проектирование деревянного здания павильонного типа
advertisement
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 1 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Предпроектные разработки и выбор архитектурного решения 3 Проектирование деревянного здания павильонного типа. Предпроектные разработки и выбор архитектурного решения Текст: Кари Салонен Аско Керонен – таблицы гл. 5 Тимо Лод – гл. 7.4 Обложка: Микко Лахикайнен Копирайт: АО “Вуд Фокус”, авторы ISBN: 952-15-0703-9 Издатель: ”Вуд Фокус” 4 Типография: ”АГАТ” ПРЕДИСЛОВИЕ Объекты, возведенные к настоящему времени, показали, что дерево – это конкурентоспособный материал для применения в крупных зданиях павильонного типа с большими пролетами. Дерево – многоплановый и легко трансформируемый материал. В зданиях павильонного типа он предоставляет большие возможности для удовлетворения различных потребностей. В дополнение к тому, что использование дерева позволяет получить решение, конкурентоспособное с экономической точки зрения, оно дает возможность сооружать здания прочные, пожаробезопасные и экономичные на протяжении всего их жизненного цикла. Применение дерева для строительства зданий павильонного типа возможно также и потому, что для этого в Финляндии и Центральной Европе накоплен большой опыт и имеется большой выбор необходимых промышленных изделий. Задачей настоящего руководства является расширение общего представления о возможностях применения дерева в строительстве зданий павильонного типа, способствовать расширению опыта использования дерева и дать практические советы и сведения, необходимые для проектирования таких зданий с применением деревянных конструкций. Глава 7 «Пожарная безопасность» обновлена в соответствии с Еврокодом ENV 1995 – 1 - 2 и выверена в соответствии с частью Е 1 Финского свода строительных норм и с частью 3а Руководства по экологии. Автором финской версии пособия является архитектор Кари Салонен. Работу направляли фирмы, ведущие в данной отрасли: АО «Финнфорест», АО «Кунингаспалкки», АО «Лате-Ракентеет», АО «SPU-Системс”, ”UPM-Кюммене Пуутеоллисуус». Огромное спасибо всем, принимавшим участие в этой работе. На русский язык пособие переведено З.С.Тесленко под руководством Пертти Лайне. В финансировании издания русской версии помимо организации «Вууд Фокус» принимало участие также Министерство окружающей среды Финляндии. Приносим ему большую благодарность. Микко Вильякайнен, руководитель направления «Строительные системы». АО «Вууд Фокус» 5 СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ....................................................................................................................................................................5 1 ВВЕДЕНИЕ ..........................................................................................................................................................................8 2 ИЗ ДЕРЕВА – РАЗНООБРАЗИЕ ФОРМ ................................................................................................................. 12 2.1 МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И СПОРТИВНЫЕ ЗАЛЫ .......................................................................................... 14 2.1.1 МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ .................................................................................................................... 16 2.1.2 ИГРЫ С МЯЧОМ ................................................................................................................................................... 17 2.1.3 ФИЗКУЛЬТУРА ........................................................................................................................................................ 18 2.1.4 ПЛАВАТЕЛЬНЫЕ БАССЕЙНЫ, АКВАПАРКИ .............................................................................................. 19 2.1.5 ЛЕДОВЫЕ ДВОРЦЫ.............................................................................................................................................. 20 2.2 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПАВИЛЬОНЫ .................................................................................................................................. 21 2.3 СКЛАДСКИЕ ПОМЕЩЕНИЯ ............................................................................................................................................. 22 2.4 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ПОСТРОЙКИ ................................................................................................................ 23 2.5 ТОРГОВЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ ................................................................................................................................................. 24 2.6 ПРОЧИЕ ЗДАНИЯ ................................................................................................................................................................. 25 2.7 НАВЕСЫ И ТРИБУНЫ .......................................................................................................................................................... 26 2.8 МОСТЫ ...................................................................................................................................................................................... 27 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 28 3.1 ОБЩЕЕ ....................................................................................................................................................................................... 28 3.2 ЦЕЛИ ......................................................................................................................................................................................... 29 3.2.1УДОБСТВО В ЭКСПЛУАТАЦИИ ......................................................................................................................... 30 3.2.2 ВОСПРИНИМАЕМОСТЬ..................................................................................................................................... 42 3.2.3 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ......................................................................................................................... 45 3.3 ХОД АРХИТЕКТУРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ .......................................................................................................... 46 3.3.1 ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ ...................................................................................................................... 46 3.3.2 ВЫЯСНЕНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ ....................................................................................................................... 47 3.3.3 ПЛАНИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТА .................................................................................... 48 3.3.4 ПРОЕКТНЫЕ РАЗРАБОТКИ И ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ....................................................... 49 3.3.5 РАБОЧЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ......................................................................................................................... 51 4 ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ ................................................................................................. 54 4.1 ВЫЯСНЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПЕРЕД СОСТАВЛЕНИЕМ ЗАПРОСА ........56 4.2 ДОКУМЕНТАЦИЯ, НЕОБХОДИМАЯ ПРИ ЗАПРОСЕ НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ.......................61 4.3 СРАВНЕНИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ......................................................................................................................................... 64 5 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ............................................................................................................................................. 66 6 5.1 ОПТИМИЗАЦИЯ КАРКАСА И ОБОЛОЧКИ ................................................................................................................ 66 5.2 БЕЗРИГЕЛЬНО-СТОЕЧНЫЕ КАРКАСЫ ........................................................................................................................ 69 5.2.1 БАЛОЧНЫЕ ОПОРЫ ........................................................................................................................................... 70 5.2.2 РЕШЕТЧАТЫЕ ОПОРЫ (ФЕРМЫ) ................................................................................................................... 72 5.2.3 ФЕРМЫ С ЗАТЯЖКАМИ..................................................................................................................................... 74 5.3 АРОЧНЫЕ КАРКАСЫ ........................................................................................................................................................... 76 5.4 РАМОЧНЫЕ КАРКАСЫ ....................................................................................................................................................... 78 5.5 ПРОЧИЕ ВИДЫ КАРКАСОВ .............................................................................................................................................. 80 6 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН ........................................................................................................................... 82 6.1 ВАЖНЕЙШИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ .................................................................................................. 82 6.1.1 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ......................................................................................................................... 82 6.1.2 ТЕПЛО И ВЛАЖНОСТЬ ....................................................................................................................................... 83 6.1.3 ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ НАРУЖНОЙ КРОВЛИ .................................................................................................. 85 6.1.4 ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ................................................................................................................................................ 86 6.1.5 ПЕРЕГОРОДКИ И МЕЖДУЭТАЖНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ............................................................................... 89 6.2 ПРИНЦИПЫ ВЛАЖНОСТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ................................90 6.3 ДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ КРЫШИ И СТЕН НА КРУПНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 95 6.3.1 ЭЛЕМЕНТЫ КРЫШИ ............................................................................................................................................. 96 6.3.2 СТЕНОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ...................................................................................................................................... 98 6.3.3 ПРИМЕРЫ ВЫБОРА ТИПОВ ЭЛЕМЕНТОВ ................................................................................................100 7 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ...............................................................................................................................102 7.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.......................................................................................................................................................102 7.2 ОСНОВАНИЯ ........................................................................................................................................................................102 7.3 ПОЖАРНАЯ СИТУАЦИЯ В ЗДАНИИ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 103 7.4 БЕЗОПАСНОСТЬ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ .................................................................................................107 7.5 ПОЖАРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОВЕРКА ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА С ДЕРЕВЯННЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ....................... 109 7.5.1 ОСНОВАНИЯ .......................................................................................................................................................109 7.4.2 ПОЖАРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ С ДЕРЕВЯННЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ .............................................................................................110 7.4.3 ПОЖАРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА СПОРТИВНОГО ЗДАНИЯ С ДЕРЕВЯННЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ ..............................................................................................112 7.4.4 ПОЖАРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА ТОРГОВОГО ЗДАНИЯ С ДЕРЕВЯННЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ .................................................................................................................113 7.5 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 126 7.6 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ НОРМ 127 8 ФУНДАМЕНТЫ.............................................................................................................................................................128 9 СОЕДИНЕНИЯ ..............................................................................................................................................................130 10 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА ...............................................................................................132 10.1 ДРЕВЕСИНА ........................................................................................................................................................................132 10.2 ПИЛОМАТЕРИАЛЫ .........................................................................................................................................................134 10.3 КЛЕЕНОЕ ДЕРЕВО ............................................................................................................................................................136 10.4 КЛЕЕНАЯ ФАНЕРА ...........................................................................................................................................................138 10.5 ФАНЕРА ................................................................................................................................................................................140 ЛИТЕРАТУРА ....................................................................................................................................................................142 7 ВВЕДЕНИЕ 1 ВВЕДЕНИЕ В настоящем руководстве под зданием павильонного типа понимается здание с большими пролетами площадью более 400 кв.м., каркас которого выполнен из клееного дерева или клееной фанеры, а ограждающие конструкции - из крупных деталей с деревянным каркасом. Строительство зданий павильонного типа – это многогранный комплекс, когда в зависимости от назначения к зданию предъявляются очень разные требования. Кроме функциональности к такому зданию часто предъявляются градостроительные и эстетические требования. В то же время иногда техническая надежность и прочность наряду с соответствием здания его назначению рассматриваются как достаточные качества. Для всех для них общим является то, что пригодность здания зависит в конечном счете от того, насколько удачным будет проект и его осуществление. Из дерева можно строить здания павильонного типа разной формы и размера. Из большого количества вариантов можно выбрать наиболее подходящий в техническом и экономическом отношении, будь то престижное общественное здание или срочно потребовавшееся промышленное помещение. Конкурентоспособность при осуществлении проекта Здание павильонного типа – это всегда вопрос экономический, это касается как строительства, так и эксплуатации здания. Опросы застройщиков и заказчиков показывают, что затраты на возведение здания – это по-прежнему основной критерий при выборе способа строительства. При сравнении различных вариантов дерево по затратам оказалось чрезвычайно конкурентоспособным как при строительстве, так и при эксплуатации. Наилучший конечный результат достигается в том случае, когда дерево принимается во внимание на возможно более раннем этапе проектирования. Технические рамки проектирования достаточно просты, но их важно знать. Особым преимуществом строительства с использованием дерева является его скорость. Сухое строительство в сочетании с высокой заводской готовностью деталей и высокоразвитой техникой сопряжений позволяют в короткий срок получить здание, готовое к эксплуатации. Экологичность – естественная черта Экологические ценности и воздействие на природу, связанные со строительством, начинают считаться все более весомыми факторами при принятии строительных решений. Принципы устойчивого развития означают, в частности, что необходимо иметь в виду весь жизненный цикл здания, и даже его выведение из использования 8 Таблица 1.1 Сравнение затрат при различных видах зданий. (Источник: Кайнулайнен, 1997 г.) не должно быть связано с большими нагрузками на окружающую среду. Наши лесные ресурсы велики, и уход за лесом ведется в соответствии с принципами устойчивого развития. Прирост лесов больше, чем их использование. ВВЕДЕНИЕ Сужение клина означает уменьшение вредного воздействия Бактерии Вирусы Грибок Пыльные клещи Дыхательные инфекции Аллергии Выпуски из строймат. Выделение пыли 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Относительная влажность Таблица 1.2 Влияние относительной влажности воздуха на здоровье (таблица по данным Государственного исследовательского института VTT). При слишком сухом и слишком влажном воздухе увеличивается риск возникновения заболеваний. Для человека рекомендуется относительная влажность в пределах 30 – 50 %. Дерево – это природный, чистый и полностью утилизируемый строительный материал. При производстве изделий из дерева энергии получается больше, чем потребляется. Большая часть необходимой энергии производится с помощью возобновляемых запасов. Дерево является также поглотителем углерода. В процессе роста дерева углерод из содержащегося в воздухе углекислого газа усваивается им и становится частью древесины. Древесина почти наполовину состоит из углерода. В расчете на основе молекулярного веса это означает, что тонна древесины связывает две тонны углекислоты. Поэтому в целях борьбы с потеплением климата использование древесины следует расширять. Многоцелевой строительный материал При выборе строительного материала учитываются многие факторы. Наиболее важными являются, в частности, пригодность материала для данного объекта, прочностные характеристики, долговечность, безопасность и гигиеничность, эстетичность, цена и в отдельных случаях также доступность. Дерево – легкий и прочный материал. Даже крупные конструкции легко поддаются изготовлению, транспортировке и монтажу. Необходимое для их производства оборудование относительно несложное и недорогое. Оно не требует больших инвестиций. Знание свойств данного материала и технико-конструкционный опыт достаточно высоки, так что из дерева можно проектировать и создавать надежные и прочные конструкции, красивые и эстетичные. Таблица 1.3 Относительная влажность воздуха как функция времени в окрашенной и неокрашенной спальной комнате при пребывании в ней 2 человек с 23 до 7 часов. Будучи пористым материалом, дерево обладает способностью связывать и отдавать влагу, это явление называется сорбцией. Данное явление имеет место в том случае, когда поверхность дерева не подвергается обработке или она обработана так,что на ней не образуется слой, непроницаемый для водяного пара. Данное явление установлено опытным путем, а его воздействие на качество воздуха внутри помещения изучено расчетным методом. 9 ВВЕДЕНИЕ Потребленная энергия Выбросы углекислого газа (квтч/м2) (кг СО2/м2 40 200 Окислы серы (г. SO2/м2)] 200 35 30 150 150 25 20 100 100 15 10 50 50 ль ста ед ер ее ее но бе тон ев о ль ста ед ер но бе тон ев о ль кл бе тон ста кл кл ее но ед ер ев о 5 Таблица 1.3 Экологическое сравнение конструкций каркаса здания павильонного типа с одним нефом и балочными опорами в соответствии с исследованием Гос. исследовательского института в рамках проекта «Футури» («Будущее») Для усиления этого направления развития в данном руководстве приводятся практические указания и свежие идеи для сооружений подобного рода. Пожарная безопасность За последние годы в результате работ по развитию различных видов строительства пожарные нормы обновлены так, что позволяют строить из дерева и крупные объекты. С помощью деревянных конструкций в зданиях павильонного типа легко и без дополнительных затрат достигается 30-минутная огнестойкость, а при увеличении толщины конструкций – 60-минутная. При использовании функционального метода расчета пожаробезопасности дерево может использоваться в более широком диапазоне, чем это разрешается нормами, привязанными к материалам. Жизненный цикл и прочность Изучение эксплуатационных расходов показало, что между зданиями павильонного типа, выполненными из разных материалов, в этом отношении нет больших различий. Основным фактором являются расходы на отопление, на которые основное влияние оказывает хорошая теплоизоляция и плотность ограждающих конструкций. В деревянных конструкциях не образуются мостики холода. Исследования показали, что здание с деревянными конструкциями является очень прочным вариантом строения. Так, повреждений, вызванных влажностью, в деревянных зданиях возникает значительно меньше, чем в других им подобных. Места, наиболее подверженные 10 гниению, научились правильно проектировать и исполнять, так что возможных повреждений удается избежать уже заранее. ВВЕДЕНИЕ Как и каждое сооружение, здание павильонного типа с использованием деревянных конструкций нуждается в уходе. Конструкции должны регулярно подвергаться контролю и уходу. Умело спроектированные детали и правильный уход гарантируют безопасность и долговечность конструкций. Наибольшая потребность в уходе относится к внешней обшивке и наружной кровле. Но выбор материалов для этих частей здания осуществляется зачастую безотносительно к материалу каркаса. В отношении ухода за деревянной внешней обшивкой применяются те же принципы, что и в других зданиях. О содержании пособия В данном пособии собраны основные решения, связанные со строительством зданий павильонного типа с деревянными конструкциями, а также основы и рекомендации по их проектированию. Пособие является одной из трех частей серии изданий по строительству и проектированию зданий павильонного типа. Оно предназначено для архитекторов, но как источник информации может пригодиться и строителям, проектировщикам и сотрудникам контролирующих органов. Задача пособия – дать архитекторам самые современные сведения, необходимые для проектирования зданий павильонного типа с деревянными конструкциями до уровня чертежей, представляемых для получения разрешения на строительство и для составления документов для запроса на предложение. В нем приводятся также сведения, необходимые для сбора и анализа правильных исходных данных, касающихся объекта строительства. Основное внимание в книге уделено вопросам планирования проекта и проектирования конструкций, дополняемым в части архитектурного проектирования. Архитекторам стоит познакомится и с двумя другими частями серии. В то же время пособие создает основу для дальнейшего архитектурного проектирования по конкретным объектам. Пособие направлено на то, чтобы помочь архитекторам в разных ситуациях находить решение и создавать проект, качество которого соответствует цели, обосновано функционально и технически. В нем также предлагается список – памятка решений, важных для создания эскизного проекта, которые являются предпосылкой для получения квалифицированного предложения. Предлагаемые решения испытаны и опробованы на практике, и их можно прямо в этом виде использовать при проектировании до уровня чертежей, представляемых для получения разрешения на строительство и запроса на предложение. В книге помещено большое количество разнообразных изображений уже осуществленных проектов строительства де- Информация, содержащаяся в пособии, ревянных зданий павильонного типа. Для рекомендуемых решений доступна также в электронном виде предлагается широкий выбор промышленных изделий, что очень по адресу: http://www.woodfocus.fi важно с точки зрения возможностей их осуществления. http://www.puuinfo.fi 11 ИЗ ДЕРЕВА – МНОГООБРАЗИЕ ФОРМ 2 ИЗ ДЕРЕВА РАЗНООБРАЗИЕ ФОРМ Деревянное здание павильонного типа пригодно для использования в самых разных целях. Дерево успешно используется при строительстве зданий, различных по уровню сложности, начиная от простейших складских помещений для производственных целей и кончая представительными общественными зданиями. Из дерева строились и строятся крупные здания. Деревянные здания, построенные в качестве павильонов на всемирных выставках, вызвавшие огромный интерес своей архитектурой и инновационными конструкциями, остаются зримыми примерами конкурентноспособности дерева в сравнении с другими строительными материалами. Речь идет прежде всего о талантливом проектировании, умелом осуществлении и правильном выборе деревянных материалов. В данном разделе говорится о факторах, связанных с проектированием деревянных зданий павильонного типа разного назначения, и даются примеры осуществленных проектов. Рис. 2.1 Павильон Финляндии на Всемирной выставке в Севилье в 1992 году. Функциональное назначение зданий Здания павильонного типа в зависимости от их назначения, формы основания и поперечного разреза можно разделить на несколько основных групп. Кроме того, их можно классифицировать по признаку выбранного конструктивного решения. Для заказчика строительного проекта главным основанием при выборе является практическое назначение здания. По признаку функционального назначения здания павильонного типа можно классифицировать, например, следующим образом: - многофункциональные; - физкультурные и спортивные залы; - плавательные бассейны; - ледовые дворцы; - производственные и складские здания; - торговые помещения; - общественные здания; - прочие здания и сооружения. Функциональное назначение зданий павильонного типа в значительной степени определяет требования, предъявляемые к технике Рис. 2.2 Павильон Японии на Всемирной выставке в Ганновере в 2000 году. строительства. При выборе конструкций и технических систем принимаются во внимание следующие существенные факторы: должно ли здание быть 12 - многофункциональным или специализированным; - производственным или складским помещением; - с теплоизоляцией или без нее; - с присутствием людей или без присутствия людей; ТИПЫ ЗДАНИЙ - с большой или небольшой человеческой нагрузкой; - с регулируемой внутренней атмосферой или без нее; - с большим или с малым потоком движения; - с колеблющимся количеством людей в разное время суток или в разное время года и с изменяющимися условиями экс плуатации; - с прочими особыми условиями. Функциональное назначение особенно важно с точки зрения организации путей эвакуации, пожарной безопасности и систем вентиляции. Прогнозируемые изменения в функциональном назначении здания важно заранее принимать во внимание на стадии проектирования, так как перестройки, вызванные такими изменениями, могут стоить очень дорого или быть вообще невозможными. Уточнение потребностей происходит на стадии планирования строительного проекта. На этом этапе определяется потребность в помещениях различного типа или потребные площади и высота помещений, а также функциональные и технические требования, предъявляемые к ним. На основе этих сведений можно приступать к проектированию объекта, сравнивать предложения, поступающие от разных производителей, и решать, о какой комплектной или Рис. 2.3 В концертном зале имени Сибелиуса использование дерева в разных формах создает неповторимую атмосферу. частичной поставке могла бы идти речь. Способность к расширению При строительстве промышленных, складских и сельскохозяйственных зданий необходимо учитывать возможность расширения производства и принимать это во внимание как при планировании участка застройки, так и при проектировании сооружения. Модульное деление сопряжений и частей может быть спроектировано таким образом, чтобы их можно было отъединять и собирать вновь как часть более крупного целого. Временный характер, способность к перемещению Иногда здание сооружается в расчете на определенное время, например, на десять лет. В этом случае при проектировании важно учитывать возможность его перемещения, например, путем применения стандартных размеров деталей, деления здания на элементы, определенные виды сопряжений и фундаментов. Техника выполне- Рис. 2.4 Производственное помещение, собранное на строительной площадке, в котором изучаются линейные поверхности конструкций. АО «Вудпланет», пос. Ваммала. ния сопряжений позволяет легко разобрать правильно построенное здание павильонного типа, не повреждая его частей и соединений, и собрать его заново на новом месте. 13 ИЗ ДЕРЕВА – МНОГООБРАЗИЕ ФОРМ 2.1 Многофункциональные и спортивные залы Многофункциональные залы характеризуются двумя специфическими чертами: они должны годиться для разноцелевого использования, иногда даже одновременно, и должны быстро трансформироваться для другого вида использования. В помещениях, примыкающих к основному залу, одновременно могут происходить разные занятия. Помещение основного зала также можно при необходимости делить, например, на несколько тренировочных площадок, несколько выставочных стендов и т.п. Важно определить, какой вид деятельности является преобладающим, и для него затем создаются как можно более подходящие условия. Перед тем, как выбрать тип зала, необходимо провести основательное изучение потребностей и составить план строительного проекта, в котором должны найти отражение следующие моменты: - основной вид использования зала и связанные с ним ограничения; Рис. 2.5 Дерево пригодно для создания больших пролетов. Школа Тоукола, пос. Киикойнен. - переход от одного вида использования к другому; - одновременное использование для разных видов деятельности; - прочие особые требования. Многофункциональные спортивные залы по основным направлениям их использования делятся обычно следующим образом: - закрытые футбольные и легкоатлетические стадионы (пригодны для многих разных видов использования); - залы для легкоатлетических и игровых видов спорта (с мячом), пригодны для различных массовых мроприятий; - залы для игр с мячом (пригодны для различных видов спорта кроме футбола); - прочие залы. Закрытые футбольные и легкоатлетические стадионы предназначены для одновременных тренировок в этих видах спорта. Зал оборудуется трибунами. В помещении устраивается по меньшей мере 4 круговые беговые дорожки, секторы для метания и прыжков. Кроме того, в зале должны быть помещения для гимнастики и тяжелой атлетики. Искусственное покрытие футбольного поля может свертываться и убираться, в результате чего на его месте могут быть Рис. 2.6 Здание той же школы снаружи. Наружную облицовку деревянного зала можно выбирать свободно. устроены площадки для игры в салибэнд, волейбол и баскетбол, гандбол, бадминтон и теннис. Размеры полей могут быть: - большие (64х100), пригодные для проведения общенациональных и международных матчей; - средние (55х90), пригодные для проведения тренировок и 14 матчей лиг более низкого уровня; - малые (40х60), пригодные для проведения тренировок и матчей команд юниоров. ТИПЫ ЗДАНИЙ Залы для легкоатлетических и игровых видов спорта (с мячом) предназначаются для проведения нескольких одновременных тренировок в данных видах спорта. Залы оборудуются трибунами и необходимыми подсобными помещениями. Зал для игр с мячом – это общее название для весьма многопланового помещения, габаритная высота которого составляет не менее 7 м. Такие залы могут являться самостоятельными аренами для различных видов спорта, или могут находиться при школах или домах для пожилых граждан; в этом случае определяющим фактором является потребность школьников в проведении занятий по физкультуре или потребность проживающих в реабилитации. Такой зал может быть спроектирован под определенный вид спорта или под основные нужды определенного спортивного общества. Если площадки располагаются рядом, параллельно друг другу или друг за другом, то площади экономятся, так как подсобные помещения, раздевалки, комнаты для хранения инвентаря, кафе, трибуны и прочие помещения можно расположить между площадками или даже друг над другом. Виды использования залов можно обозначить следующим образом: Рис. 2.7 С помощью фанеры в спортивном зале школы в г. Хейняваара созданы “живые” внутренние поверхности. - тренировки; - соревнования; - выставки, выступления, ярмарки; - собрания, концерты, различные мероприятия. Вид использования важен по крайней мере в следующих отношениях: - регулирование работы вентиляции и ее направленность; - пути эвакуации и наблюдение за ходом мероприятия; - акустика и воспроизведение звука; - общее, направленное и естественное освещение; - выгрузка и перемещение выставочных конструкций (пути); - количество и расположение складских и других подсобных помещений; - требования в отношении огнестойкости. Исследования показали, что хорошо спроектированные и качественно выполненные деревянные спортивные сооружения являются прочными и безопасными. (Отчет Гос. Исследовательского института VTT «Техника строительства» RTE 2595/00). Рис. 2.8 Тот же спортивный зал снаружи. Разные по своей конструкции помещения выполнены с помощью системы “платформа”. 