Общественные здания должны соответствовать определённым параметрам по размерам и форме, состоянию воздушной среды (микроклимату), звуковому и световому режимам и условиям видимости и зрительного восприятия.
Размер и форма зависят от особенностей функционального процесса, для которого предназначены здание и помещения, и от количества людей, которые будут там находиться (нормы по площади и объёму на 1 человека).
Требования к состоянию воздушной среды(температуре, влажности, степени чистоты воздуха и скорости его движения) обеспечиваются наружными ограждающими конструкциями и центральными системами отопления и искусственной приточно-вытяжной вентиляцией или системами кондиционирования воздуха. Также за счёт естественного проветривания через окна.
Усиленную приточно-вытяжную вентиляцию устраивают в помещениях с выделением избыточной влаги, вредностей или тепла, а в зальных помещениях, где может находиться большое количество людей, применяют самостоятельные системы приточно-вытяжной вентиляции или системы кондиционирования воздуха, не связанные с системами других помещений.
Требуемый звуковой режим в помещениях общественных зданий характеризуется условиями слышимости в помещении, т. е. помещения должны быть надёжно защищены как от внешних, так и от внутренних звуков (шумов), мешающих выполнению функционального процесса.
Звуковой режим в общественных зданиях и их помещениях обеспечивается наружными ограждающими конструкциями, имеющими хорошую звукоизоляцию от внешних шумов, снижением уровня внутренних шумов, т. е. с использованием звукопоглощающих, звукоотражающих и звукоизолирующих материалов и конструкций, а также применением специальных акустических устройств и приёмов.
Кроме конструктивных приёмов обеспечения в общественных зданиях и их помещениях требуемого звукового режима применяют и приёмы объёмно-планировочных решений для обеспечения звукового режима. Так, например, в школах классы размещают изолированно или в отдельных блоках от шумных помещений, а для звукоизоляции зданий от внешних шумов их можно удалять, например, от автомагистралей или отделять зелёными насаждениями.
Требуемый световой режим в помещениях общественных зданий характеризуется условиями работы органов зрения, соответствующими функциональному назначению помещения. Помещения общественных зданий, предназначенные для длительного пребывания людей, должны обеспечиваться естественным освещением. Требуемый уровень естественного освещения помещений зависит от их назначения, особенностей выполняемого в них функционального процесса, а также характера и точности проводимых в помещении работ и обеспечивается размерами оконных проёмов и световых фонарей, их ориентацией по сторонам горизонта, изготовлением стен из прозрачного бетона. В тёмное время суток применяют искусственное освещение. Оно допустимо только в тех помещениях, где естественный свет не нужен, а пребывание людей кратковременно (кинотеатры, театры, цирки, концертные залы и др.).
Требования по инсоляции помещений общественных зданий зависят от их функционального назначения, контингента людей, находящихся в помещении, и климатических условий. Ориентация окон по сторонам горизонта, их размеры и солнцезащитные устройства должны обеспечивать требуемое (или допустимое) время инсоляции помещений. Например, для основных помещений детских и лечебно-профилактических учреждений выполнение инсоляционного режима обязательно в полном объёме, т. е. их окна желательно ориентировать на юг, а для школьных классов, аудиторий, кабинетов черчения и рисования и других аналогичных помещений на инсоляцию вводятся определённые ограничения. Видимость и зрительное восприятие в помещениях общественных зданий обусловлены необходимостью видеть плоские или объёмныепредметы, и обеспечиваются за счёт светового режима и взаимного расположения зрителя и воспринимаемого им объекта.
Билет №7
Крупноблочные здания. Конструктивные схемы и системы крупноблочных зданий и обеспечение их пространственной жесткости.
Для повышения производительности труда при устройстве стен вместо мелкоразмерных стеновых материалов (кирпича, мелких камней) применяются крупные блоки из которых обирают стены здания. Стены из крупных блоков по высоте этажа делятся на 2-4 яруса, а по длине блоки имеют размеры соответствующие размерам подоконной части стены и простенкам. Дома со стенами из крупных блоков имеют конструктивные схемы с продольными несущими стенами при высоте домов до 5 этажей, а для домов большей этажности применяют конструктивные схемы с поперечными несущими стенами с большим или смешанным шагом. Возможны также конструктивные схемы с наружными блочными несущими стенами и внутренним каркасом. Конструктивные системы в крупноблочном домостроении являются пространственными коробчатыми, состоящими из плоских вертикальных несущих элементов – стен и горизонтальных несущих элементов – перекрытий из плит-настилов. В домах с внутренним каркасом имеет место комбинация коробчатой и стоечно-балочной конструктивных систем. Крупноблочные дома являются полносборными, так как все их конструктивные элементы выполняют из крупноразмерных конструкций и деталей заводского изготовления, т.е. стены – из крупных блоков, перекрытия – из плит-настилов, перегородки – крупнопанельные, лестницы - крупноблочные или крупнопанельные и другие крупноразмерные конструктивные элементы. Пространственная жесткость крупноблочных домов обеспечивается совместной работой продольных и поперечных стен за счет прочного соединения в местах пересечений и примыканий этих элементов один к другому. По эксплуатационным показателям крупноблочные стены не уступают кирпичным.
Трехслойные монолитные и сборно-монолитные бетонные стены
Трехслойные сборно-монолитные стены состоят из внутреннего несущего бетонного монолитного слоя, толщина которого определяется из условия обеспечения несущей способности, но не менее 120 мм, и наружного слоя из двухслойных сборных элементов, выполняющего теплозащитные и декоративные функции. Сборные наружные теплозащитно-декоративные элементы изготавливают в виде двухслойных панелей с утепляющим слоем с внутренней стороны или в виде бетонных офактуренных снаружи плит с прикрепленным (приклеенным) эффективным утеплителем.
Наружный сборный слой трехслойных стен, как и в двухслойных сборно-монолитных стенах, может выполнять функции наружной опалубки и иметь арматурные выпуски для анкеровки к монолитному слою, или он может крепиться к внутреннему монолитному слою арматурными выпусками или закладными деталями.
Трехслойные монолитные стены состоят из двух слоев из плотного бетона и слоя эффективного утеплителя между ними, и в конструктивном исполнении они могут быть с гибкими или жесткими связями между бетонными слоями (аналогично трехслойным бетонным стеновым панелям). Толщина внутреннего бетонного слоя не менее 120 мм, а наружного – не менее 60 мм. Толщина утепляющего слоя устанавливается расчетом на теплозащиту. В конструкции таких стен в качестве эффективного утеплителя необходимо применять жесткий плитный материал, например, пенополистирол. Плитный утеплитель между наружной и внутренней опалубкой закрепляют арматурными с антикоррозионной защитой стержнями-фиксаторами, выполняющими в отформованной стене роль гибких связей между бетонными слоями.
При устройстве трехслойных монолитных стен с жесткими связями между бетонными слоями утеплитель в опалубке закрепляют как и в варианте стен с гибкими связями, но по длине стены утеплитель устанавливают с вертикальными разрывами в 40 – 50 мм, в которые заводят арматурные сетки для армирования жестких связей.
Эвакуация людей из зданий
Безопасность людей в зданиях в случае пожара обеспечивается: во-первых, приданием частям здания требуемой огнестойкости, во-вторых, планировочной организацией путей эвакуации.
Производиться при аварийных случаях. При пожаре: продолжительность эвакуации зависит от задымленности и огнестойкости здания. Эвакуация людей из здания или сооружения состоит из двух этапов: в пределах здания и вне здания. Ширина коридора рассчитывается в соответствии с интенсивностью людских потоков, но должно быть не менее 1,5 м для главных и 1,25 м – для второстепенных коридоров в общественных зданиях. Двери в коридорах открываются по пути эвакуации. Пропускная способность дверей 1,2 метра составляет 50-60 чел/мин. Ширину лестничных маршей и дверей эвакуационных выходов рекомендуется принимать не более 2,4 м, чтобы набежать нарушения устойчивости потока эвакуирующихся людей. При необходимости проектирования лестничных маршей большей ширины желательно предусматривать их разделение по ширине промежуточными перилами с поручнем. Для лестниц с шириной марша более 1,5 м желательно предусматривать поручни с двух сторон. Рекомендуется располагать лестничную клетку со входами через наружную воздушную зону. Для эвакуации людей из здания при аварийных ситуациях кроме основных и вспомогательных необходимо устраивать аварийные лестницы.
Устройство порогов на путях эвакуации людей не допускается.
Пути эвакуации должны быть освещены естественным светом, их ограждения должны иметь повышенную огнестойкость.
