Влияние природно-климатических условий на архитектурно-планировочные решения жилых зданий
Особенности проектирования жилища в различных природно-климатических условиях.
Лекция 5
Архитектурно-планировочное решения жилых зданий должно обеспечивать не только удобные, но и здоровые условия для жизни человека.
Санитарные требования, пригодные в условия одного климата, могут быть совершенного неприемлемы для др. климатических районов, поэтому при проектировании зданий вообще, а жилых особенно следует тщательно учитывать климатические особенности местности, используя положительные стороны её природных условий и преодолевая отрицательные.
Климатическое районирование:
I район – самый холодный
Урал,Северную, Центральную и Восточную Сибирь, Дальний Восток;
II район – умеренный
В него входят территория Европейской части;
III район – тёплый;
IV район – жаркий
юго-восточный берег Черного моря, Закавказье.
Организация строительства должна учитывать климатические условия, которые подразделяются на четыре климатических района (I, II, III и IV).Климатические районы имеют подрайоны А, Б, В, Г. На территории Российской Федерации (РФ) расположены I, II и III климатические районы, IV климатический район находится в Закавказье, Крыму и Средней Азии (табл. 1). Климатические районы располагаются с севера на юг примерно: I - до 70° северной широты, II - до 60°, III - до 45°, IV- ниже 45°.
Таблица 1. Климатические районы
| Климатический район | Среднемесячная температура воздуха в январе, °С | Среднемесячная температура воздухав июле, °С |
| l | -14 –ниже -28 | от 0 до +21 |
| ll | от -3 до -20 | от +8 до +21 |
| lll | от -5 до -20 | от +21 до +27 |
| lV | от -12 до +6 | от +21 выше +31 |
«Природно-климатические факторы и техногенные явления»
заболоченность сейсмика
затопляемость вибрация
овраги подрабатываемы территории
карст оползни и осыпи
размыв берегов, водотоков лавины
и водохранилищ сели
В эти 4 климатических района входят 16 микроклиматических подрайонов. В соответствии с этим районированием назначают материал и толщину ограждения, глубину заложения фундамента, рассчитывают конструкции по ветровым и снеговым нагрузкам, определяют объёмно-планировочную структуру.
Ведущими факторами климата являются радиационно-температурные условия (ИНСОЛЯЦИЯ). Условия инсоляции складывается в зависимости от ориентации окно квартир по сторонам горизонта, типов планировки дома, расстояния между зданиями.
По отношению к сторонам света здания могут занимать 3 основных положения:
меридиональное – здание своей продольной осью параллельно направлению «север-юг»;
широтное – эта ось параллельна направлению «запад-восток»;
диагональное – продольная ось направлена под углом к основным направлениям.
Строительство зданий в особых условиях.
*В условиях севера и вечномерзлых грунтов.
Особые условия строительства:
продолжительность зимнего периода 200÷305 суток, с низкими отрицательными температурами;
вечномёрзлое состояние грунтов;
сильные ветры;
малая освоенность территории;
слабое развитие стройиндустрии;
характер сейсмичности.
Всё это вызывает дополнительные требования к возведенным зданиям и сооружениям:
планировка зданий – устройство снегозащитного фронта (рис. а), сквозной перенос снега (рис. б), придание зданиям обтекаемой формы (рис. в):
а)
б)
в)
объёмно-планировочные решения – здания простой прямоугольной формы без перепада высот; фасады без ниш, поясков и других элементов, задерживающие атмосферные осадки; эвакуационные выходы в стенах параллельны направлению преобладающих ветров; двойные тамбуры с 3 дверями; внутренние – отапливаемые; покрытия плоские, водоотвод наружный неорганизованный.
конструктивные мероприятия – надо сохранить грунты в мерзлом состоянии. Используют проветриваемые подполья, охлаждающие устройства, поверхностные и заглубленные короба, трубы, каналы. Высота подполий из условия свободного переноса снега под зданием не менее 1 м.
Наружные стены – утеплены, качество стыков высокое. Окна – стеклопакеты, места притвора форточек, фрамуг уплотняют упругими прокладками и натяжными приборами.
Эффективны сооружения пневматических конструкций вследствие их лёгкости, компактности и быстроты возведения (временные, производственные, складские помещения, гаражи и др.).
* В южных районах России.
Они характеризуются высокими температурами воздуха в летний период, резким колебанием температуры в течении суток, ветрами, песчаными и пыльными бурями.
Защитные меры носит планировочный, конструктивный и организационный характер.
