1.2. Характеристика систем жизнеобеспечения

Система санитарного благоустройства населенных мест пред­назначена для защиты окружающей среды и поддержания опти­мальных санитарно-гигиенических условий проживания за счет:

• предупреждения образования и распространения загрязнений;

• уборки улиц и площадей от грязи и пыли, снега, дождевой и талой воды;

• сбора, временного хранения, регулярного вывоза и обезвре­ живания твердых и жидких бытовых отходов;

• озеленения городских территорий;

• борьбы с шумом и других мероприятий.

Система водоснабжения обеспечивает забор воды из природ­ных источников, улучшение ее качества, транспортирование, хра­нение и подачу различным потребителям для хозяйственно-питье­вых, технологических и противопожарных нужд.

Система канализации осуществляет прием, отведение, очистку и обеззараживание сточных вод, атмосферных осадков и жидких отходов населенных пунктов и промышленных предприятий.

Транспортная система предназначена для транспортного об­служивания населенных мест и включает в себя развитие и экс­плуатацию улично-дорожной сети, работу пассажирского, грузово­го и легкового транспорта.

Система топливоснабжения населенных мест предназначена для погрузки (разгрузки), хранения, транспорта, подготовки и ис­пользования различных видов топлива потребителями. В частно­сти, система газоснабжения предназначена для подачи, очистки от примесей, распределения, регулирования давления и использования природных, искусственных и сжиженных газов в качестве топлива для приготовления пищи, горячей воды и теплоснабжения населен­ных мест.

Система теплоснабжения обеспечивает производство, транс­порт и использование различных теплоносителей в системах ото­пления, вентиляции (кондиционирования) и горячего водоснабже­ния потребителей.

Система электроснабжения осуществляет генерирование (пре­образование), распределение и использование электрической энер-

гии во всех системах жизнеобеспечения населенных мест, в том числе освещения улиц и площадей, помещений жилых, обществен­ных и производственных зданий, привода машин и механизмов, приготовления пищи, горячей воды и других процессов.

1.3. Планировочная структура и функциональное зонирование городов

По функциональному назначению территория города делится на селитебную, производственную и ландшафтно-рекреационную. Селитебная территория предназначена для размещения жи­лищного фонда, общественных зданий и сооружений, устройства путей внутригородского сообщения - улиц, площадей, парков, са­дов, бульваров и других мест общественного пользования. При формировании планировочной структуры селитебной территории большое значение имеет взаимосвязанное размещение зон общест­венных центров, жилой застройки и улично-дорожной сети. Для предварительного определения потребности города в селитебной территории исходят из условия, что норма площади i-й зоны сели­тебной территории при средней этажности застройки до 3 этажей без земельных участков Н„ равна 10 га/1000 чел. и 20 га/1000 чел. с земельными участками; от 4 до 8 этажей - 8 га/1000 чел., 9 этажей и выше - 7 га/1000 чел.

Итак, площадь селитебной территории

где Н_si - норма площади i-й зоны застройки селитебной террито­рии, га/1000 чел.;

Ч_i - численность жителей в i-й зоне застройки, чел.

При проектировании жилой застройки, как правило, выделя­ются два основных уровня структурной организации селитебной территории:

• микрорайон (квартал) - структурный элемент жилой за­стройки площадью 10-60 га, не расчлененный магистральными улицами и дорогами, в пределах которого размещаются учрежде­ния и предприятия повседневного пользования с радиусом обслу­живания не более 500 м;

• жилой район - структурный элемент селитебной территории площадью от 80 до 250 га, в пределах которого размещаются учре­ждения и предприятия с радиусом обслуживания не более 1500 м, а также часть объектов общегородского значения. Границами жилых районов являются магистральные улицы, по которым осуществля­ются основные пассажирские перевозки.

Производственная территория предназначается для размеще­ния промышленных предприятий и связанных с ними объектов, на­пример, электростанций, инженерных сооружений и сетей. Они за­нимают 60-80% от всей производственной территории. Остальная территория отводится под коммунально-бытовые предприятия, подъездные железнодорожные и автомобильные пути. От селитеб­ной территории промышленные районы отделяются санитарно-защитными зонами шириной от 50 до 300 м. В непосредственной близости от промышленных районов располагаются складские тер­ритории города. На них размещаются промышленные, производст­венные, продовольственные склады.

