Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЗДАНИЯ, ВОЗВОДИМЫЕ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ
Сост к.т.н.доц Прядко
Особенности сейсмических районов, Сейсмическими называют районы, в которых возможны землетрясения. В нашей стране землетрясениям подвержено более 13% территории. Сейсмические воздействия относятся к динамическим. Возникают они в период землетрясения в связи с перемещением основания зданий или сооружений, вызывая их горизонтальные и вертикальные колебания.
Землетрясения, эпицентры которых находятся вблизи населенных пунктов, вызывают повреждения или разрушения недостаточно прочных построек. Поэтому при проектировании зданий и сооружений, предназначенных для возведения в сейсмически активных районах, необходимо учитывать помимо обычных нагрузок сейсмические силы.
Силы землетрясений оценивают по 12-балльной шкале и принимают по картам сейсмического районирования.
Землетрясения силой в 5 баллов и меньше не вызывают заметных повреждений в строениях и поэтому практически не учитываются. Землетрясения в 7 баллов вызывают трещины и другие повреждения в стенах каменных зданий, в 8 баллов - значительные повреждения и отдельные разрушения, в 9 баллов - сильные разрушения и обвалы зданий, если они возведены без антисейсмических мероприятий.
В районах с предполагаемыми землетрясениями в 10 баллов и более здания не возводят, так как возникающие при этом сейсмические силы обычно разрушают основания сооружений.
Степень сейсмического воздействия на здания и сооружения зависит от грунтовых условий. При строительстве на плотных и сухих грунтах сейсмическое воздействие ослабляется, на рыхлых и водонасыщенных грунтах усиливается. Особенно опасны в сейсмическом отношении участки с сильно расчлененным горным рельефам.
Сейсмическими районами в нашей стране являются республики Средней Азии, Кавказ, Крым, Горный Алтай, Прикарпатье, Прибайкалье, Чукотка, Дальний Восток, Камчатка, Сахалин.
При проектировании зданий и сооружений пользуются приведенными в табл.1 величинами расчетной сейсмичности, под которыми понимают сейсмичность территории, увеличенную или уменьшенную на один балл в зависимости от назначения, срока службы и степени опасности разрушения объекта.
Таблица 1. Расчетная сейсмичность зданий и сооружений
|
Характеристика зданий и сооружений |
Расчетная сейсмичность при сейсмичности площадки строительства, баллы |
||
|
7 |
8 |
9 |
|
|
1.Здания и сооружения, за исключением указанных в п.2 и 3 настоящей таблицы |
7 |
8 |
9 |
|
2.Особо ответственные здания и сооружения республиканского значения |
8 |
9 |
9* |
|
3.Одноэтажные здания с числом работающих не более 50 и не содержащие особо ценного оборудования, небольшие мастерские и т.п. здания |
7** |
7 |
8 |
* Здания и сооружения рассчитывают на нагрузку, соответствующую расчетной сейсмичности, умноженную на дополнительный коэффициент 1.5.
** То же, на коэффициент 0,5.
Здания и сооружения, разрушение которых не угрожает людям и ценному оборудованию (кроме зданий и сооружений, сохранность которых важна для предотвращения возможных аварий и для ликвидации последствий землетрясения), строят без учета сейсмических воздействий.
Сейсмостойкость зданий и сооружений обеспечивают: выбором благоприятной в сейсмическом отношении площадки строительства, конструктивно-планировочной схемы и материалов; соответствующим расчетом несущих и ограждающих конструкций; применением специальных конструктивных мер; особенно высоким качеством выполнения строительно-монтажных работ.
Проблема надежности и экономичности сейсмостойкого строительства особенно актуальна в настоящее время в связи с быстрым развитием промышленности в сейсмически активных южных и восточных районах, а также с возведением зданий и сооружений преимущественно из сборных элементов и конструкций.
Принципы проектирования сейсмостойких зданий и сооружений. Здания и сооружения, предназначенные для возведения в сейсмических районах, отличаются от обычных рядом особенностей в объемно-планировочном и конструктивном решениях.
При проектировании сейсмостойких зданий и сооружений необходимо обеспечивать симметричное относительно их главных осей и равномерное в плане распределение масс и жесткостей. Невыполнение этого условия может привести к несовпадению центра тяжести нагрузок с центром жесткости сооружения (этот центр определяется расположением и жесткостью рам каркаса, стен, покрытия и т. д.), что будет интенсифицировать развитие крутящих моментов в плане здания и приведет к концентрации усилий на отдельных несущих конструкциях. Здания в сейсмических районах должны иметь простое очертание в плане (круг, квадрат, прямоугольник). Не рекомендуется делать к ним пристройки и асимметрично располагать лестничные клетки. Простыми должны быть и фасады зданий - без уступов и надстроек.
Здания и сооружения большой площади застройки, а также со сложным очертанием в плане или различной высотой частей расчленяют на отсеки прямоугольной формы антисейсмическими швами (рис.1, а). Предельные размеры зданий (отсеков) в зависимости от характера их несущих конструкций и расчетной сейсмичности принимают по нормам.
Антисейсмические швы разделяют смежные отсеки по всей высоте здания; шов допускается не делать лишь в фундаменте. Устраивают такие швы постановкой парных колонн или несущих стен и, как правило, совмещают с температурными и осадочными швами.
Рис. 1. Конструктивные мероприятия, снижающие сейсмические воздействия на здания (планы):
а - разделение здания на отсеки антисейсмическими швами; б - перенос тяжелого оборудования в нижний этаж; в - замена мостового крана козловым (напольным); 1 - антисейсмический шов; 2 - не рекомендуемое расположение оборудования; 3 - рекомендуемое; 4- мостовой кран; 5 - козловой кран
При выборе типов зданий для строительства в сейсмических районах при прочих равных условиях предпочтение следует отдавать одноэтажным. В случае устройства подвала его предусматривают под всем зданием или отсеком. При расчетной сейсмичности 9 баллов в зданиях высотой в три этажа и более выходы из лестничных клеток делают на обе стороны здания.
Основные несущие конструкции сейсмостойких зданий должны быть по возможности монолитными и однородными. Им придают не только достаточную прочность, но и равнопрочность, так как преждевременный выход из строя слабых узлов и элементов может привести к разрушению здания до исчерпания несущей способности основных конструкций. Следует стремиться к максимальному облегчению и понижению центра тяжести конструкций.
При проектировании сборных железобетонных конструкций по возможности увеличивают их размеры: укрупненные конструкции позволяют уменьшить количество стыковых мест и тем самым. Повысить сейсмостойкость зданий. Стыки должны быть надежными и простыми; располагать их следует вне зоны максимальных усилий.
Необходимо избегать резкой концентрации напряжений в элементах конструкций и хрупких соединений. Благодаря более высоким механическим качествам предварительно напряженные конструкции лучше противостоят повреждениям при землетрясениях.
Поскольку величина сейсмических нагрузок зависит от массы здания, для уменьшения усилий, возникающих в несущих конструкциях под воздействием сейсмических сил, следует применять более легкие конструкции.
Помимо этого желательно уменьшать высоту зданий, переносить технологические процессы, связанные с тяжелым оборудованием, с верхних на нижние этажи (рис.1, б), заменять мостовые краны и подвесной транспорт козловыми кранами или другими средствами напольного транспорта (рис.1, в). Эти меры позволяют понизить центр тяжести здания и тем самым приблизить к основанию уровень приложения равнодействующей горизонтальных сейсмических сил, что в свою очередь уменьшает значения моментов в основании и поперечных сил в верхней части здания (здание рассматривается как заделанная в грунт консоль).
