ЛЕКЦИЯ+21РЭА
.docЛЕКЦИЯ 21. Балконы, лоджии, эркеры и светопрозрачные, солнцезащитные конструкции
Балконы и лоджии — открытые помещения, связывающие внутреннее пространство жилых комнат (кабинетов, больничных палат) с внешним.
Наряду с этим в жилых и общественных зданиях балконы и лоджии применяют в качестве элемента пути аварийной эвакуации. Такие балконы обычно размещают в зонах лестнично-лифтовых узлов, торцах коридоров и др.
В южных районах страны использование балконов и лоджий дает дополнительный микроклиматический эффект. Благодаря затеняющему действию открытых помещений уменьшается перегрев прилегающих комнат квартиры.
В городской застройке не только в жарком, но и в умеренном климате балконы и лоджии стали широко применяемым элементом квартир, гостиниц, пансионатов, санаториев и др. В жилых домах площади балконов и лоджий составляют до 15 % общей площади квартир. Балконы и лоджии не проектируют только в климатических районах с наиболее суровым климатом. Но и в этих условиях при устройстве трансформирующихся светопрозрачных ограждающих конструкций возможно устройство лоджий.
Балкон — открытая площадка, примыкающая с одной стороны к наружной стене, а по остальным замкнутая ограждением высотой не менее 1 м.
Лоджия — площадка, с трех сторон окруженная стенами и только с одной стороны — ограждением. По отношению к основному объему здания лоджия может быть спроектирована встроенной и выносной. В практике проектирования применяют ряд комбинированных конструктивно-планировочных типов открытых помещений — балкон с боковыми ветрозащитными стенками из легких материалов, встроенные и выносные лоджии — балконы. Возникновение этих комбинированных решений связано с поисками средств повышения микроклиматических качеств открытых летних помещений в умеренном климате. Основными конструктивно-планировочными решениями открытых помещений, предназначенных для отдыха, являются лоджии и лоджии-балконы, несмотря на их большую стоимость, а для хозяйственных целей — открытые балконы при кухнях.
Глубина открытых помещений по функциональным требованиям достигает 1,4 м. Протяженность и формы их планов весьма разнообразны и выбираются по функциональным, композиционным и конструктивным соображениям. Наряду с балконами и лоджиями протяженностью на квартиру на 1—2 комнаты возможны балконы протяженностью по всему фасаду или даже по всему периметру здания. Столь же разнообразны и формы планов открытых помещений — прямоугольные, трапециевидные, полукруглые, пило- и волнообразные.
Конструкция балкона состоит из горизонтальной железобетонной плиты, ограждения, гидроизоляции и пола. Иногда применяют также дополнительные, поддерживающие плиту балкона, элементы — подвески, стойки, стенки или консольные балки. Сечение плиты, как правило, сплошное, толщина не менее 100 мм. Плиту балкона проектируют как консольную или балочную с различным опиранием в зависимости от конструкции наружных стен дома и его конструктивной системы. Консольная плита передает на конструкции здания вертикальную нагрузку и опорный изгибающий момент. Восприятие этих усилий осуществляют различно в зависимости от конструкций стен.
В зданиях с массивными несущими наружными стенами из кирпича, камня или легкобетонных блоков вертикальная нагрузка воспринимается стеной, а опорный момент — удерживающим моментом вертикальной пары сил, создаваемой пригрузкой балконной плиты весом наружной стены. В панельных зданиях с облегченными бетонными наружными стенами вертикальную реакцию воспринимает стена, а изгибающий момент — горизонтальная пара сил, создаваемая жесткими связями между плитами балкона и перекрытия. При наружных стенах-экранах из небетонных материалов нагрузки от бетонной плиты полностью передают на внутренние конструкции дома или на дополнительные конструкции в виде консолей колонн (в каркасных домах), жестко соединенных с поперечными внутренними стенами консольных балок или балок-стенок, образующих торцовые ограждения лоджий-балконов, приставных колонн Г-образной формы и др.
Балконные плиты в этом случае работают, по балочной схеме. В кирпичных стенах типовое монтажное крепление консольной балконной плиты — сварка закладных деталей плиты с арматурными выпусками из железобетонных надоконных перемычек; в крупноблочных — сварка стальных анкеров с закладными деталями перемычечного блока и балконной плиты.
