CC BY
39
УДК 624.01 + 699.84
Б.И. Гиясов, А.И. Антонов*, И.В. Матвеева*
ФГБОУ ВПО «МГСУ», *ФГБОУ ВПО «ТГТУ»
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПО УСЛОВИЯМ И С УЧЕТОМ ЗАЩИТЫ ОТ ШУМА
Рассмотрены принципы и приведены алгоритмы проектирования ограждающих конструкций зданий по условиям и с учетом защиты от шума. Описан программный комплекс, позволяющий выполнять многофакторный анализ вариантов по шумозащите на всех уровнях проектирования зданий.
Ключевые слова: ограждающие конструкции, защита от шума, алгоритм проектирования, программный комплекс.
Проектирование строительных конструкций зданий является сложным технологическим процессом, при котором необходимо учитывать совокупность всех воздействий среды, в т.ч. и шума. Для защиты от шума используются ограждающие конструкции зданий с соответствующими звукопоглощающими, звукоизолирующими и другими шумозащитными свойствами [1—3].
Выбор и разработка шумозащитных конструкций должны основываться на общем методе решения задачи проектирования «от среды к конструкции». При таком подходе целесообразно: определить функциональное назначение и место проектируемого элемента в структуре здания; установить воздействия, которым подвергается элемент; выявить процессы и явления, возникающие в элементе при этих воздействиях; установить требования к элементу, определяемые заданием и нормами проектирования; произвести анализ возможных решений с их всесторонней оценкой; выбрать конструктивное решение элемента, производя необходимые расчеты.
Все шумозащитные конструкции (рис. 1) зданий по принципам проектирования можно разделить на две группы.
Рис. 1. Конструкции, проектируемые с учетом или по условиям защиты от шума
К первой группе относятся конструкции, проектируемые с учетом обеспечения условий защиты от шума (функция защиты от шума не является главной): например,
16
© Гиясов Б.И., Антонов А.И., Матвеева И.В., 2012
окна, двери, стены, перекрытия. Их основное конструктивное решение определяется другими функциями, а обеспечение условий защиты от шума проверяется расчетом при принятом решении. В случае невыполнения условий разрабатываются дополнительные мероприятия, позволяющие запроектированной конструкции обеспечить и защиту от шума (например, устройством на несущей стене дополнительных звукоизолирующих конструкций [4, 5]). Алгоритм проектирования конструкций данной группы приведен на рис. 2.
Рис. 2. Алгоритм проектирования ограждающих конструкций здания с учетом защиты от шума
Ко второй группе относятся конструкции, у которых функция защиты является главной (например, перегородки [6—8]). Их конструктивное решение определяется по условиям шумозащиты и проверяется соответственно по другим требованиям (прочности, долговечности, противопожарным и др.). Алгоритм проектирования конструкций, для которых функция защиты от шума является главной, приведен на рис. 3.
Рис. 3. Алгоритм проектирования строительных конструкций по условиям защиты от шума
Видно, что в том и другом случаях процесс имеет циклический, итерационный характер, требующий многократного повторения расчетов энергетических параметров звукового поля. Учитывая, что на практике эффективное снижение шума чаще достигается при комплексном применении нескольких строительно-акустических мер снижения шума (звукопоглощение, звукоизоляция, экранирование и др.), число возможных вариантов шумоглушения увеличивается и процесс проектирования становится многовариантным.
Многовариантность проектирования строительных конструкций зданий с учетом или по условиям защиты от шума требует качественно нового подхода к процессу их разработки. Прогресс в этом направлении связан с расширением и совершенствованием автоматизации проектирования. Автоматизация позволяет выполнять многовариантные разработки по шумозащите на всех уровнях проектирования (технологическое проектирование, выбор и разработка конструктивных решений и др.), дает возможность многофакторного анализа вариантов и обеспечивает в случае корректировки ис-
18
КБИ 1997-0935. Vestnik MGSU. 2012. № 12
ходных данных или целевых функций цикличность поиска оптимальных вариантов. Автоматизированное проектирование в этом случае возможно только при наличии объективной математической модели шумовых полей помещений, методов и алгоритмов для ее описания, синтеза и оценки получаемых результатов на проектируемом объекте. В настоящее время разработана математическая модель распределения звуковой энергии в зданиях [9], и на ее основе созданы методы оценки шумового режима в зданиях разного назначения, например, в жилых зданиях [10], и программный комплекс по проектированию строительных конструкций зданий с учетом требований защиты от шума.