Сейсмостойкие конструкции зданий и сооружений проектируют по двум конструктивным схемам: по жесткой схеме из несущих вертикальных элементов (диафрагм), работающих под действием сейсмической нагрузки преимущественно на сдвиг и обладающих малыми деформациями; по гибкой схеме из несущих вертикальных элементов, работающих под действием сейсмических толчков преимущественно на изгиб.
При выборе конструктивной схемы здания необходимо иметь в виду, что жесткая схема способствует более эффективному затуханию колебаний, а гибкая снижает сейсмическую нагрузку на здание.
В сейсмостойких каркасных промышленных зданиях применяют рамы с жесткими нижними и шарнирными верхними узлами, а также рамы со всеми жесткими узлами. Для одноэтажных зданий отдают предпочтение рамам первого типа, позволяющим применять типовые конструкции покрытия, предназначенные для обычных зданий, но, как правило, с некоторым усилением их. Кроме того, такая схема менее чувствительна к неравномерным осадкам, вызываемым сейсмическими воздействиями, и позволяет ослабить их.
Многоэтажные здания для сейсмических районов проектируют с несущим каркасом, образованным продольными и поперечными рамами преимущественно со всеми жесткими узлами. Покрытиям и перекрытиям сейсмостойких зданий придают свойства жесткой диафрагмы, обеспечивающей пространственную работу здания и распределяющей горизонтальные нагрузки между всеми вертикальными несущими конструкциями.
Конструктивные особенности сейсмостойких зданий. Во время землетрясений фундаменты по сравнению с другими элементами здания подвергаются меньшим повреждениям. Однако надежно выполненные фундаменты - залог повышенной сейсмостойкости других конструкций зданий.
Под здания с несущими стенами предусматривают, как правило, ленточные фундаменты из крупных блоков. Сейсмостойкость таких фундаментов повышают устройством по нижней ленте (подушке) и по верху блоков армированных швов (рис.2, а). Блоки укладывают с перевязкой вертикальных швов на растворе не ниже марки 25. Армированные швы выполняют из раствора М50, в который укладывают четыре продольных стержня диаметром 8-12 мм, связанных через .30-40 см поперечными стержнями диаметром 6 мм.
В каркасных зданиях колонны устанавливают на отдельно стоящие железобетонные фундаменты стаканного типа, как и в зданиях, возводимых в несейсмических районах. В тех случаях, когда отдельные фундаменты не могут противостоять сдвигающим усилиям сейсмических нагрузок, их соединяют с соседними фундаментами распорками-связями. В качестве распорок можно использовать фундаментные балки, которые крепят к фундаментам сваркой закладных элементов (рис.2, б).
Во избежание коррозии стальных деталей места соединении покрывают бетоном. Над стыками фундаментных балок с фундаментами следует укладывать симметрично оси ряда арматурную сетку длиной 2 м из стержней диаметром 8-10 мм. Для зданий повышенной этажности фундаменты рекомендуется устраивать в виде перекрестных лент или сплошных плит.
Хорошей сейсмостойкостью обладают применяемые в Японии фундаменты из железобетонных башмаком круглой формы, установленных на уплотненную песчано-гравийную подушку; последнюю заключают
Рис. XXI-2. Фундаменты сейсмостойких зданий:
а -для зданий с несущими стенами; б - крепление фундаментных балок к фундаментам под колонны; в – фундамент на песчано-гравийной подушке; 1 – армированный; шов 2 - жирный цементный раствор; 3 - бетонный столбик; 4 - стальные закладные элементы;5 - железобетонный башмак; 6 - железобетонная обойма-оболочка; 7 - песчано-гравийная смесь
в железобетонную цилиндрическую обойму-оболочку (рис.2, в). Подушка является амортизатором, смягчающим сейсмические воздействия на здание.
Сейсмостойкие сооружения можно сооружать на свайных фундаментах – забивных железобетонных сваях - стойках. Ростверк в пределах отсека устраивают непрерывным, в одном уровне и с заглублением в грунт. В целях обеспечения хорошего сцепления стен с фундаментными балками или ленточными фундаментами гидроизоляционный слой следует выполнять из жирного цементного раствора.
Грани колонн каркаса, а также стенки стаканов фундаментов в большинстве случаев имеют шпонки, рассчитываемые на срез от растягивающих усилий. Вертикальные стальные связи между колоннами продольных рядов здания (отсека) с мостовыми кранами рекомендуется размещать в пределах подкрановых частей колонн.
Как отмечалось, снижение массы зданий способствует уменьшению сейсмических нагрузок. Поэтому стены сейсмостойких зданий целесообразно монтировать из легкобетонных, асбестоцементных и алюминиевых панелей длиной, равной шагу пристенных колонн. Нередко также выкладывают стены из кирпича и других каменных материалов.
По конструктивной схеме стены сейсмостойких каркасных зданий могут быть самонесущими - с опиранием на фундаментные балки и навесными - с опиранием на каркас.
Высота самонесущих стен при расчетной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов не должна превышать соответственно 18, 16 и 9 м. В стенах высотой более 12,9 и 6 м при расчетной сейсмичности соответственно 7, 8 и 9 баллов предусматривают конструктивное вертикальное продольное армирование. Площадь всей продольной арматуры должна составлять не менее 0,1% площади сечения кладки.
Для обеспечения беспрепятственных деформаций каркаса между внутренней поверхностью стены и наружными гранями колонн оставляют зазор шириной не менее 20 мм, а в местах пересечения торцовых и поперечных стен с продольными устраивают вертикальные антисейсмические швы на всю высоту стены (рис.3, а).
Ширину вертикальных швов в самонесущих каменных стенах высотой до 5 м принимают не менее 30 мм, а в стенах большей высоты ее увеличивают на 20 мм на каждые 5 м высоты. В навесных панельных и каменных стенах ширину шва определяют расчетом в зависимости от величины предполагаемых перемещений смежных объемов при землетрясениях.
В навесных стенах помимо вертикальных швов предусматривают горизонтальные антисейсмические швы по всей длине стены на уровне низа каждого навесного участка, заполняемые эластичным материалом (рис.3,б). Толщину горизонтальных швов принимают равной 15 – 20 мм.
Крепления стен к элементам каркаса не должны препятствовать горизонтальным смещениям каркаса вдоль самонесущих стен или на участках между горизонтальными антисейсмическими швами при навесных стенах.
Рис.3. Детали стон сейсмостойких зданий:
а -вертикальный антисейсмический шов; б - крепление стеновых и оконных панелей в уровне горизонтального антисейсмического шва; в - деталь крепления стеновых панелей к колонне в уровне рядового шва; г - крепление самонесущей кирпичной стены к колонне; 1 - пакля или эластичный материал; 2 - доска 50X150 мм; .3 - столь толщиной 8 мм; 4 - оцинкованная сталь; 5 - утеплитель; 6- горизонтальный антисейсмический шов, заполняемый эластичным материалом; 7 -стальная пластинок; 8 - цементный раствор; 9 - закладная деталь панели; 10 - крепежный уголок; 11 - сварная сетка; 12 - крепежные элементы
Стеновые крупноразмерные панели крепят к колоннам в четырех углах, а панели простенков - в местах примыкания к колоннам в двух верхних и нижних точках. Скрепляют панели с колоннами посредством стальных пластинок и уголков (рис.3, а).