15 ИЗ ДЕРЕВА – МНОГООБРАЗИЕ ФОРМ Рис. 2.9 Новая часть павильона «Пиркка» (г. Тампере) с решетчатой конструкцией свода во время выставки-ярмарки. Первоначально зал был спроектирован для игры в хоккей. 2.1.1 Многофункциональность Геометрия поперечного разреза и основания многофункционального зала могут быть очень разными. Для больших залов наряду с прямоугольной формой широко используются круглая и овальная, а также арочные конструкции, которые создают в помещениях деловую и одновременно приятную внутреннюю атмосферу, при том, что наружные стены остаются невысокими. Основная площадка размещается посредине, остальные помещения в более низких боковых уровнях. Из дерева можно строить здания значительных размеров. Например, с помощью решетчатых арочных конструкций, которые собираются из многих частей прямо на строительной площадке, можно создавать пролеты длиной до 150 м. Во многофункциональных залах для игр с мячом, в которых параллельно размещается несколько игровых площадок, можно применять также колонно-балочные конструкции, разделяя нефы линиями колонн между площадками. Преимуществом этого популярного способа является то, что по всей Рис. 2.10 Решетчатые арки зала «Пиркка» опираются на бетонные «подошвы», расположенные за пределами фундамента. Крыша и стены возводились из отдельных деревянных частей. 16 площади пола габаритная высота помещения остается одной и той же, поэтому площадки могут доходить до самых стен. ТИПЫ ЗДАНИЙ Рис. 2.11 Конструкция «балка-опора» хорошо подходит для спортсменов, играющих в мяч. «Актииви-Ареена», город Турку. 2.1.2 Игры с мячом Залы для игр с мячом могут проектироваться как для одного какоголибо вида игр, как например, салибэнд, специально по размерам, необходимым для этого вида спорта, или как многофункциональные, при этом определяющими факторами для расчетов размеров зала становятся наибольшие потребности в площадях для предполагаемых видов игр. Залы могут предназначаться также для тренировок в одном каком-либо виде спорта, тогда рядом могут размещаться несколько площадок. Пары площадок могут также размещаться друг за другом, так что между ними по длинным сторонам можно размещать, например, несущие конструкции, вспомогательные помещения, оборудование или трибуны. Дерево годится в качестве основного строительного материала для таких залов благодаря своим характеристикам по огнестойкости, влажностно-техническим и акустическим свойствам. Залы, предназначенные и для тренировок, и для проведения соревнований, в поперечном разрезе могут быть арочного вида. У более низкой боковой стороны могут размещаться, например, трибуны или игро- Рис. 2.12 На наклонной поверхности крыши можно разместить световые фонари для лучшей освещенности. вая площадка, не нуждающаяся в большой высоте, оборудование или подсобные помещения. 17 ИЗ ДЕРЕВА – МНОГООБРАЗИЕ ФОРМ Рис. 2.13 В спортивном зале школы в пос. Варпасярви дерево использовано не только в конструкциях, но и для акустических целей. 2.1.3 Физкультура Обычный физкультурный (спортивный) зал может отвечать многим расчетным требованиям залов для игр с мячом. Речь прежде всего идет о габаритной высоте помещения для игр. Высота обычных залов для игр с мячом, если они используются для проведения соревнований, составляет 7 метров, но для залов, предназначенных просто для занятий физкультурой и тренировок, она может быть и меньше. Для большинства видов занятий достаточно 3-4 метра. К ним относятся большинство гимнастических видов, аэробика, танцы, бодибилдинг и борьба. Физкультурные залы часто строятся при школах и при домах для пожилых жителей, так что в основном они предназначены не для проведения серийных соревнований, а для физкультурных занятий школьников или специальных групп. В этих случаях условия финансирования зачастую не дают возможности соблюдать официальные требования, касающиеся размеров площадок. В небольших залах для игр с мячом обычным конструктивным 18 Рис. 2.14 Спортивный зал в школе пос. Тоукола легко приспосабливается к потребностям пользователей. решением является применение системы опора-балка. Ее преиму- Условия, которые необходимо учитывать: - планируемая продолжительность использования и количественный состав групп пользователей; - возможность деления зала для занятий разных групп; - связь с другими видами работы, например, в школе или в доме для пожилых граждан; - необходимые подсобные помещения, трибуны; - особые требования. высоты помещения вплоть до стен. ществом является экономичность и эффективное использование Дополнительную высоту можно получить, если разместить площадки для занятий определенными видами в пространстве на свободной ширине между балками. Таким образом можно локально увеличить высоту на размер толщины балок. ТИПЫ ЗДАНИЙ Рис. 2.15 Малая теплопроводность дерева делает его подходящим материалом для бассейнов и аквапарков. На деревянной поверхности влага не конденсируется так легко, как на материалах, хорошо проводящих тепло. Аквапарк «Тропикландия», г. Вааса. 2.1.4 Плавательные бассейны, аквапарки Бассейны – типичный вид залов, предназначенных только для одного вида использования. В строительно-физическом плане в этом есть то преимущество, что условия внутри помещения остаются более или менее стандартными. Размеры бассейна или нескольких бассейнов – важное условие проектирования. Часто бассейны имеют 4-8 дорожек и длину 25 м. Кроме того, речь может идти также о более глубокой части для прыжков в воду, «лягушатнике» для детей, бассейне с холодной водой для ополаскивания и джакузи. В аквапарках форма бассейнов может быть очень разнообразной, в них могут быть водяные горки и русла со встречным потоком воды, они могут быть соединены с открытыми бассейнами снаружи. Температура воды может быть разной. В аквапарках температура воды обычно выше, чем в плавательных бассейнах. Связанные с этим повышенные требования также можно удовлетворить с помощью деревянных конструкций. Кроме того, в бассейнах должны быть помещения для переодвания и обмывания, а также различные бани и сауны. При использовании бассейнов для проведения соревнований нужны также трибуны. Дерево прекрасно подходит для конструкций и поверхностей, используемых в бассейнах и аквапарках, если только не допускать попадания на них водяных брызг. Практически конструкции необходимо изолировать от воды на высоту примерно 1,5 метров. Преимуществом дерева является его малая теплопроводность, в результате чего деревянные конструкции остаются теплыми, и влага не конденсируется на поверхности ограждающих конструкций. Рис. 2.16 Деревянные конструкции в эстетическом плане гармонируют с атмосферой аквапарка. Вопросы, которые необходимо учитывать: - вентиляция; - пароизоляция между стеной и верхним перекрытием; - освещение и окна; - акустика; - вспомогательные помещения и трибуны. 19 ИЗ ДЕРЕВА – МНОГООБРАЗИЕ ФОРМ Рис. 2.17 Дерево можно приспособить и для удовлетворенияя особых требований. Верхний свет может быть частью конструкции. Пос. Моргес, Швеция. 2.1.5 Хоккейные залы В зависимости от спроса на лед хоккейные залы могут проектироваться как исключительно для ледовых видов спорта, либо как комбинированные для разных видов использования. Основной вид использования может заключаться в проведении серийных соревнований, тренировок по отдельным видам или в их сочетании. В зале должны быть раздевалки и обычно хотя бы небольшие трибуны. Во многофункциональных залах необходимо учитывать очень большие количества людей и разнообразные специфические требования. Наиболее популярным решением каркаса для хоккейных залов является балочно-колонная конструкция с тягами. Ощущение простора может быть достигнуто с помощью, например, арочных балок с тягами. Рис. 2.18 Арочные балки с тягами создают в зале для игры в хоккей атмосферу, наполненную воздухом. Хоккейный зал в г. Кангасала. 20 Вопросы, которые необходимо учитывать: - температура и вентиляция; - физико-строительное поведение ограждающих конструкций, особенно при круглогодичном использовании; - энергосбережение и эксплуатационные расходы; - освещение и акустика; - вспомогательные помещения и трибуны. ТИПЫ ЗДАНИЙ Рис. 2.19 Опорно-балочная конструкция дает возможность оптимальным образом использовать площади в производственных помещениях. 2.2 Промышленные павильоны Для производственных целей нужны обычно помещения с одной и той же высотой, размеры которых в поперечном разрезе определяются видом производства. Цель достигается обычно с помощью опорно-балочной конструкции с одним или несколькими пролетами, которая оставляет возможности для расширения помещений. Деревянное здание павильонного типа удовлетворяет многим потребностям промышленности. С помощью опорно-балочной конструкции при необходимости может быть достигнута длина пролета вплоть до 65 м. Частично на расчет каркаса оказывает влияние необходимость использования мостового крана. Простота строительства из дерева, легкость обработки и скорость монтажа, в особенности при применении готовых элементов, отражаются на скорости строительства. Одним из существенных моментов с точки зрения условий труда является проблема звукопоглощения, которая успешно решается при использовании ограждающих конструкций из дерева. Для верхнего перекрытия элементы конструкций могут быть уже на заводе, в хороших условиях, отделаны акустическими облицовочными материалами. Рис. 2.20 Ограждающие конструкции работают на глушение звука. Калусте-Тим, Каухайоки. Вопросы, которые необходимо учитывать: - возможность расширения - длина пролета, габаритная высота - подвешиваемая нагрузка, мостовой кран - деление на пожарные отсеки, пути эвакуации - освещение и окна - акустика 21 ИЗ ДЕРЕВА – МНОГООБРАЗИЕ ФОРМ Рис. 2.21 В складском здании в пос. Виикки из фанеры выполнено легкое и прочное верхнее перекрытие 2.3 Складские помещения Крупные здания павильонного типа нужны в первую очередь для целей складирования в промышленности, торговле, сельском хозяйстве и на транспорте. В складском здании могут быть также помещения, где работают люди, такие потребности необходимо выяснять заранее. Размеры склада зависят от свойств складируемых материалов, от системы их хранения и средств для перемещения. Конструкция каркаса должна давать возможность эффективно использовать помещение как в горизонтальном направлении, так и в высоту. Рациональным решением является опорно-балочная система, в особенности при применении полок, а также в случае расширения помещения. В холодных складах опасность конденсации влаги и связанные с этим проблемы при применении деревянных конструкций решаются проще, чем при использовании стальных или бетонных Рис. 2.22 Массивные балки в двухнефовом промышленном здании дают возможность хорошо организовать пространство 22 Вопросы, которые необходимо учитывать: - соответствие назначению и система хранения - возможность расширения - организация движения - система погрузки и перемещения - особые условия: температура и влажность конструкций. С точки зрения потребностей промышленности, торговли или сельского хозяйства особенным преимуществом является быстрота строительства из дерева. Благодаря так называемому «сухому» методу строительства (нет необходимости тратить время на сушку бетона) помещение бывает быстро готово к эксплуатации. ТИПЫ ЗДАНИЙ Рис. 2.23 Новые деревянные конструкции хорошо вписываются в старое окружение. 2.4 Сельскохозяйственные постройки Деревянные здания хорошо сочетаются с сельскохозяйственной деятельностью, строительными традициями и окружающей средой. Форма крыши и членение каркаса дают возможность вписать в старую застройку даже очень широкое здание. В большинстве случаев для сельскохозяйственных целей достаточной является так называемая решетчатая конструкция с несущими стенами. Более массивные здания можно строить из клееного дерева или клееной фанеры с балочно-опорными конструкциями. На случай химических и механических нагрузок есть специальные сорта фанеры, хорошо выдерживающие такого рода воздействия. Например, фанера с пленочным покрытием хорошо переносит влажность, и ее легко содержать в чистоте. Рис. 2.24 При коньковой форме крыши можно эффективно использовать верхний свет. Факторы, которые следует принимать во внимание: - механическая прочность каркаса и ограждающих конструкций, а также их способность противостоять воздействию химикатов, простота ремонта; - системы загрузки; - сочетаемость с сельскохозяйственным пейзажем. 23 ИЗ ДЕРЕВА – МНОГООБРАЗИЕ ФОРМ Рис. 2.25 В ресторане лыжного музея в г. Лахти деревянная обшивка использована многообразно и выразительно. 2.5 Торговые помещения Форма зданий, предназначенных для торговли, зависит от многих факторов, таких как вид деятельности, расположение и наружные транспортные потоки. Речь может идти о простом прямоугольнике, но может быть и более сложная форма. Требования к габаритной высоте также могут различаться. При строительстве коммерческих зданий ценится быстрота возведения. Помещение необходимо получить в пользование как можно скорее после принятия инвестиционного решения. Вторым фактором в пользу дерева является то, что вид торгового помещения в настоящее время все в большей степени становится частью имиджа фирмы, и в нем должны быть элементы, подчеркивающие достоинства предприятия. Рис. 2.26 В ресторане в парке развлечений Линнанмяки с помощью фанеры получено оригинальное решение верхнего перекрытия. 24 Факторами, которые необходимо учитывать, являются: - назначение здания; - деление на пожарные отсеки и пути эвакуации; - возможность деления на отделы и трансформируемость; - внутреннее и наружное движение людских и товарных потоков; - вывоз отходов. ТИПЫ ЗДАНИЙ Рис. 2.27 Концертный зал имени Сибелиуса в г. Лахти – хороший пример инновационного использования дерева. 2.6 Прочие здания Технологии деревянного строительства можно применять также при сооружении общественных зданий в тех случаях, когда необходимы большие пролеты, например, в помещениях для выставок и конференций. Будучи материалом, приятным для человека и с хорошими акустическими свойствами, дерево в таких случаях является естественным выбором и для каркаса, и для ограждающих конструкций. Доступные взгляду колонны и балки могут быть эстетичными деталями интерьера. Рис. 2.28 В танцевальном павильоне Тюккимяки эффективное использование помещения сочетается с приятной атмосферой, создаваемой деревянными конструкциями. Важными вопросами, которые необходимо учитывать при проектировании, являются: - назначение помещения; - особые условия; - деление на пожарные отсеки и пути эвакуации; - возможность менять акустику и освещение; - окна и другие проемы. 25 ИЗ ДЕРЕВА – МНОГООБРАЗИЕ ФОРМ Рис. 2.29 Деревянные трибуны стадиона Похьёла в спортивном парке г.Вантаа создают приятное обрамление для проведения свободного времени. 2.7 Навесы и трибуны В конструкциях навесов используются различные технологии, свойственные дереву. Кроме отдельно возводимых каркаса и покрытия речь может идти также о несущей конструкции – оболочке. Особую категорию навесов составляют навесы над трибунами стадионов, где проходят соревнования. С трибун должен быть хороший обзор, поэтому они часто должны быть консольными и не иметь колонн. Навесы могут относиться к другим зданиям, например, к производственным, или могут быть отдельными сооружениями, например, открытым складом без стен или покрытием над выставочной площадкой. Небольшой навес может быть непосредственно связан со зданием, например, навес над входом или над погрузочной эстакадой. Дерево хорошо подходит для строительства навесов. Его преимуществами являются: - небольшой вес и прочность; Рис. 2.30 Дугообразный навес бейсбольного ста диона в г.Оулу повторяет форму стадиона. - легкая разбираемость и возможность перемещения; - работа против разнонаправленных нагрузок, например, в сложных ветровых условиях; - низкая теплопроводность и – как результат – хорошие конденсионные свойства и незначительное тепловое движение. 26 ТИПЫ ЗДАНИЙ Рис. 2.31 Деревянный мост в Вихантасалми – один из крупнейших в Финляндии. 2.8 Мосты Хотя применение дерева в строительстве мостов имеет давние традиции, в Финляндии деревянные мосты строились, в основном, для легких видов транспорта, а также на дорогах с не очень интенсивным движением. В последнее время, однако, применение дерева в мостостроении значительно усовершенстовано, в особенности в рамках скандинавского мостостроительного проекта «Нордик Вуд». Примером развития деревянного мостостроения является, в частности, мост в Вихантасалми. В других странах, например, в Центральной Европе и США, дерево значительно шире используется в качестве материала для строительства мостов. Свойства деревянных коснтрукций, такие как малый собственный вес, предоставляют возможности для экономически выгодного производства и транспортировки мостов, изготовленных в заводских условиях. Путем использования различных видов деревянных конструкций (из клееного дерева и клееной фанеры, из цельного дерева) можно создавать оригинальные мосты, хорошо вписывающиеся в окружающий ландшафт. Кроме того, дерево – прочный материал для мостов. Например, в Рис. 2.32 Швейцарский мост из клееного дерева. В Швейцарии применение дерева имеет давние традиции. Швейцарии есть мосты, возраст которых насчитывает сотни лет, и которые до сих пор эксплуатируются. 27 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 3.1 Общее При проектировании деревянных зданий павильонного типа имеют место те же принципы, что и при проектировании любых других зданий. Наиболее характерной чертой для этих зданий, независимо от их назначения, является большая площадь полов. В самом начале для проектировщика важно выяснить и проанализировать правильные исходные данные об объекте. С другой стороны проектировщику необходимо знать, какие технические и экономические возможности предоставляют различные системы строительства. Оптимальное согласование этих факторов создает наилучшие предпосылки для успешного достижения цели. В данном разделе приводятся советы относительно сбора и анализа исходных данных об объекте, а также освещается ход процесса архитектурного проектирования. Каркасные системы и их пригодность для разных потребностей рассматриваются в разделе 5. Задачами архитектурного проектирования являются: - внесение в процесс осуществления проекта порядка, ясности и действенности, это, в частности, точный расчет модулей, отчетливые, связанные между собой блоки помещений и рациональный порядок строительства; - функциональное членение строительного объекта: помещения с большой высотой отдельным блоком, помещения для людей сгруппированными либо за пределами каркаса здания или в виде особых (двухэтажных) конструкций внутри него, но отдельно от основных функций; - придание зданию, группе зданий и всей территории единого и - обеспечение соразмерности рабочего окружения, в особенности тщательно проработанного облика; внутри помещений, и человеческого масштаба, широкое использование деревянных отделочных материалов, в особенности в помещениях, где должны находиться люди; - обеспечение безопасности и удобства, в частности, создание ясной планировки помещений, хорошего освещения и акустики, контролируемых условий труда; - выявление значимого содержания объекта, имиджа производственного, торгового, транспортного или какого-либо иного предприятия; - демонстрация технологии и ценностных установок своего времени; 28 - гармонизация всего объекта с его окружением. ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Рис. 3.1 Начало пути деревянного здания. Конструкции из клееного дерева транспортируются на грузовике на строительную площадку. 3.2 Цели Для архитектора особенно важным является вопрос о том, каким образом соединить назначение здания и его «возводимость». Целесообразная конструкция в конечном счете и эстетична, и для этого отчетливые деревянные конструкции предоставляют прекрасные возможности. Значительная часть зданий павильонного типа предназначена для использования в производственных целях и в качестве складов в промышленности, торговле и в сельском хозяйстве. Здания, предназначенные для обычного, будничного использования, могут тем не менее быть положительным элементом для окружающего пейзажа, а также для имиджа их пользователей, если они построены из хороших материалов и с применением правильных принципов проектирования. Основными целями при этом являются: - практичность; - воспринимаемость; - технические качества. Часто дополнительными факторами считаются также жизненный цикл и стоимостные показатели, но и то и другое можно рассматривать и в качестве отдельных целей. 29 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Условия для выбора места строительства производственного здания павильонного типа, действительные во всей стране: - территории сбыта; - территории поставки сырья; - возможности получения энергии; - положение с рабочей силой; - отечественные и междунарудные возможности финансирования. Условия для выбора места строительства производственного здания павильонного типа, зависящие от местности: - отрицательное влияние здания на окружающую среду: - шум, вибрация; - угроза взрыва; - грузовой транспорт; - вредные выбросы; - размеры здания; - отрицательное влияние окружения на здание; - природные условия, как то: - направление света; - солнечная освещенность; - обдуваемость ветром; - близость моря; - отрицательное влияние существующей застройки: - загрязнения, например, пыль; - эстетические и стилевые факторы; - вписываемость в существующую застройку; - планирование территории; - местные инженерные сети; - топографические и геологические особенности. Таблица 3.1 Условия выбора места для строительства производственного здания павильонного типа. 3.2.1 Удобство в эксплуатации Под удобством в эксплуатации, практичностью понимается достижение поставленных функциональных целей. При проектировании в соответствии с практическим назначением здания можно особо выделять различные факторы. На практичность здания оказывают влияние - участок строительства и движение; - площадь и форма помещений; - связь между помещениями; - условия и их регулирование; - уровень качества; - многофункциональность. Участок строительства и движение Во многих случаях строительство здания павильонного типа планируется на участке, где уже ведется какая-то деятельность. Участок может быть выбран заранее, перед началом собственно проектирования, так что на его характер уже нельзя воздействовать. Первой задачей архитектора является изучение альтернативных вариантов мест для строительства на основании первоначального плана расположения строений на участке, чтобы получить представление о масштабе и принципиальной модели проекта. При оценке оснований для выбра места или участка для строительства можно использовать приводимые ниже условия. - От размеров, формы и геологических условий участка зависят форма основания здания, направление путей передвижения и расположение вспомогательных помещений. Деятельность вне здания может быть настолько важной, что ею определяется величина и расположение необходимых дворовых территорий. В случае, если на полы здания приходится большая нагрузка, замена грунта в больших объемах может быть фактором риска. Разница высот 1,0–1,4 м. может быть использована, например, путем размещения погрузочной эстакады со стороны склона. Ориентация здания по сторонам света может иметь значение с точки зрения освещенности. - На участке могут быть другие здания и сооружения. Необходимо выяснить их наличие и возможность добавления к ним нового. При присоединении особенно важно изучить свойства старых фундаментов. 30 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Рис. 3.2 Части деревянного здания доставлены на стройплощадку. Монтаж деталей заводского изготовления идет быстро. - Существующая застройка участка и городская структура могут оказывать влияние на выбор формы крыши и проектирование фасада. Большие по площади фасады можно членить, например, путем размещения вспомогательных помещений вне каркаса здания, путем использования разных материалов для наружных стен, разнообразного деления швами, количеством простенков и т.д. - Юридическая и техническая пригодность участка для застройки является условием получения разрешения на строительство. Если эти вопросы не проработаны, начало строительства затягивается или может стать вообще невозможным. - Необходимо выяснить правомерность застройки участка и тре- бования плана застройки населенного пункта. Если проект соответствует плану, то строительство всегда возможно. К небольшим отступлениям разные муниципалитеты относятся по-разному, но обычно с согласия соседей они допускаются. Чаще всего речь идет о размещении технических сооружений, навесов, оград и т.п. ближе к границе соседнего участка, чем определяется планом территории. - Планы застройки территорий могут содержать очень подробные требования в отношении фасадов, например, расположение швов между деталями или применение определенных видов наружных отделочных материалов, но материалы каркаса или ограждающих конструкций в них не регламентируются. 31 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Рис. 3.3 Сборка деревянного павильона продолжается - Выбор места для размещения здания зависит от транспортных связей и подъездов к участку, а также от мест для парковки автомобилей. Необходимо выяснить, является ли необходимой круговая доступность здания для пожарных машин. - От интенсивности и видов движения зависит, в частности, проектирование подъездов, при этом автомобильное движение и движение пешеходов и велосипедистов часто есть смысл организовывать отдельно, вплоть до того, что для них должны быть выбраны разные трассы (например, при залах для игр с мячом, плавательных бассейнах и ледовых дворцах). - Необходиммо выяснить возможности использования коммуналь- ных сетей и мест подсоединения к ним. Для того чтобы сберечь площадь помещений с большой высотой для основной цели использования здания, во многих случаях целесообразно размещать технические помещения вне основного корпуса здания вместе с другими вспомогательными помещениями, либо вообще в отдельном техническом центре. 32 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Рис. 3.4 С помощью автокрана монтажные работы идут быстро. Потребность в расширении здания зависит от долгосрочных планов предприятия. На стадии приобретения участка наобходимо уточнить, достаточен ли он по площади и есть ли право на его застройку, а на стадии проектирования – тщательно проверить детали каркаса и ограждающих конструкций с тем, чтобы при необходимости расширение можно было бы осуществить легко и без больших затрат. При проектировании деревянного задния павильонного типа выяснение этих обстоятельств не связано с какими-либо дополнительными затратами. Современные серии деревянных конструкций и техника их соединения дают возможность легко отсоединять части здания друг от друга и перемещать их в соответствии с меняющимися потребностями. Возможности расширении участка необходимо рассматривать в каждом случае отдельно. На территориях, где существуют утвержденные планы застройки, не всегда есть возможность резервировать участки, не застраивая их в течение длительного времени. Рис. 3.5 Два проекта использования замельного участка с вариантами расширения застройки. 33 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Площадь и форма помещений Размеры площадей, особенно для производственных зданий, бывают настолько важным обстоятельством, что оно отодвигает на задний план все остальные. Наряду с размерами необходимо одновременно определиться с целесообразными формами помещений, как в отношении основания, так и в отношении поперечного сечения. Совместной задачей архитектора и конструктора-проектировщика является минимизация ненужных площадей. Примером может быть согласование конструкций складского помещения с полочной системой хранения и перемещения товаров на автокарах с системой размеров перемещаемых единиц и необходимым инженерным оборудованием. Связь между помещениями Проектирование связей между помещениями основывается на общих схемах связей, представленных заказчиком или пользователем, и на той информации, которую сам архитектор выясняет в Рис. 3.6 Защита конструкций от непогоды снимается только с началом монтажа. отношении тех или иных функций. Вопросы, которые необходимо выяснять и которым в зависимости от объекта следует уделять особое внимание с точки зрения функциональности, следующие: - количественный и качественный характер связей (товарные или людские потоки, техническая связь); - расстояние между помещениями и их достижимость (например, расположение рядом, по тому же коридору, на том же этаже, с использованием лифта); - количество переходов из помещения в помещение; - условия, связанные с сохранностью информации и контролем за перемещениями. Вид связей зависит, естественно, от способа использования здания. Для производственного здания пути перемещения материалов имеют первостепенное значение, остальные маршруты приспосабливаются к ним. Для бассейнов, например, важна цепь помещений раздевалка – душевые – плавательный бассейн. Условия и их регулирование Эксплуатационные качества здания павильонного типа и примыкающих к нему помещений помимо рассмотренных выше обстоятельств зависят также от создаваемых в нем условий и возможности их регулирования, в частности от таких как: - качество внутреннего воздуха, включая температуру, воздушные потоки, влажность, содержание и регулирование находящихся в воздухе 34 частиц. Ледовые дворцы и плавательные бассейны особенно нуждаются в тщательном проектировании всех деталей ограждающих конструкций и вентиляции. Использование конструкций с деревянной ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Рис. 3.7 Поставка конструкций включает в себя проектирование способов их опоры на время строительства. основой следует рекомендовать настолько широко, насколько позволяют нормы пожарной безопасности. Способность дерева связывать и отдавать влагу и таким образом выравнивать колебания влажности является важным положительным фактором обеспечения высокого качества внутреннего воздуха, а также с точки зрения сохранности конструкций. Использование этого являения – сорбции – предполагает исключение таких способов обработки дерева, из-за которых на их поверхности остается непроницаемая пленка; - регулирование условий освещенности, что связано с разумным использованием окон, а также искусственного освещения с учетом специфики вида использования здания; - звукоизоляция и по возможности регулируемое звукопоглощение; - во многофункциональных зданиях выбор материалов для отделки поверхностей чрезвычайно важен, так как, например, после животноводческих выставок на поверхностях, плохо поддающихся очисте, обнаруживается в сотни раз более высокое содержание аллергенов, чем до проведения мероприятия. Гигиеничности отделки можно достичь, например, с помощью фанеры с пленочным покрытием. - трансформируемость распределения помещений для разных ситуаций. 35 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Уровень качества Уровень качества здания – это сумма многих факторов. Помимо вопросов, связанных с функциональностью помещений, необходимо обращать внимание также на выбор отделочных материалов. К материалам для облицовки поверхностей могут предъявляться такие функциональные требования, как прочность, способность выдерживать нагрузки или воздействие водяных брызг и.