Ландшафтно-рекреационная территория включает в себя го­родские леса, лесопарки, лесозащитные зоны, водоемы, земли сель­скохозяйственного назначения и другие угодья, которые совместно с парками, садами, скверами и бульварами, размещаемые в сели­тебной территории, формируют систему открытых пространств. Основное назначение их заключается в улучшении микроклимата, обеспечении чистоты воздушного бассейна города и массового от­дыха трудящихся. Границы такой зоны могут быть удалены от цен­тра города на 50-100 км.

Территорию для строительства новых и развития существую­щих городских поселений следует предусматривать на землях, не­пригодных для сельскохозяйственного производства. Размещение зданий, сооружений и коммуникаций не допускается на землях за­поведников, заказников, национальных парков, ботанических са­дов, курортов, зеленых зон, в первой зоне санитарной охраны ис­точников водоснабжения.

Селитебные территории следует размещать с наветренной стороны по отношению к производственным предприятиям, яв­ляющимся источниками загрязнений атмосферного воздуха, а так­же представляющим повышенную пожарную опасность. При про­ектировании поселений необходимо организовать по берегам водо-

хранилищ и рек водоохранные зоны шириной от 100 до 500 м. Се-литебные территории поселений следует размещать выше по тече- нию водотоков относительно выпусков производственных и хозяй-ственно-бытовых сточных вод.

1.4. Здания и сооружения как элементы городской среды

1.4.1. Требования, предъявляемые изданиям и сооружениям

Все, что построено человеком, называют сооружениями. Со-

оружения, в которых имеются помещения, предназначенные для выполнения человеком определенных функций, называют здания­ми. Прочие постройки называют инженерными сооружениями.

Здания и сооружения играют важную роль в жизни современно­го человека. Поэтому главными элементами населенных мест явля­ются здания и сооружения, выполняющие разнообразные жизненно важные функции. Можно утверждать, что уровень цивилизации, в значительной степени, определяется количеством и качеством по­строенных зданий и сооружений. Уровень и качество жизни человека определяется наличием комфортного и капитального жилого дома.

Каждое здание или сооружение представляет собой сложный и дорогостоящий объект, который состоит из многих конструктив­ных элементов и систем инженерного оборудования. Поэтому, при­ступая к проектированию, возведению или эксплуатации, необхо­димо четко представлять, какими качествами должны обладать и действительно обладают здания и сооружения. Комплексная оценка качества зданий включает следующие основные понятия:

• капитальность, или надежность, зданий, основой которой яв­ляются такие свойства, как долговечность, огнестойкость, ремонто­пригодность, работоспособность и др.;

• комфортность, или удобства пользования, которая возникает вследствие соответствия здания своему назначению (функциональ­ности) и удовлетворения требованиям гигиены и безопасности;

• экономичность, т. е. достижение за срок службы минималь­ных затрат, связанных с возведением и эксплуатацией здания.

Понятие капитальности здания объединяет комплекс харак­теристик, отражающих его надежность. Надежность определяется безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью.

Безотказность - это свойство сохранять работоспособность, т. е. состояние, при котором здание способно выполнять свои функции, сохраняя значения основных параметров в пределах, ус­тановленных нормативно-техническими документами.

Долговечность - срок службы нормального функционирова­ния здания, продолжительность которого зависит от многих факто­ров, в том числе несущей способности основания, свойств исполь­зуемых материалов, выбранной конструктивной схемы, качества строительства и условий эксплуатации.

Ремонтопригодность - это приспособляемость элементов зда­ния к устранению неисправности при техническом обслуживании и ремонте.

Понятие комфортности чрезвычайно многогранно и поэтому требует более детального рассмотрениях трех точек зрения: функ-циональности, гигиены и безотказности. Функционально здание должно наиболее полно отвечать своему назначению. Для этого важно детально изучить те процессы, которые будут происходить как в отдельных помещениях, так и в здании целом. При этом вы­ясняется структура внешних и внутренних связей, определяются архитектурные формы и художественная выразительность здания, все разнообразие связей здания с окружающей средой (место рас­положения, ландшафт, пешеходная и транспортная доступность, обеспеченность коммунально-бытовыми услугами и т. д.), а также размещение и взаимосвязь помещений.

Особое значение имеет инженерное оборудование зданий -это все системы жизнеобеспечения здания: отопления, вентиляции и кондиционирования, электро-, водо- и газоснабжения, канализа­ции и мусороудаления, вертикального транспорта, телефонизации, радио и телевидения.