В самонесущих каменных стенах крепления размещают по высоте здания не реже чем через 1,2 м, а над каждым креплением в горизонтальный шов кладки укладывают сварные сетки из холоднотянутой проволоки диаметром 3-5,5 м общей площадью сечения продольной арматуры не менее 1 см2 (рис. 3, г). Сетки заводят не менее чем на 50 см в каждую сторону от крепления. При расчетной сейсмичности 9 баллов сетки рекомендуется укладывать по всей длине стены. Кладку стен ведут на растворе марки не ниже 25; для парапетов марка раствора должна быть не менее 50.
В зданиях с каменными стенами по всей длине стены между вертикальными антисейсмическими швами на уровне плит покрытия и верха оконных проемов устраивают антисейсмические пояса. Их выполняют из сборного или монолитного железобетона и соединяют с каркасом анкерами. Хорошо соединенные с колоннами и между собой сборные перемычки и обвязочные балки служат надежными антисейсмическими поясами. Ширина поясов, как правило, равна толщине стены, а высота не менее 150 мм. Железобетонные пояса выполняют из бетона марки не ниже 150.
Покрытия сейсмостойких зданий должны быть, возможно, более жесткими в горизонтальной плоскости. Для их монтажа применяют сборные типовые конструкции, разработанные для несейсмических районов, но при условии выполнения более прочных соединений.
В зданиях при расчетной сейсмичности 8 и 9 баллов предпочтение отдают облегченным несущим и ограждающим конструкциям покрытий (металлические фермы, стальной профилированный настил, асбестоцементные и алюминиевые листы и панели и др.). Необходимую жесткость таким покрытиям придают постановкой дополнительных связей. Применять железобетонные подстропильные конструкции в таких зданиях не рекомендуется.
Стропильные конструкции в зданиях с расчетной сейсмичностью 7 и 8 баллов соединяют с колоннами, как в несейсмических районах, но с устройством более развитой системы связей. В зданиях с расчетной сейсмичностью 9 баллон узлы опирания фермы или балок покрытия на колонны создают путем соединения опорных выносных листов (рис.4,а). Такой узел обеспечивает возможность поворота верхнего сечения колонны.
Горизонтальная сейсмическая нагрузка, действующая на плиты покрытия в продольном направлении здания (отсека), передается на продольные ряды, колонн через диск покрытия. Диск образуется замоноличиванием плит бетоном и соединением плит стальными накладками поверху или понизу (в зависимости от расчетной сейсмичности и места расположения плит).
С этой целью в продольных швах между плитами предусматривают шпонки и арматурные каркасы. Швы тщательно заполняют раствором или бетоном марки не ниже 200. Указанные детали показаны на рис. 4,б-г.
Железобетонный каркас сейсмостойких многоэтажных зданиях состоит из сборных колонн и поперечных ригелей. Продольные ригели могут быть монолитными ( П – образного сечения ) или сборными ( рис.5,а).
В зданиях с расчетной сейсмичностью 7 баллов продольную устойчивость обеспечивают постановкой стальных связей между колоннами или продольными рамами с жесткими узлами. Стыкуют колонны в зоне действия наименьших изгибающих моментов
Междуэтажные перекрытия устраивают из сборных железобетонных элементов с образованием жесткого диска. С этой целью предусматривают следующие меры: стыки ригелей с колоннами выполняют замоноличенными со сваркой арматурных выпусков (рис. 5,б), плиты тщательно приваривают к сборным ригелям, а швы заполняют бетоном марки не ниже 200; в случае бесконсольного сопряжения сборных ригелей с колоннами помимо сварки закладных элементов в колоннах и ригелях на стыкуемых поверхностях устраивают шпонки (рис.5, в). Для зданий с расчетной сейсмичностью 9 баллов в продольных ребрах плит предусматривают пазы для образования бетонных шпонок. Марку бетона зазоров принимают на одну ступень - выше марки бетона соединяемых элементов. Например, примарке бето на соединяемых элементов 200 марка бетона для заполнения зазоров должна быть 300.
Рис. ХХ1-5. Детали каркасов многоэтажных сейсмостойких зданий:
а - перекрытие с монолитными продольными ригелями; б - сопряжение поперечных сборных ригелей с колонной; в - сопряжение сборных поперечных и продольных ригелей с колонной; 1 продольные монолитные ригели; 2 - сборные железобетонные плиты; 3 - поперечные ригели; 4 - продольный сборный ригель; 5 – сварные сетки; 6 - хомуты; 7 - ванная сварка; 8 - бетон (на марку выше бетона стыкуемых элементов).
ЗДАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА В РАЙОНАХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА И ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
Сост к.т.н.доц Прядко
Особенности условий районов Крайнего Севера и вечномерзлых грунтов. Такие районы, включающие тундровые, лесотундровые и частично таежные зоны. Обладая крупными запасами многих полезных ископаемых, районы Крайнего Севера и вечно мерзлых грунтов имеют большое народно-хозяйственное значение.
К особым условиям, отличающим северные районы от областей средней полосы, следует отнести:
продолжительный зимний период (от 185 до 305 дней) с низкими отрицательными температурами; густые туманы при температуре ниже - 30-40°С; короткое лето; большой годовой температурный перепад (в отдельных местах до 100°С), сильные ветры, достигающие 30- 40 м/с;
вечномерзлое состояние грунтов при различных их теплофизических и строительных свойствах и многообразном характере распространения и залегания грунтов (сплошное, прерывное и островное при различной мощности вечномерзлой толщи); наличие поверхностного слоя, ежегодно протаивающего летом и замерзающего зимой, называемого деятельным;
высокую относительную влажность воздуха в районах побережья морей и океанов (до 90%), длительный полярный день и ночь; малую естественную освещенность территории осенью и зимой и недостаток ультрафиолетового облучения в районах, находящихся севернее 66-й параллели;
сильные и продолжительные метели и поземки в тундровых и лесотундровых зонах, вызывающие в ряде мест заносы высотой до 10 - 15 м и оголяющие землю на других участках;
скудную растительность в районах побережья морей и океанов, отсутствие крупноствольной растительности в тундровой зоне и слабое развитие растительности в лесотундровых и северотаежных районах;
малую освоенность территории, небольшую численность населения, редкое размещение населенных пунктов, отдаленность их от промышленных районов, ограниченность и сезонную периодичность транспортной связи, слабое развитие строительной индустрии.
Необычные климатические, грунтовые и экономические условия районов Крайнего Севера и вечномерзлых грунтов вызывают необходимость разработки для них проектов зданий и сооружений с особыми объемно-планировочными и конструктивными решениями.
Планировка предприятий и защита зданий от снежных заносов. Так как стоимость освоения и эксплуатации территории в северных районах очень велика, промышленные предприятия там строят с соблюдением максимальной плотности застройки и компактности планировки.
Особое значение для северных районов приобретает объединение и блокирование в одном здании цехов и помещений всего предприятия или размещаемых в комплексе нескольких предприятий. В таком здании размещают кроме основных производств также вспомогательные и складские помещения.
По условиям снегозаносимости не следует строить на Севере здания со сложной формой плана, особенно П - и Ш - образные.
При расположении предприятия в нескольких зданиях расстояния между ними назначают минимальными, но с соблюдением противопожарных и санитарных разрывов, а также с обеспечением расчетного температурного и гидрогеологического режимов грунтов в основаниях зданий и сооружений.
Уменьшить площадь предприятий можно также путем размещения административно-бытовых, торговых и не имеющих вредностей производственных зданий в санитарно-защитных зонах.
Здания и сооружения на территории предприятия следует размещать с учетом обеспечения благоприятных условий для проветривания, естественного освещения и инсоляции помещений и исключения (или ограничения) снежных заносов и отложений снега на покрытиях зданий и внутризаводских коммуникациях.