т.п. Значительная часть требований в отношении кчества имеет конкретный характер, но часть из них не материальные, а «духовные», например, комфортность и ощущение безопасности. Многофункциональность Здания павильонного типа зачастую используются для разных целей, иногда для нескольких одновременно. Общим принципом является проектирование свободной площади пола как единого целого с наличием как можно меньшего количества стационарных препятствий (колонны, лестницы и т.п.). Рис. 3.8 Монтаж частей решетки жесткости. Многофункциональность связана с определенными требованиями, например в отношении: - возможности делить и соединять помещения; - вентиляции; - деления на пожарные отсеки; - возможно, освещения - акустики. Жизненный цикл и стоимостные показатели С точки зрения жизненного цикла здания большое значение имеет то, как можно изменить назначение здания с наименьшими переделками. Самым важным является принятие решений относительно жизненного цикла здания с учетом стоимостных факторов и осуществление их в процессе проектирования. Необходимо принимать во внимание то воздействие, которое многофункциональность оказывает на - инвестиции и эксплуатационные расходы; - потребление энергии при разных ситуациях; - долговременность решений. 36 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Рис. 3.9 Закончена установка всего деревянного каркаса. Технические помещения Кроме основных помещений в здании павильонного типа нужны помещения для технических систем как для обеспечения основного вида использования, так и для сопутствующих видов. Технические системы можно размещать различными способами в зависимости от назначения здания, его размеров, расположения и т.п., например: - на крыше и стенах в зоне распложения балок и опор, где для них не требуется большого количества полезной площади; - в арочных помещениях, примыкающих к наружной стене, так что в основном здании помещения с большой высотой могут использоваться по основному назначению; - в различного размера помещениях в зависимости от технической функции, крыша которых может быть также использована; - снаружи в отдельном техническом центре (который может быть перемещаемым); - на крыше; - в подвале или под полом. Может оказаться целесообразным делить технические помещения на меньшие блоки, в особенности, если основное решение хорошо поддается делению на части разного типа. Передвижение людей в зависимости от расположения помещений необходимо планировать так, чтобы оно было удобным. Те помещения, вход в которые посторонним нежелателен, целесообразно располагать вне основных путей передвижения. Безопасность людей необходимо обеспечивать с помощью путей эвакуации, соответствующих преобладающему характеру использования здания. 37 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Пространственные решения При сравнении пригодности разных видов зданий павильонного типа необходимо хотя бы приблизительно знать потребность в помещениях. Кроме площади имеется в виду также высота, необходимая при различных видах деятельности, а также площади пола без колонн. Отсутствие колонн на большой площади требует более тяжелых конструкций каркаса, чем если бы в центре помещения находились опоры. При рассмотрении различных вариантов конструкции потребности можно свести к следующим факторам: - размеры пролетов при использовании опор; - форма опоры, ее габаритная и опорная высота; - рассстояние между опорами, которое в свою очередь зависит от размеров пролетов, достигаемых с помощью конструкции стен и крыши. Существует широкий выбор различных деревянных конструкций, и свойства их поперечных сечений тоже отличаются друг от друга. Для каких-то целей подходят высокие балочные фермы, которые не вызывают потерь полезной площади пола (например, в плавательных бассейнах, выставочных помещениях). В некоторых случаях габаритная высота зала (минимальная высота под балкой) должна быть довольно большой (например, для многих видов игр с мячом), так что понятно, что конструкции должны быть по возможности не слишком массивными. Размеры помещений определяются основным назначением здания. Кроме основных у здания могут быть быть и несколько побочных или подсобных функций. Часть из них может учитываться, а часть, если они не вписываются целесообразным способом в комплекс здания, может быть просто выпущена. Технические, бытовые и подсобные помещения необходимо расчитывать, исходя из запланированного количества работающих и технических условий; в отношении таких помещений приводятся отдельные указания. В числе подсобных помещений могут быть, в частности, такие как 38 - офисные помещения и помещения для проведения собраний ; - бытовые помещения персонала; - помещения для ухода за объектом недвижимости; - складские помещения; - помещения для гражданской обороны; ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Рис. 3.10 Идет монтаж ограждающих конструкций. - гардеробные, душевые помещения и туалеты для посторонних пользователей и гостей; - специальные помещения (наблюдательные, телевизионные и т.п.); - помещения для сантехнического, электрического и коммуникационного оборудования. Помещения в здании павильонного типа необходимо рассматривать также с точки зрения его жизненного цикла. Здание может использоваться для точно определенного назначения. В этом случае оно проектируется в соответствии с четко определенными требованиями для того, чтобы оно максимально соответствовало именно этому назначению, без больших усилий для обеспечения его способности к трансформации. Таким зданием может быть, например, водолечебница. Другой частый вариант – это некое здание павильонного типа вообще, расчеты для которого делаются, исходя из возможности его использования для многих целей. При его проектировании принимается во внимание также возможность внесения изменений, по крайней мере расширения в одном из направлений. 39 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Формы основания и размеры Прямоугольная форма Самая популярная форма основания для зданий павильонного типа – прямоугольная. Как таковая она показала себя универсальной и надежной, пригодной для многих видов использования и рациональной при строительстве. Игровые площадки также часто имеют прямоугольную форму. Расстояние между балками стоит расчитывать так, чтобы при использовании зала для многих видов меньшая по площади площадка помещалась между балками. По типу конструкции здание может иметь один или несколько нефов. Здание прямоугольной формы легче поддается расширению в любом направлении. Форму поперечного сечения и крыши можно выбирать свободно. Если здание имеет несколько нефов, то при односкатной крыше или при использовании прямой балки, размещенной под углом, можно обеспечить верхнее освещение с помощью вертикальных окон. Рис. 3.11 Прямоугольное здание, предназначенное для многих видов спорта, наиболее экономично. Здание павильонного типа с прямоугольной формой основания можно выполнить из любых конструкций на основе древесины, независимо от размеров здания. Для полнометражного закрытого футбольного стадиона можно использовать решетчатые фермы, для тренировочного зала меньшего размера – арки из клееного дерева. Основание круглой формы Для спортивных, музыкальных, выставочных мероприятий, на которых присутствует публика, круглая форма основания предоставляет налучшие условия для большого количества зрителей, которые могут следить за представлением почти с одинаково хороших мест. Самые крупные деревянные многофункциональные здания выполнены в виде круглых куполов, которые могут иметь свыше 160 м. в диаметре. Преимуществом круглой формы является то, что даже высокий купол не видится чересчур тяжелым на фоне своего окружения, и ни на одном из направлений нет высоких стен. Круглая форма, однако, не предоставляет больших возможностей для расширения здания. Рис. 3.12 Круглая форма основания позволяет выполнять многие функции. 40 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Овальная форма Овальная форма основания очень подходит для больших закрытых легкоатлетических манежей и футбольных стадионов. В них внутри пространства, ограниченного беговыми дорожками, обычно размещается футбольное поле. Для больших объектов используются клееные конструкции и деревянные решетки. В случае использования арочных конструкций на длинных сторонах крышу можно опустить поближе к поверхности земли, чтобы уменьшить впечатление от вертикальной стены как слишком массивной. Овальной формы здание, так же как и круглое, плохо поддается расширению без разрушения ранее созданного целого. Новую часть лучше всего соединять со старой с помощью какой-либо соединительной конструкции – например, входа. Крупные спортивные залы и стадионы также «утапливаются» поглубже в их окружение для смягчения впечатления от массивности и уменьшения размеров наружной оболочки. Свободная форма основания Рис. 3.13. Требования со стороны окружающей застройки могут сделать овальную форму основания оптимальной. В качестве материала для каркаса дерево прекрасно подходит также для сооружения зданий со свободной формой основания и комплексными решениями в отношении помещений, где дерево инновационно используется как внутри, так и снаружи. Примером могут быть многие выставочные помещения высокого архитектурного уровня. Для зданий со свободной формой основания применимы в принципе различные системы деревянных конструкций, в том числе так называемые сетевые конструкции. Правда, они требуют особого опыта и связаны в некоторых случаях с затратами, соответствующими высокому уровню требований. Уже в начальной стадии проектирования архитектору и конструктору-проектировщику есть смысл установить связь с предприятиями, производящими продукцию деревопереработки для получения новейшей технологической информации. Рис. 3.14 Дерево как материал подходит и для свободных форм. 41 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 3.2.2 Воспринимаемость Под воспринимаемостью понимаются наблюдения, ощущения и впечатления, связанные с чувственным миром человека, которые должны вообще-то быть раздражителями, но приятными. Такими факторами являются, в частности: - отношение к окружающему комплексу; - качественный уровень здания и его отделки; - группировка помещений; - возможность ориентироваться в здании; - впечатление от помещений; - освещение; - акустика; - отделка поверхностей и материалы. Рис. 3.15 В традиционном финском пейзаже преобладает дерево. Отношение здания к существующему окружению Здание павильонного типа обычно отличается от окружающих построек своими размерами и соотношением частей. В сельском пейзаже фоном и фактором, задающим масштаб, может быть лес и дальше одноэтажные здания и здания в несколько этажей разной высоты. Закрытый футбольный стадион всегда представляет собой доминантный ориентир. Крупногабаритное здание павильонного типа вписывается в окружение в сущности только в промышленной зоне. Из-за значительных размеров на архитектуру зданий павильонного типа следует обращать особое внимание. Большие размеры сами по себе не являются проблемой, если только распределение масс всего объекта и членение фасадов, а в конечном счете весь комплекс соотносится уважительно с окружающей застройкой. Важной задачей архитектора является изучение того, как крупное здание впишется в окружение. Методов может быть по крайней мере два: - Здание стараются максимально естественно вписать в окружение с помощью распределения объемов, форм и других архитектурных приемов. От больших вертикальных стен можно уйти с помощью Рис. 3.16 Венгерский павильон на всемирной выставке в Ганновере. Дерево использовано в свободных формах. сводчатой формы крыши. При проектировании поверхностей, п р о е м о в и м ате р и а л о в « п р а в и л а и гр ы » м о г у т п од с к а з ать окружающие здания. - Здание и выполняемую им функцию стараются подчеркнуть, превращая его в позитивный местный ориентир. 42 Форма поперечного сечения здания решается с точки зрения вписываемос ти его в окружающую зас тройку. Арочная или купольная форма заземляют фасад в сравнении с сис темой ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА балка-опора. В этом смысле оптимальной формой основания для большого здания павильонного типа является круглая или овальная. Примерами такого решения могут быть в частности зал Оулу в Финляндии, Викинг-холл в Хамаре (Норвегия) и Такома Доум в США. Вписывание в городскую структуру здания, форма которого приближается к прямоугольнику, очень сложная задача. Фасады нужно проектировать так, чтобы они по своим масштабам и материалу гармонировали с окружающими зданиями. Особое внимание следует уделять членению по высоте, цвету и расположению простенков, для того чтобы избежать холодного и непривлекательного впечатления, как о т каменной стены. Деление в вертикальном направлении подчеркивают впечатление высоты, горизонтальное уменьшает его. Интересно спроектированные деревянные навесы и другие детали, а также растительность в так называемой полупубличной зоне, особенно между зданием и маршрутами движения пешеходов и велосипедистов помогают вписать здание в его окружение. Восприятие здания и помещений в нем Помимо основного зала в деревянном здании павильонного типа Рис. 3.17 В библиотеке пос. Исокюро «живой» интерьер создан с помощью облицовки фанерой. может быть много разных других помещений. Размеры и вид их различны. Задачей архитектурного решения является создание у людей, находящихся в помещениях или приближающихся к зданию, положительных впечатлений. Это важно и для производственных зданий с точки зрения охраны труда и интереса к работе. Условиями положительного восприятия являются следующие факторы: - отношение здания к его окружению. На впечатление оказывают влияние распределение объемов, членение и выбор материалов, которые создают впечатление гармонии или контраста с окружением; - качественный уровень здания и его отделки. Качество достигается с помощью обдуманного выбора конструкций, поверхностей и деталей, а также высококачественного исполнения, что является одной из сильных сторон дерева. Эстетически дерево воспринимается как приятный, теплый и безопасный материал; - группировка помещений. Помещения с одинаковыми свойствами следует собирать в блоки с тем, чтобы их внутреннюю логику было легко понять. Помещения для персонала, расположенные в более низкой части между нефами зала, могут служить связующим звеном и точкой входа, давая в то же время основание для членения Рис. 3.18 Интерьер библиотеки в г. Эно. Для создания теплой атмосферы поверхности отделаны фанерой. Для приглушения звуков и лучшей акустики использована также перфорированная фанера. фасада. 43 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА - возможность ориентироваться в здании У человека всегда должна быть возможность ясно прдставлять, в каком направлении он движется и где находится выход, в противном случае он не чувствует себя в безопасности. Лучшим средством в этом отношении являются не надписи, а конструктивное решение, дающее представление о том, где находится ближайшая лестница, когда приближаешься к середине здания и когда – к его краю. Для этого вовсе не обязательны какие-либо дополнительные конструкции, поскольку в распоряжении архитектора имеются такие средства, как окна, дизайн опор, балок и крыши, а также выбор материалов и цвета. - впечатление от помещений Н а в о с п р и я т и е п о м е щ е н и й о к а з ы в а ю т в л и я н и е в п е р ву ю очередь размеры вертикальных конструкций и их масса, а также направление света и образование теней. Мощные вертикальные опоры и небольшая габаритная высота вызывают ощущение придавленности. В противоположность этому можно привести Рис. 3.19 Деревянные столбы – деталь фасада. пример, знакомый по церковной архитектуре, когда с помощью трехшарнирной рамы создается высокое сужающееся помещение, в особенности, если оно еще снабжено верхним световым окном. - освещение В длинном и высоком помещении в заднии павильонного типа хорошее освещение является важным фактором безопасности труд а , а та к же ф а к то р о м , со з д а ю щ и м атм о сф е ру. П о это му необходимо иметь в виду возможнос ть его регулирования. Естественный свет лучше всего использовать по краям, расположив возле них помещения, где работают люди. О к н а л е н точ н о го в и д а о б е с п еч и в а ют ко н та к т с н а ру ж н ы м пространством, а высокие дают возможность освещать даже очень высокий и широкий зал. Окна-фонари нужны прежде всего для создания атмосферы и возможности ориентироваться. - акустика Акустические требования для зданий, предназначенных для определенной функции, легко исполнимы при примнении деревянных конструкций. При меняющихся условиях использования здания, Рис. 3.20 Строительство зданий павильонного типа – это прежде всего производство, но дерево дает простор и для фантазии. например, во многофункциональных, количество присутствующих и характер мероприятия предполагают наличие специального опыта в области акустики. Конструкции из планок и плит на деревянной основе прекрасно работают в акустическом отношении в ответственных помещениях как поверхности, отражающие и 44 приглушающие звук. Будучи сравнительно легкими, они применимы также в помещениях, где требуется регулирование акустики. ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА - отделка поверхностей и материалы Проек тирование поверхнос тей и выбор материалов иногда приходится осуществлять при наличии противоречивых требований. На уровне человека, т.е в нижней части здания павильонного типа следовало бы использовать небольшие детали, материалы, которые воспринимаются как приятные, а также гармоничные цвета. С другой стороны вид использования помещения может быть связан с большими нагрузками на отделку поверхностей, а их поддержание в порядке затруднительно, так что решение должно обеспечивать как прочность, так и простоту ухода. На выбор материалов для отделки влияют также противопожарные требования. В таких случаях есть смысл использовать возможности функционального расчета пожарной безопасности, с помощью которого можно использовать дерево для отделки помещений шире, чем это предусмаривается нормами, ориентированными на материалы. 3.2.3 Технические требования Технические требования в отношении деревянного каркаса и ограждающих конструкций могут сильно различаться в зависимости от функционального назначения здания. В зависимости от объекта Рис. 3.21 Балки в форме бумеранга увеличивают высоту посредине зала. Спортивный зал школы в г. Канкаанпяя. технические требования могут быть следующими: - соответствие размеров строительных пролетов и расстояния между опорами каркаса назначению здания; - соответствие каркаса необходимым инженерным системам; - конструктивно-технические свойства каркаса, например, ударная прочность и прочность на подвешенную нагрузку; - пожаротехнические требования относительно каркаса и ограждающих конструкций; - защита нижней части здания от влажности; - требования в отношении влажности (например, в плавательных бассейнах и ледовых дворцах); - требования в отношении освещения – особенного естественного; - требования к акустике, например, в отношении продолжительности реверберации; - износоустойчивость отделки поверхностей, возможности содержания их в чистоте и осуществления ухода за ними; - способность ограждающих конструкций к трансформации и облицовке другими материалами; - способность здания к расширению; - Рис. 3.22 Опоры строящегося выставочного зала представляют собой деревья с ветками со снятой корой. Идея венгерского архитектора Имре Маковеца применена в десятках крупных зданий. возможности использования здания для других видов деятель- ности. Эти требования рассматриваются также в пособии «Конструкции для деревянного здания павильонного типа – эскизное проектирование и обоснование выбора». 45 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА В перечне застроечных задач RAP 95 RT 10-10575 строительный проект делится на следующие этапы: 1. Выяснение потребностей 2. Планирование проекта 3. Подготовка к проектированию 4. Руководство проектированием 6. Руководство строительством 7. Приемка и ввод в эксплуатацию 8. Гарантийный период В перечне задач по основному проектированию PS 01 RT 10-10764 разбивка на этапы выглядит следующим образом: 1. Подготовка к проектированию и запуск работ 2. Этап эскизного проектирования 3. Этап подготовки к строительству (получения разрешения на строительство) 4 Рабочее пректирование и подготовка к стротельству 5. Задачи в процессе строительства 6. Этап ввода в эксплуатацию 7. Эксплуатационный период 3.3 Ход архитектурного проектирования 3.3.1 Процесс проектирования Отправные моменты при проектировании и сам процесс не связаны с материалом, который будет выбран для каркаса. Существенным моментом является получение достоверных и достаточных исходных данных, а также выяснение особых технических требований. Таким способом можно добиться функционально, технически и экономически правильного решения. Оновными этапами проектирования являются этап планирования самого строительного проекта, эскизное проектирование и рабочее проектирование; в зависимости от формы подряда часто также этап строительства. В настоящее время применяется большое В перечне задач по архитектурному проектированию ARК 95 RT 10-10576 разбивка на этапы выглядит следующим образом: 1. Выяснение потребностей 2. Планирование проекта 3. Эскизное проектирование 4. Рабочее пректирование 5. Задачи в процессе строительства 6. Задачи в период ввода в эксплуатацию 7. Особые задачи количество различных форм поставок, при которых на этапе полу- В перечне задач по проектированию инженерного оборудования ТAТЕ 95 RT 10-10579 дается следующая разбивка на этапы: 1. Выяснение потребностей 2. Планирование проекта 3. Эскизное проектирование 4. Рабочее пректирование 5. Задачи в процессе строительства 6. Задачи в период ввода в эксплуатацию 7. Особые задачи по землепользованию и строительству. При использовании опыта чения разрешения на строительство утверждаются только ведущие параметры, как то основные размеры, членение фасадов и первоочередные материалы, а за более подробное проектирование отвечают поставщики конcтрукций. Тем не менее необходимо помнить, что по основным решениям, главный проектировщик должен иметь свое мнение в соответствии с существующим законодательством поставщиков деревянных конструкций и организации конкурса на подряд на основании эскизного проекта можно ограничиться следующими этапами: 1. Выяснение потребностей 2. Планирование строительного проекта 3. Эскизное проектирование 4. Этап подготовки к строительству 5. Рабочее пректирование 6. Стадия строительства 7. Ввод в эксплуатацию и гарантийный период. В этом случае тот этап, на котором разрабатываются документы, необходимые для запроса на предложение, называется эскизным проектированием. В эскизном проекте определяются главные моменты с точки зрения заказчика и выбираются основные типы конструкций. За подробное рабочее проектирование отвечают организации – авторы предложения. Рабочее проектирование начинается только тогда, когда становятся известны поставщики 46 основных строительных частей и подрядчик. Ниже весь процесс проектирования рассматривается с точки зрения архитектурного проектирования. ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 3.3.2 Выяснение потребностей b Выяснение потребностей предшествует любым мероприятиям по созданию проекта. Это основа всего строительного замысла и поэтому имеет более существенное значение, чем само проекти- a a рование. На этапе выяснения потребностей принимаются решения в отношении самых существенных характеристик объекта, которые b оказвают наибольшее влияние на будущие затраты. На этапе конкурса на подряд речь идет примерно о 10% ценовой вилки, а на этапе выяснения потребностей можно сэкономить десятки процентов a a расходов на строительство, переделку, эксплуатацию и ремонт. Выяснением потребностей по поручению владельца и пользователя b занимается застройщик (заказчик), используя при необходимости помощь проектировщиков и других специалистов. Этап выяснения потребностей включает в себя следующие стадии: 1. Определение целей, которое содержит описание будущей деятельности, основы расчета размеров, функциональные требо- a a а – вспомогательное помещение б – технические устройства. вания, описание задач, а также качественные, количественные, финансовые и временные характеристики различных вариантов деятельности. 2. Выяснение и сравнение различных вариантов набора поме- Рис. 3.23 Соотношение площади поперечного сечения, получаемой при применениии разных типов конструкций. Вспомогательные помещения и технические устройства можно разместить либо внутри здания, либо снаружи. щений. 3. Подготовка заключения по проекту, в котором содержится экологический анализ и анализ рисков, а также предпосылки для получения разрешения на выполнение проекта. В задачи архитектора входит выяснение влияния предполагаемых видов деятельности на решения, касающиеся помещений и оборудования, а также общих предпосылок размещения данного объекта в предполагаемом (застроенном) окружении. Какие документы необходимы на этом этапе – зависит от ситуации. Иногда достаточно короткого письменного изложения, но, например, для изменения схемы застройки нужны чертежи использования участка. Для будущих арендаторов и компаньонов по сотрудничеству могут потребоваться иллюстративные материалы, дающие начальное представление об объекте, план помещений которого еще только разрабатывается. На основаниии перечня и размеров будущих помещений оценивается также экономическая сторона строительного проекта. В результате заказчик принимает решение приступить к осуществлению строительного проекта, имея предтавление о том, чего это будет стоить. 47 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 3.3.3 Планирование строительного проекта На этом этапе для строительного проекта устанавливаются четкие цели в отношении объема, функциональности, качества, затрат на строительство и эксплуатацию, графика и эксплуатации. План строительного проекта включает в себя сведения, необходимые заказчику для принятия решения по инвестициям и определение целей строительного проектирования. Застройщик составляет план проекта, используя для этого опыт проектировщиков, необходимых с его точки зрения. Задачами плана строительного проекта являются: 1. Определение целей, связанных с видом деятельности; 2. Определение целей, связанных с содержанием объекта недвижимости; 3. Составление перечня необходимых помещений и предъявляемых к ним требований; 4. Выяснение особенностей места строительства; 5. Выяснение необходимых процедур, связанных с получением разрешений; 6. Составление графика строительного проекта и принятие решения относительно способа возведения; 7. Определение стоимости жизненного цикла объекта при разных способах деятельности; 8. Планирование и организация финансирования; 9. Подготовка решения об инвестировании. Архитектору необходимо выяснить уточненные требования, связанные с предполагаемыми функциями, в частности, касательно размеров помещений и свойств каждого из них. На основании характеристики участка архитектор изучает пригодность места для строительства. Обычно архитектор выясняет и решает вопросы, связанные с согласованиями и разрешениями. Необходимыми документами являются пречень помещений с предъявляемыми к ним требованиями, а также заключение о возможности использования места для строительства. Выяснение вопросов, связанных со схемами застройки территории, может потребовать предварительных планов использования участка. В конце этапа заказчик принимает инвестиционное решение. 48 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 3.3.4 Проектные разработки и эскизное проектирование Задачей проектных разработок является выработка вариантов, в которых осуществляются цели плана строительного проекта. При проектных разработках часто необходимо выслушать мнение важнейших партнеров – застройщика, пользователя и проектировщиков, а также более дальних кругов, например, инвесторов, представителей властей и соседей. На полученной в результате этого основе должно быть составлено общее резюме. Если проектный коллектив еще не создан, он должен быть утвержден не позднее, чем в начале этапа эскизного проектирования. Вначале участие проектировщиков технических систем необходимо лишь В предпроектных разработках возможными акцентами могут быть: реа льнос ть ос ущес тв лени я программы и целей; - эффективность использования помещений; - функциональность; - этажность; - конструктивность; - экономичность инженерного оборудования - стоимость жизненного цикла; - движение внутри и вне здания; - коммунальные системы; - возможности для расширения; - трансформируемость; - архитектура и окружающий пейзаж - имидж. частично для выбора и сравнения принципиальных решений. Разработка вариантов решений На основе перечня помещений архитектор составляет схему расположения помещений и связей между ними, а затем расчитывает строительные объемы, которые он размещает на участке с упором на определенные моменты. Коллектив проектировщиков совместно с заказчиком и/или пользователем сравнивает варианты использования участка. Очень важно заранее выработать действенные критерии для выбора наилучшего варианта с точки зрения собственно проектирования. Для таких критериев можно в зависимости от конкретного случая разработать коэффициенты значимости. Обычно архитектору следует разработать 2-3 варианта использования участка, с помощью которых определяется оптимальное решение. Проектирование вариантов Следующей задачей архитектора является составление вариантов-предложений по расположению и связи помещений, которые обсуждаются с участниками проекта, в особенности с пользователем. Основными вопросами являются, в частности, группирование помещений, основные размеры и организация путей внутреннего и внешнего передвижения. Необходимыми документами в отношении участка на этом этапе являются схема расположения в масштабе 1/10000- 1/1000- (1/500) и разрезы. Расчеты на этом этапе еще приблизительные и способ представления довольно свободный. Смысл состоит в том, чтобы найти наилучшее решение как в отношении деятельности, так и в отношении технических систем. На этапе проектирования вариантов могут еще возникнуть вопросы, которые, возможно, потребуют внесения изменений в постановку задач и приведут к необходимости получать особое разрешение, менять схему и даже, возможно, искать новый участок. 49 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Этап составления эскизного проекта Задачей архитектора является нахождение решения, основывающегося на действительных потребностях в помещениях, размерах оборудования и предполагаемых конструкциях. Отдельные детали пока еще не существенны. Смысл состоит в том, чтобы сформировать эффективный комплекс, состоящий из здания и его инженерного оборудования, который может быть одобрен заказчиком, потенциальными пользователями и проектировщиками, каждым со своей стороны. Только после этого этапа начинается детальное проектирование, удовлетворяющее требованиям закона и строительным правилам. Необходимыми документами на этом этапе являются эскизы компоновочных чертежей в масштабе 1/100 или 1/500, планы в масштабе 1/200 или 1/100, разрезы и фасады, а также предварительные разрезы конструкций и описание способа строительства. Этап эскизного проектирования заканчивается после того, как заказчиком утверждены составленные эскизные проекты. После этого эскизное проектирование либо уточняется прямо на основе выбранного варианта, либо вместе с поставщиком конструкций ставится цель составить и собрать - документы, которые могут потребоваться для запроса на предложение; - документы для конкурса на подряд; - документы для получения разрешения на строительство. Предпроектные разработки Документы эскизного этапа для целей поставок можно переработать в предпроектные планы, на основании которых направляются запросы на предложение поставщикам строительных частей. Эти так называемые документы подряда на техническое решение по своей точности и детализированности менее разработаны, чем документы на подрядное предложение, и дают поставщику возможность воспользоваться своим опытом и предложить свой вклад в проектирование. 