Тенеобразующие здания и сооружения, формирующие общественные центры городских микрорайонов жаркого и сухого климата

Одной т наиболее сложных задач строительства Е^юдояжает оет^гстьея возведение зданий и сооружений в зонах жаркого и сухого климата, поскольку при|м-}дно~кяяматичесше ушовия этах районов 1файне враждЛны к проживающему там населению.

Строители и архитекторы всего Мира в прошлом и наетояшсвш продолждат уделять большое внимание повышению условий жизни населения этих районов и прежде всего созда1Ш10 комфортного искусственного климата внутри зданий и в непосредственной близости от них.

Актуальность проблемы строительства в жарких и сухих климатических условиях объясняется и тем, что во многих странах на этих территориях сложи-лгюь тет ёяаттдтятт экономическая ситуация, стимулирующая бурный рост строительства.

Жаркий, сухой климат характеризуют в летний жервод йЛввые темшЛЛту-ры 27−45° С, ночные — 15−24° С. наиболее ярко вьгражен климата этого типа в Егаш", Саудовской Аравии н соседних странах, где летняя дневная температура достигает 70° С, а ночная опускается до 0°. Средняя суточная амплитуда температур оказьшается равной ~40° С.

Суммаршя шмечная радаация (прямая и рассеянная) составляет за год 67*10*л — g, 3* юл Джк’л. Относительная влажность в сухих жарких районах колеблется в пределах 15−50%, при этом в летний период не нрейьиваег -20%, что отрицательно сказывается на самочувствии людей.

Годовью всадкй незначительны — менее 250 мм. Ветры частые и порывистые, нередко переходящие в пьшевые бури. Растительность бедная, специфическая дня засушливых районов. Почвы в районах сухого^ жЛреого климата нееча-ные, гравийно-песчаные с включением валунов, скальные. Грунтовые воды расположены глубоко.

Районы жаркого, сухого климата располагаются главным образом между пшротшш 15−20** севернее ш южнее экватора (рисЛ) (64) к охвашвают огрк>миые территории Африки, Азш, Латинской Америки и Австралии. В Передней Азии это иракшчесш вежь ВжжшШ и С1№дрий Всюток—Пакистан, Ирак, Сирия, Афганистан, Иран, весь Аравийский полуостров.

В ААике это Мавритания, Мали, Верхняя Вольта, Нигера Сенегал, ливия, Египет, Судан и некоторые другие странны. В Латинской Америке это территории Мексики и Перу.

Перечисленные природно-климатические условия шзывгшг необходимость к ужесточению и существенному повышению требований к проекгирова-шш, строительству и длительному шрноду эксплуатации зданий и сооружений самого различного назначения.

В этих условиях существенно усложняются проблемы градостроительства — размещение на существующих или вновь застраиваемых городских территориях жйльйс, общестАйшх и промшнленных зданий, вопросы их этажности, ориентации на местности, расположение сети дорог, улиц, проездов, их ориентации, ширины, протяженности.

При строительстве в райошх жаркого и сухого климата для достижения современных комфортных условий эксплуатации зданий, прежде всего, снижаются жесткие нормативные ограничения габгАитов внутренних помещений жшшх и общественных зданий. Более просторными оказьшаются коммуникационные части зданий — лестницы, коридоры, вестибюли и т. д.

Обьемно-планировочные решения зданий и сооружений иредусмаФрйвшего внутренние затенение дворы-атриумы и большое количество помещений с ограниченными световыми проемами.

Ж-Акий и сухой климат оказывает существеннее влияние и на выбор конструктивных решений зданий и сооружений. Особое внимание в этом случае уделяется ограждающим функциям конструкций, их длительной и устойчивой работе.

150 120 90 60 30 0 30 60 90 120 150 ЦП 180 х.