В целях обеспечения нормальной и без больших расходов эксплуатации промышленные предприятия, сооружаемые в районах Крайнего Севера, предохраняют от снежных заносов. Заносы образуются снегом, переносимым ветром при метелях и поземках. Снеговетровой поток, встречаясь с каким-либо препятствием, теряет скорость, и снег отлагается за этим препятствием.
При размещении зданий и сооружений необходимо учитывать, что зона снегоотложения за ними составляет около 5 Н (Н - высота здания или сооружения).
Промышленные предприятия защищают от снежных заносов с помощью естественных преград, разработкой специального архитектурно-планировочного решения предприятия и применением искусственных преград.
К естественным преградам, уменьшающим снеговые заносы предприятий, относят лесные массивы, овраги, русла рек, возвышенности, низины и т. п. Заводы и фабрики рекомендуется размещать среди леса и на подветренных опушках, где отлагается наименьшее количество снега. По отношению к пониженным участкам рельефа предприятия располагают с подветренной стороны, поскольку на таких участках происходит наибольшее скопление снега.
При необходимости строительства предприятий у возвышенностей их размещают на наветренном склоне в его верхней части, так как с подветренной стороны склона происходят завихрения, вызывающие отложения снега. На ровной открытой местности промышленные предприятия располагают длинной осью параллельно господствующему направлению метелевых ветров, при этом территория заносится снегом меньше.
Значительно уменьшить снегозаносимость предприятия можно специальными приемами взаимного расположения на территории зданий и сооружений. Один из таких приемов - устройство снегозащитного фронта из зданий с наветренной стороны территории предприятия (рис. 6, а). Снегозащитный фронт в данном случае образует объединенный административно-бытовой корпус, связанный закрытыми переходами с производственными зданиями.
В качестве снежной преграды используют также складские здания, объем которых на северных предприятиях значительно больший, нежели на аналогичных предприятиях в средней полосе. Последнее объясняется повышенными нормами запаса материалов, вызванными сезонностью транспортных путей.
Относительно небольшое скопление снега наблюдается на тех промышленных предприятиях, здания и сооружения которых расположены длинной стороной параллельно господствующему направлению метелевых ветров (рис. 6, б). При такой планировке снег беспрепятственно переносится по территории предприятия.
Отложения снега около зданий и сооружений можно уменьшить приданием им обтекаемой формы, устройством на них аэродинамических приспособлений, перекрытием на зиму или на период метелей разрывов между зданиями временными конструкциями, устройством продуваемого подполья (рис. 6,в).
В районах с большими объемами переноса снега для защиты предприятий от заносов сооружают снегозадерживающие конструкции (щиты, заборы, стенки и т. п.) стационарного или переносного типа, а также искусственные лесополосы.
Снегозащитные мероприятия проектируют с учетом розы интенсивности снегопереноса, которая из-за рельефа местности и наличия растительности не всегда совпадает с розой доминирующих направлении ветров.
Подъездные пути к цехам, а также входы и въезды в здания предусматривают с наветренной стороны или в стенах, параллельных направлению господствующих метелевых ветров. Дороги и тротуары размещают непосредственно у зданий, если они проходят с наветренной стороны, и на расстоянии не менее трех высот здания - с подветренной стороны.
Основные приемы планировки предприятий, хорошо зарекомендовавшие себя в средней полосе нашей страны, можно использовать и при строительстве на Севере с учетом конкретных условий.
Методы строительства на вечномерзлых грунтах. Вечномерзлые грунты, обладающие достаточной несущей способностью в мерзлом состоянии, утрачивают ее при оттаивании и в таком виде, как правило, становятся непригодными в качестве оснований. Долговечность зданий и сооружений обеспечивают устройством надежного основания, исключающего появление недопустимых деформаций. В этих целях можно также применять конструкции зданий и сооружений, приспособленные к повышенным неравномерным осадкам.
На монолитных скальных и подобных им породах, не меняющих механических свойств при изменений температуры с отрицательной на положительную, здания на Крайнем Севере возводят без учета вечно-мерзлого состояния грунтов.
Рис. 6. Примеры планов предприятий и типов зданий, снижающие зависимость снегом:
а - устройство снегозащитного фронта; б - сквозной перенос снега; в -использование аэродинамических свойств зданий для уменьшения снежных заносов.
С учетом инженерно-геологических условий, конструктивных особенностей зданий, характера технологического процесса и экономической целесообразности принимают следующие принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве основания: принцип I - грунты основания сохраняют в мерзлом состоянии, как в процессе строительства, так и на весь период эксплуатации здания (сооружения); принцип II- грунты основа мня, находятся в оттаявшем состоянии, причем оттаивание их допускается и процессе эксплуатации здания или до начала возведения.
Для сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии с целью обеспечения их расчетного теплового режима предусматривают холодные подполья или холодные первые этажи зданий, охлаждающие трубы или каналы в основании пола, а также теплоизолирующие слои под ними.
.Наиболее простой и надежный способ сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии - устройство холодного подполья, вентилируемого в. течение всего года. Пол первого этажа в этом случае обязательно должен быть приподнят над поверхностью грунта.
Высоту подполья (расстояние от поверхности грунта до низа балок перекрытия) принимают не менее 1 м. Холодные подполья подразделяют на открытые и закрытые. Подполья первого вида вентилируются через зазор между фундаментной балкой и поверхностью грунта (рис.7, а), второго - через продухи в цоколе или вытяжные трубы. Стены закрытого подполья выполняют из железобетонных неутепленных плит.
Способ вентиляции подполья выбирают с учетом снегоотложения в данном районе и среднезимних скоростей ветра. При скорости ветра менее 4-6 м/с для вентиляции предусматривают продухи в цоколе здания или открытые подполья.
Когда возможны значительные снежные заносы, продухи располагают выше поверхности снегоотложений, а высоту открытых подполий назначают из условия обеспечения свободного переноса снега под зданием. Если меры, по снегозащите не предусмотрены в районах со среднезимней скоростью ветра более 4-6 м/с для вентиляции подполий зданий устанавливают вытяжные грубы.
Рис. 7. Способы сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии:
а -здание с открытым подпольем; б - здание с охлаждающими трубами; 1- свая; 2- ростверк; 3-фундаментная балка; 4- стена; 5 - колонна; 6 - балка; 7 - панель перекрытия; 8 - утеплитель; 9 - армированная бетонная стяжка; 10 - гидроизоляция; 11 - покрытие пола; 12- вечно-мерзлый грунт; 13- сезоннооттаивающий слой грунта; 14-подсыпка; 15 - пол; 16 - граница сезонного промерзания грунта; 17 - граница вечномерзлого грунта; 18 - охлаждающие стальные трубы
Режим вентиляции должен обеспечивать расчетную температуру основания здания, не допуская ее повышения и даже излишнего охлаждения подполья, чтобы не увеличивать термическое сопротивление цокольного перекрытия.
Для сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии вместо холодного подполья иногда устраивают в здании холодный первый этаж. Среднегодовая температура в помещениях этого этажа должна быть не ниже 0°С.
В летний период температура воздуха в неотапливаемом этаже будет положительной, в результате чего под зданием начнется сезонное оттаивание грунтов. Зимой в неотапливаемый этаж тепло поступает из оттаявшего за лето слоя грунта и через перекрытие из второго отапливаемого этажа. Это тепло отводится через стены и окна неотапливаемого этажа.