50 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА 3.3.5 Рабочее проектирование При проектировании здания всегда имеет смысл воспользоваться опытом изготовителя. Рабочее проектирование в большой степени может быть осуществлено как та часть проекта, за которую отвечает продавец конструкций и которая входит в договор о поставке конструкций. В этом случае главный проектировщик, назначенный заказчиком, должен убедиться в том, что - будут достигнуты задачи, поставленные в отношении качества и соответствия требованиям; - изготовитель конструкций представит все необходимые чертежи; - чертежи будут совместимыми и составят единое целое; - информация о порядке внесения изменений будет достаточной; - будут составлены обмерные чертежи, соответствующие действительности. Задачей архитектора является составление документов на получение разрешения на строительство, или так называемых основных чертежей, в которых отражена подробная информация, полученная от поставщиков конструктивных частей. Часто архитектор занимается также получением разрешения и отслеживанием процесса получения разрешения и при необходимости составляет необходимые дополнительные документы. Однако формально получателем разрешения на строительство является владелец застраиваемого участка. Документация, необходимая для получения разрешения на строительство, состоит из плана, составленного в соответствии с нормами и указаниями компоновочного чертежа в масштабе 1/500, чертежей разреза и фасада в масштабе 1/100, а также необходимых разрезов конструкций. От архитектора требуются документы, необходимые для строительства, предварительного изготовления строительных деталей, для поставок, монтажа и окончательной отделки. Степень их детализации зависит от формы подряда, и о них должно быть составлено соглашение в виде перечня заданий. 51 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Влияние формы поставок на проектирование В зависимости от характера строительного проекта может существовать несколько приемлемых форм подряда. Форму следовало бы выбирать на как можно более ранней стадии, желательно до начала проектирования, потому что при составлении договора на проектирование необходимо определиться в отношении перечня заданий, а также в отношении степени точности и количества документов. Практические различия между формами поставок относятся, в частности к: - степени готовности проектирования на стадии запроса на предложение; - частичной передаче ответственности за проектирование поставщикам строительных деталей. Для тех проектов по строительству зданий павильонного типа, где кроме удовлетворения определенной потребности в помещениях нет других особенных требований, в качестве документации для запроса на предложение достаточным будет уровень предпроектного проектирования (см. главу 4), который дает возможность поставщику деревянных конструкций возможность использовать свои наработки. Поставки готовых деталей предполагают также проектирование их изготовления. Оно включает в себя составление схем элементов, чертежей для их изготовления и деталей для их монтажа. Для проектирования элементов необходимы достаточно подробные сведения об объекте. Их необходимо предоставлять заблаговременно, чтобы обеспечить точные расчеты и запланированные сроки поставки. Насколько заблаговременно – зависит от размеров и особенностей объекта. Такое проектирование необходимо начинать на такой стадии, чтобы составленные схемы элементов можно было предоставлять остальным проектировщикам объекта, например, для того, чтобы сделать возможным проектирование освещения и для пополнения информации о местах для отверстий. 52 ПРОЕКТИРООВАНИЕ ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА Рис. 3.24 Деревянные конструкции различной формы, выполненные на месте. Проектирование изготовления деревянного здания павильонного типа В качестве исходных данных для изготовления деревянных конструкций от архитектора требуются: - компоновочный чертеж; - план и чертежи разрезов с размерами, на которых обозначены, в частности, модульная сеть каркаса, места усиления жесткости, а также деление на пожарные отсеки; - горизонтальные размеры проемов в основаниях/наружные стены, расположение и размеры проемов в крыше (люки дымоудаления, окна и т.п.); - архитектурные требования в отношении каркаса: форма, высота и сопряжения; - качество/ цвет креплений; - чертежи фасадов с указанием материалов, цвета и распределением швов; - отделка и цвет деталей свесов; - чертеж наружной кровли; - необходимые рабочие чертежи; - чертежи разрезов, в частности цоколя, свесов углов, а также высоты проемов (верхний край/нижний край); - детали соединения ограждающих конструкций с навесами, дверями, окнами и перегородками; - назначение помещений, если оно отличается от нормального (например, большая влажностная нагрузка). 53 ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ 4 ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ Общее Современный опыт возведения деревянных зданий павильонного типа позволяет строить как экономичные складские помещения, так и многофункциональные здания больших размеров. Отечественная деревообрабатывающая промышленность в состоянии предложить разнообразный выбор изделий, начиная от балок из клееной древесины стандартного размера и кончая целыми зданиями. Виды поставки также разнообразны. Назначение здания и способ поставки играют центральную роль в выборе того уровня проектной документации, на котором целесообразно основывать запрос на предложение. Для наиболее стандартных объектов (например, производственное, складское здание, спортивный зал, крупный магазин) можно запрашивать предложение на основании предпроектных разработок, в этом случае за детальное проектирование частей и конструкций отвечают их изготовители. Это самый быстрый способ. Второй способ – запрос предложений на основе более полной документации, включающей детальное проектирование. Такой способ хорош тогда, когда к зданию предъявляется много особых требований, как, например, крупное общественное здание. Но и в этом случае имеет смысл установить связь с поставщиками деревянных конструкций для того, чтобы вместе находить целесообразные решения. Предварительное проектирование для запроса на предложение В ходе развития строительного проекта можно выделить этап предварительного проектирования, который размещается между планированием строительного проекта и собственно строительным проектированием. Этому этапу особое внимание уделяется в промышленности, где на основе сведений о назначении объекта, перечня помещений и основных технических сведений сравниваются между собой различные варианты, составленные с относительной точностью, не вдаваясь в подробности архитектурного и конструкторского проектирования до той степени точности, которая необходима для получения разрешения на строительство. 54 Результаты предварительного проектирования можно использовать, например, для запроса предложений на выполнение подряда на строительство обычных производственных и сельскохозяйственных объектов. Преимуществом в этом случае является то, что, не разрабатывая окончательно конструктивные детали, можно воспользоваться опытом производителей деревянных конструкций для поиска наиболее практичных конструктивных решений и оптимизации каркаса. В этом случае для достижения желательного уровня строительства заказчик должен сам определять требования в отношении качества для своего проекта. В части технических решений, напротив, можно дать большую свободу авторам предложений. ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ Рис. 4.1 Монтаж деталей крыши ледового дворца «Хартвал-арена». В некоторых случаях из-за требований детальной планировки застройки населенных пунктов или из-за других обстоятельств перед направлением запросов приходится доводить проектирование почти до уровня этапа получения разрешения на строительство. Архитектурное проектирование и в этом случае следовало бы осуществлять так, чтобы без необходимости не сужать возможности поставщиков деталей использовать свои разработки, и таким образом не лишать себя выгоды от экономии средств и времени, которые дает состязательность. Н а э та п е з а п р о с а н а п р е д л о ж е н и е п е р е д а рх и те к т у р н ы м проектированием стоят 4 важных комплекса задач: - оптимизация каркаса и ограждающих конструкций, которая подробнее рассматривается в разделе 5; - составление необходимых пояснений - составление документов для запроса на предложение; - сравнение предложений. для запроса на предложение; Список документов, которые требуются от архитектора для запроса на предложение, приведен в таблице 4.1 55 ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ 4.1 Выяснение дополнительных условий перед составлением запроса на предложение На этапе составления запроса на предложение бывает необходимо выяснить дополнительные условия, количество и характер которых могут быть различными в зависимости от проекта. От того, насколько основательно заказчиком отражены его потребности и выполнено планирование проекта, зависит объем задач, которые ставятся перед группой проектировщиков, в особенности перед архитектором. Целесообразно иметь такую группу в полном составе, хотя подробное проектирование еще может и не начинаться. Уточнение проекта может продолжаться еще и в период составления запроса на предложение и даже после этого, в частности, в связи с техничесими консультациями с представителями контролирующих организаций. Ниже приведен перечень задач по выяснению дополнительных условий, которые часто приходится выполнять архитектору для составления запросов на предложение. Требования, связанные с планировкой застройки Требования, связанные с планировкой застройки, необходимо учитывать обязательно. В центральных городских районах, а также в местах, градостроительно значимых, такие требования могут носить обязательный характер и могут относиться, например, к ширине каркаса здания, высоте фасадной части, материалам, цвету, членению стен, форме крыши. Архитектору необходимо в первую очередь выяснить, в какой мере эти требования могут отразиться на размерах каркаса и делении фасадов на части (расположение швов между сборными деталями). Назначение здания От основного назначения здания зависит потребность в безопорной площади и габаритная высота. От формы опор зависит характер внутреннего помещения. Для большого количества людей помещение необходимо проектировать как просторное не только для того, чтобы в нем было достаточно воздуха, но и для того, чтобы оно создавало благоприятное пространственное впечатление. Большой и низкий зал едва ли воспринимается положительно, несмотря на то, что в физико-строительном отношении он может быть безупречным. В то же время такое решение производственного здания, где в наибольшей степени сберегается отапливаемое (или, наоборот, охлаждаемое) пространство, обосновано хотя бы уже с точки зрения эксплуатационных расходов. Наличие мостового крана или высота складских полок часто является определяющим фактором в проектировании высоты пространства под несущими конструкциями верхнего перекрытия. 56 Для нахождения наилучших пространственных решений архитектору целесообразно побеседовать с будущими пользователями. Это имеет большое значение и для того, чтобы будущему персоналу было комфортно работать. ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ Рис. 4.2 Привлекательность внутренних помещений имеет большое значение как для работающих, так и для посетителей. Количество людей при разных видах и времени использования здания необходимо учитывать в особенности при проектировании путей эвакуации и вентиляции. В бассейнах и залах для игры в хоккей особое внимание следует уделять материалам и эффективности вентиляции. При проектировании каркаса необходимо следить за тем, чтобы между закрытыми балками не создавались неконтролируемые климатические условия. Пожарная безопасность Мероприятия, связанные с пожарной безопасностью, необходимо выяснить и, при необходимости, обсудить с представителями надзорных организаций на самом начальном этапе проектирования. В зависимости от назначения здания в первую очередь должны быть выяснены огнестойкость конструкций, деление на пожарные отсеки, пути эвакуации, системы пожарного оповещения и пожаротушения. Дерево прекрасно подходит для строительства общественных зданий, потому что несущие деревянные конструкции в случае пожара долго обугливаются и дают людям время для эвакуации. Конструкции с пределом огнестойкости R 30 создаются без добавочных затрат, а конструкции с пределом огнестойкости R 60 можно получить просто путем наращивания толщины деревянных конструкций для получения дополнительного времени для обугливания. Архитектору и конструкторам-проектировщикам есть смысл совместно выяснять вопросы пожарной безопасности. Нагрузки на конструкции Нагрузки на конструкции могут быть механическими, физическими или химическими. В тех местах, где передвигаются автокары или 57 ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ есть другие виды движения, где производятся погрузочно-разгрузочные работы, конструкции колонн и стен следует защищать, например, бетонными цоколями, плинтусами или различными заграждениями от столкновения, принципиальная схема которых должна быть готова уже на стадии запроса на предложение, хотя детальное проектирование может быть выполнено позже. Значительные нагрузки в здании могут быть вызваны влажностью воздуха внутри помещения и колебаниями температуры. Например, в ледовых дворцах направление движения влажности может меняться в зависимости от времени года. При составлении запроса на предложение определение параметров внутреннего климата обязательно. Подробнее об этом - в главе 6.2. Для возможного расширения здания нагрузки на каркас расчитываются заранее. Строительная физика Для особых объектов, как например, для бассейнов и ледовых дворцов, физико-строительное проектирование может быть выполнено Рис. 4.3 Бассейн с использованием деревянных конструкций. Нижняя часть колонн защищена от попадания водяных брызг. как поставщиками строительных деталей, так и собственной группой проектировщиков данного объекта. Полы в первую очередь, но также и нижние части стен и колонн могут в таких зданиях оказаться подверженными влиянию воды, масел, растворителей, моющих веществ и т.д., так что к проектированию нижних частей конструкций и сопряжений необходимо отнестись особенно внимательно. Поставщики деревянных конструкций имеют для этого различные варианты решений. Особые требования к конструкциям стен и перекрытий Особые требования к конструкциям стен и перекрытий необходимо указывать в описаниях метода строительства, на разрезах типов конструкций и на подробных чертежах. Такими требованиями могут быть, например, более жесткие, чем обычно, требования в отношении тепло- и звукоизоляции или к плотности. Сюда могут относиться также требования в отношении цвета, важного для имиджа фирмы, или иные факторы, имеющие значение символов, которые могут быть решены различными способами. Уровень технического оснащения Уровень технического оснащения здания должен быть известен до этапа составления запроса на предложение, чтобы обеспечить площади для размещения оборудования и пути прокладки кабелей, а также для обслуживания инженерного оборудования здания. На 58 этом этапе проектирование должно включать в себя и проектирование инженерного оборудования здания, совместно с архитектором следует определить места проходов в фермах перекрытия. ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ Подключение к коммунальным системам Места подключения к коммунальным системам должны быть ясны из плана использования земельного участка. Механизмы и оборудование Из всех машин и оборудования наибольшее влияние на выбор каркаса оказывает мостовой кран. Батареи охлаждения и другие тяжелые устройства, подвешиваемые к перекрытию или к балкам, также необходимо принимать во внимание, как и размещение впоследствии в пространстве между балками труб и проводов. Крепление к сборному верхнему перекрытию легко осуществимо в соответствии с указаниями поставщиков деталей. Если крепление к нему можно сравнительно легко осуществлять и впоследствии, то это облегчает возможность изменений в инженерном оборудовании здания. Можно также спроектировать достаточно густо размещенные утопленные в конструкции крепления в перекрытии. Должны быть определены также способы крепления и пути прохода через несущие конструкции перекрытия для тех устройств и конструкций, которые располагаются поверх наружной кровли Рис. 4.4 Фермы перекрытия в виде буквы А в производственном здании павильонного типа. (трапы, конденсаторы, коллекторы и т.п.). Проходы, связанные с тепловым расширением и ударами давления, требуют специального проектирования. Трансформируемость и способность к расширению Способность помещений к расширению и трансформации во многом определяется выбором каркаса. Уже на стадии составления запроса на предложение очень важно определить, как подготовиться к возможным изменениям и расширению здания. Часто бывает целесообразно обеспечить по крайней мере одно напрвление для расширения, если участок застройки это хоть в какой-то мере позволяет. В целях обеспечения такой возможности фундамент и, возможно, в зависимости от конкретного случая, каркас расчитываются с учетом будущего. Во всех с лучаях целесообразно учитывать возможность использовать здание по другому назначению и стоимость его для последующей продажи. Один из важнейших факторов при этом – способность здания быть приспособленным для нужд следующего пользователя. Возможность расширения здания учитывается уже в плане использования участка. На стадии составления запроса на предложение учет такой возможности позволяет архитектору и конструкторам - проектировщикам так спроектировать нужные углы, свесы и части фасада, чтобы при последующем расширении минимизировать работы по разборке и переделке. 59 ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ Рис. 4.5 Прямое освещение через поверхность стены с точки зрения функционирования здания не всегда желательно. Верхний световой фонарь в крыше здания выполнен с помощью конструкций из клееного дерева. Возможность изменения основного назначения здания повышает в первую очередь его ценность при последующей перепродаже. Планируемые фирмой изменения вида своей деятельности и прогнозирование будущих новых потребностей можно учесть на стадии проектирования путем акцентирования требования способности к трансформации. Деревянное здание павильонного типа легко поддается трансформации и годится для разных видов использования. Но выгоднее всего учесть такую возможность на достаточно ранней стадии, в этом случае трансформация не вызовет значительных расходов. Существующая номенклатура изделий При выборе конструктивных решений целесообразно учитывать существующую номенклатуру изделий. Решение, оптимальное в техническом и экономическом отношении, значительно легче осуществить, если за ним стоит готовность производства обеспечить такой выбор. Задачи проектировщиков также облегчаются, если граничные условия решений известны на достаточно ранней стадии. 60 ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ 4.2 Документация, необходимая при запросе на предложение Для того, чтобы состоялся настоящий конкурс предложений, во многих случаях документация при запросе на предложение не обязательно должна быть очень подробной. Важно, чтобы функциональные границы были определены достаточным, но не излишне жестким способом. Например, проектирование в отношении размеров опор, формы балок и фасадов можно развивать и уточнять на основе полученных предложений. Документацию для получения разрешения на строительство можно окончательно оформить только при заключении договора на строительство или даже после него. Требования к уровню здания могут значительно различаться в зависимости от конкретного случая. В любом случае есть смысл хорошо его продумать. Если речь идет о здании, в значительной степени расчитанном на использование опыта предприятий – изготовителей деталей, можно сэкономить деньги и время. С точки зрения того, Рис. 4.6 Сложные конструкции концертного зала имени Сибелиуса. кому нужно помещение, можно выделить следующие варианты: - строгие требования, достаточно подробно выполненный проект (например, выставочные залы, многофункциональные залы), индивидуальный проект, соответствующая стоимость; - «нормальные» требования, покупка готовых деталей (например, спортивные залы для игр с мячом, крупные магазины), предприятие изготовитель деталей участвует в проектировании, возможность найти наилучшие решения; - отсутствие специальных требований (сельское хозяйство, промышленность) – стандартное решение, упор на экономичность. 61 ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ Общественные здания, где необходимо четко определенное качество: - перечень помещений: - подробные требования в отношении функционирования, теплового и влажностного режима и акустики помещений; - планы и разрезы; - деление на пожарные отсеки и потребность в противопожарной защите; - чертежи фасадов; - чертеж крыши; - описание строительства с указанием требований к качеству; - все основные разрезы конструкций. Спортивные сооружения для различных видов спорта: - перечень помещений: - сведения о том, для каких видов спорта здание предназначено, а также о сопутствующих видах использования и связанных с ними особых требованиях; - требования к условиям внутри помещений; - основные размеры, шаг опор и длина пролетов, необходимая габаритная высота; - эскизные чертежи плана и разрезов; - деление на пожарные отсеки и противопожарная защита; - эскизы фасадов; - описание способа строительства; - сведения о количестве людей при пользовании зданием и время работы; - определение уровня качества. Промышленное строительство: - эскиз плана и требования к распределению опор; - эскиз разреза и сведения о мостовом кране и т.п.; - информация о путях прокладки инженерных коммуникаций и необходимых для них проходах; - требования к условиям внутри помещений; - особые требования; - деление на пожарные отсеки и противопожарная защита; - эскизы фасадов; - описание способа строительства; - определение уровня качества. Сельскохозяйственные и складские сооружения: - потребная полезная площадь и необходимая высота; - сведения о применяемой системе складирования; - предложения в отношении основных размеров, распределения опор и величины пролетов; - предложения в отношении способа наружной облицовки. Таблица 4.1. Пример документации для запроса на предложение на этапе предпроектного проектирования. 62 Пример документации, требуемой от архитектора для запроса на предложение - функциональное описание здания и требования к уровню качества; - описание способа строительства, из которого, в частности, должны быть ясны необходимые технические свойства, как то тепло- и гидроизоляция, звукоизоляция и звукопоглощение; - разрезы конструкций, в частности, отношение пола к поверхности земли; - перечень помещений и их описание с указанием требований в отношении отделочных материалов и оборудования; - эскиз компоновочного чертежа; - предпроектные чертежи; - планы, которые дают представление о размерах здания, о потребности в свободной площади пола и предполагаемой или требуемой линии размещения опор, а также о делении на помещения и отсеки; - чертежи разрезов, на которых указываются по каждой зоне необходимая внутренняя высота и форма крыши; - фасадные схемы с указанием высоты цоколя, простенков, облицовочных материалов и, возможно, места расположения стыков между деталями; - схема наружной кровли с указанием размещения пролетов; - описание систем инженерного оборудования; - описание возможных трансформаций и потребности в расширении; - описание возможных прочих особых требований. При определенной ситуации для строительного проекта на основании первоначальных чертежей может быть получено предварительное разрешение, на основании которого работы могут начаться до получения окончательного разрешения на строительство, например, в части земляных работ. Требования, предъявляемые к документам для запроса на предложение каркаса и оболочки, в значительной степени различаются в зависимости от характера объекта. В разных случаях они в основных чертах могут быть следующими: ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ Обмен информацией между проектировщиками Для выполнения работы проектировщикам нужны исходные данные от других проектировщиков, а также оценка их собственных предложений. Обмен информацией может происходить на общих собраниях группы проектировщиков, на двусторонних совещаниях, с помощью электронной почты, по факсу или обычной почтой, а также по телефону. Важно заранее договориться о той информации, которой предстоит обмениваться, о способе передачи данных, а также об используемых видах файлов. В будущем, вероятно, обычным станет создание централизованных банков данных под руководством главного проектировщика. Самое главное – это то, чтобы все участники процесса проектирования получали правильные исходные данные и чтобы независимо от способа передачи каждый участник имел документ о существующей информации и принятых решениях. Кроме того, заказчик тоже должен знать о принятых решениях. От архитектора – конcтруктору-проектировщику: идея об архитектуре здания; эскизы планов и разрезов; предложения по системе размеров; требования к форме каркаса; эскизы фасадов; эскизы сооружений вне корпуса здания, например, навесов и погрузочно-разгрузочных эстакад; информация об особых условиях и связанных с ними требованиях (тепло, влажность, акустика). От конструктора- проектировщика к архитектору: предложения по классу пожароопасности, делению на пожарные отсеки, противопожарной защите, дымоудалении и т.п.; предложения относительно решения каркаса; предложения относительно (остающихся на виду) усилениях жесткости; предложения относительно принципов крепления и подвешивания инженерных систем; предложения относительно защиты от ударов (при движении автокаров) и другого оборудования. От архитектора – конструктору-проектировщику: сантехнических и вентиляционных систем: сведения о конструкциях оболочки здания и расположении простенков для расчета потребления энергии; предложения относительно вариантов расположения устройств; информация о потребности в подвесном потолке; эстетические требования в отношении труб, каналов и устройств, остающихся на виду; устанавливаемые параметры для климата внутри помещений. От конструктора-проектировщика сантехнических и вентиляционных систем архитектору: сведения о подсоединения к коммунальным системам; размеры помещения для вентиляционного оборудования; сведения о системе отопления и о размерах помещения для теплоцентра и т.п.; пути прокладки каналов и труб; вес наиболее тяжелых механизмов и оборудования, сведения о их подвеске; сведения об оборудовании на крыше и проходах в ней; сведения о решетках и других устройствах на фасаде; сведения о маслоотделительных и прочих колодцах и каналах в полу. От архитектора – проектировщику электрооборудования и автоматики: предложение относительно вариантов расположения помещений для оборудования; требуемые параметры освещения; информация о необходимости устройства подвесного потока; эстетические требования в отношении проводки и устройств, остающихся на виду. От проектировщика электрооборудования и автоматики архитектору: сведения о подсоединении к коммунальным системам; резервирование помещения для трансформатора и предложение о месте его размещения; потребности в размещении щитов и резервирование помещения для них; резервирование трасс для прокладки проводов; информация о размещении на фасаде или крыше решеток, световой рекламы, устройств и т.п. 63 ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ 4.3 СРАВНЕНИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЙ Архитектору необходимо принимать участие в сравнении полученных предложений. Поскольку предложения делаются на основе предпроектных разработок, в них могут быть различия в толковании, значение которых необходимо выяснить с точки зрения поставленных целей. Перед архитектором на этом этапе стоят три задачи: - проверить наличие в предложении или в прилагаемых к нему документах расхождений в сравнении с запросом и проанализировать их воздействие на проектируемый комплекс; - дать оценку усовершенствованиям, содержащимся в предложе- нии или в прилагаемых к нему документах и их последствиям; - дать рекомендации заказчику относительно выбора предложения и вытекающего из него порядка внесения изменений. Рис. 4.8 Правильно выбранные деревянные конструкции применимы для ответственного научного объекта. При сравнении предложений и в особенности прилагаемых к ним проектов необходимо особое внимание обращать как на инвестиционные факторы, так и на факторы, связанные с жизненным циклом здания. Эти факторы могут быть приведены в виде памятного списка: С точки зрения инвестиций: - сравнимо ли содержание предложений, в частности в отношении качества; - учет особых требований, предъявляемых к зданию, в виде уточненных значений; - учет влажностно-технических свойств оболочки в нестандартных условиях; - достигается ли установленное время звукоотражения без дополнительных мер; - д о с т и га е тс я л и т р е буе м а я п ож а р н а я б е з о п а с н о с т ь б е з дополнительных мер; - не упущено ли в предложении что-либо и каково будет в этом случае влияние на затраты; - включают ли предложения одинаковый объем проектирования; - какое время предлагается для строительства и каковы косвенные затраты и риски, связанные, например, со строительством в зимнее время; - какие референтные объекты представляют предложенное 64 решение. ПОДГОТОВКА ЗАПРОСА НА ПРЕДЛОЖЕНИЕ Рис. 4.9 Правильно выбранные деревянные конструкции применимы для ответственного научного объекта. С точки зрения жизненного цикла - имеется ли практические свидетельства долговременной прочности конструкций в подобных условиях; - может ли здание быть перепрофилировано и при каких условиях; - каковы преимущества предложенных материалов с точки зрения всего жизненного цикла; - насколько легко осуществимо поддержание конструкций в рабочем порядке; - каковы различия в стоимости жизненного цикла предложенных конструкций; - потребление энергии; - сравнение прочностных характеристик материалов и конструкций; - физико-строительное поведение, как, например, влажностнотехническое функционирование стен и верхнего перекрытия; - надежность функционирования наружной кровли и водоотвода; - целесообразность границ подрядов и связанного с ними распределения ответственности. Строительный проект с точки зрения его экономичности необходимо рассматривать в целом. В проектах, расчитанных на краткие сроки, определяющим фактором могут быть инвестиционные затраты, но вообще для строительных проектов эксплуатационные расходы в длительной перспективе и, соответственно, их экономия имеют большее значение. 65 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ 5 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Основными типами каркасов зданий павильонного типа, описанными ниже, являются: 1. Колонные каркасы - балочные опоры - опоры-фермы - опоры с заятжками 2. Арочные каркасы 3. Круговые каркасы 4. Прочие каркасы Внутри этих типов существует много вариантов, различающихся как в отношении формы поперечного разреза, так и сочленений и различных деталей. 5.1 Оптимизация каркаса и оболочки С точки зрения архитектурного проектирования для оптимизации каркаса и оболочки главным фактором является назначение здания и связанные с этим – возможно, меняющиеся – условия его использования. Здание в первую очередь должно отвечать своему основному назначению, при необходимости и в изменяющихся условиях. Выбор типа каркаса существенно влияет не только на функциональные качества здания, но и на стоимость строительства, так как правильно выбранное решение обеспечивает также экономичность возведения оболочки. Для оптимизации каркаса и оболочки необходима совместная работа архитектора и конструктора-проектировщика, а при необходимости также использование опыта постащика деталей для здания. Рекомендуемые размеры пролетов и типы каркасов: Длина пролета Тип каркаса < 30 м балочные опоры 25-65 м опоры-фермы 15-50 м опоры с затяжками 40-100 м 10-30 м арочные каркасы рамочные каркасы Выбор типа каркаса зависит не только от размеров здания. Для легкоатлетических, футбольных и многофункциональных залов требуются обычно большие площади без колонн, в связи с чем конструкция из колонных опор и балок оказывается недостаточной, 66 и тогда выбирается более солидный вариант. Если колонны могут размещаться не только вдоль наружных стен, а внутри здание может состоять не из одного нефа, то и при больших размерах здание может быть выполнено с применением системы колонны-балки. КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ 67 Таблица 5.1 Различные типы опор и рекомендуемые размеры для них. КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.1 Зал, выполненный с помощью опор с затяжкой, просторен внутри. Ледовый дворец в Нокиа. С точки зрения архитектуры зданий павильонного типа центральной задачей является выбор формы поперечного разреза. Разрез часто имеет прямоугольную форму или близкую к ней, если в качестве опоры для крыши используются прямые балки или покатые двухскатные балки, невысокие арочные или односкатные балки. Для тех видов зданий, где нужна стандартная высота, такое решение хорошо подходит и может оказаться оптимальным также с точки зрения сохранения тепла. Но всегда есть смысл сравнить и преимущества, предоставляемые другими формами поперечного разреза. В зависимости от конкретного случая такими факторами могут быть, например: - возможность обеспечить большую высоту в центре для залов, предназначенных для игр с мячом; - возможность использования боковых более низких частей здания; - удовлетворение потребностей в вентиляции или размещении оборудования в центральной части; 68 - обеспечение верхнего освещения; - устройство нескольких уровней, балконов, трибун; - интерьерные и архитектурные требования. КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ 5.2 Безригельно-стоечные каркасы Безригельно-стоечным каркасам, как правило, придается т.