинам соответствующих показателей. Контрольные по­казатели регламентируются ведущими ведомствами (Госстрой РФ, Госкомархитектура Москвы и др.) на основе показателей проектов-аналогов, конструкции которых отвеча­ют передовому уровню современной строительной техники.

Основным методическим требованием к технико-экономической оценке сравни­ваемых проектных решений является соблюдение их сопоставимости. Это означает ис­ключение при сравнительной оценке факторов, которые могут исказить ее результаты.

Так, например, при сравнении объемно-планировочных вариантов проекта во всех сравниваемых вариантах должны быть приняты одинаковыми строительная и кон­структивная системы и одинаковые конструкции. Аналогично сравнение вариантов кон­структивного решения ведется применительно к единому объемно-планировочному эталону.

Технико-экономическая оценка проектов осуществляется по объемно-планиро — вачным, стоимостным и натуральным показателям: количеству на 1 м2 общей площади или другую единицу измерения (квартиру, место в гостинице или общежитии, место учащегося в школе и вузе, койку в больнице и пр.), стоимости строительства, эксплуа­тационным затратам на содержание здания, капитальным вложениям, затратам труда, потребности в основных материалах и топливе. При проектировании полносборных зданий дополнительно определяют количество типоразмеров и марок сборных изделий заводского изготовления. В целях обеспечения сопоставимости и компьютеризации ре­зультатов анализа проектов в РФ по решению Министерства строительства принят еди­ный перечень и форма представления технико-экономических показателей по проектам зданий различного назначения (жилых, общественных, производственных и др.) в каче­стве примера в таблице 8.1 дана регламентированная форма и перечень технико-эконо­мических показателей по проектам жилых зданий.

Технико-экономические показатели и их перечень по проектам общественных зданий в целом совпадают с перечнем для проектов жилых зданий со следующими от­личиями: вместо этажности (п.1) фигурирует показатель мощности (пропускной спо­собности) проектируемого учреждения (например, число посетителей здания поликли­ники в смену), а показатель этажности включен в п, 14 таблицы 9.1 принципиальных объемно-планировачных и конструктивных решений. В показатель стоимости строи­тельства (п. 9) введены показатели стоимости оборудования и дополнительно введен по­казатель удельных капиталовложений (руб/ед), в том числе на единицу мощности и на 1 кв. м площади здания, а описанию принципиального объемно-планировочных и кон­структивных решений здания предшествует показатель структурного состава здания в зависимости от его функционального назначения.

Техннко-экономнческие показатели проектов жилых зданий.

Наименование объекта и его местонахождение.

Вид строительства (новое, реконструкция); источник финансирования.

Таблица 8.1.

Наименование показателя

Единица

П/п

Измерения

1

Этажность здания

Эт.

2

Площадь застройки

Кв. м

3

Строительный объем здания в т. ч. подземной части

Куб. м

4

Общая площадь здания

Кв. м

5

Общая площадь квартир

Кв. м

6

Количество квартир, в т. ч.

Шт.

1 — комнатных

Шт.

2 — комнатных

Шт.

3 — комнатных

Шт.

4 — комнатных

Шт.

7

Потребность в основных строительных материалах

Металл

Т

Цемент

Т

Лесоматериалы

Куб. м

Кирпич

Тыс. шт.

8

Удельный расход энергоресурсов на I кв. м общей

Тонн ед.

Площади здания в год

Ед. условного топлива

9

Стоимость строительства" в т. ч. по СМР

Млн. руб.

10

Стоимость 1 кв. м общей площади квартиры*

Млн. руб.

1 1

Продолжительность строительства

Месяц

!2

Климатические характеристики района строительства (климатический район, расчетная температура наружного воздуха, ветровая и снеговая нагрузки)

13

Инженерно-геологические и др. особенности площадки строительства (сейсмичность, вечномерзлые грунты, просадочность, карст и др.)

14

Принципиальные объемно — планировочные и конструктивные решения

Здания:

Тип здания (секционный, блокированный и др.)

Строительная система (кирпичная, панельная и др.)

Конструктивная система (каркасная, бескаркасная: продольные несущие

Стены, поперечные несущие стены и др.)

Материал основных несущих и ограждающих конструкций тип фундаментов (свайные, ленточные и др.)

15

Другие дополнительные сведения

16

Прогрессивные решения, конструкции, материалы

Х) В базнстом уровне сметных норм и цен на 01,01.1991.

При детальном сравнительном анализе однотипных проектов (например, жилых домов) проводят дополнительный подсчет не только общей площади дома и квартир, но и площадей внеквартирных коммуникаций(коридоры, лифтовые холлы и шахты), общая площадь и число квартир на один лестнично-лифтовой узел, наличие и площадь встро­енных в дом нежилых помещений, удельный периметр наружных стен — отношение пе­риметра стен по отапливаемому контуру здания к общей площади жилого этажа.