Под зданиями и сооружениями, имеющими большие пролеты или с большими нагрузками на пол первого этажа, а также когда по технологическим условиям недопустимы холодные подполья, для сохранения грунта в мерзлом состоянии предусматривают охлаждающие трубы, или каналы (рис. 7, б). Такие трубы укладывают в основании пола в зоне летнего оттаивания подсыпки, состоящей из крупнообломочных или песчаных грунтов.
Охлаждающие трубы или каналы объединяют в коллекторы, по которым зимой подается в систему и отводится холодный наружный воздух. В период положительных температур охлаждающую систему закрывают. В зимнее время подсыпка, оттаявшая летом от поступающего из помещения тепла, промерзает под влиянием холодного воздуха, проходящего по трубам или каналам. Трубы диаметром 0,2-0,4 м рекомендуется укладывать параллельно короткой стороне здания.
В тех случаях, когда зимний наружный воздух не может сохранить грунты основания в мерзлом состоянии, а допускать оттаивание неэкономично, предусматривают искусственное охлаждение грунтов с помощью холодильных установок. Охлаждаются грунты за счет циркуляции по трубам фреона аммиака или керосина.
Для фундаментов, опирающихся ниже зоны оттаивания, предусматривают ограничение зоны оттаивания вечномерзлых грунтов основания. Этот способ можно применять при температуре вечномерзлых грунтов ниже -3°С для зданий шириной до 12 м и при технологии без мокрых операций и тепловыделяющих устройств. Для ограничения зоны оттаивания под зданием устраивают термоизолирующую насыпь из крупнообломочных и песчаных грунтов, шлаков и горелых пород.
При строительстве зданий по II принципу грунты основания содержат в оттаивающем или оттаявшем состоянии. В случае необходимости предусматривают мероприятия, но уменьшению деформаций основания, приспосабливают конструкции зданий к восприятию повышенных деформаций или совмещают оба мероприятия. Для решения этого вопроса проводят расчет основания по деформациям.
Уменьшить деформации основания можно предварительным искусственным оттаиванием вечномерзлого грунта на заданную глубину до возведения здания (иногда с уплотнением или закреплением его), заменой льдонасыщенного грунта карьерным песчаным или крупнообломочным грунтом или увеличением глубины заложения фундаментов.
Принцип строительства выбирают с учетом конкретных условий застраиваемой площадки, типа здания, материалоемкости, продолжительности его возведения.
Объемно-планировочные решения зданий. При проектировании промышленных зданий для северных районов предпочтение отдают многоэтажным зданиям сблокированного типа с наиболее простым объемно-планировочным решением. Такие здания, имея меньшую площадь застройки, позволяют уменьшить площадь ограждающих поверхностей, количество фундаментов и протяженность межцеховых коммуникации, облегчают сохранение грунта в мерзлом состоянии и улучшают условия эксплуатации предприятий.
Многоэтажные здания особенно целесообразно возводить на ограниченных по площади участках с благоприятными мерзлотно-грунтовыми условиями, в районах с большими снеговыми нагрузками, интенсивной снегозависимостью, при жесткой конструктивной схеме.
Одноэтажные здания северных районов в целях уменьшения количества фундаментов следует проектировать с укрупненной сеткой колонн. При этом снижаются также дополнительные усилия от неравномерной осадки несущих опор. Одноэтажные здания рекомендуется возводить при податливой конструктивной схеме.
Укрупненную сетку осей колонн целесообразно применять для придания объемно-планировочному решению зданий технологической гибкости и универсальности.
Помещения с «мокрыми» технологическими процессами не следует размещать у наружных стен зданий, и, наоборот, помещения, в которых расположены производства со значительными выделениями тепла, а также вредных выбросов (пыли, дыма, газа и копоти), рекомендуется размещать у наружной стены с подветренной стороны здания. Агрегаты, выделяющие тепло, необходимо сооружать на перекрытиях или на отдельных, не связанных с несущими конструкциями фундаментах.
При строительстве объектов по II принципу высоту помещений проемов ворот и дверей, расстояния по высоте между оборудованием и конструкциями здания назначают с запасами, обеспечивающими возможность нормальной работы здания в процессе осадок конструкций.
В зданиях, проектируемых по I принципу, не рекомендуется устраивать подвалы и цокольные этажи, подземные каналы и галереи. Если же последние нужны по условиям технологии производства, предусматривают надежную гидро- и теплоизоляцию вечномерзлых грунтов основания.
Покрытия зданий должны иметь простой профиль, без выступающих и западающих участков, которые вызывают завихрения снеговетровых потоков и отложение снега. Предпочтение отдают зданиям с плоской и криволинейной крышами. Многоскатные здания располагают вдоль направления доминирующих зимних ветров, а при односкатных кровлях уклон ориентируют в наветряную сторону. В большинстве случаев водоотвод с покрытий предусматривают неорганизованный наружный.
При устройстве в зданиях световых и аэрационных фонарей необходимо предусматривать меры, препятствующие заносу их снегом, обмерзанию остекления и переохлаждению помещении, а также Позволяющие беспрепятственно регулировать (открывать и закрывать) фрамуги при сильной пурге.
Безоконные и бесфонарные здания в условиях северного климата, строят лишь в тех случаях, когда по технологическим соображениям в помещениях должен быть создан постоянный температурно-влажностный режим.
Рис. 8. Основные типы фундаментов зданий, возводимых на вечномерзлых грунтах по принципу I (разрезы и планы):
а - свайные; 6 - полносборная стойка с башмаком; в - стойка с башмаком стаканного типа; г - столбчатый из бетонных блоков.
Входы в отапливаемые здания оборудуют двойными тамбурами, а въезды - тепловыми воздушными завесами и шлюзами-тамбурами. Наружные ворота следует проектировать раздвижными или подъемными; допускается устраивать распашные ворота, открывающиеся внутрь. Фасады зданий не должны иметь ниш, поясов и других элементов, задерживающих снег и влагу.
К архитектурно-художественному облику зданий и цветовому решению интерьера помещений в северных районах с бедным природным окружением, тяжелыми метеорологическими условиями предъявляют повышенные требования. Яркие и сочные цвета фасадов и интерьеров должны компенсировать северянам унылое природное окружение.
Конструктивные решении зданий. Здания и сооружения для северных районов проектируют с максимальной степенью сборности. Для них применяют конструктивные элементы высокой заводской готовности с надежными и простыми в монтаже соединениями, позволяющими строить объекты в условиях низких температур. Сборные конструкции, используемые для этих целей, должны иметь малую массу и хорошую транспортабельность.
При строительстве зданий по I принципу их конструкции проектируют без учета осадочных деформаций основания. Фундаменты для таких зданий устраивают свайные, как правило, железобетонные, сплошного или сквозного сечения (рис. 8, а). Допускается применять также деревянные и металлические сваи. По способу погружения, определяемому видом вечномерзлого грунта, сваи подразделяют на погружаемые в пробуренные скважины, погружаемые с оттаиванием грунта; бурозабивные и забивные.
При небольшой толщине слоя сезонного промерзания-оттаивания (до 1,5 м) и высокой несущей способности вечномерзлых грунтов целесообразно устанавливать сваи-стойки на башмаках (рис. 8, б, в). При строительстве зданий на непучинистых грунтах иногда применяют столбчатые фундаменты, собираемые из бетонных блоков (рис. 8, г).
При строительстве по II принципу конструкции зданий их основания приспосабливают к восприятию повышенных деформаций для обеспечения устойчивости и эксплуатационной надежности сооружений. При этом для зданий в зависимости от расчетных, величин деформаций основания принимают: жесткую конструктивную схему, при которой конструкции взаимно не перемещаются (здание оседает равномерно), податливую конструктивную схему, при которой возможны взаимные перемещения шарнирно связанных между собой конструкций без нарушения эксплуатационных качеств зданий.