н. «мачтовая жесткость», по крайней мере в поперечном направлении. В торцовых частях здания устанавливаются т.н. «ветровые» колонны, которые закрепляются либо жестко, либо на шарнирах. Ветровая нагрузка на торцы здания через конструкции верхнего перекрытия или с помощью специальной решетки, встроенной в верхнее перекрытие, передается на основные колонны каркаса, которым придается дополнительная жесткость в продольном направлении, например, с помощью ветровых решеток. В безригельно-стоечных каркасах на основных колоннах устанавливаются опоры перекрытия, которыми являются, как правило, балки, решетки, фермы с затяжками или арки. Межэтажное перекрытие опирается на стены или на специальный колонно-балочный каркас. Для безригельно-стоечных каркасов наиболее эффективны пролеты длиной 6 – 8 м, в торцах – 5- 8 м. С точки зрения использования деталей каркаса и стен выгоднее всего, чтобы количество основных стоек было кратно трем, а в торцах – кратно двум. Для безригельно-стоечных каркасов стойки обычно делаются из клееной древесины или из клееной фанеры. Основания стоек крепятся к фундаменту болтами, либо с помощью сварки. Верхний край фундамента поднимается над уровнем готового пола по крайней мере на 100 мм. Опоры перекрытия крепятся с помощью шиповых соединений по бокам стоек, либо с помомощью стальных полосок. При наклоне опор перекрытия в сторону противоположных стен можно получить в центре другую, чем повсюду, высоту. При безригельно-стоечных каркасах членение наружных стен может быть сравнительно свободным. В двух пролетах между опорами членение ограничивается наличием решетки жесткости. 69 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.2 Деревянное здание павильонного типа с балками в форме бумеранга. Рекомендуемая длина пролета – 10-20 м. 5.2.1 Балочные опоры A Балочные опоры бывают по форме: - прямые - двухскатные, распорные и односкатные B - в форме бумеранга Наибольшая длина пролета для прямой и двухскатной балки зависит от технологических причин: наибольшая возможная высота C балки составляет ок. двух метров, так что длина пролета, исходя из нагрузки, составляет примерно 26 – 30 м. Пожаростойкость массивной балки сама по себе большая, и ее несложно повысить путем увеличения ширины и/или высоты балки. Балки из клееной фанеры могут быть массивными, или иметь в D разрезе форму буквы I или коробчатую. Из-за простоты формы особенно рекомендуемым решением опоры верхнего перекрытия для зала с одним или несколькими нефами и длиной пролета 15-25 м. является двухскатная балка. Для залов с несколькими нефами наклон может быть выполнен и с помощю прямых балок, установленных наклонно в сторону стен. 70 Рис. 5.3 Различные формы балок А – прямая балка В – двухскатная балка С – распорная балка D – балка-бумеранг КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.4 Здание павильонного типа, выполненное с применением балок в форме бумеранга, вид снаружи. Двускатная балка Ширина здания (м) Таблица 5.2 Размеры двускатной балочной опоры (ширина)х(высота в торце)-высота гребня при пролете 12-28 м., при расстоянии между балками к/к=4800-8400 мм. Размеры расчитаны на нагрузку 2,0 кН/м2 при собственном весе балки 0,5 кН/м2). Наклон верхнего края балки = 1:16. С помощью тех же габаритных размеров можно определить потребность в размещении опор из клееной фанеры. 71 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.5 Деревянный павильон с применением решетчатых конструкций. Рекомендуемая длина пролета 25 – 65 м. 5.2.2 Решетчатые опоры (фермы) Решетчатые опоры изготавливаются из клееного дерева или из клееной фанеры. В сопряжениях со стержнями используются двух-,четырех-, или шестисегментные стальные пластины или шиповые нагели. Опорная реакция фермы передается колоннам через посредство стальных деталей. Детали сопряжения остаются внутри деревянной конструкции, в связи с чем здание по пожарной безопасности относится к классу R30. Требования класса R60 достигаются путем увеличения боковых размеров колонн в соответствии с пунктом 6.4. Верхний пояс фермы может быть закругленным или представлять собой ломаную линию. Ферма обычно крепится к колоннам за верхний пояс. Ферму можно частично собрать на стройплощадке, в таком случае Рис. 5.6 Варианты решетчатых ферм. 72 транспортировка не будет ставить ограничений для ее размеров. КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.7 Павильон, выполненный с применением решетчатых конструкций, вид снаружи. Рис. 5.8 В ледовом дворце в г.Куортане использованы решетчатые опоры, в результате чего зал кажется легким и просторным. 73 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.9 Деревянный павильон, выполненный с применением арочных конструкций с затяжкой. Рекомендуемая длина пролета 25 – 50 м. 5.2.3 Фермы с затяжками Фермы с затяжками – это тот тип опор, у которых верхний пояс сплошной, а в качестве нижнего пояса выступает тяговая штанга без диагональных стержней. Верхний пояс расчитывается как на нормальное усилие, так и на момент изгиба. Верхний пояс может быть в форме арки, ломаной линии или треугольника. Фермами с затяжками могут быть: - балочные фермы - промежуточные стропильные фермы - арочные фермы Арочный верхний пояс фермы с затяжками выполняется из клееного дерева. Формы крыши с прямыми скатами можно изготавливать из клееного дерева или из клееной фанеры. Верхний пояс может быть цельным или состоять из двух частей, и из-за крупных размеров при больших пролетах фермы обычно собираются на стройплощадке. Рис. 5.10 Различные виды ферм с затяжками. 74 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.11 Павильон, выполненный с применением арочных конструкций с затяжкой, вид снаружи. Тяговые штанги могут быть выполнены из металла или из дерева; преимуществом дерева является хорошая огнестойкость (R30) и меньшая трудоемкость при монтаже. Деревянные тяги сплачиваются и сочленяются с помощью шиповых нагелей. Тяговые штанги скрепляются с верхним поясом с помощью деревянных и стальных штанг, задачей которых является передача собственной массы тяговой штанги и возможных нагрузок от подвешивания дальше. Прогиб тяговой штанги учитывется при расчете конструкции. Обычно тяговая штанга предварительно напрягается по крайней мере на величину силы растяжения от постоянной нагрузки; деревянной тяге придается дополнительная жесткость путем предварительного подъема фермы. Рис. 5.12 Верхнее перекрытие, выполненное с применением ферм с затяжкой, выглядит легким и воздушным. 75 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.13 Деревянный павильон с арочным каркасом. Рекомендуемая длина пролета 40 – 100 м. 5.3 Арочные каркасы Арочный каркас представляет собой конструкцию, которая опирается прямо на основание, укрепленное в горизонтальном направлении. Основания либо крепятся между собой с помощь тяг, либо к наклонным сваям, либо закрепляются непосредственно в скальной породе. Жесткость горизонтального крепления оказывает влияние на размеры арки. При применении тяг рекомендуется применять предварительное напряжение, которое соответствует по меньшей мере усилию, производимому постоянной нагрузкой. Арка может быть выполнена из массивного клееного дерева, либо в виде решетки. Арка обычно проектируется с двумя или тремя шарнирами. Цокольные шарниры конструируются из стальных частей; шарнир в своде в зависимости от нагрузки может быть выполнен из дерева. Арки опираются непосредственно на основные пилоны. Из-за их больших размеров они часто выходят за линию цоколя, поэтому снаружи их надо утеплять. Цокольные шарниры арок следует размещать внутри здания. Торцовые балки при арочном каркасе выполняются в виде изогнутых многопроемных балок, которые опираются на ветровые пилоны. Рис. 5.14 Варианты осуществления арочной конструкции 76 Арочному каркасу придается дополнительная жесткость с помощью решетки или другой жесткой конструкции, помещаемой в одном или двух промежутках между арками. КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.15 Здание павильонного типа с арочным каркасом, вид снаружи. Арка из клееного дерева Ширина здания (м) Таблица 5.3 Размеры арки из клееного дерева (ширина)х(высота) при длине пролета 44-60 м. с шагом опор к/к 6000-9600 мм. Размеры расчитаны на снеговую нагрузку 2,0 кН/м2 при собственном весе конструкции 0,5 кН/м2 77 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.16 Деревянный павильон, выполненный с применением рамочной остроугольной трехшарнирной конструкции. Рекомендуемая длина пролета 15-25 м. A 5.4 Рамочные каркасы Рамочный каркас представляет собой конструкцию, в которой каркас стены и крыши соединены между собой жестким углом таким образом, что на основание распространяется горизонтальное усилие в том числе и от вертикальной нагрузки. Горизонтальное усилие принимается благодаря тому, что противоположные части B фундамента связываются друг с другом с помощью тяг или путем закрепления фундамента в скальном основании или с помощью наклонных свай. Рамочные каркасы могут иметь следующий вид: – трехшарнирная рама с закругленными углами C - трехшарнирная рама с острыми углами - трехшарнирная рама с решетчатыми углами. Трехшарнирная рама с закругленными углами выполняется из изогнутого клееного дерева, острые углы можно сделать отдельно из клееного дерева или из пиломатериалов. 78 Ри с . 5 . 1 7 Варианты поперечных разрезов рамочного каркаса Балка остроугольной рамы из клееной фанеры крепится к пилону А – трехшарнирная рама с закругленными углами В - трехшарнирная рама с острыми углами С - трехшарнирная рама с решетчатыми углами Рама с решетчатыми углами состоит из деревянной балки, из с помощью шипового соединения. деревянной косой опоры и металлической или деревянной тяги. Обычно такая рама собирается на стройплощадке. КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.18 Здание с остроугольным рамочным каркасом, вид снаружи. Рис. 5.19 Закругленные углы трехшарнирного рамочного каркаса придают внутреннему помещению «мягкое выражение». 79 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.20 Деревянный павильон с балочными опорами с затяжкой (опоры в виде буквы А, относятся к разделу 5.2). Рекомендуемая длина пролета 15-30 м. 5.5 Прочие виды каркасов Несущая конструкция решетчатого купола может состоять, например, из стержней сжатия, распределенных в виде сети и соединеных между собой стальными деталями. Стержни выполняются из клееной фанеры или из клееного дерева. В сжатых конструкциях нагрузка от крыши, работающей как оболочка, передается на поддерживающую ее кольцевую конструкцию, от которой нагрузка передается дальше на вертикальную конструкцию. Оболочка может быть образована из плит или из слоев пиломатериалов, и в ней могут быть усиления в виде ребер жесткости, с помощью которых учитываются колебания поверхности момента в случаях несимметричной нагрузки. В конструкциях оболочного типа следует обращать внимание на напряжения и изменения формы из-за влажностных колебаний дерева. Рис. 5.21 Стержневая конструкция Конструкция каркаса может быть образована также верхними концами расссредоточенно размещенных колонн, которыми поддерживается крестообразно опертая решетчатая балочная конструкция крыши. 80 КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ Рис. 5.22 Дереевянные павильон с балочными опорами с затяжкой (опоры в виде буквы А, относятся к разделу 5.2.3), вид снаружи. Рис. 5.23 С помощью купольного решения достигается большая длина пролета. 81 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН 6 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Для зданий павильонного типа характерной чертой является то, что конструкции каркаса, крыши и стен представляют собой самостоятельные системы, которые соединяются друг с другом на строительной площадке. Конструктивно они могут образовывать единой целое, при этом части здания, имеющие форму плиты, используются для придания жесткости каркасу. Другим вариантом укрепления каркаса является применение решетчатых конструкций, в этом случае крыша и стены конструктивно независимы. В данном разделе пособия рассматриваются важнейшие конструктивные требования, предъявляемые к конструкциям крыши и стен, и приводятся образцы решений для их осуществления. Требования и решения, касающиеся противопожарных требований в отношении всего здания, рассматриваются в разделе 7. Поскольку крупные здания рекомендуется возводить из деталей с большой степенью заводской обработки, в дальнейшем будет рассмотрено также значение деления конструкций крыши и стен на конструктивные элементы для проектирования. Рис. 6.1 Сопряжение наружной стены с верхним перекрытием, вид из-под свеса крыши. 6.1 Важнейшие конструктивные требования 6.1.1 Пожарная безопасность В соответствии с пунктом 1.2.1 раздела Е1 финского свода строительных норм и правил с точки зрения обеспечения пожарной безопасности зданий и других строительных объектов необходимо особенно учитывать следующее: - в случае пожара несущие конструкции должны предположительно выдерживать определенное минимальное время; - в здании должно быть ограничено распространение огня и дыма; - должна быть ограничена возможность распространения пожара на другие строения; - в случае пожара у людей должна быть возможность покинуть здание или должна быть другая возможность спасти людей; 82 - необходимо учитывать безопасность спасателей; - необходимо показать соблюдение пожаротехнических требований. КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Требования пожарной безопасности считаются выполненными в достаточной степени если: - здание спроектировано и сооружено в соответствии с нормами и указаниями раздела Е1 или - соответствие требованиям устанавливается в каждом отдельном случае другим, признанным надежным способом с учетом характеристик и назначения здания. Расчет функционирования Расчет функционирования (Е1: расчет, основанный на предполагаемом процессе развития пожара) означает при всех видах проектирования здания и конструкций их способность функционировать в течение определенного времени в первую очередь с точки зрения обеспечения здоровья и безопасности людей. Это определение относится как к физико-строительным расчетам, так и к расчетам прочности. Расчет функционирования предоставляет новые возможности для применения дерева, поскольку расчеты привязаны не к материалу, а к фактору безопасности. Рис. 6.2 Деревянные конструкции выравнивают колебания влажности. Требования, относящиеся к пожарной безопасности конструкций, рассматриваются отдельно в разделе 7. 6.1.2 Тепло и влажность В предшествующих главах 2 и 3 рассмотрены примеры различных видов и условий использования зданий павильонного типа. Основания для конструктивного выбора зависят от назначения здания. Возможные колебания условий внутри здания в первую очередь отражаются на конструкциях его оболочки, но они влияют также на то, насколько комфортно будет чувствовать себя в нем человек. Производственный процесс может быть связан с выделением избыточного тепла, а склад или здание сельскохозяйственного назначения может быть очень холодным. Во многофункциональных зданиях особое значение приобретает качество внутреннего воздуха. В ледовых дворцах вредным фактором может быть излишняя влажность, если в них осушающее оборудование действует недостаточно эффективно или зимой недостаточно работает отопление. Заказчик определяет условия внутри здания и требуемый уровень затрат на их поддержание. Задачей архитектора является совместно с проектировщиками сантехнического и вентиляционного оборудования и с конструкторами-проектировщиками выбрать правильные виды конструкций и сделать расчеты энергопотребления. Если площадь дверей и окон велика, необходимо учитывать влияние на энергопотребление наиболее слабо теплоизолированных частей здания. 83 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Теплоизоляционная способность Теплоизоляция обозначается с помощью коэффициента теплопроницаемости (значение ”u”, ранее значение «к»). В отапливаемых зданиях, для которых устанавливается расчетная температура +17°С или выше, значение ”u” для стен должно быть не более 0,28 (В/м2 К) и для крыши не более 0,22. Для слабоотапливаемых зданий соответствующие значения должны быть максимум 0,45 В/м2 К. Указанные требования как таковые не относятся к капитально ремонтируемым зданиям. Для холодных зданий данные требования не применяются. Теплоизоляционными материалами могут быть минеральная вата, древесноволокнистый изоляционный материал, и полиуретан, разработанный для строительных целей. При выборе материала следует учитывать его эффективность в конкретных условиях, а также пожарные требования. Влажностный режим Рис. 6.3 Конструкции следует защищать от водяных брызг. Необходимо учитывать характер влажностного режима и его цикличность , а также большие массы людей, условия, связанные с хранением и переработкой продукции и товаров, а также тепло и влажность, связанные с производственными процессами. Для влажностного поведения конструкций первостепенное значение имеет регулируемая вентиляция. В сельскохозяйственных, торговых, производственных и складских помещениях следует предотвращать попадание на конструкции водяных брызг. Это обуславливает как выбор отделочных материалов, так и проектирование швов. Особое внимание следует обращать на герметизацию нижних частей стен (возможна гидроизоляция) и швов. Пароизоляция Влажностное поведение конструкций в деревянных зданиях павильонного типа подчиняется тем же закономерностям, что и в других зданиях. Ограждающие конструкции необходимо проектировать таким образом, чтобы влага, тем или иным способом проникшая в конструкцию, могла оттуда выветриться. Основной принцип заключается в том, чтобы сопротивление конструкционного слоя проникновению пара на теплой стороне теплоизоляции было по меньшей мере в пять раз больше, чем на холодной стороне. Воздушная преграда Основной задачей воздушной преграды является воспрепятствовать 84 ненужному проникновению воздуха и конвекции водяного пара сквозь конструкцию. Воздушная преграда как система должна быть герметичной. Обычно установленная в конструкции парозащита работает и как воздушная преграда. КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Герметичнос ть конс трукций оказывает большое влияние на энергопотребление. (см. К.Рейникайнен. «Влияние ограждающих конструкций зданий павильонного типа и способа строительства на энергопотребление»). Гидроскопичность дерева (сорбция) Дерево обладает способностью связывать и отдавать влагу через свою поверхность, если поверхность правильно обработана или дерево используется как таковое. Обшивка внутренних помещений деревом выравнивает колебания влажности воздуха внутри помещений, что является примуществом там, где такие колебания имеют место. Обшивка деревом положительно влияет на качество внутреннего воздуха. Правильное использование дерева в отделке помещений может уменьшить потребность в вентиляциии, таким образом, к сокращению энергопотребления. Кроме технических факторов использование деревянных поверхностей имеет большое эстетическое значение. Рис. 6.4 Наружная кровля может быть выполнена как вентилируемая или как закрытая конструкция. 6.1.3 Гидроизоляция наружной кровли Обычно наружная кровля должна быть достаточно покатой для стекания воды с нее. Верхний слой кровли должен препятствовать проникновению дождевой и талой воды, льда и снега в нижележащие конструкции. В специальных случаях при охлаждаемых хранилищах бывают иногда т.н. бассейновые крыши, но они должны проектироваться каждый раз с применением особого опыта. Конструкция кровли деревянного здания павильонного типа может быть вентилируемой или закрытой. Вентилируемая крыша снабжается паро- и ветрозащитой, а при необходимости и нижним покрытием. Для зданий павильонного типа годятся почти все виды покрытий. Это может быть, например, гладкая жесть, волнистое металлическое покрытие, покрытие может быть выполнено из обычной черепицы, бетонной черепицы, из битумной пленки или из волнистых плит. При выборе материала необходимо учитывать их минимальный наклон. Кровельный материал, величина наклона и цвет покрытия может определяться местным планом застройки. Закрытая конструкция применяется обычно при пологих крышах, при этом класс покрытия и гидроизоляции определяется в зависимости от назначения крыши, величины ее наклона и способа защиты гидроизоляции. По нормам 1998 г. конструкции крыши делятся на 4 класса в зависимости от их назначения и величины уклона. Классы обозначаются через величину уклона как VE 10, VE 20, VE 40, VE 80, где число 85 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН обозначает минимальный уклон наружной кровли (например, минимальный уклон в классе VE 20 равен 1:20). В делении по величине уклона следует учитывать, что класс скоса крыши определяется его величиной наклона. Не рекомендуется делать крышу более пологой, чем в отношении 1:80. 6.1.4 Звукоизоляция Шумозащита – это вопрос, важный как с точки зрения здоровья, так и комфортности. В заводском цеху рабочий воспринимает звуковое поле шумного станка двумя способами. Часть звука направляется от источника прямо в точку восприятия, так что звукопоглощающая обшивка в помещении на него не влияет. Другая часть звука поступает отраженной от граничных поверхностей помещения. Если эти граничные поверхности хорошо поглощают звук, отраженные звуки будут более слабыми, чем при поверхностях, в большей степени отражающих звук. Рис. 6.5 Деревянная конструкция верхнего перекрытия сама по себе представляет собой хорошее решение для глушения звука. Картинговая трасса ВМ Картинг Центр, г.Вантаа. С шумом можно бороться разными способами. Прежде всего необходимо уменьшать силу звука в источнике шума, путем, например, помещения его в футляр. Кроме того, шум можно уменьшить и, в особенности, сократить время распространения эха путем повышения абсорбционной способности отражающих поверхностей. Проектирование акустики может заключаться не только в том, чтобы приглушать звуки. При проектировании концертного зала, помещения для выступлений и т.п. бывает необходимо добиться как раз определенного времени распространения эха, нужного отражения звука и т.п. 86 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Время распространения эха в зданиях различного типа Время распростр. эха / s Частота / Hz Хоккейные Залы для залы салибанда и бадминтона Супермаркеты Производственные здания 20000 м 10000 м 15000 м 5000 м3 125 2,4–2,9 2,0–2,5 2,0–3,0 3,0–4,0 250 2,0–2,5 1,7–2,2 1,7–2,7 2,5–3,5 500 1,7–2,2 1,4–1,9 1,5–2,5 2,0–3,0 1000 1,5–2,0 1,3–1,8 1,3–2,3 2,0–3,0 2000 1,4–1,9 1,3–1,8 1,3–3,3 1,5–2,5 4000 1,1–1,6 1,0–1,5 1,0–2,0 1,0–2,0 3 3 3 Таблица 6.1 Рекомендуемое время распростанения эха для зданий павильонного типа. Проектирование глушения Отправной точкой при проектирование глушения можно считать достижение требующегося времени распространения эха или понижения уровня звука. Применение звукопоглощающей обшивки, например, деревянных решеток, перфорированных фанерных щитов или на худой конец плит из минеральной ваты может понизить общий уровень звуков. Не обязательно обшивать все поверхности, обычно бывает достаточно обшить поверхность потолка, либо такую же по площади поверхность стены. Поскольку звукопоглощающие материалы по своей механической прочности довольно слабые, естественное место для их размещения – это потолок или верхняя часть стен. Другой вариант – обшивка решетками или перфорированной фанерой, за которыми располагается звукопоглощающий материал. Экономичный результат достигается, если есть возможность соединить звукопоглощающий материал и теплоизоляцию. В некоторых системах крупных деталей акустическая обшивка работает и как теплоизоляционный материал, но при необходимости (на ответственных объектах) в этих деталях может быть и срециальный вентилируемый материал для глушения звука. В музыкальных залах с помощью регулируемых фанерных люков, деревянной обшивки и решеток можно менять акустические условия в соответствии с характером исполняемых музыкальных произведений. 87 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Пример 1: Ледовые дворцы В ледовых дворцах время распространения эха в разных регистрах зависит от того, играет ли музыка в перерывах и паузах и делаются ли объявления. В данных таблицы учтены указанные требования. Если требования отсутствуют, значения времени распространения эха могут по регистрам быть примерно на 0,5 сек. дольше. Количество зрителей в значительной степени влияет на воспринимаемое эхо из-за абсорбционной способности одежды. Пример 2: Залы для игры в салибанд и бадминтон Залы для игры в салибанд и бадминтон часто представляют собой часть общеспортивных залов, которые пригодны для многоих видов спорта. Обычно объявления в них не делаются, и для эха от исполнения музыки особых условия не ставится. Пример 3: Торговые залы Рис. 6.6. Звукопоглощение с помощью перфорированной фанеры в спортивном зале японской школы. Небольшие торговые залы обычно не требуют особых акустических решений в отношении времени распространения эха, поскольку полки с товарами действуют довольно эффективно в качестве амортизаторов звуков в широком диапазоне. В крупных торговых помещениях, напротив, сокращение времени распространения эха с помощью специальных конструкций обосновано, потому что в них звучат рекламные объявления. Фоновая музыка особых акустических решений не требует. Уровень шумового фона В помещениях в диффузном поле от далекого источника звука уровень звука понижается при применении звукопоглощающих материалов или конструкций. Таким образом, уровень шумового фона в помещении можно понизить путем добавления абсорбционных материалов. Звукоизоляция Нормы и правила, касающиеся звукоизоляции и отражения шума, приводятся в разделе С1 Финского сборника строительных норм. Часто из назначения здания вытекает необходимость звукоизоляции его оболочки. Иногда повышенный уровень звукоизоляции Рис. 6.7 Дерево имеет множество форм применения. Еще один пример решения звукопоглощения в спортивном зале. определяется требованиями местного плана застройки в связи с чрезвычайно высоким уровнем транспортных шумов или от самолетного движения. Предпосылкой эффективной звукоизоляции является тщательная установка изоляционных материалов и герметичность швов. 88 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Рис. 6.8 В библиотеке пос. Исокюрё искусное решение звукоизоляции позволило создать в помещении уютную атмосферу. 6.1.5 Перегородки и междуэтажные перекрытия Перегородки могут быть выполнены либо как крупные строительные детали, либо делаться на месте. В обоих случаях их сопряжение с крышей должно выполняться таким образом, чтобы между стеной и нижней поверхностью крыши оставался зазор, величина которого зависит от прогиба крыши. Соединение может быть обшито поясом из металла или из дерева. В целях звукоизоляции промежуток можно заполнить мягкой минеральной ватой. Сопряжение с наружной стеной не требует зазора, но для звукоизоляции его также можно закрыть минеральной ватой и, кроме того, эластичной шовной массой. Соединение междуэтажного перекрытия с наружной стеной тоже есть смысл проложить полосой минеральной ваты и заделать элас тичной шовной массой, а при необходимос ти закрыть нащельником, в качестве которого в верхней части перекрытия может использоваться плинтус или заделочная дорожка. Рис. 6.9 Гибкое соединение внутренней перегородки с верхним перекрытием с помощью полоски жести. 89 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Рис. 6.10 Различные влажностные напряжения 6.2 Принципы влажностной эффективности конструкций Ненужные влажностные напряжения можно уменьшить, если при проектировании и строительстве учитываются следующие 4 принципа: 1) Ограничение или предотвращение попадания влаги внутрь здания. Учитываются различные источники влаги и формы ее распространения. 2) Обеспечение возможности для выветривания влаги. Учитываются различные формы распространения влаги и воздействие редких источников влажности. 3) Минимизация воздействия влажности Влияние влажности контролируется, в частности, путем выбора материалов, стойких к ее воздействию. 4) Контроль за содержанием влаги и его колебаниями в различных слоях конструкций. Обеспечивается надежность соединений, а также краткость воздействия влажности. Следует избегать постепенного накопления влаги. 90 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Цоколь Для того, чтобы уменьшить повреждения, вызываемые поверхностными водами и брызгами, облицовочный материал фасада должен находиться выше уровня земли не менее чем на 300 мм. Если отделочный материал фасада очень подвержен влиянию влаги, следует обдумать возможность использования более высокого цоколя. Влажностные нагрузки и опасность загрязнения цоколя можно уменьшить с помощью прилегающей к нему отсыпки материалом, хорошо пропускающим воду. Достаточная высота пола, опирающегося на грунт, по отношению к поверхности окружающей территории уменьшает риск повреждений от дождевых и талых вод. Таяние льда и снега, собирающихся у цоколя, может вызвать перетекание напорных вод в фундамент и далее в конструкции пола. Если нет возможности обеспечить требуемую разницу в высоте между полом и поверхностью участка, при проектировании необходимо учитывать другие способы уменьшения влажностных нагрузок, в частности, эффективное отведение поверхностных вод. Типичной чертой зданий павильонного тира является их большая Рис. 6.11 Цоколь и фундамент выставочного павильона «Пиркка» в г. Тампере. по сравнениею с жилыми зданиями протяженность. Если боковые размеры здания превышают 12 м., в его средней части почва под плитой, опирающейся на грунт, нагревается, и влажностные потоки начинают подниматься вверх. Конструкция работает, если покрытие пола не герметично. Влажностные нагрузки от поверхностных вод следует уменьшать с помощью достаточного уклона поверхности почвы в сторону от цоколя. Воду, стекающую с крыши, также необходимо отводить правильно, либо в ливневую канализацию, либо достаточно далеко от цоколя. Наружная стена Сплошной вентилируемый промежуток за наружной обшивкой стены позволяет влаге, проникшей в конструкцию, выветриваться вместе с вентилируемым воздухом. Промежуток должен быть открытым сверху и снизу, чтобы вода могла стекать. Единая паро- и воздухозащитная изоляция на теплой стороне конструкции, расположенная как можно ближе к поверхности, препятствует проникновению сырости в изоляционный слой путем диффузии и конвекции. Прогиб конструкции крыши и ее движение в отношении стены необходимо решать так, чтобы не нарушалась герметизация соединения. 