Обеспечение высокого уровня комфортности невозможно и без учета эргономики - науки о взаимодействии человека с искус­ственной средой. Все, что окружает человека, должно в максималь­ной степени отвечать его физиологическим особенностям, включая габариты помещений, лестниц, дверей и других элементов зданий, размеры сантехнических приборов, мебели и утвари, машин и ме­ханизмов.

С точки зрения гигиены в помещениях с постоянным пребы­ванием людей необходимо обеспечивать наиболее благоприятный

для их здоровья микроклимат, который характеризуется тепло-влажностным режимом, чистым воздухом, зрительным и звуковым комфортом. Параметры среды подбираются в зависимости от кон­кретных условий с учетом функционального состояния людей (для отдыха, работы и т. д.). Тепловлажностный режим характеризуется температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха, а также перепадом температур у внутренней поверхности ограждений здания. Эти параметры среды должны быть такими, чтобы человек не ощущал дискомфорта. Чистота воздушной среды зависит как от процессов, происходящих в помещениях, так и от воздухообмена помещений с окружающей средой. Зрительный комфорт задается освещенностью помещений, зрительной изоляци­ей, видом из окон и тем, что окружает дома. Звуковой комфорт -звуковая изоляция, уровень звукового давления, реверберация и ар­тикуляция, возникающие в помещениях здания.

Безопасность как одно из условий комфортности чрезвычайно важна с психологической точки зрения. Помещение или здание в целом не могут быть удобными, если по какой-либо причине они представляют собой потенциальную опасность для человека. Таки­ми причинами могут оказаться неудачная планировка помещений, недостаточная прочность конструкций, неисправность оборудова­ния, потенциальная или реальная опасность осуществляемых про­цессов и другие факторы. С точки зрения безопасности особое зна­чение имеют принятые конструктивные решения, которые обеспе­чивают взрыво- и пожаробезопасность помещений, а также пра­вильно спланированные пути эвакуации.

Качество зданий характеризуется не только капитальностью и комфртностью, но и экономичностью Понятие экономичности связано с соизмерением затрат и результатов. Каждое здание пред­назначено для выполнения определенных функций в течение дли­тельного времени (до 100-150 лет) и представляет собой сложное и дорогостоящее сооружение. Ежегодные затраты, связанные с экс­плуатацией зданий, составляют 6-8% от их восстановительной стоимости. Следовательно, через каждые 12-13 лет затраты на экс­плуатацию становятся равными затратам на возведение здания. Снижение эксплуатационных затрат возможно, но для этого необ­ходимы дополнительные капитальные вложения в здание. Поэтому, с экономической точки зрения, необходимо стремиться к строи-

тельству таких зданий, которые будут иметь минимум приведенных к единой размерности суммы капитальных вложений и эксплуата­ционных затрат за срок службы.

1.4.2. Классификация зданий и сооружений

Все здания могут быть классифицированы, сгруппированы по одному или нескольким признакам, наиболее существенным и важ­ным для изучения их свойств. Так, по назначению здания подразде­ляются на следующие группы:

• гражданские, к которым относятся жилые и общественные здания, предназначенные для обслуживания населения, например, жилые дома, общежития, гостиницы, магазины, школы, больницы и др.;

• промышленные, обслуживающие нужды производства, транспорта и связи, например, цехи хлебозавода, электростанций, депо, складов и т. п.;

• сельскохозяйственные, обслуживающие потребности сель-­ ского хозяйства, например, здания для содержания животных и птиц, склады, хранилища и др.

По долговечности конструкций здания делятся на три степени: 1 - с повышенным сроком службы, более 100 лет; II - средним сро­ком службы, более 50 лет; III - с пониженным сроком службы, бо­лее 20 лет.

В зависимости от пределов огнестойкости, выраженных в часах, все здания подразделяются на пять степеней: I степень -3 ч; И степень - 2,5 ч; 111 степень -2ч- это каменные несгораемые здания; IV степень - 0,5 ч - деревянные оштукатуренные здания, называемые трудносгораемыми; V степень - открытые деревянные здания - сгораемые.

По благоустройству и инженерному оборудованию здания подразделяются на четыре степени: I - повышенное; II - среднее; III - пониженное; IV - минимальное оснащение здания.