150 120 ЭО 60 3D 0 30 60 90 1?0 150 «18D 180 ш 1', Классификация климатов по Алисову — экваториальный- 2,—субэкваторильный- 3 — тропический су-сой и влажный- 4— тропическ1-й влажный и жаркий- 5 — субтропический, муссонныНЛ—субтропический с равномерным увлажнением- 7 — субтропический контипентальпын- «— субтропический, срслнземиочорский- 9 — высокогорный климат- /й—прочие климатические пояса.

9−1/1 е. /1 ТЕРр кто й н (А Р 1С0Т0 -, сухйтхшпАт^лХ-" - в условиях повышенных температур, безводна, пылевых бурь, солнечной радиации.

Очень часто тяжелью темшратурно-влажностные условия внешней среды вызывают необходимость в организации закрытого, а нередко и герметического режима эксплуатации здания, при котором обееиечвшаштся не тожко высокие теплоизоляционные качества ограждаюпщх конструкций, но их герметичность при наличии кондацйонеров, обеснечиЛощих ностоянныя прйточно-вытяжной воздухообмен.

Усложняется подбор ограждающих етЛитедшых мгиЛиаловЛ особенно современных, изготавливаемых на основе пластмасс, синтетических тканей, вспученных ш>ристых структур, срок службы которых резко сокращается под влиянием солнечной радиации.

Продолжают оставаться высокими и прочностные трФттт к Б№суПрм конструкциям зданий и сооружений, возводимых в условиях сухого, жаркого климата, иосколыдг шачятельяш часть зшх терртторий является сейсмически активной.

Теашературно-влажностные условия жаршго> сузшге щшмата заставляют сущЛл’венно изменять технологии изготовления и монтаж — строительньк конструкций.

Появляется необходщмость в более теплоуетой"шйой строшедьной технике, в разработке нестандартных технологий возведения зданий и сооружений.

Перечисленные обстштельства, н|Ш соблюдении высоких требований комфортности, существенно усложняют условия строительства в сухом и жарком климате, зшчительно повышая его стоимости однакоЛтшешо в этих районах наблюдается интенсивный рост существующих и появление новых городов и населенных щштв т богашк «лезными ископаемыми пустующих территориях африканских стран и стран Ближнего Востока. Интенсивному строительству на этих территориях способствуют и 1фоблемы развития международного туризма и религиозного паломничества, в котором принимают участие миллионы людей из стран всего ми 1А Проблемы к|шковременного нребывания на Свжмх Шетгш огромного количества в основном пожилых людей под ослепительнымиАчами южного солнца, при необходимости их безогаасного размещения, питания и санитарно-гигиенического обслуживания ставят перед строителями и принимающими государствами поистине фантастические задачи.

ЧелошчесшЙ оргшизм ншэдатся в 1Жз"-тсянном тешювом взаимодействии с окружающей его средой, т. е. со средой помещений или внешней средой. Необходимое для нормальной жизнедеятежьшштн челошка постошство темнерату|ш тела достигается в результате системы терморегуляция. Организм человека постоянно отдэет теиш во внешашю средуКоличество вьАляемого тепла колеблется в широких пределах и зависит как от состояния самого организма, так и от состояния окружающей среды.

Передача тенш от тела человека т внешнюю среду происходит, в основном, через кожу (82%) и лишь частично тетшо расходуется на согревание пищи и воды. Тепло от тела передается путем конвекции окружающему тело шкздухукон-дукциипри непосредственном контакте человека с окружаюпщми его предметамирадйВДаи-изжученшо в ъшщ тепловых лучей от тела человекаиспарения — за счет потовьвделения и дыхания.

Суммарные теплопотери человеческого тела-, нашдащегоея в еиошйком состоянии, составляют 3,1−4,2 кДж/час, при физической работе потери возрастают в несколько раз и доходят до 16,7−18,8 кДж/час.

Таким образом, шзнюает необходимость, чтобы внешняя Ада имела возможность воспринимать количество тепла выделяемого человеком, что зависит от, а температуры ж шшавшжт ш рашоста этих иа|"а*ет|Юв с гшалогичными параметрами человеческого тела (65). в соответствии с законами физики, чем больше будет отличаться температура тела от температуры окружающего воздуха, чем меньше будет влажность воздуха, тем успешнее будет проходить процесс теплоотдачи, и наоборот.