91 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Внутренние помещения здания проектируются обычно с пониженным давлением, так что влажный воздух не стремится подняться изнутри вверх. В зданиях павильонного типа помещения обычно высокие, и в середине здания давление может быть высоким, так KUVA: Väliseinän liitos kattoon что влажность может стремиться подняться сквозь конструкции наружу. Риски можно уменьшить с помощью принудительной системы вентиляции, которая обеспечивает пониженное давление внутри здания. Если по какой-либо причине в здании должно быть повышенное давление, необходимо обратить особое внимание на герметичность конструкции. В очень влажных помещениях, например, в плавательных бассейнах, внутренняя поверхность конструкции должна быть чрезвычайно плотной, потому что контролирование влажностных условий в углах и в других местах верхней части с помощью вентиляции может быть затруднено. В холодных складах движение влаги направляется снаружи во внутрь, так же, как и в помещениях с пониженным давлением воздуха. В охлаждаемых помещениях направление движения влаги меняется в зависимости от времени года и суток. Тщательно выполненная ветроизоляция наружных стен обеспечивает сохранность изоляционных качеств теплоизоляции и препятствует развитию конвекции, вызываемой давленим ветра, сквозь конструкцию и внутри теплоизоляционного слоя. Ветрозащита должна выдерживать воздействие влаги и пропускать водяной пар. При выборе отделочного материала для фасада необходимо обращать внимание на способность и материала, и швов противостоять воздействию дождевой воды. Необходимо учитывать движение воды и снега по стенам, а также отвод воды со стен. Деревянный фасад выдерживает погодные нагрузки, если учтены следующие факторы: - основанием для крепления должна быть прочная доска, не менее 25х100 мм; - для фасадной обшивки следует избегать нарощенных досок, а при соединении внахлест учитывать направление стока воды; - при наращивании фасадных досок концы их стоит перед установкой по крайней мере покрывать грунтовкой; - при горизонтальной обшивке концы досок следует тщательно пригонять друг к другу, чтобы соединения получились плотными; Рис. 6.12 Конструкция крыши и наружной стены производс твенного здания с полиуретановой изоляцией. - установку нащельников и изменение направления обшивки необходимо производить так, чтобы вода могла стекать в нужном направлении; - верхний конец вертикальной обшивки необходимо делать с уклоном наружу; - предварительно проделанные отверстия для гвоздей предотвра- 92 щают появление трещин. КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Сопряжения стеновой конструции Сопряжения должны быть герметичными и непроницаемыми как для воды, так и для воздуха. Соединения должны проектироваться таким образом. чтобы дождевая вода не брызгала на стены, не стекала по ним и не попадала внутрь конструкции. Если соединения герметичные, то влага изнутри помещения путем конвекции в конструкции не проникает. Например, окна плотно соединяются с парозащитой внутри стеновой конструкции или с изоляцией, если она непроницаемая. Все горизонтальные стыки следовало бы защищать металли ческими козырьками от попадания капель. К таким соединениям относятся, например, навесы, окна и двери, а также те места фасадов, где стыкуются разные отделочные материалы. Такая защита предотвращает попадание текучей воды внутрь конструкций. Козырьки должны выдаваться на достаточное растояние от стены. Под влиянием ветра водяная пленка движется вдоль стены, в том числе и вверх, в связи с чем используются т.н. противокозырьки. Попадание воды, а зимой снега в конструкции стены и крыши следует предотвращать. Окна желательно вставлять как можно ближе к внутренней поверхности стены. Если внутри помещение сухое, то окна могут располагаться и ближе к внешней поверхности стены. Если внутри здания вырабатывается влага или использование здания связано с повышенной влажностью, на внутренней поверхности окон возможно образование конденсата. Если окно располагается вблизи внутренней поверхности стены, воздухообмен возле него совершается нормально, и риск конденсирования влаги уменьшается. Конструкция свеса крыши Конструкция свеса должны быть такой, чтобы она защищала стеновую конструкцию от дождя. Свес защищает соединение стены и крыши, а также вентиляционные пути от дождевой воды и снега. В особых условиях может потребоваться противокозырек. Необходимо предотвращать также попадание воды с крыши и из водосточных труб на поверхность фасада и внутрь стеновой конструкции. Для наружных стен с деревянным каркасом рекомендуется широкий свес. Если свес узкий, то край у него должен быть приподнят, а желоб должен иметь правильную форму и достаточные размеры. При узком свесе стены подвергаются большей дождевой нагрузке, а Рис. 6.13 Конструкция крыши и стены производственного здания с изоляцией из минеральной ваты. пористый отделочный материл увеличивает влажностную нагрузку на фасад. 93 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Наружная кровля Наружная кровля должна быть гертметичной на всем своем протяжении. Особого внимания требуют все проходы, узлы соединений и креплений. При прерывном кровельном материале используется герметичное нижнее покрытие. В крышах сложной формы необходимо избегать узких мест, где легко скапливаются вода и снег. Все места, гле собирается большое коичество воды, могут вызывать дополнительные напряжения и нагрузки. Особенно тщательно необходимо проектировать усовые соединения и сгибы. При проектировании деталей следует учитывать свойства кровельного материала (усадка, сгибаемость), необходимо быть готовым к протечкам и продумать способы удаления воды. Вода и влага могут попадать в вентиляционные пути в крыше либо через места соединения кровельного материала, либо через верхнее перекрытие, если оно не герметично для проникновения воздуха. Удаление влажности должно обеспечиваться достаточно интенсивным проветриванием. Если в крыше нет вентиляционных путей, вентиляцию конструкции необходимо обеспечивать другими способами, например, с помоРис. 6.14 При наружном отводе воды нужно следить за тем, чтобы дождевая вода отводилась как можно дальше от конструкций. щью изоляции, уложенной с канавками, или с помощью вентиляторов, понижающих давление. Водоотведение Система отвода воды с крыши может быть как внутренней, так и наружной. При обеих системах свес может быть как узким так и широким. При внутренней системе отвода воды отверстия и каналы для ее стока необходимо проектировать так, чтобы вода в них не застревала и не замерзала. Особое внимание следует уделять встречным уклонам и внутренним усовым соединениям. При проектировании встречных уклонов необходимо учитывать прогибы главных и вспомогательных балок. Уклоны должны быть достатчоными, несмотря на прогибы. При наружной системе отвода воды нельзя размещать карнизные водосточные желоба внутри стеновой конструкции или по линии стены. Каналы для отвода воды должны легко поддаваться очистке. Талая вода под снегом на поверхности крыши, оказываясь на ее холодных частях у свеса, у воронок и водосточных труб, замерзает. Застывшая вода может стать запрудой для воды, стекающей сверху, из-за чего, если крыша не герметичная, могут произойти протечки. Опасность замерзания уменьшается при хорошей вентиляции и теплоизоляции верхнего перекрытия. 94 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН 6.3 Деление конструкций крыши и стен на крупные элементы Уже на ранней стадии подготовки запросов на предложение есть смысл определиться, в какой степени на строительстве здания могут применяться крупные элементы. Выбор влияет на составление документации. Использование крупных элементов в зависимости от конкретного случая может иметь следующие преимущества: - оболочка здания сооружается в короткий срок и внутренние работы можно продолжать в закрытом помещении; - существует большой выбор видов отделки внутренних и внешних поверхностей элементов; - нижняя поверхность крыши (включая, например, акустическую отделку) поступает в готовом виде уже с завода; - на верхней поверхности готовая гидроизоляция (на стройплощадке остается только заделка швов и, возможно, установка верхнего полотна); - Рис. 6.15 Деление на элементы может быть частью текстуры поверхности свесы и края элементов поступают в готовом виде с грунтовой окраской; - окна и наружная обшивка могут быть установлены уже на заводе; - р а сч ет э л е м е н то в п р о и з в од и тс я п о к а ж до му о бъ е к т у в отдельности, так что для каждого объекта конструкции могут быть оптимизированы; - монтаж можно производить в любое время года; - риски повреждений от погодных условий минимальны; - при работе зимой экономятся средства на отопление; - при возможном расширении здания элементы могут быть перемещаемы. При проектировании деления на элементы необходимо учитывать потребности устройства проемов в фасаде и крыше. Кроме того, на выбор могут оказывать влияние также условия на месте строительства. Готовые элементы могут состоять из одной или нескольких частей. При обычной величине пролетов толщина элементов может быть - стены – ок. 200 мм + обшивка - крыша – ок. 400 мм + вентиляционный зазор. О выборе типов элементов стоит посоветоваться с изготовоителями. 95 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Обычное прямоугольное здание павильонного типа делится на элементы так, чтобы их количество было по возможности меньше. Применение соединительных деталей позволяет свободно выбирать размеры основных элементов. Есть смысл применять элементы в их полную ширину. В зданиях свободной формы элементы проектируются в зависимости от конкретного случая, но при этом так, чтобы их можно было изготовлять серийно. Зачастую возведение здания из элементов применяется именно для сложных объектов. 6.3.1 Элементы крыши Область применения элементов для крыши – это пролеты длиной 4,8 – 12 м. Элементы состоят обычно из нескольких частей, так что общая длина каждого составляет 18-24 м., наибольшая длина – 26 м. Рекомендуемая ширина 2400 мм. Соединительные детали при необходимости могут быть уже. Корпус Рис. 6.16 Круглой формы здание аквапарка выполнено из крупных элементов. ”Тропикландия” в г.Оулу. В качестве несущей коснтрукции используются балки из клееной фанеры или из клееного дерева. В качестве подсобных опор между главными используются мерные или обычные пиломатериалы, обычно к/к 600. Плиты для внутренней облицовки Внутренние поверхности в помещениях создаются из облицовочных плит, которые можно отделывать в зависимости от требований, предъявляемых к этим помещениям. Крепление может быть выполнено с помощью реек, закрывающих швы. С точки зрения пожарной безопасности облицовочные плиты образуют на поверхности крыши защитную обшивку класса ЕI10 (ЕI15 или ЕI30 ). При необходимости могут быть использованы и более эффективные защитные облицовочные плиты. Если пожарно-технические требования не ставят ограничений, облицовочные плиты можно устанавливать и поверх вспомогательных балок. Архитектору необходимо на плане или пожаро-техническом чертеже-схеме указывать по каждому участку класс защитной противопожарной облицовки, а также различные участки облицовки внутренней поверхности. Гидроизоляция На верхней поверхности элементов на заводе может быть установлено однослойное покрытие. Гидроизоляционные швы между элементами закрываются на строительной площадке. Нижний слой двухслойной гидроизоляции элементов тоже может быть установлен уже на заводе. 96 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Высота элемента крыши. Снеговая нагрузка 1,8 kN/м2 500 Высота элемента, мм 450 400 350 300 250 4800 6000 7200 8400 9600 Kehäväli мм Зависимость высоты трехчастного элемента крыши от шага рамы. Снеговая нагрузка 1,8 кН/м2 Теплоизоляция В качестве теплоизоляционного материала может использоваться, например, строительный полиуретан, обладающий хорошими прочностными и теплоизоляционными свойствами. Материал работает в качестве несущей и придающей жесткость части элемента; обычная его толщина – 70-150 мм. В зависимости от метода монтажа и защиты его установленное для него значение λn = 0,020-0,030 W/мK (для конструкций крыши обычно 0,022 W/мK). На вспомогательных опорах можно использовать также твердые минераловатные плиты толщиной 100-180 мм. Значение λn для них = 0,037-0,041 W/мK в зависимости от способа защиты. При использовании минераловатных плит элементы всегда снабжаются парозащитой и обеспечивается их вентиляция. Вентилируемые элементы для крыши с минераловатной теплоизоляцией Мягкая минеральная вата в качестве теплоизоляции применяется при толщине 150-350 мм. Значение λn = 0,037-0,045 W/мK в зависимости от способа защиты. Величина вентиляционного промежутка определяется в зависимости от объекта на основе предъявляемых к нем требований, обычно это 100-150 мм. В зависимости от конструкции в вентилируемых элементах крыши используются ветрозащита и/или нижнее покрытие. 97 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН 6.3.2 Стеновые элементы Элементы для стен используются в диапазоне пролетов 4,8 – 10 м. Элементы часто составляются из нескольких частей, так что длина их составляет обычно 10 – 16 м. Рекомендуемая ширина – 2400-3000 мм. в соответствии с длиной облицовочных плит, но окончательно ширина согласуется в зависимости от конкретного случая. Наибольшая длина одного элемента примерно 16 м. В чертежах, прилагаемых к запросу на предложение, архитектор должен указать желательное или необходимое расположение швов. Необходимо определиться в отношении направления расположения и размера элементов. Вертикальные элементы используются, обычно, в случае, если хотят отказаться от ветровых колонн, и опорное расстояние от верха фундамента до свеса крыши достаточно (от трех до восьми метров). Для колонно-балочных каркасов обычное направление установки элеменов стен – горизонтальное. Со стороны фасада расположение швов может отличаться от внутреннего, если элементы обшиваются на стройплощадке. Рис. 6.17 Монтаж элементов стен выставочного зала «Пиркка». Корпус Корпус элементов – того же типа, что и в элементах для крыши, т.е. в качестве несущей коснтрукции выступает балка из клееной фанеры или в определенных случаях – из клееного дерева. Для вспомогательных опор между основными используется размерные или обычные пиломатериалы, обычно к/к 600. Внутренняя обшивочная плита На вну тренней поверхнос ти находитс я обшивочна я плита, тип которой можно выбирать в зависимости от требований, предъявляемых к помещению. С точки зрения пожарной безопасности облицовочные плиты образуют на поверхности стены защитную обшивку класса ЕI10 (или ЕI15 ). При необходимости могут быть использованы и более эффек тивные защитные облицовочные плиты. Архитек тору необходимо на плане или пожаро-техническом чертеже-схеме указывать по каждому участку класс защитной противопожарной облицовки. Участки с разными облицовочными материалами указываются на схемах. 98 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Толщина одночастного стенового элемента 300 Eleмentin paksuus мм 250 200 150 4800 6000 7200 8400 Высота элемента,мм Таблица 6.3 Зависимость толщины одночастного стенового элемента от шага рамы без наружной обшивки. В качестве наружной обшивки используются ветрозащитные обшивочные плиты (или пленка), которые устанавливаются с наружной стороны теплоизоляции. Если используются ватные ветрозащитные плиты, то дополнителную изоляцию получают и каркасные стойки. Поверх ветровой защиты на заводе делается готовая обрешетка. Крупные стеновые элементы с минераловатной изоляцией В качестве теплоизоляционного материала используется мягкая минеральная вата толщиной 100-175 мм. Значение λn = 0,037-0,045 W/мK. В качестве ветрозащиты используются обычно гипсовые ветрозащитные плиты, но применяются и другие материалы. 99 КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН Конструктивные слои элементов 6.3.3 Примеры выбора типов элементов А 1 Элементы крыши 2 3 4 5 6 7 8 9 В 1 2 3 4 5 6 Гидроизоляция, класс VE10 – VE80 (в зави симости в том числе от наклона крыши) Твердая минераловатная кровельная плита с пазами OL-K 30 мм Минеральная вата OL-Р 70-150 мм (толщина,значение ”u” в зависимости от требований) Парозащита, швы внахлестку 200 мм Решетчатая обшивка Промежуточная балка Обшивочная плита в соответствии со строит ельным описанием, например, гипсовая или акустическая Планки для креплления обшивочных плит Балка из клееной фанеры. Гидроизоляция, класс VE10 – VE80 (в зави симости в том числе от наклона крыши) Полиуретановая изоляция АL 80-150 Промежуточная балка Обшивочная плита в соответствии со стро ительным описанием, например, гипсовая или акустическая Планки для креплления обшивочных плит Балка из клееной фанеры элементов крыши. Более точные значения толщины материалов и прочие свойства необходимо в каждом отдельном случае определять на основе качественных требований, вытекающих из назначения здания. А Элементы, применимые в торговых и промышленных зданиях Такие элементы, отвечающие обычным требованиям, в зависимости от конкретного случая можно изготавливать с применением различных гидроизоляционных материалов, тепло- и звукоизоляцией различной толщины и с нижней обшивкой. При необходимости элементы этого типа могут быть модифицированы и для более ответственных зданий. В Элементы, применимые в производственных, складских и торговых зданиях Данный «базовый» тип применим для обычных зданий разного С 1 Гидроизоляция, класс VE10 – VE80 (в зави симости в том числе от наклона крыши) 2 Шпунт 3 Верхняя балка + вентиляционный промежток 4 Ветрозащита, крепление механическое по краям 5 Минеральная вата, 150 – 300 мм 6 Промежуточная балка 7 Парозащита, швы внахлестку 200 мм 8 Обшивочная плита в соответствии со стро ительным описанием, например, гипсовая или акустическая 9 Планки для крепления обшивочных плит 10 Балка из клееной фанеры назначения. Толщина теплоизоляционного слоя может варьировать- D 1 тве материала для нижней поверхности благодаря своим хорошим 2 3 4 5 Е F 100 Ниже приводятся четыре примера применения различных типов Гидроизоляция, класс VE10 – VE80 (в зави симости в том числе от наклона крыши) Полиуретановая изоляция, например, АL 80150 Акустическая плита Промежуточная балка Балка из клееной фанеры Балка из клееной фанеры Решетчатая обшивка в вертикальном/ горизонтальном направлении Гипсовая ветрозащитная плита Каркас + мин. вата 150 (100-200) Парозащита, швы внахлестку 200 мм Обшивочная плита в соответствии со строи тельным описанием ся. Акустическая плита на нижней поверхности работает также и в качестве теплоизоляции. С Элементы, применимые для крыш плавательных бассейнов Швы между элементами должны быть очень плотными, а парозащита должна выдерживать в более сложных, чем обычно, условиях. Верхняя часть крыши должна иметь достаточный вентиляционный промежуток. Во внутренней отделке следует избегать применения материалов, реагирующих на влажность. Дерево годится в качесвизуальным и акустическим качествам. D Элементы для крыш ледовых дворцов Полиуретановая изоляция, как материал воздухо- и паронепроницаемый, в строительно-физическом отношении ведет себя правильно, хотя давление пара на конструкции иногда направлено изнутри наружу, а иногда снаружи вовнутрь. Из-за низких температур внутри здания крыша должна быть герметичной, тогда вентиляцию можно контролировать. Для акустических целей следует использовать плиты, отражающие тепловое излучение, они в сочетании с деревянными частями крыши образуют поверхность, эффективно снижающую время распространения эха. Доска 22*100, деление в соответствии с обшивкой фасада Полиуретановая плита АL 80-120 Обшивочная плита в соответствии со строи тельным описанием Балка из клееной фанеры КОНСТРУКЦИИ КРЫШИ И СТЕН A B C D Рис. 6.18 Варианты элементов для крыши Стеновые элементы E F Ниже приводится два примера различных элементов для стен. Е Крупный стеновой элемент для обычных условий Крупный стеновой элемент с изоляцией из минеральной ваты можно модифицировать в зависимости от требований к качеству и размерам как для обычных, так и для более ответственных условий. F Небольшой стеновой элемент для меняющихся условий (например, для ледовых дворцов или промышленных зданий) Полиуретановая изоляция как материал воздухо- и паронепроницаемый в строительно-физическом отношении ведет себя правильно, хотя давление пара на конструкции иногда направлено изнутри наружу, а иногда снаружи вовнутрь. Высота элемента может соответствовать всей стене целиком, либо части ее. Внутренняя поверхность стены не закреплена на внешней поверхности стойки, так что в промежутке между ними можно прокладывать трубы и провода. Рис. 6.19 Варианты элементов для стен. 101 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 7 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 7.1 Общие положения Пожарная безопасность – это в первую очередь вопрос безопасности людей и во вторую – сохранности имущества. На практике в зависимости от назначения в зданиях павильонного типа приходится принимать во внимание оба эти фактора. Пожаробезопасные решения при применении деревянных конструкций не составляют проблемы, так как пожаротехническое поведение таких конструкций хорошо известно. Предсказуемость поведения деревянных конструкций во время пожара делает их безопасными также и с точки зрения действий пожарников. В этой главе рассматриваются современные нормы применения дерева. Основными являются вопросы - п р и к а к и х ус л о в и я х и с п о л ь з о в а н и е де р е в а с та н о в и тс я возможным; - каким образом обосновывается и проектируется пожарная безопасность объекта. Цель состоит в том, чтобы дать проектировщику подробную информацию по ходу процесса проектирования. 7.2 Основания В параграфе 50 закона о землепользовании и строительстве пожарная безопасность определяется как одно из существеннейших технических требований. В соответствии с частью Е1 Строительных норм и правил это в первую очередь означает, что - несущие конструкции здания в случае пожара должны предположительно выдерживать определенное минимальное время; - распространение огня и дыма в здании должно быть ограничено; - должно быть ограничено распространие огня на соседние здания; - в случае возникновения пожара люди должны иметь возможность покинуть здание или должна существовать возможность спасти их иным способом; - необходимо учитывать безопасность спасателей. Требования пожарной безопасности считаются в достаточной мере соблюденными, если 102 здание спроектировано и построено с соблюдением правил и указаний части Е1 строительных норм и правил; - соблюдение требований пожарной безопасности подтверждается в зависимости от конкретного случая с помощью других признанных надежными способов с учетом характеристик и назначения здания. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В первом случае проектирование основывается на делении зданий по классам пожароопасности и количественных значениях, приведенных в разделе Е1 строительных норм, в втором – на гипотетическом развитии пожара (функциональный расчет пожарной безопасности). Функциональный расчет пожарной безопасности по сравнению с обычными требованиями, привязанными к материалам, позволяет B-s1,d0 Цементно-волокнистые плиты Гипсокартонные плиты с поверхностью из картона более широко применять дерево и в отдельных случаях при тщательном проектировании позволяет добиться даже более Древесногипсовые плиты надежной пожарной безопасности. При проектировании возможно одновременное использование обоих этих методов. В этом случае функциональный метод можно использовать, например, Цементно-гипсовые плиты C-s2,d1 Древесно-стружечные плиты с алкидной шпаклевкой (одно изделие признано типовым) - при расчетах дымоудаления: - при расчетах времени на эвакуацию; Ламинатные плиты высокого давления - для определения эффективности различных сигнальных Фанера с пленочным покрытием устройств и систем пожаротушения; - C-s2,d1 для расчета несущих конструкций. древесно-стружечные плиты с мела миновым покрытием Настоящее пособие создается в переходный период. Отдельные моменты, связанные с расчетами пожарной безопасности, будут меняться применительно к общим требованиям Европейского Прочие древесно-стружечные плиты с алкидной шпаклевкой D-s2,d2 Строительные деревянные пиломатериалы Союза, и пока еще нет ясности относительно переходного периода и Фанера толщиной 3 мм возможного признания специфических национальных особенностей. Твердые и полутвердые древесно-во локнистые плиты Проектировщикам в течение всего переходного периода необходимо следить за достоверностью используемой информации. 7.3 Пожарная ситуация в здании павильонного типа Древеснoстружечные плиты F- Пористые древесно-волокнистые плиты 1 Бумага и картон При специальной обработке применение пористых древесно-волокнистых плит может быть отнесено к классу D – s2,d2 1 Опасность возгорания Опасность возгорания зависит от многих факторов, большинство Дополнительными знаками s и d обозначается из которых могут постоянно меняться. Для соблюдения пожарной безопасности решающим фактором является поведение самих пользователей здания. Поддержание чистоты важно хотя бы даже Таблица 7.1 Классы поверхностного слоя изделий на древесной основе с точки зрения комфортности и санитарных требований, и в особенности это важно для тех производственных и сельскохозяйственных помещений, где существует опасность взрыва пыли. Статистика свидетельствует о том, что опасность возникновения пожара независимо от использованных строительных материалов возрастает с увеличением площади здания. Обучение персонала точному знанию путей эвакуации, делению помещения на противопожарные отсеки, а также запуску систем пожаротушения вручную особенно необходимо в производственных и складских зданиях, а также во многофункциональных сооружениях. Опасность возгорания в торговых помещениях в значительной степени зависит от профиля предприятия и функционального расположения отделов, а также от помещений для приемки товара и складирования отходов. Надзорные органы обращают особое внимание на правильность расположения проходов и путей эвакуации, 103 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ на организацию наблюдения за всеми торговыми помещениями, а также на защищенность погрузочных платформ и мест складирования отходов от хулиганских действий. Ремонтные работы на трубопроводах и на крыше, при которых используется сварка или паяльные лампы, следует обязательно выполнять с помощью квалифицированных работников и при соответствующем наблюдении. Очень часто причиной пожара в зданиях павильонного типа являются недостатки при проведении работ на крыше; в этих случаях внутренняя система пожаротушения является малоэффективной. Учитывая возросшее количество проявлений хулиганства, есть смысл применять по мере возможности пассивные способы предотвращения пожара. Это значит, в частности, что остающиеся без наблюдения или легко воспламеняющиеся помещения должны проектироваться достаточно безопасными и труднодоступными для посторонних. Например, места складирования макулатуры и места хранения погрузочных поддонов не следут располагать у стен здания или на открытой погрузочной площадке на неогороженной территории. При работе с легковоспламеняющимися материалами и изделиями кроме систем пожаротушения важна еще и готовность персонала к правильным действиям. Пожароопасные предметы и товары (например, пиротехнические изделия) необходимо хранить с соблюдением специальных условий и выставлять только под наблюдением квалифицированных работников. В помещениях для погрузки и выгрузки тоже должны иметься соответствующие системы безопасности. Под трибунами или им подобными конструкциями не должно быть труднодоступных тесных помещений, в которых со временем могут накапливаться пыль и мусор и которые могут загореться даже от небрежного обращения с сигаретой. То же относится и к обмотке труб, электрическим решеткам и вентиляционным каналам. Развитие пожара в здании павильонного типа Обычный пожар характеризуется тремя стадиями: 1. Стадия возгорания, при которой температура постепенно повышается примерно до + 400 С°. С точки зрения безопасности персонала эта стадия – решающая. Она же предъявляет самые большие требования к воспламеняющей способности поверхностного слоя конструкций. При подъеме температуры до + 500 - 600 С° все горючие материалы, находящиеся в помещении, воспламеняются одновременно (вспышка). 104 2. Следующая стадия – горение, при которой температура поднимается до + 1100 - 1200 С°. 3. Стадия остывания наступает после того, как все горючие мате- ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Таблица 7.2 Развитие пожара риалы выгорели, и температура быстро снижается. В зданиях павильонного типа пожар, однако, развивается иначе, чем в низких помещениях. Огонь обычно не вспыхивает так, чтобы заполнить все помещение, а сосредотачивается в месте возгорания, так как из-за большой высоты воздушное пространство велико, и подъем температуры происходит медленнее, чем, например, в жилом помещении. У края крыши температура при развитии пожара нарастает очень медленно за исключением, в некотрых случаях, мест прямо над пламенем. Пожар, возникающий в здании павильонного типа, на первой стадии обычно концентрируется на оборудовании (за исключением случаев, связанных с ремонтными работами) или на отдельных конструкциях; редко на конструкциях самого здания и почти никогда на несущих конструкциях. Возникновение пожара Причин возникновения пожара может быть много. Часто причиной являются упущения пользователей, иногда технические неисправности, в частности, электропроводки. Пожар может возникнуть из-за пыли или проникновения газа в ходе производственного процесса или неконтролируемого повышения температуры. Безопасность людей должна быть обеспечена с помощью достаточного запаса времени на эвакуацию, что достигается путем расчета необходимой пожаростойкости конструкций, а также оборудования помещений четко обозначенными и правильно оснащенными основными и запасными путями эвакуации. 105 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ При расчете огнестойкости несущих конструктивных частей используются следующие значения скорости обугливания изделий из дерева: Прочие особенности В высоких помещениях зданий павильонного типа особое внимание необходимо обращать на срабатывание спринклерных систем. а) Хвойная древесина (ель и сосна): Повышение температуры и распространение дыма может быть - конструкционная древесина с удельной плотностью таким медленным, что система реагирует недостаточно быстро, ≥ 290 кг/м3 и миним. толщиной 35 мм - 0,8 мм/мин. запуска. так что пожарную автоматику следует дополнить ручной системой Многослойное клееное дерево с удельной плотностью Защита имущества ≥ 290 кг/м3 - 0,7 мм/мин. При пожаре в первую очередь необходимо стремиться обеспечить Деревянные панели с удельной плотностью безопасность людей, и в этом отношении нельзя торговаться. На ≥ 450 кг/м3 и толщиной 20 мм - 0,9 мм/мин. крупных объектах полная конструктивная защита имущества может б) Конструкционная древесина или многослойное клееное дерево лиственных пород с удельной плотностью оказаться нецелесообразной из-за связанных с этим очень высоких ≥ 450 кг/м3 , а также дуб * - 0,5 мм/мин. в) Конструкционная древесина или многослойное клееное дерево лиственных пород с удельной плотностью ≥ 290 кг/м3 - 0,7 мм/мин. затрат. Поэтому здание может состоять из нескольких пожарных отсеков разной степени защиты. Пожароопасность различных видов имущества и необходимость их защиты определяется с помощью статистических данных. На их основе можно посоветоваться со страховым обществом относительно экономической оптимизации уровня защиты. Более высокий уровень противопожарной защиты ведет к снижению страховых взносов. Для панелей на основе древесины с удельной плотностью ≥ 450 кг/м3 и толщиной 20 мм. скорость обугливания считатеся равной Возможность ремонта Степень повреждения деревянных конструкций от пожара может - из фанеры – 1,0 мм/мин быть ус тановлена дос таточно точно. Нес ущая способнос ть - прочие кроме фанеры - 0,9 мм/мин конструкции после ее очистки от обуглившейся части с достаточной степенью точности определяется на основании поперечного разреза * В сборнике финских строит. норм RakMkok/В, нац. документе по применению Eurocode 5/ деревянное проектирование, в раздел 3.1 п.2 внесено изменение: для скорости обугливания березы и дуба принято значение 0,6 мм/мин. здоровой древесины. Кратковременный пожар может не нанести ущерба прочности конструкций, но визуальный аспект и, возможно, запах могут сделать ремонт необходимым. Обугленный слой можно удалить, Таблица 7.3 Скорость обугливания различных изделий из дерева например, с помощью пескоструйного аппарата, после чего другие действия могут и не потребоваться. Обгоревшую конструкцию можно также «закрыть футляром». При необходимости прочность обгоревшей конструкции может быть обеспечена путем наращивания нового дерева с обеих сторон. Повреждение конструкции может произойти и в процессе тушения пожара. Наиболее вероятным является намокание конструкций. Перед тем, как приступить к ремонту, конструкции необходимо тщательно высушить. 