По эвакуационным требованиям все двери тамбура должны открываться наружу. В зданиях с интенсивными людскими потоками допускается открывание дверей на 90° в обе стороны от плоскости их проемов.
Различают обычную и аварийную эвакуацию. Во всех случаях люди из здания должны эвакуироваться быстро и беспрепятственно наиболее простыми и предельно короткими путями.
Билет №8
Разрезка крупноблочных стен
Разрезка-это система раскладки блоков в пределах высоты этажа. Применяют следующие виды разрезки наружных несущих крупноблочных стен: двухрядная, трехрядная и четырехрядная, состоящие из трех видов блоков - подоконных, простеночных и перемычечных. Для самонесущих наружных крупноблочных стен в домах с поперечными несущими стенами применяют блоки из автоклавного ячеистого бетона с двухрядной разрезкой, включающей подоконно-перемычечные и простеночные блоки При двухрядной разрезке наружных несущих блочных стен подоконные и простеночные блоки существенно различаются по массе (масса простеночного блока значительно больше массы подоконного блока), а выбор подъемно-монтажных средств выполняют, исходя из массы более массивного монтируемого элемента, т.е. в этом случае требуется подъемно-монтажное средство большей грузоподъемности. При трех- и четырехрядной разрезке различие в массе между блоками уменьшается и, следовательно, упрощается выбор подъемно-монтажных средств. Независимо от вида разрезки во всех случаях должна обеспечиваться перевязка вертикальных швов-стыков в пределах этажа перемычечными блоками на участках стен с оконными проемами и поясными блоками на участках глухих стен
Рис. 2.2. Схемы разрезок наружных крупноблочных стен на блоки: а – четырёхрядная разрезка; б – трёхрядная разрезка; в – двухрядная разрезка; г – двухрядная разрезка для самонесущих стен крупноблочных домов; Н – высота этажа
Внутренние монолитные стены
В домах с монолитными и сборно-монолитными наружными стенами внутренние несущие стены выполняют монолитными однослойными толщиной не менее160 мм из тяжелого бетона и толщиной не менее 180 мм из легкого конструктивного бетона на пористых заполнителях (керамзите, аглопорите или др.). В домах высотой до 16 этажей внутренние монолитные стены, как правило, не имеют расчетного вертикального армирования, но отдельные участки стен имеют расчетное или конструктивное армирование.
Как и в наружных стенах расчетное армирование в виде плоских или пространственных каркасов имеют надпроемные участки внутренних стен, а конструктивное армирование в виде вертикальных пространственных каркасов устраивают в местах взаимных пересечений внутренних стен и их примыканий к наружным стенам, и в виде плоских каркасов – у граней проемов. Конструктивное армирование зон примыкания одной стены к другой устраивают для ограничения трещинообразования и ширины раскрытия трещин в этих зонах.
В домах высотой более 16 этажей и при строительстве на просадочных грунтах, в сейсмоопасных районах и на подрабатываемых территориях внутренние монолитные стены имеют конструктивное или расчетное вертикальное армирование, вид которого зависит от величины воспринимаемых нагрузок и технологических особенностей устройства монолитных стен.
3. Здания обсл. общ. центров местного значения. Детские учреждения, общ. центры сельских посёлков
Детские учреждения делятся на: детские ясли до 3ёх лет, детские сады. Кол-во мест в детских учреждениях рассчитывают в соответствии с кол-вом обслуживаемого населения, по норме: 30-40 мест в яслях и 40-50 мест в садах. По назначению выделяют детские учреждения общего типа, для детей с нормальным физическим и умтвенным развитием; учреждения спец назначения и санитарно-оздоровительного типа для нездоровых или ослабленных детей; дома ребёнка для детей немеющих родителей. основным типом общеобразовательных школя являются 11-тилетние, дающие среднее образование (дневные, вечерние школы, гимназии и др.). Здания детских учреждений имеют объемно-планировочную ячейковую структуру и их проектируют высотой в 1 или 2 этажа по бескаркасной или каркасной конструктивным схемам. Поскольку детские ясли-сады строят одновременно с жилыми зданиями, то целесообразно при их проектировании и строительстве использовать по возможности те же конструкции, что и в жилых зданиях
Основными помещениями общественных центров сельских посёлков являются:
1)универсальный зал для собраний, демонстраций кинофильмов, выступлений артистов и др.; 2)магазин с торговым залом; 3)столовая с кухней и обеденнымзалом; 4)почтовоеотделение; 5)медицинский пункт; 6)приемный пункт прачечной и комбинатабытовогообслуживания; 7)административные помещения и др.,т.е. предусматриваются помещения первостепенного общественного бытового и культурного обслуживания населения сельского поселка. Здания общественных центров сельских поселков проектируют бескаркасными или каркасными по смешанной ячейково-зальной объемно-планировочной структуре с асимметричной компоновкой в плане
При оценке действия солнечной радиации учитывается инсоляция квартир, т.е. облучение их прямыми солнечными лучами. Прямые солнечные лучи обладают оздоровительным и бактерицидным
свойствами. Для обеспечения оздоровительного воздействия инсоляции санитарными нормами устанавливается необходимое время ежедневной непрерывной инсоляции для определенного периода года. Исходя из этого условия, не допускается ориентировать окна всех жилых комнат квартиры в пределах сектора горизонта от 310° до 50° во всех климатических районах. При двухсторонней ориентации жилых комнат в указанный сектор допускается ориентировать не более одной жилой комнаты в двухкомнатных квартирах; двух жилых комнат в трехкомнатных и четырехкомнатных квартирах. Инсоляция может оказывать и отрицательное влияние на микроклимат помещений. Тепловое воздействие инсоляции в летнее время, особенно в южных районах, может привести к перегреву человека
и помещений. Солнечные лучи, проникающие в помещение, отдают тепло поверхностям пола, стен, оборудования, которые в свою очередь становятся источниками теплового излучения.
В практике строительного проектирования для обеспечения требований инсоляции получили рас-
пространение два типа жилых секций. Первый тип допускает ориентировать фасады здания в любых направлениях. Второй тип допускает ориентацию одного из фасадов здания на север при этом одна или несколько жилых комнат квартиры обязательно должны выходить на южную сторону.
Элементы гражданских зданий:
1. Основания и фундаменты
Основание - массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания.
Фундаменты должны удовлетворять требованиям: прочности, устойчивости на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы, долговечности, сопротивлению влияния грунтовых вод, индустриальности, экономичности и др.
2. Стены и внутренние опоры
3. Перекрытия и полы
Перекрытия должны удовлетворять требованиям прочности, жёсткости, огнестойкости, долговечности, звуко- и теплоизоляции, если они отделяют отапливаемые помещения от неотапливаемых или от внешней среды.
Полы, применяемые в гражданских зданиях: монолитные и штучные. Особую группу составляют полы из рулонных материалов. Полы устраивают по перекрытиям или непосредственно по грунту (полы первого этажа или подвала). Полы должны обладать хорошим сопротивлением различным механическим воздействиям, малым пылеобразованием, лёгкой очисткой, красивый вид, лёгкий ремонт и др.
4. Крыша и кровли
Крыша имеет несущую и ограждающую части. Ограждающая часть состоит из кровли – верхней водонепроницаемой оболочки крыши, основания под крышу в виде обрешётки или дощатого настила или цементного слоя по железобетонной основе. Крыша должна быть прочной, устойчивой, долговечной, водонепроницаемой, лёгкой, стойкой против атмосферных и химических воздействий.
5. Лестницы должны удовлетворять требованиям пропускной способности, пожарной безопасности и гигиены, неутомляемость людей при подъёме. Лестница состоит из маршей и площадок в части здания – лестничная клетка.
6. Перегородки
К перегородкам предъявляют требования: небольшая масса и толщина, огнестойкость и индустриальность изготовления.
Перегородки: межкомнатные, межквартирные и для санитарно-кухонных узлов.
7. Окна и двери
Заполнение оконных проёмов состоит из оконных коробок, остеклённых переплётов и подоконных досок. Оконные переплёты: створные, имеющие открывающиеся части – створки, и глухие неоткрывающиеся.
Двери состоят из дверных коробок и открывающихся дверных полотен. По числу дверных полотен: двери однопольные, двупольные, полуторные (два полотна неравной ширины).
8. Конструкции спец. элементов зданий
А) Балконы, эркеры, лоджии
Б) Отопление
Печное отопление – в зданиях старой постройки, в современных допускается при высоте здания не более двух этажей.
В) Вентиляция
В жилых зданиях предусматривают вытяжную вентиляцию с естественной тягой. Форточки, вытяжные каналы кухонь, ванных или объединённых сан.узлов.