В зависимости от долговечности и огнестойкости здания под­разделяются на капитальные и временные. По капитальности зда­ния подразделяются на четыре, шесть или семь классов:

I - каменные особо капитальные: фундаменты каменные и бе­тонные, стены каменные (кирпичные) и крупноблочные, перекры-

тия - железобетонные (I степень долговечности, I—II степень огне­стойкости, срок службы более 100 лет);

II - каменные обыкновенные: фундаменты каменные, стены каменные (кирпичные), крупноблочные или крупнопанельные, перекрытия - железобетонные или смешанные (деревянные и же-­ лезобетонные), а также каменные своды по металлическим бал-­ кам (II степень долговечности, II-III степени огнестойкости, со сро-­ ком службы 50-100 лет);

3. - каменные облегченные: фундаменты каменные и бетон-­ ные, стены облегченной кладки из кирпича, шлакоблоков и раку­ шечника, перекрытия деревянные, железобетонные или каменные по металлическим балкам (III степень долговечности, III степень огнестойкости, срок службы 20-50 лет);

4. - деревянные рубленные и брусчатые, смешанные, сырцо-­ вые, перекрытия деревянные (III степень долговечности, IV-V сте-­ пени огнестойкости, срок службы до 20 лет);

5. - сборно-щитовые, каркасные, глинобитные, саманные; фундаменты - на бутовых столбах или деревянных стульях, стены - каркасные, глинобитные и другие, перекрытия - деревянные;

3. - каркасно-камышитовые и прочие облегченные.

Кроме того, здания могут классифицироваться следующим образом.

По конструкции: 1) стеновые; 2) каркасные; 3) объемно-прост­ранственные; 4) чердачные 5) бесчердачные;

По тепловлажностным условиям эксплуатации: 1) отапли­ваемые; 2) неотапливаемые; 3) сухие (φ< 50%); 4) нормальные (φ = 50-70%) и 5) мокрые (φ > 70%);

По этажности: 1) одно- или малоэтажные (до 3 этажей) и 2) многоэтажные (от 4 до 8 этажей): 3) повышенной этажности (от 9 до 25 этажей) и 4) высотные (от 25 этажей);

По материалу, из которого выполнены стены: 1) каменные; 2) бетонные; 3) железобетонные; 4) деревянные; 5) прочие.

Сооружения по функциональным признакам делятся на четы­ре группы:

1. - сооружения для размещения оборудования: подвалы, пло-­ щадки, колодцы, этажерки, вышки и др.;

2. — коммуникационные и транспортные сооружения: дороги и улицы, трубопроводы и линии электропередачи, тоннели, каналы и

коллектора, отдельно стоящие опоры, галереи и эстакады под тех­нологические трубопроводы;

3. — емкостные сооружения: плотины и гидроузлы, водона-­ порные башни, резервуары (баки) для жидких продуктов, силосы и силосные корпуса для хранения сыпучих материалов;

4. - прочие (специальные) сооружения, например, на дорогах - это мосты, трубы, тоннели, лотки, акведуки (мосты-водоводы), дюке­- ры, путепроводы, эстакады, виадуки; на тепловых электростанциях — топливные склады, дымовые трубы, водоводы, градирни, золошла- коотвалы и др.; на гидороэлектростанциях - плотины, судоходные каналы и шлюзы, судоподъемники, водозаборные, водоспускные и водопроводящие, лесо- и рыбопропускные сооружения; в системе водоснабжения - водозаборные и очистные сооружения, насосные станции, водоводы, резервуары и водонапорные башни, магист-­ ральные разводящие сети; в системе канализации - внутридомовая, бытовая и дождевая (ливневая) канализация, трубы, колодцы и кол­- лектора, насосные станции и очистные сооружения.

Этот перечень можно продолжать и дальше, потому что при взаимодействии человека с окружающей средой возникает необхо­димость в адаптации к внешним условиям. В результате этого и возникает огромное количество приспособлений в виде сооруже­ний различного назначения.

1.4.3. Конструктивные элементы и схемы зданий

Все здания состоят из объемно-планировочных и конструк­тивных элементов. Объемно-планировочным элементом называ­ют часть объема здания, ограниченного: 1) высотой этажа, отме­ряемой от уровня пола до верха вышележащей конструкции; 2) пролетом - расстоянием между продольными осями горизон­тальных несущих конструкций и 3) шагом - расстоянием между поперечными осями вертикальных несущих конструкций зданий. Другими словами, пролет делит здание на части по его ширине, а шаг - по длине (рис. 1.1).

Конструктивными основными элементами зданий являются: фундаменты, стены, колонны, перекрытия, крыша, лестницы, перегородки, окна и двери.

Рис. 1.1. Основные элементы зданий:

/ - фундамент; 2 - несущие продольные стены; 3 - перекрытия;

4 - перегородки; 5 - стропильная система крыши; 6 - кровля;

7 - лестницы; 8 -- оконные и дверные проемы

Фундаменты - подземные конструкции, предназначенные для передачи нагрузки от несущих элементов здания на основание, ес­тественный или искусственно уплотненный грунт.

