Лабораторная работа № 3 КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗДАНИЙ

Цель работы: знакомство с особенностями конструктивных решений торгово-рыночного комплекса, в том числе с проектированием большепролетных конструкций.

СибАДИЗадача работы: на основе эскизного проекта разработать принципиальные конструкт вные решения здания. Дать предложения по материалам конструкт вных элементов.

Исходные данные

Задан е на разра отку проекта включает следующие исходные данные:

• эск зный проект торгово-рыночного комплекса.

Теоретическая часть

В арх тектуре рынков часто уникальная конструкция диктует композиционное решен я здан я и оказывает решающее влияние на его формообразование. В этой связи отдельного внимания заслуживают конструкции покрытий торговых центров. рки, оболочки, купола, вантовые конструкции, пневматические покрытия дают возможность создания художественного образа, присущего именно этому зданию, становясь его символом, знаком и обеспечивая его узнаваемость.

Часто архитектурное решение объема торгового здания предполагает наличие атриума, многосветного пространства, купола. В этом случае становится актуальным применение специальных конструктивных схем для решения поставленных задач.

В качестве покрытия основного объема рыночного комплекса применяются различные большепролетные конструкции: складчатые и шатровые покрытия, жесткие оболочки, системы регулярной структуры, висячие системы, пневматические сооружения. Сложные формы оболочек можно получить, используя мягкую опалубку из пневматических конструкций.

Большепролетные покрытия могут быть плоскостные пространственные, жесткие и гибкие. Пространственные покрытия применяют в случаях больших площадей и (или) при оригинальном архитектурном облике сооружения.

Для торговых зданий наиболее целесообразным является гибкая планировка, позволяющая трансформировать внутреннее пространство без кардинального изменения конструктивных систем здания. Такими являются раз-

11

личные каркасные конструкции. При этом, чем больше шаг колонн каркаса, тем большей свободой располагает архитектор для решения планировочных задач.

Конструктивное решение зданий формируется на базе координационной сетки осей. Основные конструктивные элементы точно «привязываются» к координационным осям здания.

В качестве материалов несущих и ограждающих конструкций применяются металлы, сборный и монолитный железобетон, каменные и крупноСибАДИблочные, панельные, стекло, современные полимерные материалы, в том числе утеплители, облицовки и другие отделочные материалы. В последнее время ш рокое распространение получили конструктивные решения на ос-

нове легк х металл ческих конструкций.

Порядок выполнения работы

1. На основе выполненного ранее эскизного проекта торговорыночного комплекса разра отать принципиальную конструктивную схему здания.

2. На планах этажей здания нанести координационную сетку осей с учетом модульности максимальной унификации конструктивных изделий.

Состав работы:

- планы этажей в М 1:200; - разрезы по характерным местам здания с показом основных конструк-

тивных элементов, высотных отметок объемов здания и основных конструкций;

- фасады (при необходимости); - конструктивные узлы (два более).

Работа выполняется на одном – двух листах формата А2 в ручной или компьютерной графике.

Пример выполнения работы см. приложение № 3.

Контрольные вопросы

1. Какие виды большепролетных конструкций применяются при проектировании торговых зданий?

2.Значение конструктивных решений в архитектуре крупных торговых комплексов.

3.Современные методы улучшения теплотехнических свойств ограждающих конструкций.

12

Лабораторная работа № 4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Цель работы: освоение в процессе проектирования понятий об эффективности проектных решений.

СибАДИЗадача работы: на основе и выполненного эскизного проекта торговорыночного комплекса выполнить расчет основных технико-экономических показателей. Дать оценку эффективности принятых решений.

Исходные данные

Эск зный проект торгово-рыночного комплекса.

Теоретическая часть

Для определен я эффективности решений, принятых в разработанном проекте, подсч тывают следующие показатели:

1. Площадь застройки Пз, м2 – площадь горизонтального сечения по внешнему обводу здания на уровне цоколя.

2. Строительный о ъем надземной части здания Ос, м3 – определяется умножением площади застройки Пз на высоту здания от уровня чистого пола первого этажа до верхней отметки теплоизоляции (при чердачных крышах) или средней отметки верха покрытия (при бесчердачном решении).

3. Нормируемая площадь Пн, м2 – сумма площадей всех размещаемых в здании помещений, за исключением коммуникационных помещений (коридоров, тамбуров, переходов, лестничных клеток, лифтовых шахт, внутренних открытых лестниц), а также помещений инженерного оборудования (бойлерные, венткамеры, котельные, камеры кондиционирования и т.п). Площадь помещений следует определять по их размерам, измеряемым между отдельными поверхностями стен перегородок на уровне пола; площадь коридоров, используемых в качестве рекреационных помещений, включает нормируемую площадь.