Конструкция встроенной лоджии состоит из наружных стен и плиты перекрытия с гидроизоляцией, полом и ограждением. Стены лоджий в зависимости от конструктивной схемы дома решают различно. В домах с продольными стенами лоджию образуют несущие наружные стены, на которые опирают её перекрытие; в домах с поперечными несущими внутренними и несущими наружными стенами — плиты перекрытия опирают на внутренние стены, что требует в полносборных домах применения дополнительных утепляющих конструкций для примыкающих к лоджии внутренних стен.
Конструкции выносных лоджий состоит из дополнительных перпендикулярных фасаду стенок — «щек» лоджий, перекрытий и ограждения. В кирпичных зданиях «щеки» лоджий выполняют в кладке, в полносборных — из железобетонных панелей. Вместо стенок в качестве опор перекрытий лоджий могут быть использованы консоли фасадных колонн или консольные балки, защемленные в поперечных внутренних стенах, дополненные легкими ветрозащитными экранами.
Перекрытия балконов и лоджий должны обеспечивать отвод воды от наружных стен. Для этого полы балконов и лоджий обычно располагают ниже пола примыкающих помещений на 50…70 мм, поверхность перекрытия покрывают оклеечной гидроизоляцией, поверх которой по стяжке из цементного раствора устраивают пол из керамических плиток с уклоном 2…3 % плоскости фасада. Сопряжение плиты балкона или лоджии с фасадной стеной защищают от протеканий заведением на стену края гидроизоляционного ковра с перекрытием его двумя дополнительными слоями гидроизоляции шириной 400 мм.
Ограждение балконов и лоджий состоит из металлической решетки и прикрепленных к ней глухих или решетчатых ограждений-экранов. Стойки металлической решетки приваривают к закладным деталям балконной плиты или перекрытиям лоджии.
Эркер — отнесенная за плоскость фасадной стены часть помещений, преимущественно жилых комнат, номеров гостиниц или палат санатория. Иногда эркеры служат для размещения в них вертикальных коммуникаций — лестниц, лифтов и др. Эркеры проектируют прямоугольной, треугольной, трапециевидной, полукруглой или другой формы в плане. Функциональное назначение эркера — увеличение площади помещения и обогащение его интерьера, улучшение условий освещения и инсоляции помещений. В соответствии с функциональным назначением эркер имеет в своих вертикальных гранях окна или сплошное остекление.
Особенно ценно применение эркеров в районах с умеренным и холодным климатом, как средство повышения психологического комфорта жилища: они расширяют обзор, повышают связь с окружающей средой.
Существенную роль играет обеспечиваемая эркерами возможность улучшить инсоляцию неблагоприятно ориентированных квартир, особенно в условиях плотной городской застройки. Так, применение эркеров в комнатах, ориентированных на ССВ и ССЗ, позволяет сократить регламентируемый СНиПом сектор недопустимой ориентации односторонних квартир на 30-35° и тем самым повысить градостроительную маневренность меридиональных домов и блок-секций.
Конструкции эркеров проектируют с несущими, самонесущими или ненесущими наружными стенами. Несущие и самонесущие стены опирают на собственный фундамент и проектируют — аналогичными остальным наружным стенам здания. В зданиях с неповторяющимися поэтажными планами эркеры могут иметь различную протяженность по высоте здания, начинаться со второго или третьего этажа, представляя собой консольную конструкцию. В домах с массивными наружными стенами такие эркеры могут опираться на консольные плиты или балки, защемленные в наружных стенах. В зданиях с ненесущими наружными стенами конструкции эркеров проектируют облегченными и опирают на различного типа консоли из внутренних несущих конструкций — консоли колонн каркаса, перекрытий, балок, защемленных во внутренних стенах.
В панельном домостроении используют для ограждения эркеров бетонные панели наружных стен однорядной и горизонтальной разрезки, легкие конструкции стен с деревянным каркасом, обшивками и утеплением из небетонных материалов, бетонные объемные блоки открытого треугольного, П- и Z-образного сечения.
При устройстве консольных эркеров их верхние и нижние перекрытия утепляют.
Светопрозрачные и солнцезащитные конструкции. В наружных стенах зданий предусматривают разнообразные проемы. Большую часть из них заполняют светопрозрачными ограждениями.
Основными светопрозрачными ограждающими конструкциями являются окна и балконные двери, витрины и витражи. Стандартные конструкции наружных входных дверей также содержат светопрозрачные элементы.
Назначение светопрозрачных ограждений - обеспечение необходимой естественной освещенности основных помещений и возможности визуального контакта с окружающей средой.