Г) Санитарно-технические блоки и кабины
Все системы сан.-технич. трубопроводов, идущих к кухням и сан.узлам, монтируют из укрупнённых панелей и блоков.
В зависимости от условий могут быть приняты системы: каркасные, панельные и каркасно-панельные. В каркасной схеме различают схемы: с продольным стоечно-ригельным каркасом, поперечным стоечно-ригельным каркасом и схему со смешанным каркасом. В домах с каркасными конструкциями несущей является система колонн и прогонов. Бескаркасная система характеризуется тем, что ряд конструктивных элементов совмещает в себе несущие и ограждающие функции.
По объёмно-планировочным решениям гражданские здания могут быть:
- одноквартирные
Блокированные
Секционные
Галерейные и др.
Одноквартирные дома : дом с квартирой, расположенной в одном уровне (одноэтажный), и квартирой, расположенной в двух уровнях (двухэтажный
Двухквартирный дом - объединение двух одноквартирных домов, имеющих одну общую стену. Двухквартирные дома могут решаться как в одном, так и в двух уровнях.
Блокированные дома состоят из нескольких примыкающих друг к другу изолированных блоков –квартир с отдельным выходом из каждой квартиры на приквартирный участок.
Секционные дома. Жилая секция многоэтажного дома представляет собой ячейку, состоящую из нескольких квартир, объединённых лестнично-лифтовым узлом.
Односекционные дома. Представляют собой комплекс квартир, расположенных вокруг одного узла вертикальных коммуникаций (лестница и лифты). Коридорные дома. Квартиры располагаются вдоль коридора, как правило, по его обе стороны. По этажам соединяются лестницами.
Галерейные дома. Все квартиры размещаются вдоль поэтажных открытых галерей, располагаемых с одной стороны дома. Вертикальная связь между поэтажными галереями – лестницами и лифтами.
Общие требования к гражданским зданиям.
1. Функциональная целесообразность – обеспечивается путём создания наиболее удобных условий пребывания.
2. Архитектурно-художественная выразительность – отделка интерьера внешнего вида архитектурного здания
3. Прочность определяется прочностью конструкций и материалов в их взаимосвязи. Эти связи обеспечивают пространственную жёсткость.
4. Устойчивость обеспечивается целесообразным взаимным сочетанием и расположением составных элементов конструкций зданий в соответствии с величиной и напряжением внешних усилий, а также зависит от надёжности основания.
5. Целесообразность технических решений – выбор строительных материалов в соответствии с архитектурным замыслом
6. Надёжность – способность здания безотказно выполнять заданные функции в течение всего периода эксплуатации
7. Долговечность (3 степени):
1. не менее 100 лет
2. около 50 лет
3. менее 20 лет
8. Огнестойкость - 3 степени.
Минимальный предел огнестойкости – время в часах, в течение которого данная конструкция сопротивляется действию огня или высокой температуры до появления одного из следующих признаков:
А) Образование в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения
Б) Потеря конструкцией несущей способности
9. Противопожарная безопасность.
10. Требование экономичности строительства –на неё влияют:
Единовременные капитальные вложения
Эксплуатационные расходы
Стоимость износа
Стоимость восстановления здания
ВОЗДУШНАЯ СРЕДА
Состояние воздушной среды производственных помещений характеризуется температурой, влажностью и скоростью движения воздуха, а также содержанием в нем химических и механических (аэрозолей) примесей. Воздушная среда должна по своим параметрам отвечать технологическим и санитарно-гигиеническим требованиям. На ее параметры влияют различные внешние и внутренние факторы, в том числе выделения тепла, влаги, химических веществ, пыли, сопровождающие технологический процесс.
Метеорологические условия. Воздух, как среда, окружающая технологическое оборудование и работающих в производственном помещении, не должен влиять в отрицательном смысле на происходящий технологический процесс, но главное - воздух должен отводить от человеческого организма то тепло, которое им выделяется.
Отдача тепла организмом, как и любого нагретого тела, происходит за счет конвекции окружающим воздухом и излучения, а также за счет испарения влаги с кожного покрова человека. Известно, что интенсивная конвекция может происходить лишь при наличии достаточной разности температур тела человека и окружающего воздуха.
Теплоотдача излучением также зависит от разности температур человеческого тела и окружающих его предметов (оборудования, ограждающих конструкций и пр.), температура которых во многих случаях близка к температуре воздуха помещения.
В технической литературе состояние воздушной среды помещения по температуре, влажности и скорости движения воздуха нередко называют «микроклиматом», «внутренним климатом» или «метеорологическими условиями». Следовательно, температура воздуха в помещении должна быть тем ниже, чем больше выделяет человеческий организм тепла. При работе, не требующей значительного физического напряжения, температура воздуха должна быть более высокой, при тяжелых работах - более низкой.
Испарение влаги с поверхности тела человека может происходить, если окружающий его воздух при данной температуре имеет дефицит влаги. Если путем конвекции, излучения и испарения организм человека все же не может отдать избытки тепла в окружающую воздушную неподвижную среду из-за чрезмерно высокой ее температуры и влажности, то при создании искусственными методами движения воздуха его охлаждающее действие на организм может быть увеличено, так как в этом случае теплоотдача путем конвекции и испарения возрастает.
Эти три параметра воздушной среды - температура, влажность, скорость движения воздуха всегда рассматриваются вместе, поскольку совокупно действуют на человеческий организм.
Между человеческим организмом и окружающей средой должен существовать правильный тепло- и влагообмен.
Работы, выполняемые людьми в промышленных зданиях, по степени тяжести подразделяют на три категории:
а) легкие, без систематического физического напряжения (основные процессы приборостроения, машиностроения и т. п., выполняемые сидя или стоя)
б) средней тяжести, связанные с ходьбой, переноской небольших тяжестей, и работы, выполняемые стоя (прядильно-ткацкое производство, механическая обработка древесины, сварочные, литейные и т. п.)
в) тяжелые, связанные с постоянным физическим напряжением (кузнечные с ручной ковкой и т. п.)
Каждый вид работ определяет свою температуру комфорта. Температура воздушной среды зависит от количества тепла, поступающего в нее от разных источников (за счет тепловыделений организма человека, извне, за счет инсоляции, от системы отопления, от раскаленного металла в металлургических производствах, от электродвигателей, от светильников искусственного освещения и пр.). Теплопоступления, оказывающие влияние на температуру воздуха в помещении, называют «явным теплом» в отличие от скрытого тепла, образующегося при фазовых превращениях вещества. Избытками явного тепла называют его остаточные количества (за вычетом теплопотерь зданием), поступающие в помещение при расчетных параметрах наружного воздуха после осуществления всех мероприятий по их уменьшению, например теплоизоляции оборудования.
В зависимости от величины избытков явного тепла производственные помещения разделяют на две группы: к первой отнесены помещения с незначительными избытками явного тепла - до 24 Вт/м3 (до 20 ккал/м3), ко второй - со значительными - более 24 Вт/м3 (более 20 ккал/м3).
Например, помещения механических, механосборочных, ткацких и других цехов с относительно невысокими температурами воздуха в рабочей зоне и, следовательно, с незначительными теплоизбытками и при отсутствии их относят к первой группе.
Помещения литейных цехов, сталеплавильных, прокатных и др., в производственном процессе которых выделяются значительные количества явного тепла, относят ко второй группе.
Цехи, подобные сталеплавильным, т.е. со значительными теплоизбытками называют «горячими цехами». Для горячих цехов характерны выделение больших количеств тепла излучением (от раскаленного металла, сильно нагретого оборудования и пр.) и наличие сильных конвективных токов воздуха, возникающих в местах, где расположены источники тепловыделений, например сталеплавильные печи.
В зависимости от характера технологического процесса источники избыточного тепловыделения могут действовать постоянно или периодически. Периодические воздействия («тепловые удары») значительно усложняют создание требуемых метеорологических условий в производственных помещениях.
Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий (СН 245-71) установлены оптимальные и допустимые параметры воздушной среды в рабочей зоне. При этом также учитывают категорию работы (легкая, средней тяжести и тяжелая) и периоды года: холодный, переходный (температура наружного воздуха ниже 10 °С) и теплый (температура наружного воздуха выше 10°С).
При отклонении параметров воздушной среды от оптимальных значений сверх допустимых пределов условия труда существенно ухудшаются, падает производительность труда, повышается утомляемость людей, возрастает восприимчивость к различным заболеваниям.