4. Полезная площадь Пп, м2 – определяется как сумма площадей всех размещаемых в здании помещений, а также балконов и антресолей в залах, фойе и т.п., за исключением лестничных клеток, лифтовых шахт, внутренних открытых лестниц.

13

5.Общая площадь По, м2 – сумма площадей всех этажей (включая технические, мансардный, цокольный и подвальные); площадь этажей следует измерять в пределах внутренних поверхностей наружных стен.

6.Площадь поверхностей наружных стен Пс, м2.

Затем определяют основные показатели, характеризующие экономичность объемно-планировочного решения здания:

1– плоскостной коэффициент К1 = Пн/По – характеризует эффективность использования площадей здания;

2– объемный коэффициент К2 = Ос/По, – характеризует эффективность использован я объема здания;

3– коэфф ц ент компактности планировки Кз = Пс/По.

Полученные техн ко-экономические показатели сводят в таблицу. Пр мер выполнен я ра оты см. приложение № 4.

Контрольные вопросы

1.Каким о разом определяется общая площадь здания?

2.Каким о разом определяется строительный объем здания?

3.Как учитывается площадь многосветных помещений при подсчете площадей?

4.Как учитывается площадь крылец?

СибАДИ

14

Лабораторная работа № 5

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

5.1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

СибАДИгигиеническое требование), т.е для конструкций покрытия стены -в minв , а для конструкции окон - в 3 .

Цель работы: закрепление в процессе проектирования знаний о принципах решен я тепловой защиты зданий и методах теплотехнического рас-

чета ограждающ х конструкций.

Задача работы: выполнить теплотехнические расчеты основных ограж-

дающ х конструкц й (стены, покрытия, окон) и удельной теплозащитной характер ст ки здан я.

5.1.1. Общие положения

Теплотехн ческ й расчет ограждающих конструкций зданий проводится в соответств с тре ованиями СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» [7], СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» [5].

Цель расчета – под ор ограждающих конструкций, теплозащитные качества которых соответствуют требованиям действующих нормативных до-

кументов в области строительства.

Теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим требо-

ваниям п.5.1 [5]:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэле-

ментные требования), т.е Rопр Rнормо ;

б) удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не

больше нормируемого значения (комплексное требование),

т.е koб ≤ kобтр ;

в) температура на внутренних поверхностях ограждающих конструк-

ций должна быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-

Требования тепловой защиты здания будут выполнены при одновременном выполнении требований а), б) и в).

В рамках лабораторной работы расчет по санитарно-гигиеническому требованию не производится, т.к температура внутренней поверхности ограждающей конструкции должна определяться по результа-

15

там расчета температурных полей всех зон с теплотехнической неоднородностью или по результатам испытаний в климатической камере в аккредитованной лаборатории.

5.1.2. Поэлементные требования

А). Определение нормируемого значения приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

где Rотр - базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, м2·°С/Вт, величину базового значения требуемого сопрот влен я теплопередаче ограждающей конструкции Roтр определяется по табл. 3 [3] в зависимости от градусо-суток отопительного периода региона стро тельства ГСОП и назначения здания.

mр - коэфф ц ент, учитывающий особенности региона строительства. В расчете по формуле (7.1) принимается равным 1. Допускается снижение значен я коэфф ц ента mр в случае, если при выполнении расчета удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания по прил. Г [3] выполняются требования п.10.1 [3] к данной удельной характеристике. Значения коэффициента mр при этом должны быть не менее: mр = 0,63 - для стен, mр = 0,95 - для светопрозрачных конструкций, mр = 0,8 - для остальных ограждающих конструкций.

Градусо-сутки отопительного периода ГСОП, °С сут/год, рассчитыва-

где tв – расчетная температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая при расчете ограждающих конструкций групп зданий указанных в табл. 3 [7]: по поз. 1 – по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20-22° ); по поз. 2

– согласно квалификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16-21°С); по поз. 3 – по нормам проектирования соответствующих зданий;

tот, zот – средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемые по своду правил для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более

16

8°С, а при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых не более 10 °С.

Пример расчета №1

Определить нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен, покрытия, окон торгово-рыночного комплекса. Район строительства –

г. Омск.

СибАДИБ) Расчет приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

По табл.3.1* [10] принимаем для г.Омска:

- средняя температура наружного воздуха отопительного периода со

средней суточной температурой наружного воздуха не более 8°С – tот = – 8,1 о ;

- продолж тельность отопительного периода – zот = 216 сут;

Пр н маем расчетную температуру внутреннего воздуха для помеще-

ний на большей площади и температуры – торговые залы – tв = +16 оС по технолог ческ м тре ованиям [9].

По формуле (5.2) рассчитываем величину ГСОП:

ГСОП= [16 – (–8,1)] 216 = 5205,6 °С сут/год.