В згшйсимосш ©-т сшеюо сосшшия н от состоштия внешней среда человеческий организм может менять не только объем, но и способы теплопередачи.

В процессе приспособления к разяичщам климатическим усдавшю в рш-личньнс климатических районах у людей происходит соответствующая настройка механизма 1Лморегулщйй на шн"ретные па|шгетры внешней среды, определенный образ жизни, систему питания" вид одежды, способ поведения и т. д. Поэтому понятия теплового комфорта, т. е. такого состояния человеческого организма, когда нагрузка на его нервную систему и систолу терморегуляции будет наименьшей, различены для разных климатических условий (57).

В услсшиях жЛкого сухого климата основной задггаей явшется сшажешш температуры воздуха внешней среды и солнечной радиации — прямого солнечного излучения.

Выполнетные научные исследования и шнцетЛуаяьиШ нрвекшае нред-ложения натфавлены на разработку методов снижения величены солнечной радиации — основного агрессивного фактора воздействия тепловой энергии на человека.

Предлагаемая днссертацнонная ра&ута иосвящша решению комшевееной проблемы создания элементов городской среды повышенного комфорта в районах сухого и жаркого климата.

В работе рассматриваются грздост|к>итеяьные Лнекшг нрсЛблемы" еттт-ные с созданием значительных затененных территорий, расположенных в микрорайонах города или яаселешкшэ пункта. Системы компоновки разновысокой застройки, при которой более тшзкие здания н сооружения значительную часть дневного времени будут находится в тени более высоких зданийзшлт№т ш чЛтично закрытые коммуникации в пределах микрорайонов и районов города. в работе рассматриваются вопросы озеленения и обводнения городских территорий, а тавже экранирования пространства микрорайонов.

ЗнаншгельЗйШ чжяь рАтыносвяаеена типологий проектамм предаожшиа ям, объемно-планировочных и конструктивных решений тенеобразующих сооружений различного назначения и величены.

Ра&?та комняакешя, в ней сдешна нопытш на концептуальном уровне решить широкий круг вопросов, связанных с типологией тенеобразующих сооружеи с u u и с" ний {тличной вешчшш н нажачйшй, с органшацией их внутреннего проетржет-ва, созданием в тенеобразующих сооружениях исвусственного климата, с их конст-руттшт реикнием я с Ашшием цеиого ряда других важных вопро<�х>в, в том числе экономических и социальных.

Явтвте разработки пространственных большепролетных вокртайй из гибких железобетонных пластин, проведенные на кафедре «Архитектурь"> МГСУ Аис.2) (18), дали возможность создать значительные затененные территории в центрах жилых и специализированных общественных микрорайонов города, на которых могли бы быть расположены спортивные, торговые, ученые, парковые комплексы и другие подобные общественные объекты.

Круглые эялиитичесше, гипеААличАкие и цилищфйческие покрытия пролетом 20−200 м, отдельностояпще или объединенные затененными переходами, в сочетанш с интенсивными озешкешем й обшдаейиш терришрийА могли бы создать комфортную обстановААг населения южных городов.

С целью ограетчеашя обгАкюв дасяедования и проектшлх разработок в настоящей работе предполагается рассматривать в качестве большепролетных покрытий только гиперболические оболочки отрацательшй Гауссовой крявиавш (ги-пары) с использованием сборных гибких железобетонных пластин и монолитных сталебетонных полотен.

В первой главе диссфгационной работы содержвшя ошагакне совремешш-го состояния проблемы, посвященной созданию условий благоприятного прожива.

1ИШе 1ЖИЫ гагтамкя ib ЖЖ м-5001.

ДШМАВШКПОМН к"шьi .К-7'- rf?? lAfIn: (?ЖА31е бстона — Ю мп-. продольное ЛМКШЙ Л>> (мм шагом ИКм (>1 -5*л).

