Архитектурно-строительная физика

Лекция №2. 1. Основы строительной физики

Архитектурно-строительная физика

основы СТРОИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКИ

План лекции:

1. Основы строительной физики.

1.1. Элементы теплотехники.

1.2. Элементы звукоизоляции.

1.3. Элементы светотехники.

1. Основы строительной физики.

При архитектурно-строительном проектировании зданий и помещений решают задачи, связанные с явлениями и законами физики. Эти задачи определяют назначение строительной физики, с помощью которой разрешаются вопросы, возникающие в строительной практике. В строительную физику входят теплофизика, звукоизоляция, инсоляция и другие ее элементы.

1.1. Элементы теплотехники.

Тепловая защита здания— теплозащитные свойства совокупности ограждающих конструкций здания, обеспечивающие заданный уровень расхода тепловой

энергии (теплопоступлений) зданием с учетом воздухо-обмена помещений не выше допустимых пределов, а также их воздухопроницаемость и защиту от переувлаж-

нения при оптимальных параметрах микроклимата помещений.

Тепловой режим здания— совокупность всех факторов и процессов, формирующих тепловой внутренний микроклимат здания в процессе эксплуатации

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций выражает способность конструкций сопротивляться прохождению через них теплоты.

,

где aв — коэффициент теплоотдачи около внутренней поверхности конструкции, Вт/(м2×0С);

aн — коэффициент теплоотдачи около наружной поверхности конструкции, Вт/(м2×0С);

RК — термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2 × 0С/Вт.

Термическое сопротивление для однослойной однородной ограждающей конструкции определяется по следующей формуле:

,

где d — толщина слоя, м;

l — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м × 0С).

Если конструкция многослойная, то RК следует определять как сумму термических сопротивлений слоев

RК = R1 + R2 + … + Rn .

Конструкция считается с точки зрения теплотехники пригодной для применения, если сопротивление теплопередачи всей конструкции больше или равно требуемому значению сопротивления теплопередачи ,

R0 ³ .

Для жилых и общественных зданий конструкций следует определять согласно с ДБН. Для промышленных зданий нормативное значение сопротивления находится по формуле

,

де n – коэффициент, который принимается в зависимости от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху (СНиП II-3-79**);

Dtн – нормативный температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения, 0С

tн – расчетная зимняя температура наружного воздуха, 0С.

Распределение температур в толщине конструкции (tх) на расстоянии х от внутренней поверхности может быть найдено, зная термические сопротивления слоев конструкции.

,

Влажностный режим ограждающих конструкций оказывает существенное влияние на их теплотехнические качества.

Повышение влажности приводит к ухудшению их эксплуатационных качеств, поэтому не следует применять в наружных ограждениях конструкции и материалы, имеющие повышенную влажность. В период эксплуатации здания необходимо обеспечить требуемый влажностный режим ограждающих конструкций, предохранения их от увлажнения.

1.2. Элементы звукоизоляции

Ухо человека воспринимает звуки в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц. Избыточное давление в воздушной среде, возникающее при возбуждении звуковых колебаний, называется звуковым давлением р, МПа. Восприятие звука ограничено в пределах между значением порога слышимости (ро=2×10-5 Па) и болевого порога (р=20 Па).

. Шумовое воздействие на человека характеризуется уровнем силы звука:

или , [дБ]

По условиям возникновения и распространения шум различают воздушный и ударный. Воздушный шум возникает и передается по воздушной среде, ударный возникает и распространяется по конструктивным элементам здания. Конструктивные элементы вследствие вибраций могут излучать воздушные шумы, причиной возникновения которых является ударный шум.

Борьба с шумом – одна из необходимых задач при проектировании и строительстве здания.

Можно предложить следующие меры по ограничению внутренних шумов: применение мало- и бесшумного оборудования, усовершенствование существующих машин и механизмов; максимальную локализацию шума непосредственно у источников; поглощение возникающего шума звукопоглощающей отделкой или перегородкой; группировку помещений по их шумности.