ПЛАНИРОВОЧНЫЕ: лучше выбрать место более высокое, чтобы продувало, на северных и южных склонах, наименее подверженных солнечной радиации. Учитываются ориентация квартир, секторы ориентации, сквозное проветривание, больше зеленых насаждений, но не слишком густые, т.к. мешают проветриванию. Низкие сооружения с наветренной стороны, потом высокие. Водоёмы, пруды, фонтаны, частые поливы. Пешеходные дорожки защищают зелеными насаждениями.
КОНСТРУКТИВНЫЕ: фундаменты с малой глубиной заложения, стены с большой теплоустойчивостью в воздушными прослойками вентилируемые воздухом. Наружная поверхность стен окрашивается в холодные светлые тона, отражающие солнечную радиацию; внутри тоже. В районах с жарким и сухим климатом уменьшаются площади боковых световых проемов и устраивают их сверху. Они заполняются специальными теплозащитными или светорассеивающим и стеклом, стеклопакетами, стеклопластиком. Покрытия – утепленные с вентилируемыми воздушными прослойками, защитным слоем из слюдяной крошки, светлые тона кровли.
«Организационные мероприятия»
Солнцезащитные устройства – это эффективные средства борьбы с перегревом бывают постоянными и временными, по конфигурации – горизонтальными, наклонными, комбинированные (экраны, козырьки, ложи, лоджии, маркизы быстрорастущие вьющиеся растения).
* В сейсмических районах (15% S России)
Сейсмичность оценивается по 12 бальной шкале, в России мах 8 баллов.
Все районы сейсмичности обладают большими запасами полезных ископаемых и поэтому проблемы строительства там очень актуальны.
Принципы проектирования, сейсмостойких зданий и сооружений:
уменьшение массы конструкций;
выбор конструктивной системы с оптимальной жесткостью;
обеспечение монолитности и др.;
использование высокопрочных и надёжных материалов, высокое качество выполнения строительно-монтажных работ;
выбираются участки со спокойными рельефами;
предпочтительны малоэтажные здания;
форма здания в плане развитая больше чем на высоте;
антисейсмические швы в виде спаренного ряда колонн в каркасных зданиях или стен в бескаркасных зданиях.
В стенах поэтажные антисейсмические пояса из монолитного железобетона, армирование в местах междуэтажных перекрытий. В панелях зданий швы заполняют упругими подкладками. Лестничные клетки до 5-ого этажа обычные, а выше – монолитное ядро жесткости. Усиление кирпичной стены армирования или введение железобетонных участков с утеплением.
*На подрабатываемых территориях
Это те территории, под которыми ведут или намечают вести подземные горные разработки угля или др. ископаемых.
Им свойственны:
оседание;
прогибы;
наклоны;
горизонтальные смещения и др. деформации, вызывающие значительные повреждениями или разрушения, расположенных на них зданий или сооружений.
Прочность, устойчивость, надежность в эксплуатации обеспечивается специальными мероприятиями:
уменьшение деформаций оснований горнотехническими мероприятиями – полная или частичная закладка выработанного пространства доставленным из вне материалом, неполная выемка полезного ископаемого, оставление предохранительных замков необходимых размеров и др.
планировочные – небольшая площадь здания, без выступов и пристроек; здания большой протяженности разделяют на отсеки что уменьшает усилия на конструкции. Деформационные швы в фундаментах; стены – такие же как и в сейсмических районах. Качественное соединение элементов в каркасных зданиях (сварка закладных деталей, соединение петель арматуры, замоноличивание швов, Ø применяемой арматуры 4 – 6 мм); полы большой протяженности делают с деформационными швами через 6 м.
Природно-климатические условия. Основными природно-климатическими факторами являются климат, ландшафт и инженерно-геологические условия. Природно-климатические условия оказывают существенное влияние на архитектуру жилых зданий, на их пространственную и функциональную организацию, на выбор строительных материалов и конструкций и др.
Температурно-влажностный режим учитывают при проектировании жилых зданий, защищая их от резких сезонных и суточных перепадов температуры наружного воздуха, от переохлаждения в северных и перегрева в южных районах. В приморских районах жилые здания оберегают от влажного воздуха и в континентальных районах от сухого воздуха. Основным средством для формирования комфортного температурно-влажкостного режима являются форма и структура ограждающих конструкций жилища, (материал и толщина наружной стены здания) и проветривание жилых помещений, а также сама форма здания — компактность его плана, ширина корпуса, периметр наружных стен и т. д.
Материал, конструкция и толщина ограждающей стены имеют большое значение в условиях холодного климата. Проветривание наиболее важно для условий жаркого влажного климата. В односемейных домах эффективны угловое, сквозное и вертикальное проветривание.