В зданиях с жесткой конструктивной схемой устраивают поэтажные железобетонные, или армокирпичные пояса, связанные с перекрытиями. Простенки и углы кирпичных стен усиливают армированием, а сборные элементы покрытий и перекрытий замоноличивают и анкеруют. Кроме того, продольные и поперечные стены рекомендуется располагать симметрично относительно главных осей здания (отсека), не допуская излома стен в плане и ослабления их нишами, каналами и т.д. Поперечные несущие стены или рамы располагают на расстоянии не более 12 м друг от друг. Проемы в стенах принимают одинаковых размеров и размещают их равномерно.
Для зданий с податливой конструктивной схемой применяют разрезные конструкции с минимально допускаемыми жесткостями на изгиб и сдвиг в вертикальной плоскости. Площади опирания и крепления конструкции назначают исходя из условия обеспечения прочности при неравномерной осадке здания.
Многоэтажные и одноэтажные здания с пролетами до 12 м, как правило, проектируют по жесткой конструктивной схеме, а одноэтажные с пролетами более 12 м - по податливой схеме.
Здания, возводимые по II принципу, разделяют осадочными швами на отсеки, длина которых не должна превышать величин, указанных в табл.2.
Таблица 2 Предельная длина отсеков здания
|
Величина средней осадки основания здания по СНиПу, см |
Предельная длина отсеков, м |
|
|
При жесткой схеме |
При податливой схеме |
|
|
15-30 |
42 |
60 |
|
30 |
24 |
32 |
Здания с жесткой конструктивной схемой возводят на ленточных (в том числе и в виде перекрестных лент) и сплошных плитных фундаментах. При предварительно оттаявших и уплотненных грунтах устраивают столбчатые и свайные фундаменты
Здания с податливой конструктивной схемой возводят на отдельных стоящих столбчатых фундаментах, а при строительстве на предварительно оттаявших и уплотненных грунтах и на свайных. Во всех случаях необходимо обеспечивать сохранение расчетных расстояний между мостовыми кранами и несущими конструкциями покрытия и габаритов ворот. Планировочные отметки назначают с учетом возможных осадок основания.
В зданиях, возводимых по II принципу, устраивать мостовые краны можно лишь по специальному обоснованию. При этом подкрановые балки проектируют разрезными, а подкрановые пути - с учетом возможности вертикального выправления их за счет подъема рельсов или балок не менее чем на 100 мм и горизонтального перемещения не менее чем на 50 мм. В случае оборудования зданий подвесными кранами предусматривают регулировку вертикального положения подкрановых путей путем изменения длины подвесок.
В северных районах, особенно на Крайнем Севере, где строительство ведут в основном из сборных привозных элементов, особое значение имеет снижение массы зданий. Кроме того, конструкции должны иметь максимальную заводскую готовность.
При строительстве на вечномерзлых грунтах основным типом промышленного здания, как и в обычных условиях, является здание каркасного типа. Элементы каркаса выполняют из железобетона и металла, причем металлические конструкции здесь более эффективны, чем в центральных районах.
Ограждающие конструкции стен и покрытий рекомендуется устраивать из облегченных панелей. Весьма эффективны утепленные панели с обшивками из алюминиевых, стальных и асбестоцементных листов. В качестве утеплителя используют стекловойлок, минеральную вату, легкие бетоны и другие пористые материалы.
В наружных стенах из сборных элементов целесообразно иметь минимальное число стыков. Заполняют их минераловатными материалами, пенополиуретаном и герметизирующими мастиками, сохраняющими эластичность при низких температурах.
Для наружных стен зданий с влажным и мокрым режимами эксплуатации следует использовать панели с воздушными прослойками или многослойные.
Климатические условия северных районов затрудняют устройство рулонных кровель. Процесс наклейки рулонного ковра там особенно целесообразно переносить и заводские условия, как это предусмотрено, например, в кровельных панелях.
Потребность в естественном освещении производственных помещений в северных районах чрезвычайно велика. Хорошая естественная освещенность помещении в период непрерывного полярного дня частично компенсирует отсутствие ее во время продолжительной полярной ночи.
В целях уменьшения снегоотложений на кровле зданий нецелесообразно применять фонарные надстройки. Хорошие светотехнические показатели в условиях севера обеспечивают маловыступающие над кровлей зенитные фонари. Для заполнения световых проемов применяют стеклопакеты, стеклоблоки, стеклопрофилит, многослойные стеклопластиковые панели, а также тройные переплеты. Места притвора форточек и фрамуг уплотняют упругими прокладками и натяжными приборами.
Перспективны для северных районов панели из светопрозрачных многощелевых пустотных термопластических элементов, разработанные в ЦНИИ промзданий (рис.9). Панели, имеющие размеры 1,2х3, 1,8х3,2, 4х3 и 3х3 м можно использовать при ленточном остеклении и для заполнения отдельных проемов. Для герметизации стыков панелей и мест примыкания к стенам применяют специальные профили из эластичных материалов. Светопроемы из этих элементов обладают высокими светотехническими и теплотехническими показателями, воздухонепроницаемы, имеют небольшую массу и достаточную прочность.
Для районов Севера эффективны сооружения пневматической конструкции вследствие их легкости, компактности в сложенном виде и быстроте возведения. Они особенно целесообразны под временные производственные и складские помещения, гаражи, а также для перекрытия заводских дворов
Рис.9. Многощелевые свстопрозрачные панели:
а - фрагмент фасада; 6 - вертикальный разрез свето-проема; в - то же, горизонтальный; 1- стеновая панель; 2 - стальная накладка; 3 - свегопрозрачная панель; 4- опорный и прижимной элементы из стеклопластики; 5 -вспомогательная стойка - импост; 6- эластичные прокладки; 7- фартук из оцинкованной стали
ЗДАНИЯ, ВОЗВОДИМЫЕ В РАЙОНАХ С ЖАРКИМ КЛИМАТОМ
Сост к.т.н.доц Прядко
Особенности климата южных районов. Районы с жарким климатом, расположенные в поясе между 35-й и 45-й параллелями, отличаются продолжительным жарким летом и интенсивной солнечной радиацией.
В некоторых южных районах (Закавказье, Крым и др.) наблюдается нормальная или повышенная относительная влажность, мягкая и короткая зима. Для климата Средней Азии характерны исключительно жаркое лето (температура днем достигает иногда 50°С), низкая относительная влажность воздуха и сравнительно холодная зима (морозы доходят до -25°С). Летом и ночное время температура воздуха в большинстве районов Средней Азии резко падает.
Под действием солнечном радиации, облучающей ограждающие конструкции и проникающей в здания, помещения и находящиеся в них люди интенсивно перегреваются. В результате этого резко ухудшаются условия труда, снижается его производительность, повышаются травматизм и заболеваемость работающих. В зданиях с кондиционированным температурно-влажностным режимом перегрев помещений вреден и в технологическом отношении, так как при этом нарушаются заданные параметры воздушной среди, что, в конечном счете, резко снижает качество продукции.
Прямые солнечные лучи при попадании в глаза и даже отражении от блестящих поверхностей, снижают работоспособность зрении.