Внешний шум может быть ограничен планировочными решениями, задерживающими его распространение по территории; учетом господствующих ветров в борьбе с формированием шумового поля на застраиваемых территориях; устройством шумозащитных экранов путем использования зеленных насаждений, рельефа местности, инженерных сооружений; применением усовершенствованных покрытий дорог и вынесением магистралей в шумобезопасные зоны.

1.3. Элементы светотехники

При проектировании освещения помещений строящихся и реконструируемых зданий и сооружений различного назначения надлежит соблюдать нормы, приведенные в ДБН. Проектирование естественного освещения помещений заключается в целесообразном выборе размеров, форм и расположения световых проемов, создающих необходимые благоприятные условия освещенности помещений.

Критерием оценки световой среды является освещенность (Е) – поверхностная плотность светового потока, определяемая соотношением:

, (лк),

где F – величина светового потока, лм;

S – площадь участка поверхности, на которую распределяется световой поток, м2.

Это удобно применять при расчетах искусственного освещения. Для дневного света применяют коэффициент естественного освещения (КЕО):

,

где Ев – освещенность расчетной точки внутри помещения, лк;

Ен – освещенность точки под открытым небосводом, лк.

Порядок расчетного определения площади светопроемов:

1. Определение требований к естественному освещению помещений;

2. Определение нормативного значения КЕО по разряду преобладающих в помещении зрительных работ;

3. Выполнение расчета естественного освещения;

4. Сравнение расчетного с нормативным значением КЕО и внесение изменений в площади светопроемов и повторный расчет (при необходимости).

Нормативное значение КЕО (ен) определяется по формуле:

,

где енIII – нормативное значение КЕО для зданий, располагаемых в III поясе светового климата;

m – коэффициент светового климата;

с – коэффициент солнечного климата.

Полученные значения по этой формуле следует округлять до десятых долей.

Расчетное значение КЕО может отличаться от нормативного не более чем на ±10%

.

Расчетное значение КЕО для боковых проемов определяется по формуле:

,

где eб – геометрический КЕО в расчетной точке;

q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба при сплошной облачности;

eзд – геометрический КЕО в расчетной точке, учитывающий свет, отраженный от противостоящих зданий;

R – коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания;

r1 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию;

t0 – общий коэффициент светопропускания оконного заполнения;

Кз – коэффициент запаса.

,

где n1 и n2 – количество лучей, проходящих через оконный проем, определяемое соответственно, по графику Данилюка I и II.

Расчетное значение КЕО для верхних проемов определяется по формуле:

,

где eв – геометрическое КЕО в расчетной точке при верхнем освещении;

eср – среднее значение геометрического КЕО при верхнем освещении;

r2 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при верхнем освещении, благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения;

Кф – коэффициент, учитывающий тип фонаря.

,

где n3 и n2 – количество лучей, проходящих от неба в расчетную точку через световые проемы, определяемое соответственно, по графику Данилюка III и II.

Литература

1. Архитектура: Учеб. для студентов сантехн. специальностей строит. вузов / Орловский Б.Я., Магай А.А., Бабаян Г.А., Сербинович П.П.; Под ред. Б.Я. Орловского.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1984.- с. 51 – 66.

2. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Учебник для вузов. В 5 т. Под общ. ред. В.М. Предтеченского. Т. II. Основы проектирования. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1976. с. 22 – 26, 70 – 75, 97 – 106, 169 – 176.

3. Сербинович П.П. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания массового строительства. Учеб. для строительных вызов. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Высшая школа, 1975. с. 15 – 21, 30 – 37, 58 – 62.

4. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1983.- с. 2 – 41.

5. СНиП II-3-79**. Строительная теплотехника. / Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.- с. 4 – 6.

6. СНиП II-12-77. Защита от шума. / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1978.- с. 2 – 21.