Опыт применения программного комплекса при решении практических задач показал его более высокую эффективность по сравнению с традиционными методами проектирования. Принципы построения комплекса позволяют использовать его в общей системе автоматизированного проектирования зданий. В настоящее время ведется его адаптация к этой системе.
Библиографический список
1. Горин В.А., Клименко В.В., Шнурникова Е.П. Изоляция ударного шума междуэтажными перекрытиями с паркетными полами // Academia. Архитектура и строительство. 2010. № 3. С. 200—203.
2. Кочкин А.А. Звукоизоляция слоистых вибродемпфированных элементов светопрозрач-ных ограждающих конструкций // Строительные материалы. 2012. № 6. С. 40—41.
3. Кочкин А.А. Легкие звукоизолирующие ограждающие конструкции из элементом с вибродемпфирующими слоями // Известия Юго-западного государственного университета. № 5. Ч. 2. С. 152—156.
4. Боганик А.Г. Эффективные конструкции для дополнительной звукоизоляции помещений // Строительные материалы. 2004. № 10. С. 18—19.
5. Кочкин А.А., Шашкова Л.Э. О повышении звукоизоляции ограждающих конструкций // Academia. Архитектура и строительство. 2010. № 3. С. 198—199.
6. Кочкин А.А. О проектировании звукоизоляции легких ограждений с промежуточным демпфирующим слоем // Academia. Архитектура и строительство. 2010. № 3. С. 191—193.
7. Старцева О.В., Овсянников С.Н. Исследование звукоизоляции однослойных и двухслойных перегородок // Жилищное строительство. 2012. № 6. С. 43—46.
8. Гребнев П.А., Монич Д.В. Исследование звукоизолирующих свойств многослойных ограждений с жестким заполнителем // Жилищное строительство. 2012. № 6. С. 50—51.
9. Леденев В.И. Статистические энергетические методы расчета шумовых полей при проектировании производственных зданий. Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2000. 156 с.
10. Леденев В.И., Воронков А.Ю., Жданов А.Е. Метод оценки шумового режима квартир // Жилищное строительство. 2004. № 11. С. 15—17.
Поступила в редакцию в сентябре 2012 г.
Об авторах: Гиясов Ботир Иминжонович — кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой архитектурно-строительного проектирования, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, Россия,
г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (495) 287-49-14, [email protected];
Антонов Александр Иванович — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры архитектуры и строительства зданий, ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «ТГТУ»), 392032, г. Тамбов, ул. Мичуринская, д. 112, корп. Е, 8 (4752) 63-03-82, 63-04-39, [email protected];
Матвеева Ирина Владимировна — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры городского строительства и автомобильных дорог, ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «ТГТУ»), 392032, г. Тамбов, ул. Мичуринская,
д. 112, корп. Е, 8 (4752) 63-09-20, 63-03-72, [email protected].
Для цитирование: Гиясов Б.И., Антонов А.И., Матвеева И.В. Проектирование ограждающих конструкций зданий по условиям и с учетом защиты от шума // Вестник МГСУ 2012. № 12. С. 16—21.
BECTHMK
MI"CY_12/2012
G.I. Giyasov, A.I. Antonov, I.V. Matveeva
DESIGN OF ENVELOPE STRUCTURES OF BUILDINGS WITH ACCOUNT FOR AND SUBJECT TO THE CONDITIONS OF ACOUSTIC PROTECTION
The totality of all environmental influences, including domestic and industrial noise, must be taken into account in the design of building structures. Building envelopes that have appropriate acoustic protection properties are to be used in the practice of the acoustic protection (soundproofing, etc.).
According to the principles of structural design, design of soundproof buildings can be broken down into the two groups: design with account for the security conditions (eg., windows, doors, walls, floors), and design of noise-proof structures (eg., partitions, suspended ceilings).
Multi-optional design of building structures or buildings that meet the terms of acoustic protection requires a modern approach to the process of their development. Any progress in this area is associated with computer-aided design supported by multiple analysis options. Automation allows adjustments in order to comply with the variety of the input data or objective functions to provide for optimal cycling options. In this regard, the authors describe the algorithms and principles of design of building envelopes on the condition of and subject to the acoustic protection. The proposed solution represents a software package capable of performing a multivariate analysis of options of acoustic protection at each stage of building design. Practical application of the software package used to solve practical problems in the design of building envelopes has demonstrated its higher efficiency that the one of traditional design methods.
