Лекция №2
основы СТРОИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКИ
План лекции:
1. Основы строительной физики.
1.1. Элементы теплотехники.
1.2. Элементы звукоизоляции.
1.3. Элементы светотехники.
1. Основы строительной физики.
При архитектурно-строительном проектировании зданий и помещений решают задачи, связанные с явлениями и законами физики. Эти задачи определяют назначение строительной физики, с помощью которой разрешаются вопросы, возникающие в строительной практике. В строительную физику входят теплофизика, звукоизоляция, инсоляция и другие ее элементы.
1.1. Элементы теплотехники.
Тепловая защита здания- теплозащитные свойства совокупности ограждающих конструкций здания, обеспечивающие заданный уровень расхода тепловой
энергии (теплопоступлений) зданием с учетом воздухо-обмена помещений не выше допустимых пределов, а также их воздухопроницаемость и защиту от переувлаж-
нения при оптимальных параметрах микроклимата помещений.
Тепловой режим здания- совокупность всех факторов и процессов, формирующих тепловой внутренний микроклимат здания в процессе эксплуатации
Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций выражает способность конструкций сопротивляться прохождению через них теплоты.
,
где aв - коэффициент теплоотдачи около внутренней поверхности конструкции, Вт/(м2×0С);
aн - коэффициент теплоотдачи около наружной поверхности конструкции, Вт/(м2×0С);
RК - термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2 × 0С/Вт.
Термическое сопротивление для однослойной однородной ограждающей конструкции определяется по следующей формуле:
,
где d - толщина слоя, м;
l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м × 0С).
Если конструкция многослойная, то RК следует определять как сумму термических сопротивлений слоев
RК = R1 + R2 + ... + Rn .
Конструкция считается с точки зрения теплотехники пригодной для применения, если сопротивление теплопередачи всей конструкции больше или равно требуемому значению сопротивления теплопередачи 
,
R0 ³ .
Для жилых и общественных зданий конструкций следует определять согласно с ДБН. Для промышленных зданий нормативное значение сопротивления находится по формуле
,
де n – коэффициент, который принимается в зависимости от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху (СНиП II-3-79**);
Dtн – нормативный температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения, 0С
tн – расчетная зимняя температура наружного воздуха, 0С.
Распределение температур в толщине конструкции (tх) на расстоянии х от внутренней поверхности может быть найдено, зная термические сопротивления слоев конструкции.
 |
, 
Влажностный режим ограждающих конструкций оказывает существенное влияние на их теплотехнические качества.
Повышение влажности приводит к ухудшению их эксплуатационных качеств, поэтому не следует применять в наружных ограждениях конструкции и материалы, имеющие повышенную влажность. В период эксплуатации здания необходимо обеспечить требуемый влажностный режим ограждающих конструкций, предохранения их от увлажнения.
1.2. Элементы звукоизоляции
Ухо человека воспринимает звуки в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц. Избыточное давление в воздушной среде, возникающее при возбуждении звуковых колебаний, называется звуковым давлением р, МПа. Восприятие звука ограничено в пределах между значением порога слышимости (ро=2×10-5 Па) и болевого порога (р=20 Па).
. Шумовое воздействие на человека характеризуется уровнем силы звука:
или 
, [дБ]
По условиям возникновения и распространения шум различают воздушный и ударный. Воздушный шум возникает и передается по воздушной среде, ударный возникает и распространяется по конструктивным элементам здания. Конструктивные элементы вследствие вибраций могут излучать воздушные шумы, причиной возникновения которых является ударный шум.
Борьба с шумом – одна из необходимых задач при проектировании и строительстве здания. Можно предложить следующие меры по ограничению внутренних шумов: применение мало- и бесшумного оборудования, усовершенствование существующих машин и механизмов; максимальную локализацию шума непосредственно у источников; поглощение возникающего шума звукопоглощающей отделкой или перегородкой; группировку помещений по их шумности.