Состав воздуха. Воздух производственных помещений всегда содержит различные примеси, которые могут оказывать вредное воздействие на организм человека, конструкции здания и на технологический процесс или технологическое оборудование. К ним относятся: а) влага, выделяемая людьми (потоотделение) и оборудованием в процессе производства; б) инертные и вредные газы, образующиеся в результате разложения органической пыли, выделяемые в источниках открытого огня и т. п.; в) механические примеси органического и неорганического происхождения в виде аэрозолей или дисперсных систем, выделяемые в результате технологического процесса или деятельности человека.
Следует отметить, что на состав воздуха производственных помещений оказывает непосредственное влияние и наружная воздушная среда, содержащая такие же примеси. Перечисленные выше примеси в известных концентрациях делают состав воздуха вредным и даже опасным для человека, губительно действующим на строительные конструкции здания.
Мерилом непригодности воздуха может быть каждый из перечисленных выше видов примесей или их совокупность, что зависит от характера технологического процесса, протекающего в помещении. Например, в гаражах мерилом непригодности воздуха служит наличие в нем максимально допустимого количества окиси углерода, выделяемого при работе двигателей внутреннего сгорания. В производственных помещениях, связанных с выделением пыли, мерилом загрязненности воздуха служит содержание в нем пыли в количествах, превышающих безвредные для человека нормы.
Воздействие влаги в ее чистом виде на конструкции, например при конденсации влаги на внутренних поверхностях ограждающих конструкций (поверхностная конденсация) или внутри (внутренняя конденсация), может вызвать их переувлажнение (отсыревание), ухудшение физико-технических показателей и в конечном итоге преждевременный износ.
Вредное воздействие влаги в производственных помещениях, технологические процессы в которых связаны, например, с выделением сернистых или других газов, может резко усилиться в результате взаимодействия этих газов с влагой и образования слабых растворов кислот, разрушающе действующих на строительные конструкции (сталь, бетон и др.).
Следует также иметь в виду, что присутствие в воздухе или на поверхности конструкции гигроскопических солей (как результат выделений технологического процесса) повышает температуру точки росы.
При перемещении по толще ограждающей конструкции к ее наружной поверхности влаги, сконденсировавшейся на внутренней поверхности и содержащей растворенные химические примеси, в холодных слоях конструкции может возникнуть кристаллизация этих примесей, сопровождающаяся расширением вещества и вызывающая серьезные нарушения структуры материала конструкции. Такое явление наблюдается, например, в наружных ограждающих конструкциях (стенах, покрытиях) красильных цехов текстильных предприятий, если они не имели надежной гидроизоляции, препятствующей проникновению влаги (в жидкой фазе) в толщу ограждения. Столь же неприятные последствия могут давать результаты взаимодействия влаги и некоторых видов механических примесей, содержащихся в воздухе (аэрозолей), например в виде нерастворимых пленок на ограждающих конструкциях или оборудовании.
Следовательно, влага в чистом виде как составная часть воздушной среды производственного помещения оказывает активное влияние на влажностное состояние ограждающих и других конструкций здания и в избыточных количествах способствует развитию процессов коррозии, снижению морозостойкости и пр., а в сочетании с химическими и другими примесями, содержащимися в воздухе, может стать решающим фактором, определяющим долговечность конструкций.
Поэтому при проектировании здания следует особенно тщательно проанализировать ожидаемый влажностный режим воздушной среды и предусмотреть все необходимые меры для предупреждения его неблагоприятных воздействий как на человеческий организм, так и на конструкции.
Во многих промышленных зданиях воздушная среда может содержать вредные для человека химические вещества. Вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на четыре класса: I - чрезвычайно опасные, II - высокоопасные, III - умеренно опасные, IV - мало опасные. Их агрегатное состояние может быть в виде паров или газов, аэрозолей или смеси паров и аэрозолей. Некоторые из них опасны при поступлении в организм человека через дыхательные пути или через кожный покров.
Некоторые аэрозоли обладают фиброгенным действием, т. е. вызывают поражение дыхательных путей человека в результате патологического роста тканей.
К производственным зданиям, технологические процессы в которых связаны с большим выделением пыли, относятся: трепальные отделения хлопчатобумажных фабрик, цехи стекольных заводов, фосфоритовые мельницы и крупозаводы, сырьевые отделения цементных заводов при сухом способе производства цемента и др.
На многих промышленных предприятиях производится переработка пыли. Например, на свинцово-цинковых заводах, в отделениях шахтных печей, конвертеров и агломерационных машин очень вредная свинцовая пыль улавливается и из нее извлекают ряд ценных элементов.
Для защиты помещения от пыли и загазованности воздушной среды наружный воздух, забираемый системой искусственной вентиляции, очищается в специальных фильтрах. Особым, очень важным аспектом состояния воздушной среды производственного помещения является возможность возникновения в нем взрывоопасных смесей. Такие смеси образуются в помещениях, где в процессе производства в воздух выделяются пары газа или пыли, способные в смеси с ним (в определенных соотношениях) взрываться. Наибольшее число таких взрывов приходится на химические производства, связанные с водородом, ацетиленом и метаном.
Причинами образования взрывоопасных смесей, как правило, являются нарушения технологического процесса, неисправность аппаратуры, нарушение контроля за ней, аварийные ситуации, неисправность или недостаточная эффективность систем вентиляции и т. п..
При проектировании промышленных зданий на обеспечение оптимальных параметров воздушной среды должно обращаться большое внимание. Они достигаются при помощи систем отопления, естественной вентиляции (аэрации), искусственной вентиляции и систем кондиционирования воздуха, надлежащим образом отрегулированных и управляемых, а также путем правильного подбора физико-технических параметров ограждающих конструкций здания.
Наряду с этим важнейшим фактором в борьбе за обеспечение комфортных условий труда остается совершенствование технологических процессов и оборудования с целью снижения их влияния на состояние воздушной среды производственного помещения. В частности, защиту работающих от лучистого тепла осуществляют не только мерами строительного характера, но и мерами, непосредственно связанными с технологическим процессом и оборудованием, например, экранированием, охлаждением сильно нагретых поверхностей оборудования, созданием изолированных от внешней среды рабочих мест.
АЭРАЦИЯ
Вентиляцию производственных помещений по признаку побуждения движения воздуха разделяют на естественную и искусственную, или механическую. При естественной вентиляции воздухообмен в производственном помещении происходит за счет разности удельных весов наружного и внутреннего воздуха и действия ветра. При искусственной вентиляции для перемещения воздуха затрачивается электрическая энергия
Естественная вентиляция помещения осуществляется в результате следующих факторов:
а) инфильтрации, т. е. проникания воздуха внутрь здания через щели и неплотности, имеющиеся в ограждающих конструкциях, а также через поры материала, из которого эти ограждения выполнены. Инфильтрация, как правило, создает незначительный воздухообмен, но в отдельных случаях может достигнуть больших размеров, при этом в помещениях без теплоиз-бытков инфильтрация охлаждает воздух и вызывает излишние затраты тепла;
б) неорганизованного управляемого воздухообмена через форточки, фрамуги, окна, двери и ворота;
в) организованного управляемого естественного воздухообмена, или аэрации.
Естественный воздухообмен называют аэрацией в тех случаях, когда можно осуществлять его в заранее заданных объемах и регулировать в соответствии с внутренними и внешними условиями (температурой воздуха, направлением и скоростью ветра). Аэрация обеспечивается через систему управляемых приточных и вытяжных отверстий, потребную площадь которых определяют по расчету.
Путем аэрации достигают удаление из производственных помещений вредных газов и аэрозолей, а также избыточного тепла и влаги.
Аэрацию применяют в основном в цехах со значительными теплоизбытками (горячие цехи), где естественный воздухообмен должен составлять миллионы кубометров в час без специальной затраты энергии на эти цели.
Возможность организации рациональной аэрации зависит от объемно-планировочного решения здания, целесообразной компоновки производственного оборудования и правильного размещения в ограждающих конструкциях (стенах и покрытиях) при точных и вытяжных отверстий.
Действие аэрации, как было сказано ранее, обусловлено разностью удельных весов наружного и внутреннего воздуха, т. е. стремлением нагретого и более легкого воздуха войти в высокорасположенные вытяжные отверстия, а более холодного войти в помещение через низкорасположенные приточные отверстия. В соответствии с этим на активность аэрации в результате разности удельных весов влияют тепловой и высотный перепады, равные соответственно разности температур наружного и внутреннего воздуха и разности уровней вытяжных и приточных отверстий.
Потребность в аэрации особенно велика в летние месяцы, при более высокой температуре наружного воздуха, когда тепловой перепад меньше. В связи с этим в летний период необходимо увеличивать площадь приточных и вытяжных отверстий и высотный перепад за счет размещения приточных отверстий в нижней части стен. В зимний период приточные отверстия целесообразно размещать выше, на высоте приблизительно 4-6 м от рабочей зоны. Это позволяет поступающему холодному воздуху смешаться с внутренним, повысить свою температуру и избежать избыточного охлаждающего действия на работающих в цехе людей.