Конструкции светопрозрачных ограждений подвержены силовым и несиловым воздействиям: снаружи на них воздействуют ветровые нагрузки, атмосферные осадки, переменные температура и влажность воздуха, солнечная радиация, шум, пыль и водорастворимые химические примеси в атмосферной влаге, изнутри - потоки тепла и пара, шум.
Соответственно перечисленным воздействиям светопрозрачные ограждающие конструкции должны обладать: необходимой прочностью и жесткостью; герметичностью сопряжений элементов ограждения между собой и со стеной при температурно-влажностных деформациях конструкции и инфильтрации наружного воздуха; соответствующими условиям эксплуатации величинами индекса звукоизоляции и сопротивления теплопередаче. В районах, расположенных южнее 57-й параллели, конструкция светопрозрачного ограждения в жилых домах должна быть дополнена элементами солнцезащиты.
В качестве обрамляющих конструкций используют деревянные, древесно-алюминиевые, алюминиевые, стальные или железобетонные элементы.
Окна и балконные двери. Размеры окон назначают в соответствии с нормативными требованиями естественной освещенности, архитектурной композицией, экономией единовременных и эксплуатационных затрат.
Так, площадь окон жилых комнат и кухонь должна составлять не менее 1/8 (1/10 для IV климатического района) от площади пола, а в сумме по зданию не превышать 1/6,5 для I, IIА и IVА и 1/5,5 — во всех остальных климатических подрайонах. В общественных и промышленных зданиях размеры, пропорции и расположение светопроемов назначают в соответствии с требуемыми нормами величинами коэффициента естественной освещенности для функциональных и производственных процессов, протекающих в помещениях. Необходимость ограничения площади светопрозрачных конструкций объясняется их высокой стоимостью (они в среднем в 1,4 раза дороже глухой части ограждения) и увеличением эксплуатационных затрат на отопление при увеличении размеров окон в связи с их меньшим по сравнению с глухой стеной сопротивлением теплопередаче. В южных районах дополнительным удорожающим фактором является требуемое нормами проектирования устройство солнцезащиты световых проемов.
В процессе проектирования определенные по указанным критериям размеры светопроемов согласуют с размерами конструкций заполнения проемов в жилых и массовых общественных зданиях, предусмотренными государственными стандартами. Стандартные величины проемов кратны укрупненному модулю ЗМ и весьма разнообразны по размерам и пропорциям. Так, высота оконного проема в жилом здании по стандарту может быть выбрана от 0,6 до 1,5 м с градацией в 300 мм, а ширина - от 0,6 до 2,1 м с той же градацией. Стандарт предусматривает возможность многочисленных попарных сочетаний названных размеров по ширине и высоте, и различные их соотношения от 1:2,5 до 1:0,75. Благодаря этому применение окон стандартных размеров не вызывает существенных ограничений архитектурно-композиционного решения.
Коробку устанавливают в проем и крепят к стенам гвоздями к деревянным пробкам в бетонных стенах или ершами, забиваемыми в швы кладки в каменных стенах. Защиту сопряжения коробки со стеной от инфильтрации холодного воздуха в каменных и бетонных стенах обеспечивают: верхняя и боковая четверти в проемах, уплотнение зазоров между коробкой и стеной строительной пеной, специальные внутренние наличники или штукатурка откосов. В деревянных стенах, толщина которых мала для устройства четвертей, стык коробки со стеной защищают наружным наличником, а крепление коробки выполняют соединением в шпунт с конструкцией простенка (рис. 1).
Рис. 1. Установка оконных блоков в стенах: а - кирпичных; б - деревянных брусчатых; в - панельных легкобетонных; г - панельных из листовых материалов: 1-деревянная антисептироаанная пробка; 2-стальной костыль; 3-слив из оцинкованной стали; 4-герметик; 5-строительная пена; 6-рубероид; 7-штукатурка; 8-наличник; 9-подоконная доска; 10-стальная консоль
Конструкция балконной двери имеет одинаковые с окном, решения переплетов, коробки и светопрозрачной части. Сопротивление теплопередаче окон назначают в зависимости от климатических условий строительства.
Сопротивление теплопередаче заполнения оконных проемов зависит от числа рядов остекления, расстояния между ними, герметичности воздушного прослойка и конструкции оконного блока.