ММ.

ФРАГМеИТ ПЛАНА с элементы пскрьпш зшж.

1 то.

Л1А2:7П {> о СТ ПН СТЬЛ и Н у Е Б о л Ь яг Е П ГШ Е Т"(Ь КО! Л 1=11Т WA ИЗ Б кГц X ния людей в странах с жарким и сухим климатом. Анализируются разнне, в том числе комплексные, способы создания йС1дЛсственвогоюшмата во внутреннем нроЛ странстве помещений и в гфостранстве непосредственно окружающем здания и сооружения.

Содержится зарубежный и российскиЛ схжремешшй ш ксшрй*яае]шй оизш подобных работ в обЛэйсти градостроителвства, обустройства городских территорий и объемяо-нлашЛвочных | Ленйй здакай и сооружений |шнообразного назначения. Представленный опыт строительной практики охватывает обширный период от древни??: времен до наших дней.

В шервой главе рлпа сфо|шаро"шы ]Леш исследований иЛлфоектяых: разработок. Перечислены задачи и объекты исследования. Главу завершают перспективы развития и проблемы етронтеяьства в условиях жЛош и сЛгхого климата.

Вторая глава шэдажщеаа концешщи создшия городских территорий повы-шетгаого комфорта с тенеобразуюпщми сооружениями в виде пространственных оболочек, форвшрующнх уетойчивий теневые пятна опредеяенвой раечЕТОм величин^!. Здесь же из1гагается метод определенной расстановки разновысоких зданий дна создания зетенетшх яятш ш определения {шщональяых мест расположения тенеобразующих покрытий.

Раеематраваются на конценгЛльйом уровне самые рдаиообразиые, но назначению микрорайоны города, центром которых могли бы оказаться сооружения иодебнм©р>да. В первую очфеда сдешана иопытха формирования жилых микрорайонов на 2,5−3 тыс. человек, в состав которых включаются повседневно используемые общественные обьекш — детские сады и яслк, блоки питашш и торговли, пункты овизания медицинской помощи и т. д.

Во вторую трЛяиу включшы мшдюрамоны с тенеобразующнми сооружениями, основной частью которых являются общественные объекты медицины и обслуживающие их вспомогательные здания и сооружения.

Третью трутшу мшрорайонов шсшаляют объекты просвещения — институты, библиотеки, общежития, спортивные сооружения и т. д.

Четвертую группу составляют крупные н средние административные здания, проектные и конструкторские бюро, правоозранительные органы и т. п.

Штрэ 1рр{пу шстшдяют торшвые центры, складские помещения, кафе, рестораны, жилые комплексы обслуживающего персонала, экспозитщонные залы.

Шестая грАчша обьеданяет мшфорайоки-, вштачаваизие транешртиме сооружения — аэровокзалы, автобусные и железнодорожные терминалы, объекты морского и речного транспорта.

За названными шестью могут сяедо! вать деугие грушшмшр>райошв еш5г циального назначения, в том числе культурный миврорайон и районы промьпплен-ного комплекса.

В целом разработка разнообразных, но назначению мшрорАЬнев городской среды, снабженных тенеобразующими шоружениями, и спо<�х)бных объединяться между собой шенаАразующями шммунйкацйями создает, по мнению автора, благотгриятные условия для возведения городских районов, отвечающих всем современным комфортным условиям,.

Тргтя глава дассАрзсациойшзй работы посвящена разработке объемно-планировочных и конструктиввгых решений тенеобразующих покрытий для микро-районсш различного назначения. Представлена тшюашгня тенеобразуюнрк аоиА-тий различной величены и назначения. Рассмотрены конструктивные схемы по-жрыяМ, йзЛ0яАы метадыоцемш несущей сиособиости и устойчивости покрытий, конструктивной частью которых являются ортогональные тросрвые сетки.

Четвертая глшва содержит матфиалы внедрения научных и проектишс рш-работок в учебный процесс и в практику проектирования большепролетных пространственных сооружений в форме гиперболических параболоидов.