Действие аэрации в результате действия ветра обусловливается разностью давлений. При обтекании здания воздухом повышенное давление возникает с подветренной стороны, а пониженное (разрежение) - с заветренной стороны.
Воздух поступает в помещение в проемы в ограждающих конструкциях, расположенные с подветренной стороны, а с заветренной стороны уходит из него. Таким образом, даже при отсутствии тепловых избытков происходит воздухообмен от действия одного ветра. Здания, имеющие различный профиль, но одинаковые по площади проемы, при одной и той же силе ветра могут обладать различным воздухообменом. Для увеличения воздухообмена аэрационные проемы в покрытии, т. е. фонари, целесообразно располагать перпендикулярно направлению господствующих ветров летних месяцев, когда особенно необходима интенсивная аэрация. Направления господствующих ветров в данном географическом пункте определяют по составляемой метеорологическими станциями розе ветров, на которой в принятом масштабе откладывают по соответствующим румбам (навстречу ветру) продолжительность действия ветра в рассматриваемый период года.
Обтекание воздухом здания вызывает различные давления в плоскостях ограждающих конструкций.
Рис.1. Схема обтекания воздуха промышленного здания при ветре
Зоны движения воздуха вокруг здания обозначены римскими цифрами:
- I - зона невозмущенного потока или потока, выравнивающегося после возмущения настолько, что статическое давление в нем будет близко к нулю;
- II - зона аэродинамической тени, вызываемая самим зданием, на котором установлены фонари, а в некоторых случаях зданиями, стоящими рядом. В этой зоне наблюдается разрежение;
- III - зона подпора, т. е. зона, в которой наблюдаются положительные давления, вызванные торможением потока воздуха ограждающими конструкциями здания.
В соответствии с аэродинамическими особенностями профиля здания и расположения указанных зон устанавливают такие конструкции фонарей или других аэрационных устройств, которые обеспечивают устойчивое удаление воздуха из помещения.
Профиль здания не только определяет его аэродинамическую характеристику, но и играет существенную роль в организации аэрации производственных помещений. Например, при профиле здания, изображенном на рис. 2 а, через фонари удаляют преимущественно только нагретый воздух, который подходит к этим фонарям непосредственно снизу по вертикали. Боковые воздушные потоки, поднявшись до холодной глухой части покрытия, охлаждаются и, падая вниз, образуют круговое движение, препятствующее проветриванию здания. Эффективность аэрации повышается при более крутых скатах покрытия и при более широких фонарях (рис. 2 б).
Рис.2. Схемы аэрации однопролетных промышленных зданий, имеющих различные фонари.
Зная аэродинамическую характеристику здания, в целях увеличения в нем воздухообмена приточные отверстия располагают в местах положительных давлений, а вытяжные - в местах наибольших отрицательных давлений. Если аэрационные отверстия располагать, не учитывая аэродинамической характеристики, воздухообмен может полностью прекратиться, а в некоторых случаях - ухудшится вентиляционный режим. При действии ветра вдоль здания разрежение образуется по всей площади его покрытия и продольных стен.
В зоне наибольшего разрежения (наветренная сторона здания) осуществляют выпуск загрязненного и перегретого воздуха из здания, а в зоне наименьшего разрежения (подветренная сторона здания) производят забор наружного воздуха.
В многопролетных промышленных зданиях, имеющих одинаковую высоту помещений и фонарей, когда отсутствуют значительные местные тепловыделения, организовать аэрацию сложно. В зданиях шириной до 100 м забор воздуха производят через приточные отверстия, которые располагают в нижней части наружных стен. В этом случае поступающий воздух распространяется на 50-60 м вглубь здания и фонари на этом расстоянии работают, как вытяжные. При ширине здания более 100 м фонари, расположенные в его средней зоне, работают неустойчиво - то на вытяжку, то на приток, и воздухообмен осуществляется неудовлетворительно.
Аэрация затрудняется еще больше, если здание разделено на отдельные помещения капитальными стенами или глухими перегородками, которые доходят до покрытия, или когда к продольным наружным стенам пристраивают бытовые или административные помещения. В этом случае целесообразно применять искусственную вентиляцию.
При наличии местных источников избыточных тепловыделений в многопролетных цехах, чтобы получить в них устойчивую аэрацию, прибегают к устройству активизированного профиля здания. «Горячим» пролетам придают большую высоту, приток наружного воздуха организуют через окна в наружных стенах и через фонари в пониженной части здания. Активизированный профиль здания можно также создать путем чередования высоких вытяжных фонарей с низкими приточными. Высотный перепад при незначительных тепловыделениях делают не менее 4 м, а при значительных тепловыделениях - не менее 2,5 м. Расстояние между высокими фонарями 24-40 м.
Площадь открываемых проемов должна составлять не менее 1 % площади пола помещения.
ОСВЕЩЕНИЕ
Световой режим в помещениях промышленных зданий - один из существенных факторов, определяющих качество среды, окружающей человека в производственных условиях. Хороший световой режим необходим для большинства производственных операций. Он достигается обеспечением необходимой освещенности рабочего места, равномерным освещением объекта труда (или помещения), оптимальным яркостным контрастом между предметом труда и фоном, отсутствием блескости, вызываемой как источником света, так и отражением света от рабочей поверхности.
Существенное влияние на качество светового режима оказывают спектральный состав света, цвет ограждающих производственное помещение поверхностей строительных конструкций и цвет оборудования. Оптимальный световой режим в производственном помещении необходим не только как мера создания нормальных условий труда, но и как фактор, имеющий большое санитарно-гигиеническое значение для органов зрения и благоприятного влияния на психику человека.
В производственных помещениях промышленных зданий применяют естественное, искусственное и интегральное освещение.
Естественное освещение осуществляется через проемы в ограждающих конструкциях здания и может быть: боковым (через окна в стенах); верхним через фонари, устраиваемые в покрытии, а также через высокорасположенные проемы в стенах, например, в местах перепадов высот смежных пролетов промышленных зданий; комбинированным, т. е. сочетающим одновременно боковое и верхнее.
Искусственное освещение осуществляется при помощи электрических светильников различного типа с лампами накаливания, с разнообразными газоразрядными лампами, в том числе с люминесцентными и пр. Различают две системы искусственного освещения производственных зданий: общую и комбинированную. При комбинированном освещении, кроме общего, дающего свет по всей площади помещения, устраивают дополнительное на рабочих местах при помощи местных светильников.
Совмещенная (интегральная) система освещения предусматривает освещение рабочих мест одновременно естественным и искусственным светом. Оценивая естественное и искусственное освещение, можно отметить, что величина освещенности рабочих мест при естественном освещении не постоянна. Она меняется в соответствии со временем года и суток, зависит от состояния атмосферы (наличия облачности) и пр. Искусственное же освещение обеспечивает ровную и постоянную освещенность на рабочих местах.
Использование естественного освещения по времени при двух- и трехсменной работе относительно невелико даже в тех случаях, когда по условиям зрительной работы естественное освещение со своим переменным режимом может быть допущено. Например, для светового климата Москвы, т. е. при учете продолжительности дневного периода и числа ясных и пасмурных дней в году, использование естественного освещения при работах средней точности составляет: в одну смену 80%, в две смены 55%, в три смены 35%. При точных работах продолжительность использования естественного освещения снижается и составляет соответственно 48, 30 и 25%, а в северных районах страны уменьшается дополнительно еще на 25%. Следовательно, при наличии естественного освещения устройство искусственного освещения неизбежно.
Верхнему естественному освещению при помощи фонарей присущи и другие недостатки. Устройство фонарей имеет относительно высокую стоимость (7% общей стоимости здания). Фонари, а равно и боковые светопроемы нуждаются в квалифицированной эксплуатации (очистке и ремонтах).
Непрерывные фонарные надстройки вдоль пролета препятствуют сдуванию ветром снега с покрытия и способствуют образованию так называемых «снеговых мешков». При этом снеговая нагрузка в таких мешках может быть в несколько раз выше расчетной. Боковые светопроемы и фонари - источники повышенных теплопотерь в холодное время и избыточных теплопоступлений в помещение за счет солнечной радиации в летнее время.
Все перечисленные особенности естественного освещения привели к появлению производственных зданий без естественного освещения, в том числе зданий бесфонарных как более предпочтительных по технологическим, экономическим и эксплуатационным условиям, имеющих искусственное освещение и искусственную вентиляцию.
