Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ЗДАНИЯМИ И СООРУЖЕНИЯМИ НА



ЗАСТ­РОЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ

§ 1. Общая оценка теплового влияния зданий и сооружений

В пределах населенного пункта здания рассредото­чены более или менее равномерно по всей территории. Пред­ставляют интерес средние данные о соотношении площадей элементов застройки с высокой плотностью застройки для не­которых промышленных городов ФРГ (по материалам П. А. Кратцера, 1958):

 

Площадь, %

Жилые, общественные и производственные здания ... 13

Дворы и сады........ 28

Дороги, улицы и площади...... 7

Спортивные площадки ....... 3

Парки и скверы........ 20

Водоемы.......... 12

Железные дороги........ 17

Из приведенных данных видно, что площадь, занимаемая зданиями при плотной городской застройке, составляет только 13% от всей территории застройки. П. А. Соловьев высказывал предположение, что с развитием Якутска заст­ройка его значительно уплотнится и может наступить мо­мент, когда температура грунта начнет повышаться. Однако на примере наиболее плотно застроенных городов видно, что в этом случае площадь, занимаемая зданиями и сооружения: ми, будет составлять небольшой процент к общей террито­рии, а значит, и тепловое влияние их не может решающим образом влиять на направление теплообмена на территории.

Действительно, в крупных городах ФРГ плотность заст­ройки нетто (плотность застройки на территории, занятой только зданиями и дворами) составляет 46,4%. В городах, расположенных в области распространения вечномерзлых грунтов в Советском Союзе, плотность застройки нетто меньше. Так, в Норильске наибольшая плотность застройки нетто достигает для 5-этажных зданий 42% (квартал «Мед-

 

 

вежий ручей»), а в Воркуте —34÷36% при допускаемой наибольшей плотности застройки нетто для 5-этажных зда­ний 39% в северных районах и 30%—в южных, а для 8-зтажных зданий соответственно 35 и 26%. При существую­щей в градостроительстве тенденции к увеличению этажно­сти зданий и, следовательно, к рассредоточению застройки плотность нетто ее во вновь проектируемых населенных пунктах будет меньше приведенных выше значений, а пло­щадь, занимаемая зданиями в черте города, будет значи­тельно меньше 13%.

Проектные решения существующей и перспективной пла­нировки и застройки Магадана, Игарки, Якутска, Воркуты, поселков Далдына, Депутатского, Айхала и др. показывают, что здания занимают значительную часть территории заст­ройки при минимальных расстояниях между их длинными сторонами 30—50 м.

Таким образом, подавляющая часть территории застрой­ки представлена дворами, улицами, площадями, скверами и т. д. На этих участках в благоустроенных городах с регу­лярной снегозащитой, вследствие уплотнения и частичного удаления снега, происходит понижение температуры грунта, т. е. такие участки являются в основном стоками тепла, за исключением некоторых южных районов со специфическим влиянием мохо-торфяного и снежного покровов, а также гидрогеологических условий, как отмечалось ранее. Эти сто­ки тепла во много раз превосходят естественные теплопотоки, а тепловое влияние зданий в плане оказывается ограни­ченным.

Влияние зданий и сооружений на температурный режим вечномерзлых грунтов происходит в двух направлениях. Под зданиями с полами, располагаемыми на грунте, а также вок­руг тепловыделяющих коммуникаций температура вечномерзлых грунтов, как правило, повышается и образуются зоны оттаивания. Под зданиями с вентилируемыми под­польями, устраиваемыми для сохранения мерзлого состоя­ния грунтов, а также под неотапливаемыми зданиями часто происходит поднятие верхней поверхности вечномерзлых грунтов и понижение их температуры. Под зданиями с повы­шенными тепловыделениями, построенными по принципу использования грунтов основания в мерзлом состоянии, мо­жет произойти некоторое опускание верхней поверхности вечномерзлого грунта с одновременным понижением его тем­пературы, причем вновь сформировавшийся тепловой режим грунта будет устойчивым.

Наглядным примером, подтверждающим небольшое теп­ловое влияние здания в плане на температурный режим грунта в черте застройки, является температурное поле (по данным И. Г. Рейнюка) в основании клуба в пос. Мяунджа

(рис. 6, а). Здесь, несмотря на образование зоны оттаивания под зданием, непосредственно у самого здания в результате уплотнения снега наблюдаются весьма низкие температуры грунта. С северной же стороны, где снег чаще уплотняется автотранспортом, температура грунта оказывается значи­тельно ниже у здания, чем на некотором расстоянии от него.

На рис. 6, 6, в представлены температурные поля под двумя зданиями в Якутске, по данным Г. О. Лукина. Первое из этих зданий — электростанция радиоцентра (рис. 6, б) находится на окраине города, где среднегодовые температу­ры грунта составляют —3°С. Снегоотложения у здания та­кие же, как в естественных условиях. Уже на небольшом расстоянии от него, несмотря на образование зоны оттаива­ния, среднегодовые температуры грунта близки к естествен­ным. Наблюдается лишь некоторая асимметрия температур­ного поля и зоны оттаивания: температуры грунта с север­ной стороны здания несколько ниже, чем с южной. Посколь­ку условия снегоотложений около дома одинаковые, такое понижение температуры можно объяснить затенением грун­та у здания.