В представленной в четвАиой главе меЕодаке ошсакй рацшвшншш способны размещения разновысокой застройки зданий и сооружений с учетом за-тшшш матташшх шшж тшшшш боаеАвысокими зданиями, разработан способ рационального размещения тенеобразуюпщх покрыгай в общественных центрах мюфорайонов различного назначения.

Предлагается новая конструкция большепролетного тенеобразующего покрытия в форйе гиперболического парабодощда, несущей частью которого служат ортогональная тросовая сеть, а ограждающей несвязанное с нею самостозггельно деформирующееся тонкостенное железобетонное гибкое покрывало.

В четвертой главе представлена заявка на изобретение конструкции ташэго типа. Завершающая часть четвертой главы посвящена описанию объектов возможного мшещртма концептуальных рщ>глшис, их шюрнаяьной и жономичдаской оцетпсе, возможной перспективе развития научных исследований и проектных разработок в этой области. ллсертациоетзл р-Лту завершают обнще выюда я рекомендации, а также библиография научных трудов, используемых в работе.

ЗАКЛОЧЕНИЕ, РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. На основании щюведенных исследований и проектных разработок предложена градостроительная концепция селитебных территорий повышенного комфорта для условий жаркого и сухого шпшата с исполюованием тенеобразующих покрытий и затеняющего эффекта от высотных и многоэтажных зданий — экранов.

2. В виде проектных предложений разработаны концептуальные решения микрорайонов различного назначения формирующих большой городской район и оборудованных тенеобразующими сооружениями в общественных центрах микрорайонов и на путях внутренних коммуникаций.

3. Разработана методика определения затеняющего эффетсга территории микро-А районов от высотньпс и многоэтажных зданий — экранов. Даны рекомендации по определению их высоты, конфигурации и расположению на территории микрорайонов.

На основании щшmйlmллyщшлJJ: iллШS, даны рекомендации по объемно-планировочным и конструкгивньм решениям тенеобразуквцих покрытий. Предложены различные типы теншбразующих поярытий, от формирую-пщх общественные центры до покрытий над транспортшлми коммуникациями.

5. Даны способы оценки напряженно-деформированного состояния хюкрытий отрицательной гауссовой вривизны в форме гиперболических параболоидов, несущими элементами которых являются тросовые сетки.

6. Разработана и в виде заявки на изобрететше представлена новая конструкция большепролетного покрытия в форме гиперболического пара&)лонда с независимо работающими ограждающей плитой покрытия и несущей тросовой сеткой.

7. В целом вьшолнешше научные исследования и проектные разработки наметили одан из путей дальнейшего совершенствования строительной практики в зонах со сложными климатическими условиями.

Материалы диссертационной работы могут найти применетше при решении ряда практических задач проектирования жилых комплексов в районах жаркого и сухого климата, в научных исследованиях этого направления по созданию искусственного климата в жилых комплексах тжого типа, а также в педагогиче.

156 ской практике высших учебных заведений при разработке дипломных и курсовых проектов.

8. Одной из ближайших задач работы этого направления, по-видимому, должна стать разработка компьютерных программ для обеспечения максимальных по площади и продолжительных теневых пятен на территории микрорайонов от высотных и многоэтажньвс зданий.

9. Должны быть продолявжвы только намеченные в работе типологические раз-рЛтки микрорайонов различного назначения, уточняющие функциональные характеристики зданий и сооружений, комтшектуютцих тот или иной микрорайон.

10. Повышенное внимание в предстоящих такого рода исследованиях и проектных разработках следует уделить ландшафтной архитектуре при наличии большой стационарной тетш под большепролетными покрытиями для создания под ними озелененного и обводненного пространства.

11. При оценке экономической целесообразности создания мивфорайонов — оазисов с тенеобразующими покрытиями целесообразно рассмотреть предложения и существующие разработки кафедры архитектуры МГСУ по использованию энергосберегающих ресурсов в зонах жаркого и сухого климата.