При разработке генпланов жилых домов и жилых поселков важен учет ветрового режима. Ветер со скоростью 5 м/с и более неблагоприятно воздействует на человека. Жилую застройку защищают от действия неблагоприятных ветров, одновременно устраивая аэрацию, т. е. организованный и управляемый естественный воздухообмен на застроенной территории и естественное проветривание жилых помещений.
Средствами обеспечения аэрации являются ориентация жилых зданий по отношению к господствующим ветрам в данной местности, форма и структура его ограждающей стены — распределение и размеры проемов на наружной стене.
Для создания необходимого человеку санитарно-гигиенического комфорта жилые помещения инсолируют. Инсоляция — облучение жилых помещений и придомовых территорий прямым солнечным светом; характеризуется продолжительностью и измеряется з часах. Для северных районов инсоляция жилых помещений должна быть обеспечена в течение 3 часов, для средней полосы — 2,5 часов, для южных районов — 2 часов. В условиях реконструкции инсоляция может быть уменьшена на 0,5 часа.
Учет инсоляции проводят при проектировании жилых помещений и размещении дома на участке. Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий в 2—3-комнатных домах должно инсолироваться не менее одной жилой комнаты, в 4-х и более комнатных домах — не менее двух жилых помещений.
Средствами обеспечения инсоляции служат ориентация жилых зданий и их форма — конфигурация планов, разрывы между зданиями и их высота.
Ориентация жилого помещения считается благоприятной, если она обеспечивает его инсоляцию. Благоприятную ориентацию для жилых помещений обеспечивают южная и восточная стороны горизонта (от 40 до 200°), а также северо-западная (от 290 до 320°). Соответственно неблагоприятную ориентацию дают север (320-40°) для всех климатических районов из-за отсутствия инсоляции и юго-запад (200—290°) для южных районов из-за перегрева. Устраняют перегрев с помощью солнцезащиты: на южном фасаде наиболее эффективна горизонтальная, на восточном и западном — вертикальная.
Различают широтную, меридиональную и диагональную виды ориентации жилых зданий. При широтной ориентации жилые здания располагают вдоль широты и его помещения обращены на юг и север, при меридиональной ориентации жилое здание ориентируют вдоль меридиана, а его помещения на восток и запад, а в случае диагональной — по направлениям ЮЗ — СВ и ЮВ — СЗ. В районах с холодным и умеренным климатом жилые здания ориентируют меридионально и диагонально в любом направлении, в районах с теплым и жарким климатом — широтно и диагонально по направлению ЮВ — СЗ (рис. 1).
Естественная освещенность жилых помещений создает необходимый санитарно-гигиенический комфорт проживания и зависит от уровня наружной освещенности (яркости небосвода); количества отраженного света; величины световых проемов; глубины комнат. Средствами обеспечения требуемой естественной освещенности являются форма и размер проемов, ориентация жилого дома. Регулируют уровень естественной освещенности, составляя планы жилых помещений дома и разрабатывая его фасады.
Формообразование жилой застройки, а именно выбор типа жилого здания, приемов застройки тесно связан с рельефом местности. Необходимость учета рельефа местности особенно актуальна при строительстве в горных районах и предгорьях, а также в связи с застройкой склонов оврагов, холмов, прибрежных зон и т. п. С увеличением угла наклона до 10—15° рельеф местности влияет на планировку первого этажа жилого дома, при уклоне более 15-20° следует применять особые типы жилых зданий — террасные дома.
Рис. 1. Секторы неблагоприятной ориентации жилых помещений а — севернее 58 ° с.ш.; б — в диапазоне 48—58 ° с.ш.; в — южнее 48 ° с.ш.; г — в I и II климатических районах при преобладании северных ветров
Условия зрительного восприятие отдельного здания или комплекса обусловлены особенностью физиологии зрения человека, с одной стороны, и местом участка в пространственной структуре окружающей застройки, с другой. Известно, что зона четкого восприятия в горизонтальной плоскости равна 42 °, а в вертикальной— 27 V Поэтому человек может воспринять запроектированный объект в реальной ситуации’ совсем не так, как хотел бы архитектор. Эти особенности издавна учитывали зодчие.