Внешний шум может быть ограничен планировочными решениями, задерживающими его распространение по территории; учетом господствующих ветров в борьбе с формированием шумового поля на застраиваемых территориях; устройством шумозащитных экранов путем использования зеленных насаждений, рельефа местности, инженерных сооружений; применением усовершенствованных покрытий дорог и вынесением магистралей в шумобезопасные зоны.
1.3. Элементы светотехники
При проектировании освещения помещений строящихся и реконструируемых зданий и сооружений различного назначения надлежит соблюдать нормы, приведенные в ДБН. Проектирование естественного освещения помещений заключается в целесообразном выборе размеров, форм и расположения световых проемов, создающих необходимые благоприятные условия освещенности помещений.
Критерием оценки световой среды является освещенность (Е) – поверхностная плотность светового потока, определяемая соотношением:
, (лк),
где F – величина светового потока, лм;
S – площадь участка поверхности, на которую распределяется световой поток, м2.
Это удобно применять при расчетах искусственного освещения. Для дневного света применяют коэффициент естественного освещения (КЕО):
,
где Ев – освещенность расчетной точки внутри помещения, лк;
Ен – освещенность точки под открытым небосводом, лк.
Порядок расчетного определения площади светопроемов:
1. Определение требований к естественному освещению помещений;
2. Определение нормативного значения КЕО по разряду преобладающих в помещении зрительных работ;
3. Выполнение расчета естественного освещения;
4. Сравнение расчетного с нормативным значением КЕО и внесение изменений в площади светопроемов и повторный расчет (при необходимости).
Нормативное значение КЕО (ен) определяется по формуле:
,
где енIII – нормативное значение КЕО для зданий, располагаемых в III поясе светового климата;
m – коэффициент светового климата;
с – коэффициент солнечного климата.
Полученные значения по этой формуле следует округлять до десятых долей.
Расчетное значение КЕО может отличаться от нормативного не более чем на ±10%
.
Расчетное значение КЕО для боковых проемов определяется по формуле:
,
где eб – геометрический КЕО в расчетной точке;
q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба при сплошной облачности;
eзд – геометрический КЕО в расчетной точке, учитывающий свет, отраженный от противостоящих зданий;
R – коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания;
r1 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию;
t0 – общий коэффициент светопропускания оконного заполнения;
Кз – коэффициент запаса.
,
где n1 и n2 – количество лучей, проходящих через оконный проем, определяемое соответственно, по графику Данилюка I и II.
Расчетное значение КЕО для верхних проемов определяется по формуле:
,
где eв – геометрическое КЕО в расчетной точке при верхнем освещении;
eср – среднее значение геометрического КЕО при верхнем освещении;
r2 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при верхнем освещении, благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения;
Кф – коэффициент, учитывающий тип фонаря.
,
где n3 и n2 – количество лучей, проходящих от неба в расчетную точку через световые проемы, определяемое соответственно, по графику Данилюка III и II.
Литература
1. Архитектура: Учеб. для студентов сантехн. специальностей строит. вузов / Орловский Б.Я., Магай А.А., Бабаян Г.А., Сербинович П.П.; Под ред. Б.Я. Орловского.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1984.- с. 51 – 66.
2. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Учебник для вузов. В 5 т. Под общ. ред. В.М. Предтеченского. Т. II. Основы проектирования. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1976. с. 22 – 26, 70 – 75, 97 – 106, 169 – 176.
3. Сербинович П.П. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания массового строительства. Учеб. для строительных вызов. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Высшая школа, 1975. с. 15 – 21, 30 – 37, 58 – 62.
4. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1983.- с. 2 – 41.
5. СНиП II-3-79**. Строительная теплотехника. / Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.- с. 4 – 6.
6. СНиП II-12-77. Защита от шума. / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1978.- с. 2 – 21.
7. СНиП II-4-79. Естественное и искусственное освещение / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1980.- с. 17 – 18, 38 – 41.