Вместе с тем здания с искусственным освещением, в свою очередь, имеют существенные недостатки. К ним следует отнести качество освещения по спектральному составу света, которое отличается от естественного. Это отличие может осложнять производственный процесс, например, при определении цвета и оттенка, оно хуже в санитарно-гигиеническом отношении.
В производственных помещениях с постоянным (длительным) пребыванием работающих без естественного освещения или с недостаточным по биологическому действию естественным освещением должны быть оборудованы установки ультрафиолетового излучения с эритемными лампами. В помещениях с естественным освещением такие установки не устраивают.
Еще не вполне изучен вопрос о психологическом влиянии освещения. Одни специалисты утверждают, что зрительная связь человека через проемы (окна, фонари) с внешним пространством благотворно влияет на психику человека, наоборот, отсутствие этой связи приносит существенный вред. Другие полагают, что в психологическом отношении такая связь с «внешним миром» не имеет существенного значения, поскольку в таких зданиях достигают достаточно высоких показателей по производительности труда и заметных отклонений в психике работающих не обнаружено. Однако не подлежит сомнению, что естественный свет более благоприятно воздействует на живые организмы, в том числе и на человека, чем искусственный.
Для многих производственных зданий решения со световыми фонарями, особенно новых усовершенствованных типов, обладающих хорошими физико-техническими и эксплуатационными показателями, или со светоаэрационными фонарями, следует считать предпочтительными. Например, здания с фонарями полностью сохраняют свое значение для производств со значительными теплоизбытками, удаление которых требует устройства громоздкой и дорогостоящей искусственной вентиляции. Оценивая естественное и искусственное освещение, нельзя обойти и экономическую сторону этой проблемы. Если при естественном освещении отмечалась необходимость расходов на эксплуатацию светопроемов (окон и фонарей), то при искусственном кроме чисто эксплуатационных расходов, например, на ремонт, будут иметь место значительные непроизводительные затраты электроэнергии на освещение в светлое время суток и постоянные затраты на вентиляцию.
Для нормирования используют относительную величину - коэффициент естественного освещения (КЕО), измеряемый в процентах от одновременной освещенности под открытым небом. Он определяет необходимую освещенность в помещении и, следовательно, тип и размеры светопроемов.
Для помещений с нормальным температурно-влажностным режимом применяют любые фонари, отвечающие светотехническим требованиям. Однако в северных районах целесообразны зенитные фонари с двойным и даже стройным остеклением, в центральных районах - фонари с устройствами, допускающими вентиляцию, а в южных районах, кроме возможности вентиляции через фонари, их остекление не должно пропускать прямых солнечных лучей. При этом глухие ограждающие конструкции фонаря делают экранируемыми или вентилируемыми во избежании перегрева.
Для помещений с избыточными тепловыделениями целесообразны светоаэрационные фонари. При этом необходимо иметь в виду, что омывание светопрозрачных ограждений фонарей потоком удаляемого теплового воздуха способствует их загрязнению. Поэтому целесообразны такие решения конструкций фонарей, в которых функции аэрации и освещения обособлены, т. е. аэрацию осуществляют через специальные отверстия, а не через открывающиеся элементы светопроема. Наконец, для неотапливаемых производственных помещений пригодны любые фонари с одинарным остеклением, а в южных районах светоаэрационные фонари.
Учитывая относительно высокую стоимость фонарей, следует применять наиболее светоактивные типы.
Число фонарей, их размеры и размещение, а также боковые светопроемы определяют по расчету.
ШУМЫ И ВИБРАЦИИ
Возникающий при работе технологического и инженерного оборудования шум - серьезная производственная вредность. Известно, что если шум на 15-20 дБ превышает допустимые значения, производительность труда снижается на 10-20%, увеличивается производственный травматизм, появляются профессиональные заболевания.
Виды шумов, их оценка и нормирование. Производственные шумы классифицируют по следующим признакам: по природе возникновения, по характеру спектра, по распределению уровней шума во времени и по уровням звукового давления.
По природе возникновения наиболее распространенные в производственных зданиях шумы механического происхождения, возникающие при работе машин и механизмов (излучение звука происходит за счет вибрации), и аэродинамические, сопровождающие работу реактивных двигателей, турбин, двигателей внутреннего сгорания, воздуходувок, вентиляторов, компрессоров (излучение звука происходит при движении газа или жидкости за счет пульсации).
По характеру спектра шумы бывают широкополосными и тональными. Широкополосный - это шум с непрерывным спектром шириной более одной октавы; тональный - шум, в спектре которого имеются выраженные дискретные1 тона. Кроме того, шумы в зависимости от распределения уровней звукового давления в спектре подразделяют на четыре группы: низкочастотные с преобладанием максимальных значений на частотах 20-250 Гц; среднечастотные 500- 1000 Гц; с плоским спектром 63- 8000 Гц и высокочастотные 1000- 8000 Гц.
По временным характеристикам шум подразделяют на: постоянный - уровень звука которого изменяются во времени не более чем на 5 дБА, и непостоянный, у которого за этот промежуток времени уровень звука изменяется более чем на 5 дБА. Непостоянный шум бывает колеблющийся во времени (уровень звука непрерывно меняется во времени); прерывистый (уровень звука ступенчато изменяется на 5 дБА и более, причем длительность интервалов, в течение которых уровень звука остается постоянным, составляет 1 с или более) и импульсный (состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с).
По уровню звукового давления шумы подразделяют на три группы: слабые - уровень звукового давления до 40 дБ, средние - от 40 до 80 дБ и высокие - свыше 80 дБ.
На предприятиях важным мероприятием по борьбе с шумом является его нормирование. Проблемы, возникающие при измерениях и оценке шума, разделяют на две группы: ограничение шумового воздействия на человека (санитарно-гигиенические нормы) и ограничение шумовых характеристик самих машин (технические нормы).
Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звуковых давлений L, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. В необходимых случаях при нормировании шумовых характеристик расширяют указанный выше частотный диапазон. Для ориентировочной оценки (например, при проверке органами надзора, выявления необходимости мер шумо-глушения и др.) за характеристику постоянного шума на рабочем месте принимают уровень звука L А, дБА.
Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА, т. е. уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет то же самое среднее квадратичное давление, что и данный непостоянный шум в течении определенного интервала времени.
В качестве допустимых санитарно-технических норм устанавливают такие уровни шума, действие которых в течении длительного времени не вызывает снижения остроты слуха и обеспечивает удовлетворительную разборчивость речи на расстоянии 1,5 м от говорящего. Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБА на рабочих местах производственных помещений и на территории предприятий приведены в табл Техническое нормирование шума - это система ограничений характеристик машин, оборудования, строительных и других объектов, конечный итог которой - выполнение санитарно-гигиенического нормирования В отличие от санитарных норм ввести единые технические нормы для всех типов машин не представляется возможным, так как эти нормы устанавливают с учетом конкретных технических характеристик.
Защита от производственного шума - сложная техническая проблема, усугубляемая тем, что цеха современных промышленных предприятий имеют большие производственные площади, насыщенные разнообразным технологическим оборудованием, создающим высокие уровни шума и обслуживаемые большим числом рабочих.
Мероприятия по защите от шума эффективны, если их разрабатывают на стадии проектирования промышленного предприятия и основывают на акустических расчетах, в результате которых определяют ожидаемые уровни шума и необходимые меры по его снижению.
Как известно, звуковое поле в помещении определяется видом и расположением источников звука внутри помещения, а также характеристиками ограничивающих его поверхностей. Если в помещении работают источники шума (станки, рабочее оборудование, агрегаты, машины), то в точку приема — ухо человека- попадают два вида звуковых волн - прямой звук, идущий непосредственно от источника, и отраженный от поверхности помещения. Уровень звукового давления в дБ в какой-либо точке производственного помещения при одном источнике шума может быть определен по формуле:
,
где Lc - сжатый уровень звуковой мощности источника шума в дБ; Ф — фактор направленности источника шума, безразмерный, определяемый по опытным данным и принимаемый для источников с равномерным излучением звука равным 1; S площадь в м2 воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник шума, по возможности равноудаленной от его поверхности и проходящей через расчетную точку, определяется по формуле:
где - пространственный угол излучения звука, принимаемый равным , когда источник расположен в пространстве (на колонне в помещении); ; когда источник находится на поверхности стены, перекрытия и т. д., r - расстояние от источника шума до расчетной точки, в м; S - общая площадь ограждающих конструкций, ограничивающих производственное помещение, м, - средний коэффициент звукопоглощения, определяемый по опытным данным, безразмерная величина.