По табл.3 [7] по нтерполяции определяем величину требуемого со-

противления теплопередаче, Roтр, для производственных зданий с сухим и нормальным режимами:

Расчет приведенного сопротивления теплопередаче непрозрачных ограждающих конструкций

Расчет приведенного сопротивления теплопередаче непрозрачных ограждающих конструкций производится с учетом их теплотехнической однородности.

Для теплотехнически однородных ограждающих конструкций (однослойные или многослойные конструкций с параллельными слоями) величина сопротивления теплопередаче Rо может быть рассчитана по формуле

17

где в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограж-

дающих конструкций, Вт/(м2·°С), принимаемый по табл. 4 [7] ; н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м2·°С), принимаемый по табл. 6 [7]; Rk – термическое сопротивление конструкции, м2·°С/Вт.

Для конструкций с последовательно расположенными слоями

где i – толщина слоя, м; i – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С), принимаемый согласно приложению Д [5].

СибАДИгде r – коэффициент теплотехнической однородности конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов проемов, обрамляющих ребер, гибких связей других теплопроводных включений.

Для теплотехн чески неоднородных ограждающих конструкций (со-

держащ х соед н тельные элементы между наружными облицовочными слоями – ребра, шпонки, стержневые связи, сквозные и несквозные тепло-

проводные включен я) рассчитывается приведенное сопротивления теплопередаче Rопр , м2·°С/Вт.

В общем случае расчет величины приведенного сопротивления теплопередаче Rопр про звод тся на основе расчета температурных полей по специальным компьютерным программам (например, программе расчета трехмерных температурных полей ограждающих конструкций зданий

«TEMPER-3D»).

В рамках курсовой ра оты расчет приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных ограждающих конструкций рекомендуется произ-

Величина коэффициента теплотехнической однородности принимается по [5].

Пример расчета №2

Определить сопротивление теплопередаче покрытия торговорыночного комплекса. Конструкция покрытия представлена на рис. 2. Район строительства – г. Омск.

18

СибАДИВ зависимости от расчетной температуры и относительной влажности воздуха помещений по та л.1 [7] устанавливаем влажностный режим помещений – «нормальный».

Р с. 2. Конструкц я покрытия По пр ложен ю В [7] определяем зону влажности района строительст-

ва – «сухая».

В соответств с та л. 1 [5], для аналогичных по назначению помещений, пр н маем расчетную влажность внутреннего воздуха помещений – int

= 50%.

По табл.2 [7] с учетом влажностного режима помещений и зоны влажности района строительства определяем условия эксплуатации ограждающих конструкций – «А».

Термическое сопротивление железобетонной пустотной плиты для условий эксплуатации «А» – Rкпл = 0,148 м2·°С/Вт; для условий эксплуатации «Б» – Rкпл = 0,152 м2·°С/Вт, в соответствии со справочными данными, полученным по результатам расчета температурных полей.

Принимаем расчетные характеристики строительных материалов конструкции покрытия по прил. [5]:

- рубероид плотностью о = 600 кг/м3; А = 0,17 Вт/(м оС); - плиты жесткие минераловатные плотностью о = 100 кг/м3;

А = 0,06 Вт/(м оС);

- цементно-песчаный раствор плотностью о = 1800 кг/м3,

А = 0,76 Вт/(м оС).

Врасчете не учитывается наличие разуклонки и защитного слоя гравия

вконструкции покрытия.

По табл.4 [7] принимаем в= 8,7 Вт/(м2·°С); по табл.8 [5] принимаем н

= 23 Вт/(м2·°С) .

19

-керамзитобетонные блоки о = 800 кг/м3 , А = 0,24 Вт/(м оС);

-плиты теплоизоляционные минераловатные о = 100 кг/м3, А = 0,06 Вт/(м оС).

По табл.4 [7] принимаем в = 8,7 Вт/(м2·°С); по табл.8 [5] принимаем

н= 23 Вт/(м2·°С) .

20

Задаемся толщиной утеплителя ут = 100 мм.

По формуле (5.4) рассчитываем величину термического сопротивления

Rk:

Rk = 0,1/0,06 + 0,4/0,24 + 0,02/0,76 = 3,37 м2 оС/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче стены Rо;стпр рассчитываем

по формуле (5.5) с учетом формулы (5.3):

Rо;стпр = 1/8,7 + 3,37∙0,83 + 1/23 = 2,95 м2 оС/Вт.

пр

Согласно поэлементным требованиям: Rо;ст =

СибАДИ2,95 м2 оС/Вт > Rо;стнорм = 2,76м2 оС/Вт

Условие выполнено.