Стены - это наружные вертикальные ограждения здания или внутренние вертикальные элементы, разделяющие его по длине и ширине на отдельные помещения.

Колонны (столбы) - опоры, которые служат для поддержания горизонтальных элементов здания, внутренних и наружных огражде­ний передачи нагрузок от них через фундамент на основание.

Перекрытия — горизонтальные конструкции, которые разде­ляют здание по высоте на этажи, несут собственный вес и воспри­нимают основные нагрузки, возникающие при эксплуатации зда­ния, например, вес людей, оборудования, мебели и т. п.

Крыша - верхнее ограждение здания, которое состоит из во­донепроницаемой оболочки, называемой кровлей, и специальной конструкции, ее поддерживающей, называемой стропильной сис­темой или чердачным перекрытием.

Лестницы - это вертикальные коммуникации здания, служа­щие для сообщения между этажами. По противопожарным сообра­жениям лестницы огораживаются несгораемыми стенами. Про­странство внутри этих стен называют лестничными клетками.

Перегородки - это легкие стены, устанавливаемые на пере­крытия и предназначенные для разделения внутреннего простран­ства здания на отдельные помещения.

Окна и двери - это проемы в наружных и внутренних стенах здания. Окна являются прозрачными ограждающими конструкция­ми здания и предназначены для естественного освещения помеще­ния. Дверь служит для изоляции помещения и связи между ними.

Части здания, воспринимающие все виды нагрузок, как внут­ренних, так и внешних, называют несущими. Фундаменты, колон­ны, перекрытия и стены, как правило, относятся к несущим конст­рукциям и составляют несущий остов здания. Другие части здания, защищающие его помещения от воздействия внешней среды или разделяющие помещение, называют ограждающими.

В зависимости от несущего остова различают две основные конструктивные схемы зданий - с несущими стенами и каркасные (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Конструктивные схемы зданий:

а - с продольными несущими стенами; б - с поперечными несущими стенами; в - с общим каркасом; г - с внутренним несущим каркасом

Первая схема представляет собой конструкцию, объединяю­щую наружные и внутренние стены в единый стеновой остов. Этот остов воспринимает все нагрузки и является не только несущей, но и ограждающей конструкцией здания. Устойчивость несущего ос­това обеспечивается устойчивостью стен, жесткостью перекрытий и прочностью связей между отдельными элементами конструкции. Здания могут быть с продольными и поперечными несущими сте­нами. Число продольных несущих стен может быть от 2 до 4 и бо­лее в зависимости от планировки здания. Толщина и свободная длина этих стен определяется расчетом прочности и устойчивости, а также теплозащитными свойствами. Стены могут быть кирпич­ными, блочными или крупнопанельными. При этом высота зданий с таким остовом не должна превышать девять этажей.

Главное преимущество схемы с поперечными несущими сте­нами заключается в том, что они не должны обладать теплозащит­ными свойствами, так как находятся внутри здания, и поэтому мо­гут быть возведены из высокопрочных материалов, например, же­лезобетона. При этом наружные стены, как ненесущие, могут быть возведены из теплоизоляционных, но малопрочных материалов. На практике часто осуществляется смешанная конструктивная схема, в которой несущими являются как продольные, так и попе­речные стены.

В каркасных зданиях нагрузки воспринимаются системой вер­тикальных стоек-колонн, расположенных по периметру и внутри здания, а также системой горизонтальных связей в виде балок, про­гонов, ригелей, перекрытий. Все эти элементы должны быть связа­ны между собой в виде этажерки. Поэтому устойчивость каркасных зданий обеспечивается надежностью соединения всех элементов несущего каркаса. Главное преимущество каркасной схемы состоит в том, что каркас воспринимает все нагрузки, а стены выполняют лишь функции ограждения. Поэтому каркас делают из железобето­на и металла, а стены - из легких материалов с высокими теплоза­щитными свойствами.

Достаточно широко применяется и схема с неполным или внут­ренним каркасом, которая представляет систему, состоящую из фун­дамента, продольных наружных стен, одного или нескольких про­дольных рядов внутренних колонн, связанных ригелями, перекры-

тиями и покрытиями. В практике строительства гражданских зданий встречается конструктивная схема, состоящая из объемно-простран­ственных элементов (деталей). Из этих деталей-блоков дом собирает­ся как из кубиков.