Говоря об отрицательных факторах солнечной радиации, нельзя не отметить и ее положительного значения. Солнечные лучи, проникающие в помещение, повышают освещенность за счет отраженного света, положительно влияют на психику людей и являются мощным антибактерицидным фактором. Нагревая воздух и создавая мягкие воздушные течения, солнечная радиация является источником (правда, незначительным) естественного воздухообмена в помещениях. Однако положительные свойства солнечной радиации эффективнее используются в зданиях, располагаемых лишь в средних и особенно в северных районах нашей страны, где перегрев помещений лучами солнца или незначителен, или отсутствует.
Количество тепла, поступающего в помещение за счет солнечной радиации, определяют расчетом.
Неблагоприятные для человека климатические факторы жарких районом можно устранить или ослабить некоторыми мерами при строительстве промышленных предприятий и отдельных зданий. В условиях жаркого климата эти меры направлены либо против штилей, либо против ветров-суховеев.
С этой целью используют мероприятия объемно-планировочного и конструктивного характера. В первую очередь применяют особые планировки предприятий и ограждающие конструкции зданий, а также различного вида солнцезащитные (затеняющие) устройства.
Планировка территории предприятия. Мероприятия по борьбе с перегревом производственных зданий предусматривают, начиная с выбора места строительства предприятия. При этом учитывают природные особенности местности (рельеф, растительность, наличие воды, господствующий ветер и др.).
В жарко-влажных климатических районах промышленные предприятия целесообразно размещать на возвышенной местности, где скорость ветра повышается, или на северных и южных наветренных склонах возвышенных участков, наименее подверженных нагреву от солнечного облучения.
В жарко-сухих районах предпочтительнее застраивать нижние участки юго-восточных и восточных склонов долин, где здания или сооружения меньше нагреваются днем и интенсивнее охлаждаются прохладными потоками вечером и ночью.
Одно из простейших и эффективных средств борьбы с перегревом зданий правильная ориентация предприятия и отдельных зданий по странам света и по отношению к направлению господствующих ветров. Восточные и западные стены под действием солнечной радиации получают в 3-4 раза больше тепла, нежели южные, так как последние облучаются только высоко стоящим солнцем, лучи которого полого скользят по плоскости стен. Поэтому лучшей считают ориентацию зданий с двухсторонним остеклением длинной осью в направлении восток - запад.
Для обеспечения более интенсивного проветривания территории промышленного предприятия и лучшего охлаждения зданий последние следует располагать длинной осью параллельно направлению господствующих ветров или под углом не более 45° (рис.10). Здания должны меньше загораживать преобладающие ветры. С этой целью низкие сооружения размещают с наветренной стороны территории застройки (рис.10, б). При частом изменении направления ветрового потока более высокие здания размещают в средней части предприятия.
Известно, что позади построек (на заветренной стороне) образуется зона низкого давления с обратным течением воздуха над поверхностью земли (рис.10, в). Протяженность этой зоны зависит от силы и направления ветра, размеров и формы здания и профиля покрытия. Соседние здания, расположенные в пределах этой зоны, слабо омываются ветром и полому сильно перегреваются. Во избежание перегрева помещений при застройке территории длинными параллельными зданиями расстояние между ними рекомендуют принимать не менее 7 высот экранирующего здания.
Рис.10. Элементы планировки предприятий при использовании ветра и водоемов для зашиты зданий от перегрева:
а - расположение зданий в плане но отношению к направлению господствующих ветров; б - ступенчатая по высоте застройка предприятия с раскрытием пространства в сторону преобладающих ветров; в - размещение зданий в зоне низкого давления с соблюдением необходимого разрыва; г - влияние зеленых насаждений на аэрацию одноэтажных зданий; д - водоем около здания для
охлаждения воздушного потока
Значительно улучшают микроклимат промышленных предприятий высаживаемые на их территории золеные насаждения. Листва их поглощает (нейтрализует) большую часть солнечной радиации и образует защитный экран. Вместе с тем насаждения не должны быть слишком густыми и частыми, так как в пропитом случае они будут мещать циркуляции воздуха около зданий и па территории предприятия. Лучшими для озеленения признаны лиственные породы деревьев - чинара, низ, клен, тополь, которые летом дают тень, а зимой, теряя листву, пропускают лучи солнца, что благоприятно влияет на микроклимат помещений.
Чтобы эффективно проветривать производственные помещения, необходимо правильно подбирать высоту и форму кроны деревьев и кустарников (рис.10, г). В районах засушливого климата зеленые полосы обычно располагают перпендикулярно направлению господствующих ветров, а во влажных - параллельно этим ветрам, что способствует аэрации застройки предприятия.
Возможно, большую площадь территории предприятий должны занимать газоны и цветники, так как почва с таким покровом нагревается значительно меньше, нежели асфальтовые и бетонные покрытия. Территорию охлаждает также ее обводнение - бассейны, пруды, фонтаны и частые поливки. Водоемы, расположенные непосредственно около зданий, способствуют охлаждению воздуха в помещениях (рис.10, д). Пешеходные дорожки на территории предприятий целесообразно затенять зелеными насаждениями.
Климатические особенности южных районов позволяют уменьшать территорию некоторых промышленных предприятий путем сокращения нормативного запаса исходных материалов, поскольку добыча и доставка их могут производиться в любое время года.
Типы зданий и ограждающих конструкций. В районах с жарким климатом распространены промышленные здания с обычными объемно-планировочными решениями. При жарко-сухом климате хорошие результаты дает принцип блокирования производств; при этом уменьшается площадь наружных стен, что смягчает вредное влияние суховеев и пыльных бурь. В этом случае целесообразно строить также здания с замкнутыми или полузамкнутыми дворами.
Промышленные здания в районах с жарко-влажным климатом должны иметь небольшую ширину в целях обеспечения хорошей аэрации.
Здания с горячими производствами рекомендуется проектировать с активным аэрационным профилем, способствующим интенсификации движения воздуха через все здание.
Нередко многоэтажные здания предпочитают одноэтажным, так как большая скорость ветра и верхних слоях улучшает условия естественного воздухообмена в помещениях. Кроме того, покрытие, сильно нагреваемое под действием солнечной радиации, имеет в многоэтажном здании меньшую относительную площадь, нежели в одноэтажных.
Небольшая снеговая нагрузка на покрытия зданий в южных районах позволяет укрупнять сетку колонн и таким образом строить более универсальные здания.
Климатические особенности южных районов, как нигде, позволяют, открыто размещать технологическое оборудование ряда производств. Вне зданий здесь можно размещать значительную часть оборудования. При этом открытые установки, несмотря на дорогостоящие меры по антикоррозийной защите, значительно сокращают объем строительно-монтажных работ, снижают пожаро - и взрывоопасность производств, создают благоприятные условия труда рабочих, уменьшают эксплуатационные расходы и обладают рядом других преимуществ. Над отдельными агрегатами и рабочими местами, находящимися вне зданий, предусматривают укрытия от атмосферных осадков и солнечной радиации.
Фундаменты зданий, возводимых в южных районах, стоят дешевле, имеют во многих случаях меньшую стоимость, чем под аналогичные здания, построенные в обычных условиях, так как небольшая глубина промерзания грунта позволяет сооружать фундаменты неглубокого заложения.
Стены зданий в южных районах устраивают из общеизвестных материалов и изделий: кирпича и блоков, асбестоцементных, алюминиевых и стальных волнистых листов, железобетонных, легкобетонных и других панелей. При этом учитывают, что под воздействием солнечной радиации и в результате значительных температурных деформаций в районах с континентальным климатом материалы и стыковые соединения элементов стен могут ускоренно разрушаться.