Расчет пр веденного сопротивления теплопередаче

светопрозрачных ограждающих конструкций

Вел ч на пр веденного сопротивления теплопередаче светопрозрач-

ных конструкц й (оконных локов) определяется при проведении сертифи-

кационных ли технологических испытаний в климатической камере. Выбор конструкт вного решения оконного блока и оценка возможно-

сти его пр менен я в том или ином климатическом районе производится посредством сопоставления тре уемого значения сопротивления теплопередаче Rонорм и приведенного значения Rопр , полученного по результатам испытаний (см. прил. Л [5]).

Пример расчета №4

Определить приведенное сопротивление теплопередаче оконных блоков из ПВХ-профилей ТРК. Район строительства – г. Омск.

Требуемое сопротивление теплопередаче окон торгово-рыночного комплекса в климатических условиях г. Омска составляет Rо;окнорм= 0,46 м2 о /Вт (см. пример расчета №1).

По прил. Л [5] данным требованиям соответствуют оконные блоки из ПВХ-профилей (5-камерная система) в спаренных переплетах с двухкамерными стеклопакетами толщиной 28 мм из обычного стекла с межстекольным расстоянием 8 мм – Rо;ок = 0,50 м С/Вт.

пр 2 о

Согласно поэлементным требованиям:

Rо;окпр= 0,50 м2 оС/Вт > Rо;окнорм = 0,37 м2 оС/Вт Условие выполнено.

21

5.1.3. Комплексное требование

Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, kобтр, Вт/(м3·°С), следует принимать в зависимости от отапливаемого объема здания и градусо-суток отопительного периода района строительства по табл.7 [7] с учетом примечаний.

Удельная теплозащитная характеристика здания, kоб, Вт/(м3·°С), рас-

где Rо,iпр - пр веденное сопротивление теплопередаче i-го фрагмента теплозащ тной о олочки здания, (м2·°С)/Вт;

Аф,i - площадь соответствующего фрагмента теплозащитной оболочки здания, м2;

Vот - отапл ваемый о ъем здания, м3;

nt,i - коэфф ц ент, учитывающий отличие внутренней или наружной температуры у конструкции от принятых в расчете ГСОП, определяется по формуле:

где, tв*, tот* - средняя температура внутреннего и наружного воздуха для данного помещения, °С;

tв, tот – то же, что в формуле (5.2);

Кобщ - общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м2·°С), определяемый по формуле:

Ансум - сумма площадей (по внутреннему обмеру всех наружных ограждений теплозащитной оболочки здания, м2).

22

Совокупность фрагментов теплозащитной оболочки здания, характеристики которых используются в формуле (5.6) должна полностью замыкать оболочку отапливаемой части здания.

Удельная теплозащитная характеристика здания, kоб, Вт/(м3·°С), должна быть не больше нормируемого значения, kобтр, Вт/(м3·°С):

kоб ≤ kобтр

Так как значение kобтр , определенного по формуле (5.11) больше, чем

по формуле (5.12), то принимаем значение kобтр, определенного по формуле

(5.11), т.е kобтр = 0,212 Вт/(м3·°С)

23

Далее находим удельную теплозащитную характеристику здания, kоб, Вт/(м3·°С), для этого определяем площадь соответствующего фрагмента теплозащитной оболочки здания для покрытия, стен и окон Аф,i , м2:

Аф,пок = 18,34·36,34=666,5 м2 Аф,ок = 1,2·1,8·(23+26)=2,16·49=105,8 м2

Аф,ст = (18,34·6,3·2+36,34·6,3·2)-105,8=688,968-105,8=583,2 м2

огласно комплексному тре ованию:

kоб = 0,161 Вт/(м3·° ) < kобтр = 0,212 Вт/(м3·°С)

Услов е выполнено.

Порядок выполнения работы

Работу оформить на листах формата 4. Листы должны быть обрамлены рамкой со штампом, отстоящей от внешней стороны листа слева на 20 мм, от других сторон на 5 мм. Первый штамп выполняют размерами 55х185 мм, последующие – 15х185 мм.

В составе расчета предусмотреть:

- титульный лист; - содержание; - исходные данные;

- расчет теплотехнический; - вывод.

Расчет подписывается исполнителем.

24

Контрольные вопросы

1. Каким требованиям должна отвечать теплозащитная оболочка здания?

2. Что такое ГСОП и каким образом определяется?

3. При каких условиях выполняются требования тепловой защиты здания?

5.2. РАСЧЕТ ПЛОЩАДЕЙ НЕТОРГОВЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

25

Удельные показатели площади

по группам неторговых помещений

────────────┬─────────────────────────────────────────────────────

Порядок выполнения работы

Работу оформить на листах формата 4. Листы должны быть обрамлены рамкой со штампом, отстоящей от внешней стороны листа слева на 20 мм, от других сторон на 5 мм. Первый штамп выполняют размерами 55х185 мм, последующие – 15х185 мм.

Расчет подписывается исполнителем.

Пример выполнения работы см. приложение № 5.

26

27