106 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 7.4 Безопасность деревянных конструкций Обугливание дерева При горении дерево обугливается с поверхности. Уголь образует на поверхности дерева слой, замедляющий проникновение тепла вовнутрь, в результате чего дерево в качестве несущей конструкции не требует дополнительной противопожарной защиты при условии, что в случае пожара оно сохраняет несущую и защитную способность в течение времени, требуемого нормами. Противопожарная защита стальных сопряжений каркаса также Рис. 7.1 Горение дерева и температура должна быть обеспечена. Это может быть сделано с помощью де- Кроме того рева, если в здании несущие конструкции выполнены из материала - для плотно уложенных многослойных конструкций скорость обугливания можно расчитывать как общую для толщины всех слоев; класса D. Дерево может применяться для противопожарной защиты стали. С 30-60 минут. - при плотном прилегании к конструктивной древесине одно- или многослойных деревянных деталей скорость обугливания расчитывается как общая для конструктивной древесины и прилегающих слоев; Пожаротехнические расчеты - обугливание учитывается для всех поверхностей, которые прямо подвержены огню; помощью дерева можно обеспечить требование о защите в течение Пожаротехнические расчеты деревянных конструкций легко произвести: предполагается, что не обработанное от пожара дерево просто обугливается со скоростью, зависящей от вида древесины. После пожара поперечный разрез необугленной части расчитывается на нагрузки пожарной ситуации с использованием коэфициента частичной надежности нагрузки и материала, равного 1,0. - обугливание не принимается во внимание для таких частей конструкций, которые при гипотетическом пожаре закрыты другими конструкциями, включая соединительную поверхность сопрягаемых материалов, в том случае, если плотность прилегания материалов установлена; - обугливание не принимается во внимание для тех поверхностей конструкций, которые защищены противопожарной обшивкой или покрытием. Для прочих значений плотности и толщины скорость обугливания расчитывается по формуле: Изучение скорости обугливания применяется также при расчете толщины дерева, используемого для противопожарной защиты. Если, например, скорость обугливания пиломатериала принимается где за 0,8 мм/мин, то толщина зашитной конструкции для разных классов пожаростойкости составит ЕI15 � 12 мм ЕI30 � 24 мм ЕI60 � 48 мм ЕI90 � 72 мм ЕI120 � 96 мм и т.д. Скорость обугливания для клееной фанеры и клееного дерева для β единицей является кг/м3 и для t p - милиметры. П.3.3 Клеи В соответствии с EN 301 с адаптацией ENV 1995-1-1, п.3.5(2) фенол-формальдегидные и аминопластиковые клеи соответствуют требованиям пункта 3.1 (1) р : глубина обугливания при подверженности стандартному пожару составляет принимается - для клееной фанеры в вертикальном направлении против швовсклеивания 0,6 мм/мин; - для клееного дерева 0,7 мм/мин; - д ля к лееной фанеры по направлению швов ск леивания 1,0 мм/мин. где - βo = скорость обугливания и d – глубина. 107 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Для ситуации пожара можно пользоваться следующими расчетными нагрузками: - нагрузка от пребывания и собрания людей 0,75 kN/м2; - нагрузка при тесноте и скученности 2,0 kN/м2; - снеговая нагрузка – 50% от удельной нагрузки; - ветровая нагрузка – 30% от удельной нагрузки (не воздействует одновременно со снеговой нагрузкой). Таким образом, противопожарные расчеты деревянного каркаса и, при необходимости, других конструкций, производятся путем рассмотрения скорости обугливания. При стандартных решениях массивная деревянная конструкция хорошо выдерживает нагрузки, соответствующие классу R30, без дополнительных мер. Способы защиты Требования классов пожарной защиты, превышающие требования класса R30, обеспечиваются путем увеличения размеров деревянных конструкций. При расчетах пожарной безопасности каркаса проверяется воздействие эксцентричного обугливания на размеры сжатого стержня и пожаростойкость опоры против опрокидывания изогнутой конструкции. Жесткость каркаса расчитывается в соответствии с требованиями его пожаростойкости. Противопожарная защита сопряжений производится, как правило, с помощью деревянной обшивки. Крупные стальные поверхности простой формы (например, тяги) можно защищать с помощью нанесения противопожарного покрытия. Воздействие деревянных конструкций на пожарную нагрузку При расчетах пожарных нагрузок учитывается деревянный каркас. На самом деле из-за обугливания вся деревянная конструкция участвует в пожаре только точечно, над местом возгорания. Эта информация может быть использована при расчетах пожарной безопасности. В здании павильонного типа деревянные конструкции каркаса размещаются на некотором расстоянии друг от друга. Поэтому пожар не сразу распространяется в боковых направлениях, если поверхность пола способствует распространению пожара лишь в незначительной степени (класс L). В вертикальном направлении пожар распространяется быстрее. 108 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 7.5 Пожаротехническая проверка здания павильонного типа с деревянными конструкциями 7.5.1 Основания Для строительного проекта центральной задачей проектирования я в л я е тс я о п ти м и з а ц и я к л а с с а п ож а р о о п а с н о с ти з д а н и я и его пожаротехнических харак терис тик. Пожаротехническая экспертиза здания осуществляется как с точки зрения сегодняшних потребностей застройщика, так и с точки зрения всего жизненного цикла сооружения. Основаниями для экспертизы являются: - официальные нормы и требования или так наз. функциональный расчет пожарной безопасности; - заключение органов гражданской обороны и строительного надзора; - технические вопросы страхования. Официальные нормы и требования В отношении официа льных норм и требований отправным документом является часть Е1 Сборника финских строительных норм ”Пожарная безопасность зданий: требования и правила”, а также часть Е2 ”Пожарная безопасность производственных и складских зданий: инструкции”. Вместо применения указанных выше документов экспертиза может основываться на функциональном расчете пожарной безопасности для конкретного объекта с учетом гипотетического развития пожара, при этом расчет должен касаться всех ситуаций, могущих возникнуть на данном объекте. Применение этого метода предполагает умение составлять расчеты пожарной сит уации. Данное пособие основывается на использовании существующих норм и правил. Заключение органов гражданской обороны и строительного надзора Представители органов гражданской обороны и строительного надзора могут использовать свои полномочия в отношении толкования норм и правил. В отдельных случаях указанные нормы и правила трудно поддаются пониманию, и в их истолковании есть достаточно оснований для размышлений. Кроме того, в их толковании существуют довольно большие различия в разных муниципальных округах: есть отличия в понимании норм местными официальными лицами, различаются возможности местных спасательных служб и т.п. 109 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Требования, относящиеся к различным частям здания, обозначаются следующим образом: R - несущая способность E - плотность I - изолируемость. После обозначений R, REI, RE, EI;E указывается пожаростойкость в минутах в виде одной из приведенных ниже цифр: 15,30,45,60,90,120,180 или 240. Полученное таким образом обозначение указывает на категорию пожароопасности части здания. например, EI60. Обозначение категории пожароопасности может быть дополнено следующими признаками: М – ударопрочность при пожаре; С – дверь с автоматическим закрывающим устройством W – органичеснная проницаемость теплового излучения Таблица 7.4 Требования в отношении частей здания Технические вопросы страхования Технические вопросы страхования имеют большое значение для стоимости страхования от пожара. На риски страхового общества и, соответственно, на стоимость страхования от пожара оказывают воздействие следующие факторы: - риски, связанные с опасностью возгорания, как, например, пожарная нагрузка здания, связанная с его назначением, а также категория пожароопасности производственного здания, которая определяется в конечном счете контролирующим органом в соответствии с собственным заключением; - факторы, относящиеся к огнестойкости здания, в частности, огнестойкость частей и технических систем здания, которая определяется по категории пожароопасности здания и на основании конструкций и систем применяемых в действительности; - факторы, имеющие отношение к пожаротушению, среди которых важнейшими являются уровень защиты и возможности спасательных служб. Риски, связанные с областью деятельности, по своей порядковой категории являются наиболее значительными и для объектов, подверженных им, увеличивают стоимость страхования от пожара в несколько раз, до 20, по сравнению с теми, где такие риски отсутствуют. Влияние частей здания и технических систем на стоимость страхования при переходе от категории пожароопасности Р2 к Р3 или Р1 составляет порядка ± 50%. Технические вопросы страхования необходимо выяснять в страховом обществе на как можно более ранней стадии, поскольку значение особенностей объекта может быть очень велико. 7.4.2 Пожаротехническая экспертиза производственного здания с деревянными конструкциями Целью пожаротехнической экспертизы является выяснение оптимальных с точки зрения застройщика решений как основы для переговоров с официальными организациями. В заявке на получение разрешения на строительство указывается оптимальное решение, разработанное с учетом потребностей, которое обычно представляет собой минимум, соответствующий нормам. Если после получения разрешения на строительство объявляется конкурс на подряд, то в связи с этим может измениться выбор строительных материалов. Если материалы меняются в 110 противопожарном отношении на более эффективные, то такие изменения не запрещаются. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Типы производственных зданий, подлежащих контролю Большинство производственных зданий являются одноэтажными и относятся к группе с пожарной нагрузкой 600-1200 МJ/м2 или свыше 1200 МJ/м2, и к категории пожароопасности 1 или 2. Пожарная нагрузка определяется в принципе по части Е1 Сборника строительных норм и правил, и в конечном счете ее определяет орган пожарного надзора на основании специфики объекта. Категория пожароопасности определяется на основании опасности пожара от основного вида деятельности, основания для отнесения изложены в части Е2 Сборника строительных норм и правил. Таким образом, в отношении групп пожарной нагрузки и категорий пожароопасности речь идет о четырех различных случаях, которые приведены в таблицах 7.5 – 7.10: - гру п п а п ож а р н о й н а гру з к и 6 0 0 - 1 2 0 0 М J / м 2 , к ате го р и я пожароопасности 1; - гру п п а п ож а р н о й н а гру з к и 6 0 0 - 1 2 0 0 М J / м 2 , к ате го р и я пожароопасности 2; - группа пожарной нагрузки свыше 1200 МJ/м2, категория пожароопасности 1; - группа пожарной нагрузки свыше 1200 МJ/м2, категория пожароопасности 2. Рассмотрению подлежат, в основном, те пожаротехнические требования по отношению к производс твенным зданиям с деревянными конструкциями, которые необходимы при сравнении различных вариантов. Например, путей эвакуации рассмотрение не касается, так как при всех вариантах в этом отношении не существует различий. Определение категории пожароопасности При опреде лении к атегории пож ароопаснос ти ис ходными факторами являются: - назначение здания; - этажность: - высота: - количество работающих; - поэтажная площадь. Прочими факторами являются группа пожарной нагрузки, а также степень пожароопасности производственного здания. Категория пожароопасности одноэтажного производственного здания определяется в зависимости от высоты здания, поскольку назначение здания и этажность уже привязаны друг к другу, а для количества работающих и площади этажей ограничений не установлено. 111 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Выяснение пожаротехнических требований Рассмотрение пожаротехнических требований производится в соответствии с таблицами 7.5 – 7.10 и начинается с установления того, можно ли с учетом потребностей застройщика привести здание оптимальной категории пожароопасности, к оптимальному уровню защиты, например, категории Р3, к уровню 1 (ST 1). Если на основании требований определенной колонки это невозможно или не годится в каком-либо другом отношении, выясняется, можно ли его привести к уровню защиты 2. Если и это невозможно, выясняется, можно ли его привести к уровню 3, или, например, к уровню 2 категории Р2. При необходимости производится экономическое сравнение в отношении вариантов по разным колонкам. Уровень защиты 3 (автоматическая система пожаротушения) снижает требования почти по всем пожаротехническим параметрам. Но на одном объекте не могут быть использованы все послабления. Например, площадь пожарного отсека определяется по усмотрению з а с тр о й щ и к а . Ур о в е н ь з а щ и ты 2 ( а вто м атич е с к а я с и с те м а пожарного оповещения) предоставляет возможность понизить уровень требований, например, в отношении площади пожарного отсека, которая может определяться по усмотрению заказчика. Уровень защиты 2 предполагает наличие различных открывающихся люков для дымоудаления, устройство которых может вызвать такие затраты, что будет разумнее перейти на уровень защиты 3. Деление на пожарные отсеки также связано с дополнительными расходами, в частности, в отношении вентиляции, так что в этом случае может быть выгоднее перейти на более высокий уровень защиты или на более высокую категорию пожароопасности здания, чем прибегать к делению на отсеки. Расположение здания также оказывает влияние на пожаротехнические требования: например, пожарная сигнализация может оказаться бесполезной, если возможности спасательной службы невелики из-за большого расстояния до объекта. 7.4.3 Пожаротехническая экспертиза спортивного здания с деревянными конструкциями Рассматриваемый тип спортивного сооружения Объектом рассмотрения является одноэтажное спортивное сооружение, пожарная нагрузка которого в соответствии с частью Е строительных норм и правил не превышает 600 МJ/м2. 112 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Определение категории пожароопасности Определение категории пожароопасности производится в зависимости от высоты здания, количества людей и площади, так как назначение и этажность уже находятся в соответствии друг с другом. Выяснение пожаротехнических требований Спортивные сооружения рассматриваются в таблице 7.9. Выяснение производится так же, как и для производственных зданий. Уровень защиты 3 допускает послабления в отношении, например, площади пожарных отсеков, которая может быть увеличена по сравнению с исходной в два или три раза. Уровень защиты 2 также допускает послабления в отношении площади пожарного отсека: по сравнению с исходным она может быть увеличена на 50-80%. 7.4.4 Пожаротехническая экспертиза торгового здания с деревянными конструкциями Рассматриваемый тип торгового здания Объектом рассмотрения является одноэтажное торговое здание с площадью помещений более 300 м2 . В соответствии с частью Е1 строительных норм и правил оно относится к группе пожарной нагрузки 600 МJ/м2 - 1200 МJ/м2. Определение категории пожароопасности Определение категории пожароопасности производится в зависимости от высоты здания, количества людей и площади, так как назначение и этажность уже находятся в соответствии друг с другом. Выяснение пожаротехнических требований То р го в ы е з д а н и я р а с с м а т р и в а ю тс я в та б л и ц е 7 . 1 0 . В ы я с н е н и е п р о и з в од и тс я та к же , к а к и д л я п р о и з в одс тв е н н ы х зданий. Уровни защиты 2 и 3 допуск ают такие же пос лабления, как и в отношении спортивных сооружений. 113 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Таблица 7.5 Производственное здание, 1-этажн, группа пож. нагрузки 600-1200 МJм2, класс пожароопасности 1 1 2 3 4 5 6 114 7 Послабления при наличии автоматической системы пожаротушения (E1: 11.5.3, 5.2.3) Послабления при наличии автоматической системы дымоудаления, подающей пожарные сигналы (E1: 11.4.5, 5.2.3) Если материал несущих конструкций не отвечает требованиям как минимум класса A2 –s1,do, то изоляция в здании должна быть выполнена из материала, как минимум относящегося к этому классу (E1: табл. 6.2.1) Если теплоизоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов и предотвращено т.н. постоянное обрушение (E2:5) Защитная обшивка из материалов класса A2 –s1,do, если конструкция выполнена из материалов класса C-s2, d 1 или ниже. Требование, однако, не относится к балкам и стойкам класса не ниже R30. (E1: 8.2.3) Поверхностные слои на класс ниже допускаются в том случае, если опасность возгорания или распространения огня из-за способа использования отсека значительно ниже обычного или при наличии особенно благоприятных условий для эвакуации. Это, однако, не относится к внутренним коридорам, к выходам, а также к тем помещениям, к которым относятся требования класса D -s 2,d o. Порядок снижения классов:: B –s 1, d o, . C-s2, d 1, D – s2, d 2 (E1: 8.2.4) Часть поверхности фасада может относиться к классу D – s2, d 2, если конструкции, окружающие данную часть, защищают поверхность стены от распространения пожара (E1: табл. 8.3.4) ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Минимум 8 9 10 12 13 14 Минимум Минимум Требования в отношении класса поверхностных слоев не относятся к несущим балкам и стойкам не ниже класса R30, если их поверхность относится минимум к классу D – s2, d 2 (E1: табл. 8.2.2) Если каркас выполнен из материала класса D – s2, d 2, то для теплоизоляции должны использоваться материалы, относящиеся как минимум к классу A2 –s1,do (E1: 8.3.1) Послабления при наличии автоматической системы пожарного оповещения (E1: 11.3.3, 5.2.3) В основном, при наличии в верхней части помещения легко открывающихся или разбивающихся окон, люков и высоких дверных проемов, с использованием главным образом специальных люков для дымоудаления и расположенных в верхней части помещений легко открывающихся или разбивающихся окон. Считается, что площадь воздействия простирается на 10 м. от наружной стены (E 2: 7.2). Если изоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов. (E1: табл. 6.2.1) Относится к наружной поверхности вентиляционного зазора, относительно внутренней поверхности требования отсутствуют (Е1, табл. 8.3.4) Можно использовать дерево При определенных условиях Нельзя использовать дерево 115 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Таблица 7.6 Производственное здание, 1-этажное, группа пож. нагрузки 600-1200 МJ/м2, класс пожароопасности 2 1 2 3 4 5 6 116 7 Послабления при наличии автоматической системы пожаротушения (E1: 11.5.3, 5.2.3) Послабления при наличии автоматической системы дымоудаления, подающей пожарные сигналы (E1: 11.4.5, 5.2.3) Если материал несущих конструкций не отвечает требованиям как минимум класса A2 –s1,do, то изоляция в здании должна быть выполнена из материала, как минимум относящегося к этому классу (E1: табл. 6.2.1) Если теплоизоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов и предотвращено т.н. постоянное обрушение (E2:5) Защитная обшивка из материалов класса A2 –s1,do, если конструкция выполнена из материалов класса C-s2, d 1 или ниже. Требование, однако, не относится к балкам и стойкам класса не ниже R30. (E1: 8.2.3) Поверхностные слои на класс ниже допускаются в том случае, если опасность возгорания или распространения огня из-за способа использования отсека значительно ниже обычного или при наличии особенно благоприятных условий для эвакуации. Это, однако, не относится к внутренним коридорам, к выходам, а также к тем помещениям, к которым относятся требования класса D -s 2,d o. Порядок снижения классов:: B –s 1, d o, . C-s2, d 1, D – s2, d 2 (E1: 8.2.4) Часть поверхности фасада может относиться к классу D – s2, d 2, если конструкции, окружающие данную часть, защищают поверхность стены от распространения пожара (E1: табл. 8.3.4) ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Минимум 8 9 10 12 13 14 Минимум Минимум Требования в отношении класса поверхностных слоев не относятся к несущим балкам и стойкам не ниже класса R30, если их поверхность по своей воспламеняемости относится минимум к классу D – s2, d 2 (E1: табл. 8.2.2) Если каркас выполнен из материала класса D – s2, d 2, то для теплоизоляции должны использоваться материалы, относящиеся как минимум к классу A2 –s1,do (E1: 8.3.1) Послабления при наличии автоматической системы пожарного оповещения (E1: 11.3.3, 5.2.3) В основном, при наличии в верхней части помещения легко открывающихся или разбивающихся окон, люков и высоких дверных проемов, с использованием главным образом специальных люков для дымоудаления и расположенных в верхней части помещений легко открывающихся или разбивающихся окон. Считается, что площадь воздействия простирается на 10 м. от наружной стены (E 2: 7.2). Если изоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов. (E1: табл. 6.2.1) Относится к наружной поверхности вентиляционного зазора, относительно внутренней поверхности требования отсутствуют (Е1, табл. 8.3.4) Можно использовать дерево При определенных условиях Нельзя использовать дерево 117 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Таблица 7.7 Производственное здание, 1-этажное, группа пож. нагрузки свыше 1200 МJ/м2, класс пожароопасности 1 1 2 3 4 5 6 118 7 Послабления при наличии автоматической системы пожаротушения (E1: 11.5.3, 5.2.3) Послабления при наличии автоматической системы дымоудаления, подающей пожарные сигналы (E1: 11.4.5, 5.2.3) Если материал несущих конструкций не отвечает требованиям как минимум класса A2 –s1,do, то изоляция в здании должна быть выполнена из материала, как минимум относящегося к этому классу (E1: табл. 6.2.1) Если теплоизоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов и предотвращено т.н. постоянное обрушение (E2:5) Защитная обшивка из материалов класса A2 –s1,do, если конструкция выполнена из материалов класса C-s2, d 1 или ниже Требование, однако, не относится к балкам и стойкам класса не ниже R30. (E1: 8.2.3) Поверхностные слои на класс ниже допускаются в том случае, если опасность возгорания или распространения огня из-за способа использования отсека значительно ниже обычного или при наличии особенно благоприятных условий для эвакуации. Это, однако, не относится к внутренним коридорам, к выходам, а также к тем помещениям, к которым относятся требования класса D -s 2,d o. Порядок снижения классов:: B –s 1, d o, . C-s2, d 1, D – s2, d 2 (E1: 8.2.4) Часть поверхности фасада может относиться к классу D – s2, d 2, если конструкции, окружающие данную часть, защищают поверхность стены от распространения пожара (E1: табл. 8.3.4) ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Минимум 8 9 10 12 13 14 Минимум Минимум Требования в отношении класса поверхностных слоев не относятся к несущим балкам и стойкам не ниже класса R30, если их поверхность по своей воспламеняемости относится минимум к классу D – s2, d 2 (E1: табл. 8.2.2) Если каркас выполнен из материала класса D – s2, d 2, то для теплоизоляции должны использоваться материалы, относящиеся как минимум к классу A2 –s1,do (E1: 8.3.1) Послабления при наличии автоматической системы пожарного оповещения (E1: 11.3.3, 5.2.3) В основном, при наличии в верхней части помещения легко открывающихся или разбивающихся окон, люков и высоких дверных проемов, с использованием главным образом специальных люков для дымоудаления и расположенных в верхней части помещений легко открывающихся или разбивающихся окон. Считается, что площадь воздействия простирается на 10 м. от наружной стены (E 2: 7.2). Если изоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов. (E1: табл. 6.2.1) Относится к наружной поверхности вентиляционного зазора, относительно внутренней поверхности требования отсутствуют (Е1, табл. 8.3.4) Можно использовать дерево При определенных условиях Нельзя использовать дерево 119 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Таблица 7.8 Производственное здание , 1-этажное, группа пож. нагрузки свыше 1200 МJ/м2, класс пожароопасности 2 1 2 3 4 5 6 120 7 Послабления при наличии автоматической системы дымоудаления (E1: 11.5.3, 5.2.3) Послабления при наличии автоматической системы дымоудаления, подающей пожарные сигналы (E1: 11.4.5, 5.2.3) Если материал несущих конструкций не отвечает требованиям как минимум класса A2 –s1,do, то изоляция в здании должна быть выполнена из материала, как минимум относящегося к этому классу (E1: табл. 6.2.1) Если теплоизоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов и предотвращено т.н. постоянное обрушение (E2:5) Защитная обшивка из материалов класса A2 –s1,do, если конструкция выполнена из материалов класса C-s2, d 1 или ниже. Требование, однако, не относится к балкам и стойкам класса не ниже R30. (E1: 8.2.3) Поверхностные слои на класс ниже допускаются в том случае, если опасность возгорания или распространения огня из-за способа использования отсека значительно ниже обычного или при наличии особенно благоприятных условий для эвакуации. Это, однако, не относится к внутренним коридорам, к выходам, а также к тем помещениям, к которым относятся требования класса D -s 2,d o. Порядок снижения классов:: B –s 1, d o, . C-s2, d 1, D – s2, d 2 (E1: 8.2.4) Часть поверхности фасада может относиться к классу D – s2,d2, если конструкции, окружающие данную часть, защищают поверхность стены от распространения пожара (E1: табл. 8.3.4) ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Минимум 8 9 10 12 13 14 Минимум Минимум Требования в отношении класса поверхностных слоев не относятся к несущим балкам и стойкам не ниже класса R30, если их поверхность по своей воспламеняемости относится минимум к классу 2 (E1: табл. 8.2.2) Если каркас выполнен из материала класса D – s2, d 2, то для теплоизоляции должны использоваться материалы, относящиеся как минимум к классу A2 –s1,do (E1: 8.3.1) Послабления при наличии автоматической системы пожарного оповещения (E1: 11.3.3, 5.2.3) В основном, при наличии в верхней части помещения легко открывающихся или разбивающихся окон, люков и высоких дверных проемов, с использованием главным образом специальных люков для дымоудаления и расположенных в верхней части помещений легко открывающихся или разбивающихся окон. Считается, что площадь воздействия простирается на 10 м. от наружной стены (E 2: 7.2). Если изоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов. (E1: табл. 6.2.1) Относится к наружной поверхности вентиляционного зазора, относительно внутренней поверхности требования отсутствуют (Е1, табл. 8.3.4) Можно использовать дерево При определенных условиях Нельзя использовать дерево 121 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Таблица 7.9 Спортивное здание, 1-этажное, группа пож. нагрузки менее 600 МJ/м2 1 2 3 5 6 7 122 Послабления при наличии автоматической системы пожаротушения (E1: 11.5.3, 5.2.3) Послабления при наличии автоматической системы дымоудаления, подающей пожарные сигналы (E1: 11.4.5, 5.2.3) Если материал несущих конструкций не отвечает требованиям как минимум класса A2 –s1,do, то изоляция в здании должна быть выполнена из материала, как минимум относящегося к этому классу (E1: табл. 6.2.1) Защитная обшивка, если конструкция выполнена не из негорючих или почти негорючих. Требование, однако, не относится к балкам и стойкам класса не ниже R30. (E1: 8.2.3) Поверхностные слои на класс ниже допускаются в том случае, если опасность возгорания или распространения огня из-за способа использования отсека значительно ниже обычного или при наличии особенно благоприятных условий для эвакуации. Это, однако, не относится к внутренним коридорам, к выходам, а также к тем помещениям, к которым относятся требования класса D -s 2,d o. Порядок снижения классов:: B –s 1, d o, . C-s2, d 1, D – s2, d 2 (E1: 8.2.4) Часть поверхности фасада может относиться к классу D – s2,d2, если конструкции, окружающие данную часть, защищают поверхность стены от распространения пожара (E1: табл. 8.3.4) ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ негорюч. 1 Минимум 8 9 10 11 13 14 Минимум Минимум Требования в отношении класса поверхностных слоев не относятся к несущим балкам и стойкам не ниже класса R30, если их поверхность по своей воспламеняемости относится минимум к классу D – s2, d 2 (E1: табл. 8.2.2) Если каркас выполнен из материала класса D – s2, d 2, то для теплоизоляции должны использоваться материалы, относящиеся как минимум к классу A2 –s1,do (E1: 8.3.1) Послабления при наличии автоматической системы пожарного оповещения (E1: 11.3.3, 5.2.3) Если площадь помещений составляет максимум 300 м2, класс должен быть D – s2, d 2. Если изоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов. (E1: табл. 6.2.1) Относится к наружной поверхности вентиляционного зазора, относительно внутренней поверхности требования отсутствуют (Е1, табл. 8.3.4) 123 Можно использовать дерево При определенных условиях Нельзя использовать дерево ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Таблица 7.10, Торговое здание, 1-этажное, площадь свыше 300 м2, группа пож. нагрузки 600-1200 МJ/м2 2 3 5 6 124 7 8 Послабления при наличии автоматическо sammutuslaitteisto (E1: 11.5.3, 5.2.3) Послабления при наличии автоматической системы дымоудаления, подающей пожарные сигналы (E1: 11.4.5, 5.2.3) Если материал несущих конструкций не отвечает требованиям как минимум класса A2 –s1,do, то изоляция в здании должна быть выполнена из материала, как минимум относящегося к этому классу (E1: табл. 6.2.1) Защитная обшивка из материалов класса A2 –s1,do, если конструкция выполнена из материалов класса C-s2, d 1 или ниже. Требование, однако, не относится к балкам и стойкам класса не ниже R30. (E1: 8.2.3) Поверхностные слои на класс ниже допускаются в том случае, если опасность возгорания или распространения огня из-за способа использования отсека значительно ниже обычного или при наличии особенно благоприятных условий для эвакуации. Это, однако, не относится к внутренним коридорам, к выходам, а также к тем помещениям, к которым относятся требования класса D -s 2,d o. Порядок снижения классов:: B –s 1, d o, . C-s2, d 1, D – s2, d 2 (E1: 8.2.4) Часть поверхности фасада может относиться к классу D –s2,d 2, если конструкции, окружающие данную часть, защищают поверхность стены от распространения пожара (E1: табл. 8.3.4) Требования в отношении класса поверхностных слоев не относятся к несущим балкам и стойкам не ниже класса R30, если их поверхность по своей воспламеняемости относится минимум к классу D – s2, d 2 (E1: табл. 8.2.2) ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Минимум 9 10 12 13 14 Минимум Минимум Если каркас выполнен из материала класса D – s2, d 2, то для теплоизоляции должны использоваться материалы, относящиеся как минимум к классу A2 –s1,do (E1: 8.3.1) Послабления при наличии автоматической системы пожарного оповещения (E1: 11.3.3, 5.2.3) В основном, при наличии в верхней части помещения легко открывающихся или разбивающихся окон, люков и высоких дверных проемов. Считается, что площадь воздействия простирается на 10 м. от наружной стены (E 2: 7.2). Если изоляция верхнего перекрытия выполнена из негорючих или почти негорючих материалов. (E1: табл. 6.2.1) Относится к наружной поверхности вентиляционного зазора, относительно внутренней поверхности требования отсутствуют (Е1, табл. 8.3.4) 125 Можно использовать дерево При определенных условиях Нельзя использовать дерево ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 7.5 Функциональный метод расчета пожарной безопасности Часть Е1 Финского сборника строительных норм и правил позволяет в отдельных случаях использовать функциональный метода расчета пожарной безопасности. Проектирование пожарной безопасности проверяется в таких случаях экспериментальными и расчетными методами, при этом таблицы частей Е1 и Е2 норм не являются обязательными. Функциональный метод позволяет более широко использовать дерево и даже поднять на практике уровень пожарной безопасности. При функциональном методе расчета не ставится огрничений для отдельных свойств конструкций и прочих отдельных факторов, а пожарная безопасность рассматривается для всего объекта в целом с учетом совокупного воздействия всех факторов, при этом к размеру пожарных отсеков или поверхностным слоям не предъявляется особых требований. Функциональный метод - сложная задача, и пока не каждый специалист-консультант в области пожарной безопасности способен с ней справится. Цель же состоит в том, чтобы дать проектировщику необходимые указания и предложить нужную компьютерную программу моделирования при проектировании, например, конструкций для производственных и торговых или спортивных и многофункциональных зданий. Проведенные на отдельных объектах функциональные расчеты и исследования показали, что горючесть строительных материалов в зданиях павильонного типа не имеет на самом деле значения с точки зрения безопасности людей. В торговых павильонах конструкция крыши может быть создана из негорючих опор и волнистой листовой стали. Если система пожарного оповещения или пожаротушения по какой-либо причине не сработает (высота здания, сбой в системе и т.п.), то в случае пожара деревянные конструкции крыши предоставили бы большее времени для эвакуации с места пожара. 