Для повышения теплозащитной способности и светоактивности окон предусматривают заполнение переплетов двух- или трехслойными стеклопакетами (с двумя или тремя рядами стекла). Прослойки между стеклами в стеклопакетах герметичны, заполнены обезвоженным, обеспыленным газом или воздухом. Толщина прослоек (9…18 мм) фиксируется распорными рамками из гнутого алюминиевого профиля. В многоэтажных общественных зданиях с повышенными требованиями к долговечности и герметичности переплетов и коробок для заполнения проемов применяют алюминиевые конструкции.
Ещё одно эксплуатационное требование к окнам — защита от шума, вызываемого транспортными потоками. На крупных транспортных магистралях уровень уличного шума достигает 80 дБА. В то же время санитарные нормы требуют, чтобы уровень шума в жилых помещениях составлял не более 40 дБА. Таким образом, конструкции окон, выходящие на магистрали, должны обладать звукоизоляцией не менее 40 дБА. Снижение шума, обеспечиваемое стандартными конструкциями, существенно меньше: окна со спаренными переплетами снижают уровень шума на 22…24 дБА, с раздельными — на 30…32 дБА. Поэтому при застройке магистралей внедряют специальные конструкции шумозащитных окон. Они имеют тройное остекление с неравной шириной межстекольных пространств, двойные и тройные ряды уплотняющих прокладок, звукопоглощающие обкладки по внутреннему периметру окна. Шумозащитные окна имеют как спаренную, так и раздельную конструкцию. Раздельная конструкция позволяет снизить уровень шума на 40 дБА и применяется на особо шумных магистралях. Высокой изолирущей способности такого окна помимо перечисленных выше мер, способствует применение самостоятельных коробок для наружного и внутреннего переплетов.
Витражи — большие участки наружного светопрозрачного ограждения высотой в один или несколько этажей. Протяженность витража может составлять несколько метров или равняться всей длине фасада. Функциональное назначение витража — обеспечение естественной освещенности помещений и визуальной связи внутреннего пространства с внешним. Решение наружного ограждения в виде витража может быть принято также по композиционным или конструктивным соображениям. В конструктивных целях витраж используют для уменьшения массы ненесущего наружного ограждения. Наиболее характерны витражи для крупных общественных зданий — выставочных павильонов проходных витрин предусматривают горизонтальные консольные выносы из плоскости цоколя наружной стены или второй выносной цоколь, параллельный основному цоколю здания и дополнительное покрытие над витриной.
Солнцезащитные устройства. Наличие светопрозрачных ограждений обеспечивает естественную освещенность и требуемую (при соответствующей ориентации) инсоляцию помещений. В то же время светопроёмы могут служить источником радиационного перегрева помещений в летний период, так как через них проходит в помещения большая часть радиационных теплопоступлений. Через глухую часть наружных стен, теплоустойчивость которых соответствует нормативным требованиям, поступает не более 5 % тепла, падающего на них. В связи с этим в районах со среднемесячной температурой июня 21 °С и более следует применять солнцезащитные устройства оконных проемов, лоджий, витрин и витражей в жилых домах, детских учреждениях, школах, лечебных учреждениях, домах-интернатах для инвалидов и престарелых.
Солнцезащитные устройства проектируют в виде стационарных конструктивных элементов или регулируемого (чаще временного) оборудования. К стационарным относятся горизонтальные и наклонные (сплошные или решетчатые) козырьки, вертикальные стенки — солнцеломы, ячеистые конструкции. Временное регулируемое оборудование — жалюзи, маркизы (парусиновые тенты). Используют также комбинированные устройства, сочетающие, например, стационарные козырьки или стенки с регулируемыми жалюзями. Для солнцезащиты служат также и теплоотражающие сорта стекла, которым заполняют проемы или солнцезащитные экраны.
Выбор типа солнцезащитных устройств диктуется условиями ориентации помещений и солнечной траекторией, а также композиционными и экономическими требованиями. Горизонтальные устройства — наилучшая защита при высоком солнцестоянии, и поэтому целесообразны для помещений южной ориентации, вертикальные — от лучей низкостоящего солнца, поэтому их применяют для защиты меридионально ориентированных помещений.
Стационарные солнцезащитные конструкции выполняют из железобетона, металла или дерева и крепят на относе от наружных стен, чтобы избежать дополнительных поступлений тепла, аккумулированного солнцезащитным устройством.
Геометрические параметры (выносы козырьков, стенок, размеры ячеистых конструкций) солнцезащитных устройств определяют в зависимости от высоты солнцестояния и углов между солнечным лучом и нормалями к поверхности затеняемых стен в плане и разрезе.