Учесть условия зрительного восприятия — означает придать внешней форме жилого здания — силуэту, крупной пластике — такие качества, которые выражают его принадлежность к данному месту поселения. Характер восприятия меняется в зависимости от вида передвижения человека: двигаясь пешком или на транспорте человек будет по-разному воспринимать формы жилого дома. Различное время восприятия диктует разные способы организации информационного потенциала дома. Кроме того, учитывают направление движения человека, т. е. направление восприятия композиции, подчеркивая планировочные оси осями визуального восприятия, организуя «кадрирование» восприятия, замыкая перспективы выразительными фронтальными композициями. Особенно важен учет условий зрительного восприятия при проектировании жилого здания в условиях существующей застройки.
Учет условий зрительного восприятия происходит при решении генерального плана застройки участка.
| Климатический регион (пояс) и соответствующие ему температура воздуха <**> и скорость ветра <***> | Регион России <*> | Представительные города |
| Iа ("особый") (-25 °С, 6,8 м/с) | Магаданская область (районы: Омсукчанский, Ольский, Северо-Эвенский, Среднеканский, Сусуманский, Тенькинский, Хасынский, Ягоднинский), Республика Саха (Якутия) (Оймяконский район), территория, расположенная севернее Полярного круга (кроме Мурманской области), Томская область (территории Александровского иКаргасокского районов, расположенных севернее 60° северной широты), Тюменская область (районы Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов, расположенных севернее 60° северной широты), Чукотский автономный округ | Норильск, Тикси, Диксон |
| Iб (IV) (-41 °С, 1,3 м/с) | Архангельская область (кроме районов, расположенных за Полярным кругом), Иркутская область (районы: Бодайбинский, Катангский, Киренский, Мамско-Чуйский), Камчатская область, Республика Карелия (севернее 63° северной широты), Республика Коми (районы, расположенные южнее Полярного круга), Красноярский край (территории Эвенского автономного округа и Туруханского района, расположенного южнее Полярного круга), Курильские острова, Магаданская область (кроме Чукотского автономного округа и районов, перечисленных ниже), Мурманская область, Республика Саха (Якутия) (кроме Оймяконского района и районов, расположенных севернее Полярного круга), Сахалинская область (районы: Ногликский, Охтинский), Томская область (районы: Бакчарский, Верхнекетский, Кривошеинский, Молчановский, Парабельский, Чаинский итерритории Александровского и Каргасокского районов, расположенных южнее 60° северной широты), Тюменская область (районы Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов, кроме районов, расположенных севернее 60° северной широты), Хабаровский край (районы: Аяно-Майский, Николаевский, Охотский, им. Полины Осипенко, Tyгypo-Чумиканский, Ульчский | Якутск, Оймякон, Верхоянск, Туруханск, Уренгой, Надым, Салехард, Магадан, Олекминск |
| II (III) (-18,0 °C, 3,6 м/с) | Республика Алтай, Амурская область, РеспубликаБашкортостан, Республика Бурятия, Вологодская область, Иркутская область (кроме районов, перечисленных ниже), Республика Карелия, Кемеровская область, Кировская область, Костромская область, Красноярский край (кроме районов, перечисленных ниже), Курганская область, Новосибирская область, Омская область, Оренбургская область, Пермская область, Сахалинская область (кроме районов, перечисленных ниже), Свердловская область, Республика Татарстан, Томская область (кроме районов, перечисленных ниже), Республика Тыва, Тюменская область (кроме районов, перечисленных ниже), Удмуртская Республика, Хабаровский край (кроме районов, перечисленных ниже), Челябинская область, Читинская область | Новосибирск, Омск, Томск, Сыктывкар, Челябинск, Чита, Тюмень, Сургут, Тобольск, Иркутск, Хабаровск, Пермь, Оренбург |
| III (II) (-9,7 °C, 5,6 м/с) | Астраханская область, Белгородская область, Брянская область, Владимирская область, Волгоградская область, Воронежская область, Ивановская область, Калужская область, Курская область, Ленинградская область, Липецкая область, Республика Марий Эл, Республика Мордовия, Республика Калмыкия, Московская область, Нижегородская область, Новгородская область, Орловская область, Ростовская область | Астрахань, Архангельск, Белгород, Санкт-Петербург, Москва, Саратов, Мурманск, Н.Новгород, Тверь, Смоленск, Тамбов, Казань, Волгоград, Самара, Ростов-на-Дону |
| IV (I) (-1,0 °C 2,7 м/с) | Калининградская область, Ставропольский край, Краснодарский край, Республики Дагестан, Кабардино-Балкарская, Чеченская Республика, Республики Ингушетия, Северная Осетия | Ставрополь, Краснодар, Новороссийск, Сочи, Калининград, Майкоп, Туапсе, Нальчик, Махачкала, Владикавказ |