126 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ SBI Существующая в Скандинавии классификация поверхностей Малое пламя Общее возгорание при пожаре в помещении ISO 9705 Дания Финл. Норв. Швец. Требование ЕС Еврокласс A1 X – – Не происходит A 1/I *) In1/Ut1 I A21) 2) X X – > 20 мин A 1/I **) In1/Ut1 I B1) 2) – X X > 20 мин A 1/I In1/Ut1 I C1) 2) – X X > 10 мин 1/II 1/- In2/Ut2 II X X > 2 мин B 2/- In2/Ut2 III D1) 2) E2) – – X < 2 мин U U U U F – – – < 2 мин U U U U SBI = Единичный горящий объект = Новый европейский способ испытания поверхностных слоев ; U = неклассифицирован 1) Может быть добавлен добровольно, в качестве национальной нормы, класс дымообразования: s1 или s2. 2) Класс капель (горящие капли) может быть добавлен добровольно, в качестве национальной нормы для описания риска образования горящих капель: d0 или d1 Таблица 7.11 Новые европейские и теперешние скандинавские классы – грубое сравнение. Поверхности стен и крыши/материалы. 7.6 Перспективы развития противопожарных норм В классификации материалов грядет гармонизация с условиями ЕС. Это означает, что часть Е1 нашего национального сборника строительных норм изменится. Для функционального метода расчета будут выработаны инструкции и способы, в результате чего данный метод получит более широкое применение, и конструкторы - проектировщики смогут выполнять эти расчеты как обычную часть работы по проектированию. 127 ФУНДАМЕНТЫ Рис. 8.1 Различные виды фундаментов 8 ФУНДАМЕНТЫ Сопряжение деревянной колонны с фундаментом – это не только конструктивно-технический, но и архитектурный вопрос. В конструктивно-техническом отношении соединение должно - быть прочным - препятствовать проникновению влаги в деревянную опору. С точки зрения прочности соединение нижней части колонны или арки с фундаментом может быть либо жестким, либо шарнирным. И для того, и для другого вида имеется большое количество готовых решений, по поводу которых архитектору есть смысл посоветоваться с конструктором-проектировщиком и изготовителями деталей. Для облегчения соединения и обеспечения его прочности часто используются т.н. балочные башмаки. Соединение – это всегда еще Рис. 8.2 Фундамент трибун футбольного стадиона в г. Валкеакоски и вопрос эстетический и значимый в том смысле, что соединения с фундаментом всегда на виду. Если людям приходится как-то сталкиваться с такими соединениями, необходма уверенность в том, что по крайней мере выступающие металлические части соединения не предстваляют собой опасности или помехи. При необходимости 128 всю нижнюю часть колонны можно закрыть как от взоров, так и от нагрузок при столкновении. ФУНДАМЕНТЫ Рис. 8.3 Бетонное основание арочного здания защищает деревянную конструкцию от водяных брызг. Для зданий производственного назначения и складов часто используется массивный бетонный пояс или отдельная деревянная или металлическая конструкция для защиты от ударов. С другой стороны с помощью цвета и специального дизайна соединение может стать деталью архитектуры. Вертикальные конструкции здания павильонного типа обычно устанавливаются примерно на уровне земли, так что основание колонн приходится защищать от проникновения в них сырости из земли или с пола. Наилучшим решением в этом смысле является устройство соответствующего цоколя и повышение уровня пола на 20-30 см. над уровнем земли. Вторая возможность – а на открытом воздухе единственная – установка колонны на бетонном или другом подобном возвышении. Основание колонны может быть также обработано на заводе защитными веществами. Обработку необходимо время от времени повторять. Рис. 8.4 На всемирной выставке в Севилье вода была одним из центральных мотивов. Колонна из клееного дерева поднимается из бассейна с водой с помощью металлической конструкции. 129 СОЕДИНЕНИЯ Рис. 9.1 Соединения конструкций крыши в здании администрации г.Сяюнятсало. 9 СОЕДИНЕНИЯ Искусно выполненное соединение конструкций – привлекательная деталь внешнего вида здания. Первостепенная задача соединения – прочностная, но если оно не закрыто, то неминуемо привлекает к себе взор. Хорошая архитектура часто заключается в деталях. В обычных зданиях павильонного типа есть смысл применять опробованные стандартные типы соединений, но для ответственных сооружений инновационная отработка соединений может оказаться именно тем фактором, из-за которого и стоит выбрать деревянный каркас. Соединение деревянных конструкций может быть либо жестким, либо шарнирным. Различные детали соединений предлагают множество возможностей, и уже сегодня имеется большое количество их вариантов заводского изготовления. Для конструкций каркаса деревянного здания из всего количества соединений все, Рис. 9.2 Деталь соединения, изготовленная в заводских условиях, ускоряет процесс сборки. что можно, стоит делать на заводе. Размер собранной конструкции ограничивается, в основном, возможностями транспортировки автотранспортом и местом для работы с ней на стройплощадке. Обычно же на стройплощадке выполняются только самые необходимые работы по соединению конструкций, как например, соединение с 130 фундаментом, соединение балок с опорами и наращивание арочных конструкций. Вспомогательные конструкции устанавливаются на месте, но и их соединения с основным каркасом можно выполнить СОЕДИНЕНИЯ Рис. 9.3 Стальное соединение конструкции из клееного дерева. заранее. Естетственно, что сборка на стройплощадке всегда возможна, но это редко годится для крупных проектов. Типы соединений для деревянных коснтрукций могут быть: - соединения гвоздями; - соединения болтами; - соединения с помощью винтов; - соединения с помощью нагелей; - соединения с помощью металлических пластинок для гвоздей; - соединения с помощью нагельных шипов; - соединения с помощью металлических деталей; - соединения на клею. Особенностью деревянной архитектуры является то, что соединения оставляются на виду. Для зданий павильонного типа большая часть соединений выполняется заводским способом, например, решетчатые конструкции с помощью гвоздевых пластинок. Задача архитектора – выбор типа соединения и его визуального облика, если соединение с точки зрения целого несет на себе эстетичес- Рис. 9.4 Интересные детали соединения конструкций из клееного дерева в общественном здании. кую нагрузку. Поскольку соединение имеет решающее значение с точки зрения функциональности здания, его архитектурного вида и долговечности, при его проектировании необходима совместная работа архитекторов, конструкторов-проектировщиков и изготовителей деталей. 131 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА 10 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА 10.1 Древесина Древесина относится к классу анизотропных веществ, показатели плотности которых зависят от направления нагрузки. Прочностные свойства древесины различны для разных пород деревьев. Эти свойства могут колебаться и для одних и тех же пород. Помимо плотности на прочностные свойства древесины оказывают влияние, в частности, место произрастания, климат, питательные вещества и условия произрастания. Имеет значение и возраст дерева, и из какой части ствола делается изделие. Древесные материалы, используемые в строительстве, должны обладать следующими прочностными свойствами: упругостью, прочностью на сжатие, изгиб и разрез, а также на износ. Плотность древесины разных пород деревьев колеблется в значительной степени. Плотность замеряется при 15% влажности. Самые распространенные породы в Финляндии, ель и сосна, имеРис. 10.1 Строение ствола дерева ют плотность 450-500 кг/м3 . Плотность древесины определяется скоростью роста дерева, на которую в свою очередь оказывают влияние качество почвы, густота леса, количество осадков и их распределение в период роста, температура, количество солнечного света , высота места произрастания над уровнем моря. Свойства продуктов деревообработки различаются в том числе и по тому, из какой части ствола они изготовлены. Древесина усаживается и разбухает в разных направлениях поразному. Сосна и ель имеют усадку при высыхании от естественной влажности до безводного сухого состояния в направлении длины на 0,2-0,3%, в направлении тангенса примерно на 8% и в радиальном направлении примерно на 4%. Поэтому влажностное поведение дерева в продольном направлении не имеет значения для проектирования конструкций, в то время как поперечное поведение необходимо учитывать при проектировании конструкций и деталей. Объемная усадка дерева составляет примерно 12%. Дерево обладает хорошими теплотехническими свойствами. Изза своей пористости оно плохо проводит тепло. По сравнению с минеральной ватой теплопроводность сосны и ели почти втрое выше, но при этом составляет всего лишь 1/12 теплопроводности бетона, а с керамзитобетоном находится в одном классе. Тепловое расширение дерева незначительно по сравнению с измененими, к ото р ы е в ы з ы в а ютс я в л а ж н о с т ь ю . Ус а д к а п р и в ы с ы х а н и и компенсирует тепловое расширение. Только при опускании температуры ниже 0°C возникающие при этом напряжения могут вызвать появление морозных трещин. 132 Рис. 10.2 Поперечный разрез ствола дерева и строение групп клеток ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА Рис. 10.3 Влажность , типичная для лесоматериалов С точки зрения пожаробезопасности дерево обладает хорошими пож аротехническими свойс твами. Время, необходимое для воспламенения дерева, при достаточном поступлении кислорода зависит от температуры дерева, так что при + 180 °С необходимо 15-20 мин., при +200 °С 12-15 мин., при 250 °С 5-10 мин. и при 430 °С 0,5 мин. Образующийся при горении слой угля замедляет горение. С точки зрения проектирования несущих конструкций важно, чтобы скорость горения дерева была известна (например, для массивного дерева 0,8 мм/мин.) и ее, таким образом, можно учитывать при расчетах. Будучи пористым материалом, дерево способно впитывать и отдавать влажность, это явление называется сорбцией. Явление имеет мес то в том с лучае, ес ли поверхнос ть дерева ничем не обработана или обработана так, что на ней не образуется водонепроницаемый слой. Явление установлено опытным путем, и его влияние на качество воздуха в помещении изучено расчетным способом. Влияние данного явления в качес тве регулятора влажности внутреннего воздуха значительно, как показано на таблице 1.3 во введении. Для обеспечения долговременной прочности сердцевинная часть должна быть обращена к нагрузке, а концы досок должны быть тщательно обработаны, при необходимости можно использовать капельники. Основание для деревянной обшивки должно хорошо проветриваться, а еще не смонтированные изделия необходимо защищать и сушить в соответствии с инструкциями. Рис. 10.4 Изменения формы дерева при сушке 133 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА Рис. 10.5 Большое количество качественных финских пиломатериалов идет на экспорт. 10.2 Пиломатериалы Пиломатериалы – это общее название для лесоматериалов, обрезанных по крайней мере с четырех сторон. Из всего объема финских пиломатериалов примерно 60% составлет сосна и ок. 40 % - ель. Кроме того, пилится в небольшом количестве и береза. Производство разнится в зависимости от местности и лесопильных заводов. Качество пиломатериалов нельзя улучшить или стандартизировать в процессе производства , в одном и том же размере материала получаются очень разные по качеству экземпляры. К л а сс к ач е с тв а о к а з ы в а ет с у ще с тв е н н о е в л и я н и е н а це ну пиломатериалов. Поэтому потребителю важно выбрать походящий по качеству класс для каждого вида использования. Наиболее распространенным признаком, определяющим класс качества, является сучковатость (размер, расположение, количество сучков). Другими факторами, которые принимаются во внимание при определении качества, являются трещины, участки коры и зарубки, наклонные волокна, излом вершины, крень, мягкая гниль и порок Рис. 10.6 Колонна из массивного дерева – часть отделанного деревом интерьера формы. Для несущих конструкций строительные правила предполагают использование пиломатерилов, классифицированных по прочности. Классификация может осуществляться визуально, основываясь на зрите льном впечатлении, и ли механическим способом. 134 Пиломатериалы, классифицированные по прочности, маркируются клеймом. ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА A Объект применения A1 A2 A3 B C D A4 Каркасные констр., стропила,опорные стойки Необработнный шпунт Наружная обшивка Крепежные стойки для наружной обшивки Черный пол Полы Внутренняя обшивка Рейки Дворовое оборудование (заборы, ворота и т.п.) Фасонные доски Столярные изделия, высокие требования Оконные, дверные рамы Мебель, клееные плиты Упаковка Рис. 10.7 Типичные объекты применения пиломатериалов различных классов качества. Для самых ответственных целей используется класс А. Толщина/ширина 50 75 100 125 150 175 200 225 1 19 22 2 25 1 32 38 44 2 50 63 75 100 125 150 • • • • • • Отмеченное знаком * делается путем последующего расщепления, при этом ширина становится на 2 мм меньше 1 обычно сосна 2 обычно ель Рис. 10.8 Самые распространенные размеры пиломатериалов. Более редкие складируемые размеры отмечены серыми квадратиками. Обычная длина колеблется от 1,8 до 5,4 м, с делением 0,3 м. 135 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА Рис. 10.9 Конструкции из клееного дерева – ”звездное небо” концертного зала им. Сибелиуса. 10.3 Клееное дерево Клееное дерево состоит из склееных между собой продольных строганых пластин сердцевинных слоев хвойной древесины, обычно ели. Толщина пластин для прямых конструкций составляет 45 мм. и для гнутых 33,3 мм, если внутренний радиус изгиба больше 4,9 м. При меньших радиусах наибольшую толщину пластины можно определить по формуле t = 6R+4, где t – толщина пластины и R – радиус изгиба в метрах. Для конструкций с одинаковой высотой толщина деталей из клееного дерева является числом, кратным толщине пластины. Для балок с различной высотой (двускатные балки, трехшарнирная арка и т.п.) толщина не зависит от толщины пластин. Без особых причин предельную толщину балки не стоит увеличивать свыше 2000 мм. Стандартная ширина деталей из клееного дерева составляет 90, 115, 140,165,190 и 215 мм. Некоторые производители могут поставить детали шириной 240,265 и 290 мм, а также детали, полученные Рис. 10.10 Конс трукции из к лееного дерева с наружной стороны фронтона ледового дворца. путем расщепления, шириной 42,56,66 и 78 мм. При необходимости использовать специальные размеры можно связаться с производителями. 136 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА Рис. 10.11 Гигантская балка из клееного дерева на стадии отделки В зависимости от характера объекта поверхность деталей из клееного дерева может быть шероховатой, строганой или гладкостроганой. Самой распространенной является строганая поверхность. Изделия с шероховатой поверхностью обычно используются для скрытых деталей или для матиц производственных зданий. Гладкостроганые изделия используются на ответственных объектах, где балки остаются на виду, например, в жилых домах, школах, детских садах и в других общественных зданиях. На тех объектах, где требуются гладкостроганые поверхности, не рекомендуется использовать расщепленные балки ( с шириной менее 90 мм.) Поверхность деталей из клееного дерева обрабатывается на заводе либо защитными веществами, либо лаком. Защитные вещества годятся для матиц и для скрытых конструкций, либо для конструкций, которые в дальнейшем подвеграются отделке на строительном объекте. Для больших балок рекомендуется лаковое покрытие. Для отделки поверхности лучше выбирать погодоустойчивый лак, который предохраняет изделия от влияния погодных условий в процессе строительства. Лак предотвращает появление трещин от высыхания в процессе эксплуатации. Для ответственных объектов рекомендуется двуслойное покрытие лаком. Балки с хорошо отделанной поверхностью легко также очищать. Рис. 10.12 При необходимости из клееного дерева можно выполнить изделия очень необычной формы. Предприятий, изготавливающих клееное дерево, много как в Финяляндии, так и за рубежом. 137 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА Рис. 10.13 Опорные конструкции потолка в виде буквы А, выполненные из клееной фанеры, делают производственное помещение просторным и светлым. 10.4 Клееная фанера Клееная фанера – балки или плиты, изготовленные из шпона хвойной древесины путем склеивания. В соответствии с размерами, данными заказчиком, плиты из клееной фанеры шириной 1,8 или 2,5 м. разрезаются на балки, бруски или плиты, которые используются либо как таковые, либо для строительных деталей с последующей обработкой. По своей прочности и упругости клееная фанера превосходит клееное дерево и строительные лесоматериалы. Ее структура обеспечивает изделиям равномерное качество, прочность и точность размеров, изделия не коробятся. В решетчатых конструкциях ее влажностное поведение более умеренное, чем у пиломатериалов. Плотность клееной фанеры составляет 500 кг/м3 и влажность на момент поставки 9 – 10%. Изделия из клееной фанеры используются как балки, стойки или плиты. Для них та из поверхностей, которая остается на виду, может быть выполнена из выбранного сорта шпона и с бесцветным клеевым швом. Для отборных поверхностей используется шпон с ограниченным количеством сучков, и сучки, как правило, здоровые. 138 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА Рис. 10.13 Опорные конструкции из клееной фанеры в процессе установки. Стандартные виды отделки поверхности – 1- и 2-х слойное покрытие лаком. При однослойном покрытии используется водорастворимая лессировочная краска на акриловой основе, которая содержит вещества, предотвращающие развитие синевы и грибка. При двухслойном покрытии использутся вышеуказанная первоначальная обработка и в качестве окончательной отделки покрытие водорастворимым лаком на основе алкидакрила, в котором содержатся антиультрафиолетовые вещества и вещества, предотвращающие развитие синевы и грибка. 2-х слойное покрытие может быть также с оттенками цвета. Клееная фанера при строительстве зданий павильонного типа может использоваться для изготовления вспомогательных балок, а также для несущих и придающих жесткость деталей каркасной конструкции, решетчатых и арочных конструкций. Расчет пожарной безопасности изделий из к лееной фанеры п р о и з в о д и тс я в с о от в е тс т в и и с п р а в и л о м В 1 0 Сб о р н и к а строительных норм и правил или в соответствии с евронормами. Скорос ть обугливания против шпона в перпендик улярном направлении составляет 0,6 мм/мин. и в направлении волокон шпона 1,0 мм/мин. Сорт Kerto-Q с перекрестным строением шпона годится для несущих конструкций перекрытий, полов и стен. 139 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА Рис. 10.17 Из фанеры изготавливаются самые разные конструкции, для которых отделка поверхности может быть выбрана из богатой палитры. 10.5 Фанера Фанера изготавливается путем поперечного склеивания шпона. В с тандартных сортах фанеры всегда непарное количес тво слоев шпона, так что направление волокон на внешних сторонах поверхности всегда одинаковое. Наиболее распространенными сортами фанеры являются березовая, хвойная и из смеси березы и хвойных пород. Фанера представляет собой воздухонепроницаемую плиту, у которой паропроницаемость зависит от ее влажности. Влажные плиты пропускают пар лучше, чем сухие. Фанера крепится к основанию гвоздями, винтами, болтами или с помощью клея. Длина гвоздей должна втрое превышать толщину плит, во всяком случае не менее 30 мм., а винтов – в 2,5 раза превышать толщину плит, во всяком случае не менее 25 мм. При проектировании конструкций из фанеры стоит оставлять зазор в 1-2 мм в швах между конструкциями. Фанера с неотделанной поверхнос тью, предназначенна я д л я конс трукций, до лжна выдерживаться в условиях, близких к окончательным по влажности Рис. 10.18 Фанера годится и для наружной обшивки. и температуре, в течение 3-8 суток. Фанеру можно отделывать различными способами. Обработанную с помощью CNC, ее можно получить с различными формами краев и шпунтов, а также с рисунком и перфорацией, с различными покрытиями, с лакированной поверхностью, окрашенной и с 140 ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ СВОЙСТВА Рис. 10.19 Стильный пример использования фанеры в качестве материала для внутренней обшивки помещения. покрытием в виде изображений. В качестве покрытия может использоваться, например, шпон твердых пород дерева, ф е н о л о в а я п л е н к а , п л а с т м а с с о в ы й л а м и н а т, п р о п и та н н а я бумага, волокнистоармированные смолы или металл. Фанера с покрытием, препятствующем скольжению, используется, в частности, для смотровых мостиков, зрительских трибун, а также для полов, выдерживающих движение автокаров, в складских, производственных и сельскохозяйственных зданиях. С помощью покрытий можно добиться различных технических свойств и визуального эффекта. По свойствам, позволяющим выдерживать погодные условия, фанера делится на несколько видов: для использования вне помещений (конструктивная фанера EXT ) и для использования внутри помещений (фанера INT ). Для фанеры, используемой снаружи, применяется погодно- и влагостойкий феноловый клей, а для фанеры, исподьзуемой внутри помещений, карбамидный бесцветный клей. Для наружного использования изготавливается примерно 99% всего объема производства фанеры. Фанера с пленочным покрытием прочна, легко очищается и хорошо выдерживает влажность. Различные породы дерева также имеют свои отличительные черты: Рис. 10.20 Различные изделия из фанеры, в том числе изогнутые и перфорированные могут использоваться для акустической обшивки музыкальных залов. береза – равномерно спокойная, ель всегда с сучками, сосна может быть почти лишенной сучков. 141 ЛИТЕРАТУРА Eskolin J., Puurakenteinen liikuntahalli. Lisensiaatintyö TTKK. Tampere 2001. 194 s. Й.Эсколин. ”Спортивный зал из дерева”. Кандидатская диссертация. Ун-т. г.Тампере, Тампере, 2001 г., 194 стр. Halмe A., Rakennus- ja huoneakustiikka. Мeluntorjunta. Otakustantamo 378, Espoo 1977 А.Халме. ”Акустика зданий и помещений. Борьба с шумом”. Изд-во ”Отакустантамо” 378. г.Эспоо, 1977 г. Hietala, J., Järvenpää, М./ TTKK/Talonrakennustekniikka. Puurakenteisen salibandinhallin suunnittelu- ja rakentamisopas. Opetusministeriö, Liikuntapaikkajulkaisu 76- Rakennustieto OY. Helsinki 2000. 54 s. Й.Хиетала, М.Ярвенпяя /Ун-т г.Тампере/. ”Техника домостроения. Справочник по проектированию и строительству деревянного спортивного зала для салибанда”. Министрество просвещения, публикации по спортивным сооружениям – 76. АО”Строительное знание”. Хельсинки, 2000 г. 54 стр. Kokko, E., Ojanen, T.Salonvaara,М.,Hukka, A& Viitanen, H., Puurakenteiden kosteustekninen toiminta. Homekriteeristö, tarkastelutasot rakenneosittain. VTT, Espoo 1999 Э.Кокко, Т.Оянен, М.Салонваара, А.Хукка& Х.Виитанен. «Влажностное поведение деревянных конструкций». Гос. исслед. ин-т, г.Эспоо, 1999 г. Kuosma, K (toiм.), Suomen liikuntapaikat. Opetusministeriö ja Rakennustieto OY, Hämeenlinna 2000, 183 s. К. Куосма (ред.) «Финские спортивные учреждения». Министерство образования и АО «Строительное знание». г.Хямеенлинна, 2000 г., 183 стр. Limträ. Arkitektmanual. Svenskt Limträ AB, Stockholm 1999. 64 s. ”Клееное дерево. Архитектурный справочник” . АО”Клееное дерово”, Стокгольм, 1999 г., 64 стр. Limträ handboken. Svenskt Limträ AB, Stockholm 1998. 144 s. ”Клееное дерево, справочник” . АО”Клееное дерово”, Стокгольм, 1998 г., 144 стр. Мonitoiмihallit. Suoмen Liiмapuuyhdistys r.y. ja Rakentajain Kustannus OY, Vaммala 1988 110 s. ” Многофункциональные залы”. Финское Общ-во клееного дерева и Издательство Строителей. Ваммала, 1998 г., 110 стр. Liimapuu ja sen käyttö. Suomen Liimapuuyhdistys r.y. Helsinki 1978 ”Клееное дерево и его применение”. Финское Общ-во клееного дерева, Хельсиники, 1978 г. Lämmön- ja kosteudeneristys RIL. 155. Suomen rakennusinsinöörien Liitto ry. Helsinki 1984, 389 s. ”Тепло и гидроизоляция”, RIL. 155. Финский Союз инженеров-строителей. Хельсинки, 1984 г., 389 стр. Natterer,J., Herzog N., Volz, М., Holzbau Atlas. Rudolf Мueller GмbH; Köln 1991, 332 s. Й.Наттер, Н.Херцог, М.Вольц. ”Атлас деревянного строительства”. ГМбХ ”Рудольф Мёллер”, Кёльн, 1991, 332 стр. Nissinen, K., Tennishallien taloudellisuus ja toimivuus. VTT. Tiedotteita 1439, Espoo 1993.124 s. К.Ниссинен. ”Экономичность и функциональность теннисных холлов”. Гос. исслед. ин-т. Известия 1439, г.Эспоо, 1993 г., 124 стр. Nissinen, K., Niskala, М.,Päkkilä, K., Liikuntarakennusten elinkaarenkustannukset. Opetusministeriö, Liikuntapaikkajulkaisu 60, Rakennustieto OY, Helsinki 1996, 148 s. К.Ниссинен, М.Нискала, К.Пяккиля. ” Стоимость жизненного цикла спортивных сооружений”. Издания спортивных сооружений 60. АО”Строительное знание”, Хельсинки, 1996 г., 148 стр. Orrainen, М., Urheiluhallien rakenteellisen paloturvallisuuden tаrkistetut periaatteet. Pelasustieto. Vol 50 nro 5 ss 22-24 М.Оррайнен. ”Уточненные принципы конструкционной пожарной безопасности спортивных сооружений”. Информация для спасателей. Том 50, N.5, стр. 22-24. Rajakkala, P., Perälä A-L., Suurten hallirakennusten kustannukset ja kilpailutilanne. VTT, Rakennustuotantotekniikan laboratorio. Taмpere 1987 П.Райккала, А-Л. Перяля. ”Стоимость и конкурентноспособность больших зданий павильонного типа”. Гос. исслед. ин-т, лаборатория техники строительного производства. Тампере, 1987 г. Reinikainen, K., Hallirakennusten vaipparakenteiden ja toteutuksen vaikutus energiakulutukseen. Diplomityö TTKK, Taмpere 1997. 134 s + liitteet. К.Рейникайнен. ”Влияние ограждающих конструкций и способа возведения на потребление энергии”. Дипломная работа, Ун-т г.Тампере, 1997 г. 134 стр.+ приложения. RT-ohjekortit Инструкционные карты серии ”Строительное знание” 50-10425 LVI-laitteiden tilanvarausohjeita 1990 50-10425 ”Инструкции по резервированию мест для инженерных коммуникаций”. 1990 г. 82-10571 Puujulkisivut. 1995 82-10571 ”Деревянные фасады”. 1995 г. 82-10582 Puiset sisäverhoukset. 1995 82-10582 ”Деревянная внутренняя облицовка”, 1995 г. 142 82- 10679 Puukerrostalon rakenteet. 1998 82- 10679 ”Конструкции деревянного дома в несколько этажей”, 1998 г. 92-10467 Kevyt väestönsuoja ja S1-luokan teräsbetoniväestönsuoja.1991. 92-10467 ”Легкое убежище для населения и убежище класса S1 из железобетона”. 1991 г. 94-10502 Varastotilat.1993 94-10502 ”Складские помещения”. 1993 г. 94-10513 Tuotantohalli, teollisuustilat.1993 94-10513 ”Производственное здание павильонного типа. Производственные помещения”.1993 г. 97-10046 Sisäliikuntatilat, palloilu ja voiмistelu. 1979 97-10046 ”Закрытые спортивные помещения. Игры с мячом и гимнастика”.1979 г. 97-10091 Sisäliikuntatilat, kuntoilu ja voiмailu.1980 97-10091 ”Закрытые спортивные помещения, фитнес и тяжелая атлетика”.1980 г. 97-10243 Sisäliikuntatilat, squash.1984 97-10243”Закрытые спортивные помещения, сквош”. 1984 г. 97-10474 Uimahallit ja virkistyskylpylät.1992 97-10474 ”Плавательные бассейны и аквапарки”.1992 г. Seppänen М., Seppänen, O., Rakennusten sisäilmasto ja LVI-tekniikka. Sisäilmayhdistys r.y. Jyväskylä 1996 М.Сеппянен, О.Сеппянен. ”Внутренний климат в зданиях и сантехническое оборудование”. Общество ”Внутренний климат”. г.Ювяскюля, 1996 г. Siikanen, U., Puurakentaminen ja suunnittelu. Rakennustieto Oy, Helsinki 1998, 259 s. У.Сиканен. ”Деревянное строительство и проектирование”. АО ”Строительное знание”, Хельсинки, 1998 г., 259 стр. Siikanen, U., Puurakentaminen ja paloturvallisuus. Ohjeita suunnittelijalle. Puuinfo Oy, Helsinki 1999, 56 s. У.Сиканен. ”Деревянное строительство и пожарная безопасность. Указания проектировщику”. АО ”Пууинфо”, Хельсинки 1999 г., 56 стр. Siikanen, U. Rakennusaineoppi, kuudes, täysin uudistettu painos. Rakennustieto Oy, Helsinki 1999, 328 s. У.Сиканен. ”Теория строительных материалов. Шестое, обновленное издание. АО”Строительное знание”, Хельсинки, 1999 г., 328 стр. Siikanen, U. Rakennusfysiikka. Perusteet ja sovellukset. Rakennustieto Oy, Helsinki 1996, 219 s. У.Сиканен. ”Строительная физика. Основы и применение”. АО”Строительное знание”, Хельсинки, 1996 г., 219 стр. Suomen rakennusmääräyskokoelma, osa B10. Puurakenteet. Ohjeet 2001. Ympäristöministeriö, Helsinki 2001, 24 s. Сборник финских строительных норм, часть B10. Деревянные конструкции. Инструкции 2001 г. Министерство окружающей среды, Хельсинки, 2001 г. 24 стр. Suomen rakennusmääräyskokoelma, osa C3.Lämmöneristys.Мääräykset. Ympäristöministeriö, Helsinki 1985, 3 s. Сборник финских строительных норм, часть С3. Теплоизоляция. Инструкции. Министерство окружающей среды, Хельсинки, 1985 г. 3 стр. Suomen rakennusmääräyskokoelma, osa C4. Lämmöneristys. Ohjeet . Ympäritöministeriö, Helsinki 1979, 9 s. Сборник финских строительных норм, часть С4. Теплоизоляция. Инструкции. Министерство окружающей среды, Хельсинки, 1979 г. 9 стр. Suomen rakennusmääräyskokoelma, osa D2. Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto, määräykset ja ohjeet. Ympäristöministeriö, Helsinki 1987, 21 s. Сборник финских строительных норм, часть D2. Внутренний воздух в зданиях, нормы и указания. Министерство окружающей среды, Хельсинки, 1987 г., 21 стр. Suomen rakennusmääräyskokoelma, osa D5. Rakennusten lämmityksen tehon- ja energiatarpeen laskenta. Ympäristöministeriö, Helsinki 1985, 14 s. Сборник финских строительных норм, часть D5. Расчет эффективности и потребности зданий в энергии. Министерство окружающей среды, Хельсинки, 1985 г., 14 стр. Suomen rakennusmääräyskokoelma, osa E1. Rakennusten paloturvallisuus, määräykset ja ohjeet. Ympäristöministeriö, Helsinki 1997, 29 s. Сборник финских строительных норм, часть E1. Пожарная безопасность зданий, нормы и указания. Министерство окружающей среды, Хельсинки, 1997 г., 29 стр. Suomen rakennusmääräyskokoelma, osa E2. Tuotanto- ja varastorakennusten paloturvallisuus, ohjeet. Ympäristöministeriö, Helsinki 1997, 6 s. Сборник финских строительных норм, часть E2. Пожарная безопасность производственных и складских знаний, укащзания. Министерство окружающей среды, Хельсинки, 1997 г., 6 стр. Suonto, Y., Vepsäläinen, J., Suomalaista puuarkkitehtuuria 1990-1999. Rakennustieto Oy, Puuinfo Oy 1998.111 s. Ю. Суонто, Й.Вепсяляйнен. ”Финская деревянная архитектура 1990-1999.” АО ”Строительное знание”, АО”Пууинфо”, 1998 г., 111 стр. Urheilulaitokset, RIL 118. Suoмen rakennusinsinöörien Liitto r.y., Helsinki 1980. Спортивные сооружения. RIL 118. Союз финских инженеров-строителей. Хельсинки, 1980 г. Verhe,I., Esteettömät liikuntatilat. Opetusministeriö, Liikuntapaikkajulkaisu 63, Rakennustieto OY. Helsinki 1997. 130 s. И. Верхе ”Свободные спортивные помещения”. Министерство образования, Публикации о спортивных сооружениях. АО ”Строительное знание”. Хельсинки, 1997 г. 130 стр. 143 Дерево – конкурентоспособный вариант при строительстве зданий павильонного типа. Дерево – это многоплановый, легко трансформируемый материал, который в зданиях павильонного типа предоставляет большие возможности для удовлетворения различных потребностей. В дополнение к тому, что дерево позволяет получить решение, конкурентноспособное с экономической точки зрения, оно дает возможность сооружать здания прочные, пожаробезопасные и экономичные на протяжении всего их жизненного цикла. Применение дерева для строительства зданий павильонного типа возможно также и потому, что для этого накоплен большой опыт и имеется большой выбор необходимых промышленных изделий. Об этом в частности рассказывается в данном пособии. Пособие является одной из трех частей комплекта справочных изданий по строительству и проектированию деревянных зданий павильонного типа. Его задачей является расширение общего представления о возможностях применения дерева в строительстве зданий такого типа, способствовать расширению опыта использования дерева и дать практические советы и сведения, необходимые для проектирования зданий с применением деревянных конструкций. Пособие предназначено для архитекторов, но может также служить источником сведений для застройщиков, конструкторов-проектировщиков и представителей официальных властей. В пособии даны указания архитекторам для проектирования деревянных павильонов до уровня получения разрешения на строительство и запроса на предложение. Приведенные в нем нагрузки и расчеты соответствуют разделам В10 Сборникаа финских строительных норм и правил и инструкциям RIL 144-1997. Пособие создано по заказу консорциума, «кластера» фирм, выпускающих деревянные конструкции, задачей которого является способствовать применению дерева в строительстве зданий павильонного типа. В «Кластер» входят фирмы «Финнфорес т», «Кунингаспа лкки», «Лате-Ракентеет», «SPU-Системс”, ”UPМ-Кюммене Пуутеоллисуус», «Виерумяен Теоллисуус» и «Вуд Фокус». Пособие существует также в электронной форме по адресу www-woodfocus.fi. 144