В тех зданиях, в которых требуется поддерживать постоянный тем-пературно-влажностный режим, а также располагаемых в районах с большими суточными колебаниями наружной температуры, возводят стены с высокой степенью теплоустойчивости. Такие стены, обладая требуемой тепловой инерцией, оказывают достаточное сопротивление теплопотоку в помещение, а колебания температуры па внутренней поверхности их незначительны. В теплоустойчивых степах допускается предусматривать воздушные прослойки, вентилируемые воздухом.
В зданиях с производствами, не требующими специальной защиты от перегрева солнечной радиацией, а также возводимых в районах с жарко-влажным климатом, когда суточные колебания температуры наружного воздуха незначительны, устраивают стены легкой (обычно жалюзийной) конструкции. Они способствуют беспрепятственному прониканию воздушных потоков.
Наружные поверхности степ рекомендуется окрашивать в холодные светлые тона, хорошо отражающие солнечную энергию и тем самым снижающие их нагрев. В такие же тона рекомендуется окрашивать внутренние поверхности помещений.
При назначении размеров остекленных поверхностей в южных районах исходят не только из условия естественного поношении, но и предотвращения перегрева помещений под действием солнечной радиации. В районах с жарко-сухим климатом, где солнечный свет особенно яркий, размеры окон назначают несколько меньшие, чем требуется по условиям освещения. Располагают окна, как правило, в верхней части стены. Вместе с тем в жарко-влажном климате окна могут быть больших размеров в целях интенсификации воздухообмена в помещениях. Однако размеры окон, ориентированных на южную сторону горизонта, во всех случаях следует по возможности уменьшать.
Перегрев помещений под влиянием солнечной радиации можно значительно снизить при заполнении оконных проемов теплозащитным или светорассеивающим стеклом, стеклопакетами, стеклоблоками, стеклопрофилитом и листами из стеклопластика.
Здания с постоянным кондиционированным температурно-влажиостным режимом целесообразно строить безоконные и бесфонарные, предусматривая хорошую герметизацию дверей и ворот.
Температурно-влажностные условия в производственных помещениях в жарком климате находятся в прямой зависимости от конструкции покрытия здания. Так, при большой площади и темном цвете, облучаясь в течение почти всего дня, сильно нагреваемое покрытие (до 80°С и выше) становится источником нагрева внутреннего воздуха.
В зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом производства покрытия устраивают утепленные или с вентилируемыми воздушными прослойками. Хорошо зарекомендовали себя кровли из специального рубероида, облицованного с наружной стороны алюминиевой фольгой или с бронирующим слоем, состоящим из слюдяной крошки, мелкого гравия или песка светлых тонов. Кровлю можно окрашивать в белый цвет.
Иногда покрытию (кровле) придают ломаное или искривленное очертание. При этом нагрев кровли значительно снижается из-за уменьшения угла падения солнечных лучей.
В зданиях со строго заданным температурно-влажностным режимом широко распространены водонаполненные покрытия со слоем воды толщиной 50-100 мм. Вода, отражая солнечные лучи, хорошо защищает покрытие от перегрева.
В зданиях с избытками тепла или газа при интенсивной аэрации, а также в строениях вспомогательного и временного характера покрытия устраивают однослойные из волнистых асбестоцементных алюминиевых и стальных листов.
В условиях жаркого климата фонари рекомендуется устраивать с односторонним остеклением (например, шедовые). При ориентации световых плоскостей этих фонарей на северную часть горизонта удается дать равномерное естественное освещение всей производственной площади. В этих районах применяют также П - образные фонари с вертикальным остеклением, зенитные с защитой от солнечной радиации.
Солнцезащитные устройства. Одним из эффективных приемов борьбы с перегревом помещений являются солнцезащитные устройства. Затеняя оконные проемы ( а иногда и стены), они ограничивают поступление тепла солнечной радиации и помещения и защищают работающих от ослепления прямыми солнечными лучами. Кроме того, они снижают затраты на устройство и эксплуатацию вентиляционных установок.
Солнцезащитные устройства рекомендуется предусматривать в зданиях с постоянным пребыванием рабочих, выполняющих работы I-IV зрительных разрядом, на предприятиях, располагаемых в III и IV климатических районах.
Солнцезащитные устройства не должны ухудшать условия воздухообмена в помещениях, они должны быть легкими, удобными и надежными в эксплуатации, экономичными, а в зимний период времени создавать минимальное затенение светапроемов.
Такие устройства подразделяют на постоянные, являющиеся элементами зданий, и временные, устраиваемые в процессе эксплуатации зданий, а по конфигурации - на горизонтальные, вертикальные, наклонные и комбинированные. Тип солнцезащитных устройств выбирают с учетом назначения здания, природных особенностей района, ориентации, формы и размером светапроемов, режима эксплуатации и технико-экономических показателей.
Козырьки над окнами делают и основном при высоком стоянии солнца для затенения светапроемов южных фасадов. Они могут быть горизонтальными (в виде сплошной плиты или решетчатыми) и наклонными (рис.11, а - в). Изготовляют козырьки из железобетонных плит, асбестоцементных листов, деревянных реек и т. д. Они имеют простую конструкцию, снижают освещенность незначительно, не ухудшают аэрацию помещений, однако они защищают помещении от проникания косых лучей солнца.
Рис.11. Типы солнцезащитных устройств зданий:
а - горизонтальный козырек из сплошной плиты; б - то же, решетчатый; в - наклонный сплошной козырек; г - жалюзи, располагаемые в пределах толщины светопроемы; д - жалюзи около проема; е -- жалюзи на относе от светопроема; ж - вертикальные ребра; з - вертикальные ребра в комбинации с горизонтальными жалюзи; и - комбинированные (коробчатые); к - ячеистые солнцезащитные панели; л - то же, маркизы
К горизонтальным солнцезащитным устройствам относят также жалюзи, хорошо защищающие помещения от солнечной радиации при любой ориентации проемов. Жалюзи могут быть с неподвижными и подвижными (регулируемыми) перьями. Устанавливают их в пределах толщины светового проема, около него и с выносом от проема (рис.11, г-е). Изготовляют жалюзи из дерева, металла и пластмасс. Жалюзи значительно снижают естественную освещенность помещений. При ориентации проемов па запад и восток можно применять вертикальные поворотные и раздвижные жалюзи.
Для затенения световых проемов северо-западной и северо-восточной ориентации иногда применяют вертикальные ребра из сплошных плит (рис. 11, ж). Экраны размещают по бокам проемов, а при ленточном остеклении - через определенное расстояние по его длине. Ребра не допускают в помещение косых лучей низкостоящего солнца, но не защищают полностью помещение от лучей при его высоком стоянии. Можно применять ребра в комбинации с горизонтальными жалюзи (рис.11, з).
В многоэтажных промышленных зданиях на фасадах любой ориентации используют комбинированные (коробчатые) солнцезащитные устройства, состоящие из вертикальных и горизонтальных плит, обрамляющих световые проемы (рис.11, и). Коробчатая система хорошо защищает помещения от прямых и косых солнечных лучей, однако она дорога и трудоемка в монтаже.
В особо жарких районах перед световыми проемами можно устанавливать ячеистые солнцезащитные панели (рис.11, к). В промышленных, как и общественных зданиях, возможно применение маркиз - текстильных солнцезащитных навесов, натянутых на металлический каркас (рис. 11, л). Маркизы могут быть с боковыми стенками или без них.
Размеры и наклон затеняющих устройств определяют в зависимости от географической широты места строительства и ориентации световых проемов по сторонам горизонта. Все типы солнцезащитных устройств рекомендуется окрашивать в белый цвет. Для затенения окон и глухих участков стен, а также в декоративных целях на юге часто используют быстрорастущие лазающие растения.