Приняты следующие правила подсчета перечисленных характеристик:

Жилая площадь квартир (и жилых домов) определяется как сумма площадей жи­лых комнат.

Общая площадь квартир определяется как сумма площадей комнат и подсобных внутриквартирных помещений (кухонь, санитарных узлов, коридоров).

При подсчете площади мансардных помещений учитывают только ту ее часть, на которой расстояние от чистого пола до наклонного потолка превышает 1,6 м. Части с меньшей высотой могут быть включены только в общую площадь квартиры и исполь­зоваться как подсобные для размещения встроенных шкафов, кладовых и др.

Общую площадь общественного здания определяют как сумму площадей поме­щений всех этажей, включая технические, цокольные и подвальные.

Площадь застройки определяют по наружным размерам здания в уровне цоколя.

Строительный объем здания определяют умножением площади застройки на вы­соту здания. Последнюю принимают от уровня пола первого этажа до верха теплоизо­ляционного слоя чердачной крыши или до срединной плоскости бесчердачной.

В зданиях с разной высотой его фрагментов отдельно определяют объем каждо­го из них и затем суммируют.

Нормируемая плошадь — сумма всех помещений кроме коммуникационных и предназначенных для размещения оборудования.

При оценке объемно — планировочного решения проекта прибегают к таким кри­териям, как коэффициенты К,, К2 и К3.

Первый из них — планировочный — оценивается соотношением жилой (рабочей) площади к общей площади (квартиры, секции, здания), второй — объемный: отношение строительного объема к общей площади (этажа, здания). К3 — коэффициент компактно­сти планировочного решения проекта представляет собой отношение периметра наруж­ных стен к общей площади этажа.

Технико-экономические показатели проекта не являются неизменными и-равно — весомыми. Под воздействием научно-технического прогресса и социальных процессов номенклатура, соотношения и численные значения технико — экономических показате­лей могут меняться.

Одни из них теряют свою актуальность, другие — изменяют свою значимость, третьи — меняются количественно, отражая изменения, происходящие в подходе к реше­нию тех или иных проблем проектирования жилых зданий. В частности коэффициент К,, имевший решающее значение в оценке проектов в эпоху покомнатного заселения по­терял свою актуальность при переходе на жилищный стандарт поквартирного заселе­ния. В настоящий период актуальности энергоэкономичности проектных решений рез­ко возросло значение (при сравнительной оценке проектов) коэффициентов К3 и К3.

Оценку экономичности конструктивного решения проекта осуществляют по сле­дующим показателям, приведенным на м2 общей площади:

Затрат труда (в чел.-ч) по объекту в целом и с расчленением этого показателя на трудовые затраты непосредственно на строительной площадке и в сфере производства на предприятиях строительной индустрии; 128

Расхода основных материалов — стали, цемента (в кг), леса (в м3), кирпича (в тыс. шт), тяжелого, легкого и гипсового бетона (в м3). Поскольку при изготовлении отдельных конструктивных элементов, предусмотренных сравниваемыми вариантами проектов, могут быть применены различные по стоимости и несущей способности сор­та арматурных сталей и классы бетонов, при технико-экономической оценке учитывают натуральные и приведенные по прочности к стали класса А-1 показатели расхода метал­ла и приведенные к марке 400 расходы цемента.

Материалоемкость и индустриальность конструктивного решения характеризуют показатели массы конструкций (т/м2), число типоразмеров и марок сборных изделий на объект и число монтажных элементов (штук на 1 м2 общей площади).

Помимо сравнения вариантов решения здания в целом, связанного с выбором его строительной или конструктивной системы, при проектировании проводят технико-эко­номическое сравнение вариантов решения отдельных конструктивных элементов зда­ния в целях выбора наиболее экономичного.

При технико-экономической оценке решения конструктивного элемента здания (стены, перекрытия и др.) использует в качестве единицы измерения I м2 площади кон­струкции или их горизонтальной проекции.

При разработке типовых проектов массового применения с полносборными кон­струкциями определяют также показатели капитальных затрат на строительство или ре­конструкцию предприятий, изготовляющих индустриальные конструкции.

При выборе решения внутренних ограждающих конструкций наряду с перечис­ленными учитывают такие показатели, как конструктивная высота горизонтальных и толщина вертикальных элементов. Применение варианта с большей конструктивной высотой вызовет непроизводительное увеличение строительного объема здания, а с большей толщиной — уменьшение его общей площади.

При выборе вариантов решений отдельных конструкций учитывают весомость затрат на них в структуре сметной стоимости конструкций дома в зависимости от его этажности.

На уменьшение показателей сметной стоимости зданий в наибольшей степени влияет применение экономичных вариантов конструкций наружных стен, внутренних стен и перекрытий, поскольку они в сумме составляют свыше 50% сметной стоимост­ной объекта. С ростом этажности здания уменьшается влияние на сметную стоимость затрат на конструкции подземной части и крыши, возрастает доля затрат на устройство вертикальных коммуникаций и лифтовое оборудование.

5 — 10507



.