7. СНиП II-4-79. Естественное и искусственное освещение / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1980.- с. 17 – 18, 38 – 41.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/3_165006_lektsiya-.html

Архитектурная физика : Учебник для вузов. — М., 2007

Архитектурно-строительная физика

В учебнике рассматриваются теоретические основы формирования комфортной светоцветовой, тепловой и акустической среды в городах и зданиях.

Излагаются методы нормирования, расчёта и проектирования ограждающих конструкций, освещения, инсоляции, солнцезащиты, цветового решения, акустики, звукоизоляции зданий и борьбы с городскими и производственными шумами. Для студентов архитектурных вузов и факультетов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие .5

Введение. Предмет и место архитектурной физики в творческом методе архитектора … 7

Часть I. Архитектурная климатология . . 12

Глава 1. Климат и архитектура …12

Глава 2. Климатический анализ .15

Часть II. Архитектурная светология ..46

Глава 3. Светоцветовая среда — основа-восприятия архитектуры .46

3.1. Свет, зрение и архитектура..46

3.2. Основные величины, единицы и законы …63

Глава 4. Архитектурное освещение ..71

4.1. Системы естественного освещения помещений..73

4.2. Световой климат .  87

4.3. Количественные и качественные характеристики освещения .96

4.4. Нормирование естественного освещения помещений .99

4.5. Расчет естественного освещения помещений.110

4.6. Оптическая теория естественного светового поля ..121

4.7. Источники искусственного света и осветительные приборы…129

4.8. Нормирование и проектирование искусственного освещения.158

4.9. Совмещенное освещение помещений.173

4.10. Нормирование и проектирование освещения городов ..177

4.11. Моделирование архитектурного освещения .  196

Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре .205

5.1. Основные понятия …205

5.2. Нормирование и проектирование инсоляции застройки.209

5.3. Солнцезащита и светорегулирование в городах и зданиях ..219

5.4. Моделирование инсоляции . 238

5.5. Экономическая эффективность нормирования инсоляции

и солнцезащиты .242

Глава 6. Архитектурное цветоведение . . 244

6.1. Основные понятия …244

6.2. Систематизация цветов. Колориметрическая система МКО … 254

6.3. Воспроизведение цвета …258

6.4. Нормирование и проектирование цвета .. 266

Часть III. Архитектурная акустика 286

Глава 7. Звуковая среда в городах изданиях .286

7.1. Основные понятия …286

7.2. Звук и слух .292

7.3. Основные закономерности распространения звука и шума . 297

Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях..304

8.1. Источники шума и их характеристики .304

8.2. Нормирование шума и звукоизоляции ограждений ..313

8.3. Проектирование шумозащиты и звукоизоляции.321

8.4. Моделирование шумозащиты и звукоизоляции.364

8.5. Технико-экономическая эффективность мероприятий по шумозащите и звукоизоляции . . . 366

Глава 9. Акустика залов..368

9.1. Основные акустические характеристики залов.371

9.2. Оценка акустического качества залов .378

9.3. Общие принципы акустического проектирования залов.384

9.4. Залы для речевых программ . 398

9.5. Залы для музыкальных программ ..404

9.6. Залы с совмещением речевых и музыкальных программ..411

9.7. Моделирование акустики залов . . 418

9.8. Системы озвучания залов ..425

Приложения ..430

Предметно-именной указатель .438

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебник по архитектурной физике издается под таким названием впервые и является развитием учебника «Основы строительной физики», изданного в 1975 г. проф. Н. М. Гусевым, основателем кафедры строительной физики МАрхИ.

Новое название учебника и кафедры не случайно.

Актуальность проблемы экологизации современной архитектуры ныне признана во всем мире, а поскольку свет, цвет, климат и звук являются основными факторами , формирующими комфортность искусственной окружающей среды (архитектуры), вписываемой в естественную среду (природу), эта проблема имеет огромное значение для развития качественно нового этапа в капитальном строительстве и массовой урбанизации.

Естественна поэтому и необходимость экологизации высшего архитектурного образования. По существу, архитектурная физика является второй частью новой дисциплины, которую должен изучать современный архитектор, — «Архитектурная экология».