Зашита от шума в производственных помещениях ведется в двух направлениях: снижение шума за счет мероприятий, проводимых в самом источнике шума, и снижение шума архитектурно-планировочными и строительно-акустическими методами. Наиболее радикален первый путь. При этом снижения шума достигают изменением производственного процесса, например, заменой ударных процессов безударными, правильной эксплуатацией рабочего оборудования и многим другим. Однако не всегда снижение шума возможно достичь таким путем. В этом случае защита рабочих от шума ведется архитектурно-планировочными и строительно-акустическими методами, посредством звукоизоляции источников воздушного шума или группы людей, звукопоглощения и отражения звуковой энергии на пути ее распространения и виброизоляции технологического оборудования.
Так как теоретические и практические вопросы звукоизоляции были рассмотрены ранее, остановимся на некоторых особенностях борьбы с шумом в производственных помещениях.
Одним из эффективных способов уменьшения шума в цехах является применение звукоизолирующих кожухов - устройств, обеспечивающих герметичную преграду на пути распространения воздушного шума от отдельного агрегата или его части. Кожухи изготовляют из металла, пластмассы или дерева с внутренней облицовкой звукопоглотителем. Такое решение позволяет в зависимости от характера шума и конструкции кожуха снизить уровень шума в помещении на низких частотах на 15-20 дБ, а на высоких частотах до 25-30 дБ. В тех цехах, где мероприятия по шумопоглошению трудноосуществимы или требуют больших материальных затрат, устанавливают для обслуживающего персонала звукоизолирующие кабины, которые устраивают со смотровыми окнами. Из кабин ведется дистанционное управление и контроль за работой оборудования. Для защиты рабочих от прямого воздействия звуковой энергии на пути распространенения шума устанавливают акустические экраны или выгородки. Эффективность работы экрана и выгородки обусловлена расстоянием от источника шума, размерами, а также зависит от размеров помещения и от наличия в помещении звукопоглощающих конструкций. Экраны и выгородки изготавливают из стальных и алюминиевых листов толщиной 2-3 мм, фанеры 4-10 мм, органического стекла 5-10 мм и других материалов. Отдельные участки экранов могут быть остеклены. Сторону, обращенную к источнику шума, покрывают звукопоглощающим материалом, который закрывают перфорированным листом или металлической сеткой. Правильно выполненным экраном или выгородкой можно снизить звуковое давление на низких и средних частотах звука на 5-6, а на высоких на 10-15 дБ. Особо эффективны звукоизолирующие кабины, кожухи, экраны и выгородки в борьбе с высокочастотным шумом, или ультразвуком.
Ультразвук представляет собой упругие колебания и волны, частота которых превышает 12500 Гц. В последние годы ультразвук нашел широкое применение в технологических процессах ряда отраслей. Чтобы предотвратить неблагоприятные влияния ультразвука на здоровье работающих, установлены допустимые уровни звукового давления в 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами 12500, 16000, 20000, 25000, 31500 и 100000 Гц на рабочих местах ультразвуковых установок.
Ультразвуковые установки, при работе которых уровни звукового и ультразвукового давления превышают допустимые, должны быть оборудованы звукоизолирующими кабинами, кожухами, выгородками или экранами.
При борьбе с шумом используются средства звукопоглощения. Увеличение среднего коэффициента звукопоглощения а по помещению уменьшает уровень шума в помещении, так как уменьшается величина отраженной звуковой энергии. Повышение звукопоглощения может быть достигнуто устройством звукопоглощающих облицовок потолков и стен или подвеской звукопоглотителей - кулис. Облицовка ограждающих поверхностей звукопоглощающими, материалами позволяет получить акустический эффект в зоне отраженных волн до 18-15 дБ, а в зоне прямых - 2-3 дБ.
Обычно звукопоглощающая облицовка состоит из защитного слоя, выполняемого из перфорированных листов металла, пластмассы или асбестоцемента и звукопоглощающего материала (например, стекломинераловатных матов толщиной 50-100 мм) с прокладкой между ними тонкой акустически прозрачной ткани (стеклоткань). В случае преобладания в спектре излучаемого шума низких частот звукопоглощающую облицовку устанавливают на относе от поверхности стен на 100-150 мм. Кулисы крепят на потолке обычно в низких производственных помещениях (высота помещения - 3-6 м). Их изготавливают в виде геометрических тел, щитов или панелей из различных материалов - перфорированных листов металла, пластмассы, листов картона и т. п., склеенных или заполненных звукопоглощающим материалом. В соответствии со спектром шума осуществляют выбор материала поглотителя. В первую очередь понижают уровень шума в области наибольшей чувствительности слуха, т. е. на частотах 500-4000 Гц. Однако если низкочастотный шум преобладает над высокочастотным, проводят необходимые мероприятия и по его снижению. Когда снижение шума невозможно достичь при помощи средств, указанных выше, а это обычно бывает в зоне прямых звуковых волн (до 2-3 м от источника), для борьбы с шумом используют индивидуальные средства зашиты: наушники, шлемы и заглушки, устанавливаемые в ухо человека.
Вибрации воздействуют при определенных частотах и амплитудах колебаний на конструкции промышленного здания, возникая от работы производственного оборудования, вызывая при этом шум и сотрясения. Если частота вибраций конструкций и оборудования совпадает, возникает явление резонанса, при котором возрастают не только шум, но и колебания, что в отдельных случаях может привести к серьезным повреждениям конструкций.
Воздействие вибраций на человека во всех отношениях крайне вредно. Для того чтобы устранить вибрации, улучшают конструктивные характеристики оборудования (устраняют перекосы и зазоры, центрируют части машины, производят балансировку вращающихся элементов и т. д.), а также устраивают виброизоляцию.
Виброизоляцию под оборудование выполняют в виде специальных оснований, которые располагают между агрегатом и фундаментом или другой несущей конструкцией здания. Виброизолирующее основание состоит из рамы или плиты и виброизоляторов (амортизаторов), которые устраивают обычно в виде стальных пружин, резиновых или цельнометаллических (пружинящий элемент - подушка из проволочек) прокладок. Начинают применять виброизоляторы с пневматическими пружинами.
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И СРЕДЫ НА ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Следует отметить, что на объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий значительно влияют технология производства и производственная среда.
В данном случае под производственной средой понимают ее только физико-технический аспект, т. е. пространство, заполняющую его воздушную среду, световой и звуковой режимы.
Очевидно также, что производственная среда через объемно-планировочное и конструктивное решения влияет на внешний облик зданий и промышленного предприятия в целом. По внешнему виду многих промышленных предприятий легко определить их назначение, а также примененные конструкции, имея в виду материал конструкций и его конструктивную систему. Иначе говоря, в архитектуре промышленных зданий проявляется закон взаимосвязи функциональной (технологической), технической и художественной сторон архитектуры.
Технологический процесс, его характеристики определяют размеры и форму необходимого пространства для размещения технологического и подъемно-транспортного оборудования и передвижения в здании сырьевых материалов, предметов труда в процессе их производства и готовой продукции, а также размеры необходимого рабочего пространства для выполнения людьми своих производственных функций и для их передвижения в помещении (проходы).
Очевидно, что в правильном объемно-планировочном решении здания создаваемое им пространство должно быть использовано в максимальной степени, но без нарушения технических и санитарно-гигиенических ограничений, которые установлены нормами проектирования промышленных предприятий данного вида.
Так как процессы, происходящие в цехах, автоматизированы, то для размещения небольшого числа работающих и их передвижения с целью наблюдения за работой оборудования оставлены проходы минимальных размеров и служебные лестницы для сообщения между рабочими площадками, расположенными на разных отметках. Между агрегатами предусмотрено минимальное, не занятое оборудованием пространство, необходимое для его монтажа и демонтажа (на чертеже это пространство не видно, поскольку оно не попало в разрез).
Размеры помещений определены с учетом мостового крана, предназначенного для подъема тяжелых и крупногабаритных элементов. Если подъемно-транспортное оборудование расположено в два яруса, то свободное пространство над оборудованием может быть еще больше, учитывая габариты двух мостовых кранов и перемещаемого.
Величина пространства некоторых производственных помещений зависит главным образом от габаритов изделий, как, например, в самолетосборочных цехах. Размеры требуемого пространства определяют на основании характеристик технологического процесса, включая данные о количестве и габаритах оборудования, сырьевых материалов и готовой продукции.
Рабочее пространство для людей определяют на основании оценки всех положений человека, занятого выполнением производственных операций, с учетом создания удобных условий в процессе труда, требований эргономики, санитарной гигиены, технологии.
Общее рабочее пространство определяют по сумме всех рабочих мест, где могут находиться люди, занятые выполнением производственных операций, постоянно в течение всего рабочего времени или периодически.