Второе здание — магазин (рис. 6, в) расположено в цент­ральной части Якутска с наиболее низкими среднегодовыми температурами грунта. Под зданием имеется зона оттаива­ния; на небольшом расстоянии от него наблюдаются низкие годовые температуры грунта, характерные для этой части города. Здесь сказывается основная причина понижения тем­пературы в Якутске — уплотнение снежного покрова на об­житой территории.

Характерным примером теплового влияния здания и рас­положённого рядом теплопровода может служить темпера-

 

турное поле грунта на площади клуоа в пос. Мяунджа по линии с запада на восток (рис. 7). На рисунке хорошо прос­леживается тепловое взаимодействие здания с участками улицы, внутреннего двора, а также с естественной площад­кой.

Таким образом, несмотря на образование зон оттаивания под зданиями с большим поступлением тепла в грунт, уже в непосредственной близости от здания наблюдаются низ­кие средние годовые температуры грунта, обусловленные общим влиянием застройки.

При строительстве с сохранением мерзлого состояния ос­нований под зданиями происходит понижение температуры грунта или незначительное повышение ее по сравнению с температурой в естественных условиях. В этом случае зда­ния представляют собой стоки тепла, которые, как это будет показано дальше, превышают тепловые потоки в естествен­ных условиях. Таким образом, территория города является совокупностью участков со стоками различной интенсивно­сти. Улицы, площади, дворы' также являются стоками тепла, которые в процессе формирования более низкого температур­ного режима на территории застройки превышают средние годовые потери тепла в грунтах до застройки.

Разнообразие источников и стоков тепла на застроенной территории приводит к сложной картине теплового воздей­ствия застройки на температурный режим грунта. Так, на­пример, наряду с образованием зон оттаивания под зда­ниями и сооружениями, передающими непосредственно тепло в грунт, на других участках (под улицами, дворами, площа­дями и т. п.) может происходить образование вечномерзлых грунтов там, где до застройки были талики. Последнее про­исходит практически независимо от локальных источников тепла при любой плотности застройки. Эти изменения тем­пературного режима на отдельных участках необходимо учитывать при проектировании оснований зданий, а также санитарно-технических сетей, дорог и т. д. Так, если в про­цессе эксплуатации зданий под ними допускается формиро­вание зон оттаивания, то основания покрытий дорог, а так­же грунты, в которых прокладываются трубопроводы, могут находиться в мерзлом состоянии.

Рассматриваемые вопросы разбираются также Л. Н. Хрусталевым [6]. Им проведен ряд расчетов теплового влияния зданий на температурный режим грунтов на застроенной территории. Он сравнивает полученные расчетом тепловые потоки от здания с тепловыми потоками в естественных ус­ловиях и приходит к выводу, что тепловое влияние даже одиночного здания распространяется на большое расстояние (свыше 60 м). Л. Н. Хрусталев вводит понятие «критической плотности застройки», при которой происходит полная дег-

 

 

радация вечномерзлых грунтов. Величина «критической плотности застройки» была найдена из условия, что средняя температура поверхности грунта («среднеинтегральная тем­пература поверхности», по Л. Н. Хрусталеву) на застроен­ной территории равна нулю.

Отметим, что «среднеинтегральная температура поверх­ности» характеризуется изменением температуры грунта на значительных глубинах (по мнению самого автора, на глу­бинах свыше 30 м). Фактически изменение температуры грун­та происходит на еще больших глубинах, так как в расче­тах принималась плотность застройки нетто на всей терри­тории. Таким образом, «среднеинтегральная температура по­верхности» не отражает динамику температурного поля в верхней толщи грунта, которая определяет выбор принципа использования грунтов в качестве оснований зданий и соору­жений, температурные поля в их основаниях, способы уст­ройства дорог, прокладки подземных коммуникаций, и т. д.

Определение температурных полей под локальными ис­точниками или стоками тепла в зависимости от температу­ры грунта может производиться как для стационарного, так и для нестационарного тепловых режимов. При этом область применения стационарных расчетных схем весьма ограниче­на Так, например, если средняя годовая температура вечно-мерзлого грунта близка к 0°С, то при наличии зданий, допу­скающих оттаивание грунта в их основаниях, при стацио­нарном тепловом состоянии будет сплошная зона талого грунта на всей территории застройки, а температурное поле под каждым зданием будет зависеть от теплового воздейст­вия соседних, даже далеко расположенных зданий. Если же в данном случае рассматривать формирование зон оттаива­ния под зданиями для нестационарного состояния, т. е. за время их эксплуатации, под каждым из них образуются ог-

 

 

раниченные зоны оттаивания, за пределами которых темпе­ратурные градиенты в мерзлом грунте близки к нулю и зда­ния не оказывают влияния на температурный режим грунта под соседними зданиями. Эти вопросы подробно рассматри­ваются в следующем параграфе.




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.