Первая часть этой дисциплины — «Архитектурное природопользование» («Охрана окружающей среды») включает основы защиты живой и неживой природы от воздействия на нее урбанистической деятельности человека, принявшей ныне глобальный характер, что вызывает обостренную озабоченность во всем мире.

Архитектурная физика изучает теоретические основы и практические методы формирования архитектуры под воздействием солнечного и искусственного света, цвета, тепла, движения воздуха и звука, а также природу их восприятия человеком с оценкой социологических, гигиенических и экономических факторов.

Кроме того, эта наука — фундамент, на котором базируются важнейшие положения основных строительных документов — СНиПов, регламентирующих комфортность, плотность и экономичность застройки.

Архитектурная физика как часть архитектурной экологии (а ныне одной из важнейших и обязательных частей проекта является его экологический раздел) непосредственно помогает определить качество проекта на всех стадиях (а следовательно, и качество архитектуры) по нескольким основным группам критериев¹: 1) комфортность городских пространств и интерьеров зданий и их функциональность; 2) надежность (долговечность) сооружений; 3) выразительность (композиция, светоцветовой образ, масштабность, пластика и т.п.); 4) экономическая эффективность (особенно при индустриальном строительстве).

Все эти критерии в значительной степени предопределяются при проектировании профессиональным учетом светоклиматических и акустических параметров среды и элементов зданий.

Следовательно, архитектурная физика имеет самые непосредственные связи с профилирующими дисциплинами — «Архитектурное проектирование» , «Теория, история и критика архитектуры» и «Архитектурные конструкции», а также с системой государственной экспертизы проектов.

Архитектурная физика находится на стыке таких наук, как астрономия, метеорология и климатология, а поскольку архитектура служит для обеспечения жизнедеятельности человека и представляет основные материальные и культурные фонды любой страны, эта наука тесно связана с гигиеной, эстетикой, психологией, социологией и экономикой.

учебника отвечает современному уровню развития этой науки и учитывает многолетний опыт ее преподавания в Московском архитектурном институте, дискуссии, проведенные в последние годы в научных изданиях нашей страны и за рубежом, правительственные постановления по экологическим и градостроительным вопросам и программы Академии наук России по биосферным и экологическим исследованиям.

https://www.youtube.com/watch?v=LE1lFVb4XjE

Курс состоит из вводной части «Предмет и место архитектурной физики в творческом методе архитектора» и трех основных частей: «Архитектурная климатология», «Архитектурная светология» и «Архитектурная акустика».

В каждой из основных частей учебника приводятся примеры проектирования комфортной среды из отечественной и зарубежной архитектурной и градостроительной практики.

Изучение курса сопровождается выполнением студентами учебноисследовательских работ, связанных с архитектурным проектированием городов и зданий. Для адаптации расчетных работ к реальным условиям творческой работы архитектора в учебнике приведены графические, табличные и справочные материалы.

Основные разделы учебника завершаются списками литературы, с помощью которых студенты и аспиранты могут расширить свои знания и освоить методы научно-исследовательских работ по архитектурной физике.

В учебнике использованы действующие нормативные документы и результаты новейших исследований отечественных и зарубежных ученых в области архитектуры, градостроительства, архитектурной физики и экологии.

Предисловие, введение и главы 3 и 5 написаны Н.В. Оболенским, главы 1 и 2 — В.К. Лицкевичем, глава 4 — Н.В. Оболенским и Н.И. Щепетковым, глава 6 — И.В. Мигалиной, главы 7 и 8 — А.Г. Осиповым, глава 9 —Л. И. Макриненко.

Авторы выражают признательность Ж.М. Вержбицкому и В.К. Савину за замечания к рукописи.

¹ По аналогии с критериями Витрувия «польза, прочность, красота» (обратим внимание на то, что даже Витрувий говорит о красоте здания только после пользы и прочности).

Скачать книгу. Книга выкладывается в научных и образовательных целях.

Источник: http://tehne.com/node/10

Biz-books
Добавить комментарий