Пространство для передвижения людей в производственном помещении и здании, т. е. проходы и коммуникационные помещения, предусматривают для доступа к рабочим местам и для контроля за работой оборудования, а также для быстрой и безопасной эвакуации людей из помещений и здания в случае пожара или других аварийных обстоятельств. Если в производстве используют напольное подъемно-транспортное оборудование, то размеры проходов или проездов определяют по условиям их удобного передвижения и работы. При этом учитывают обеспечение их безопасности при работе напольного транспорта и возможность беспрепятственной эвакуации.
Кроме пространства, необходимого для размещения технологического и подъемно-транспортного оборудования, рабочих мест и проходов, объемно-планировочное решение здания должно учитывать объемы для размещения помещений вспомогательного назначения, помещений культурно-бытового обслуживания, объемы, занятые строительными конструкциями, и объемы неиспользуемые, но неизбежно образующиеся в результате компоновки технологического оборудования и строительных конструкций, поскольку невозможно добиться полного полезного использования пространства в условиях технологических и строительно-технических ограничений.
При проектировании объем здания обычно разбивают на зоны в соответствии с назначением образуемого им пространства. Межферменное пространство, относящееся обычно к объемам, образованным строительными конструкциями, выделено в отдельную зону, использованную для размещения инженерного оборудования (вентиляционных устройств и т. п.) и технологических коммуникаций (трубопроводов, кабелей и пр.). Использование полезного свободного пространства, образованного строительными конструкциями (межферменного, межколонного), позволят в ряде случаев существенно уменьшить объем здания и получить соответствующий экономический эффект.
От характеристики технологических процессов зависят и другие аспекты объемно-планировочных и конструктивных решений производственных зданий. Например, величины статических и динамических нагрузок от технологического и подъемно-транспортного оборудования обусловливают выбор этажности (размещение тяжелого оборудования непосредственно на грунте в одноэтажных зданиях), выбор материала для несущих конструкций здания (железобетон или сталь), выбор конструктивной системы (например, балочных и базбалочных перекрытий в многоэтажных промышленных зданиях или системы каркаса) и т. п.
Габариты технологического оборудования или выпускаемых изделий определяют требуемый размер пролета здания, который, в свою очередь, обусловливает выбор конструктивного решения покрытия (плоские или пространственные системы).
Это обеспечение температурно-влажностного режима, оптимальных параметров воздушной среды, создание светового и акустического комфорта, инсоляции, солнцезащиты и звукоизоляции помещений. Это такие факторы, которые непосредственно ощущаются человеком. Существуют и такие физические факторы, которые ощущаются человеком только в процессе длительного пребывания в помещении. Эти факторы, как правило, малоисследованы. К ним относятся проникновение электромагнитного излучения через конструкции, остаточная минимальная радиоактивность строительных материалов, геопатогенные зоны на территории и в помещениях, проникновение радона из грунта в помещения. Из этих факторов только последний учитывается нормами СНиП.
Значимость физических факторов различна. Но достаточно несоблюдения хотя бы одного из них (например, звукоизоляции), чтобы комфортное состояние среды превратилось в дискомфортное. Поэтому комфорт внутренней среды определяется как совокупность оптимальных уровней всех се характеристик, не вызывающих чрезмерного напряжения регуляторных механизмов организма человека.
Методы строительной климатологии включают метеорологические наблюдения на метеостанциях, актинометрических станциях, фиксирующих данные о солнечной радиации, и геофизических станциях, где кроме меторологических и актинометрических наблюдений ведутся сейсмологические записи колебаний земной коры. Кроме того, используются расчетные методы, учитывающие локальные наблюдения и распространяющие их на требуемые параметры. Например, наблюдения солнечной радиации с помощью световых эквивалентов можно пересчитать в данные об освещенности.
Климатические факторы, влияющие на проектирование и строительство зданий, следующие:
1) температура наружного воздуха;
2) влажность наружного воздуха;
3) ветер, его направление и скорость;
4) солнечная радиация;
5) дневной и годовой ход естественной освещенности и яркости неба;
6) облачность и вероятность пасмурного, ясного и полуясного неба;
7) статистика дождевых и снеговых осадков, снеговые нагрузки, вероятность и объем снегопереноса;
8) глубина промерзания грунтов.
Эти сведения собраны в СНиП 23-01-99 "Строительная климатология", а также в различных климатических справочниках.
Температура и влажность воздуха – параметры, в наибольшей степени характеризующие климат местности. Для основных городов России эти параметры представлены в СНиП "Строительная климатология". Для характеристики погоды наибольшее значение имеет средняя температура в течение рабочего дня:
где – средняя амплитуда колебаний температуры в течение суток для данного месяца (рис. 15.2). К сожалению, в СНиП "Строительная климатология" эта величина не приводится. Поэтому при климатическом анализе надо пользоваться хорошим климатическим справочником СНиП П-А.6-72.
В отношении воздействия на человека характерны следующие виды погоды:
Холодная ; требуется отопление;
Прохладная ; при этой температуре, как правило, держат закрытыми окна и не пользуются длительно балконами и открытыми лоджиями;
Теплая ; позволяет длительно использовать открытые помещения;
Жаркая ; вызывает необходимость ограничения перегрева помещений и использование искусственного охлаждения воздуха.
Кроме того, для многих районов целесообразно выделение очень холодной (< –12°С) и очень жаркой (выше +32°С) погоды, неблагоприятно воздействующей на человека.
Климатический анализ ведется "от общего к частному", т.е. от оценки фоновых закономерностей, характерных для больших территорий, к оценке микроклимата конкретных участков строительства, с учетом рельефа, растительности, водных пространств, характера застройки, которые могут сильно влиять на фоновые характеристики, принимающиеся по климатическим справочникам.
Климат в центральной части России – континентальный. Он характеризуется сравнительно жарким и умеренно сухим летом и достаточно продолжительной и сухой зимой. Климат Сибири – резко континентальный с суровой и продолжительной зимой при небольшой влажности воздуха. Лето – менее продолжительное, но жаркое и достаточно влажное. В Забайкалье продолжительность солнечного сияния – наибольшая в России. Климат – резко континентальный и сухой. Климат предгорий Северного Кавказа – жаркий и сухой летом и с мягкой непродолжительной зимой. Жаркого влажного климата на территории современной России практически нет. На территории бывшего СССР такой климат (влажные субтропики) имеет место только в районе г. Батуми (Грузия) и на Ленкоранском полуострове в Каспийском море (Азербайджан).Климатический анализ позволяет определить тип здания, который должен быть запроектирован в данной местности с учетом климата.
Понятие среды в помещениях зданий.
Здание
- это совокупность помещений, представляющих собой ограниченный объем, в пределах которого протекает жизнедеятельность человека. Процесс жизнедеятельности сопровождается взаимодействием человека с окружающей его средой помещения.
Правильная организация помещений и здания в целом открывает возможность обеспечения в них безопасных и эффективных условий пребывания человека.Внутренняя среда помещения, проявляющаяся в большом числе факторов воздействия на человека, называется микроклиматом помещения
.
Среди факторов внутренней среды выделим комплекс микроклиматических условий, оказывающих наиболее ощутимое физиологическое воздействие на человека. К ним относят тепловые условия
в помещении и состав внутреннего воздуха
.
Человек познает мир частично через ощущения, частично сознанием. При этом непосредственно поступающая информация об окружающей среде соотносится в мозгу с информацией, накопленной в памяти на базе предыдущего опыта. Это обстоятельство свидетельствует об индивидуальности восприятия человеком внутреннего микроклимата помещения. Окружающая среда, которая не содержит раздражающих и возбуждающих факторов, препятствующих физической и умственной работе, а также отдыху, называется комфортной
.
Приведенное определение распространяется также на тепловые условия и состав воздуха помещения. Тепловые условия
в настоящее время принято оценивать температурой воздуха, радиационной температурой помещения, относительной влажностью и подвижностью воздуха.
Состав воздуха
характеризуется концентрацией углекислоты, концентрацией вредных газов, паров, пыли. Восприятие воздуха характеризуется также озоно-ионным составом и запахами.
Перечисленные параметры являются исходными при проектировании зданий и систем обеспечения микроклимата и нормируются. При этом определение нормативных параметров исходит из стремления к достижению оптимальных значений, т; е. таких, при которых как можно меньшее число людей (обычно 15-30%) было бы ими недовольно.
Использование оптимальных параметров микроклимата не во всех зданиях бывает целесообразным и экономически оправданным. Поэтому в отечественных нормах широко используется понятие допустимых параметров, представляющих собой разумные граничные значения, при которых не наблюдается отрицательного воздействия на организм человека.