Key words: building envelope, acoustic protection, algorithm design, software package.
References
1. Gorin V.A., Klimenko V.V., Shnurnikova E.P. Izolyatsiya udarnogo shuma mezhdu etazhnymi per-ekrytiyami s parketnymi polami [Insulation of Impact Noise between Floors of Buildings, if the Floors Are Covered with Parquet]. Academia. Arkhitektura i stroitel'stvo [Academy. Architecture and Construction]. 2010, no. 3, pp. 200—203.
2. Kochkin A.A. Zvukoizolyatsiya sloistykh vibrodempfirovannykh elementov svetoprozrachnykh ograzhdayushchikh konstruktsiy [Sound-proofing of Laminated Vibration-suppression Elements of Translucent Envelope Structures]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2012, no. 6, pp. 40—41.
3. Kochkin A.A. Legkie zvukoizoliruyushchie ograzhdayushchie konstruktsii iz elementov s vi-brodempfiruyushchimi sloyami [Lightweight Sound-insulating Building Envelopes Made of Elements That Contain Vibration-suppression Layers]. Izvestiya Yugo-zapadnogo gosudarstvennogo universiteta [Proceedings of the Southwestern State University], no. 5, part 2, pp. 152—156.
4. Boganik A.G. Effektivnye konstruktsii dlya dopolnitel'noy zvukoizolyatsii pomeshcheniy [Efficient Structures for Additional Sound Insulation of Premises]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2004, no. 10, pp. 18—19.
5. Kochkin A.A., Shashkova L.E. O povyshenii zvukoizolyatsii ograzhdayushchikh konstruktsiy [Improvement of Envelope Insulation]. Academia. Arkhitektura istroitel'stvo [Academy. Architecture and Construction]. 2010, no. 3, pp. 198—199.
6. Kochkin A.A. O proektirovanii zvukoizolyatsii legkikh ograzhdeniy s promezhutochnym demp-firuyushchim sloem [Design of Sound Insulation of Lightweight Envelopes with an Intermediate Damping Layer]. Academia. Arkhitektura i stroitel'stvo [Academy. Architecture and Construction]. 2010, no. 3, pp. 191—193.
7. Startseva O.V., Ovsyannikov S.N. Issledovanie zvukoizolyatsii odnosloynykh i dvukhsloynykh peregorodok [Research of Single and Double-layer Partitions]. Zhilishchnoe stroitel'stvo [Construction of Residential Housing]. 2012, no. 6, pp. 43—46.
8. Grebnev P.A., Monich D.V. Issledovanie zvukoizoliruyushchikh svoystv mnogosloynykh ograzhdeniy s zhestkim zapolnitelem [Study of Insulating Properties of Multilayer Envelopes with a Hard Filler]. Zhilishchnoe stroitel'stvo [Construction of Residential Housing]. 2012, no. 6, pp. 50—51.
9. Ledenev V.I. Statisticheskie energeticheskie metody rascheta shumovykh poley pri proektirovanii proizvodstvennykh zdaniy [Statistical Methods of Calculation of Noise Fields in the Design of Industrial Buildings]. Tambov, Tambov State Technical University Publ., 2000, 156 p.
10. Ledenev V.I., Voronkov A.Yu., Zhdanov A.E. Metod otsenki shumovogo rezhima kvartir [Method of Assessment of Noise Patterns of Flats]. Zhilishchnoe stroitel'stvo [Construction of Residential Housing]. 2004, no. 11, pp. 15—17.
About the authors: Giyasov Botir Iminzhonovich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Chair, Department of Architectural and Structural Design, Moscow State University of Civil
Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected]; +7 (495) 287-49-14;
Antonov Aleksandr Ivanovich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor, Department of Architecture and Construction of Buildings, Tambov State Technical University (TSTU); Building E, 112 Michurinskaya St., Tambov, 392032, Russian Federation; [email protected]. ru; +7 (4752) 63-03-82, +7 (4752)63-04-39;
Matveeva Irina Vladimirovna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor, Department of Urban development and Motor Roads, Tambov State Technical University (TSTU); Building E, 112 Michurinskaya St., Tambov, 392032, Russian Federation; [email protected]; +7 (4752) 63-09-20, +7 (4752) 63-03-72.
For citation: Giyasov B.I., Antonov A.I., Matveeva I.V. Proektirovanie ograzh-dayushchikh kon-struktsiy zdaniy po usloviyam i s uchetom zashchity ot shuma [Design of Envelope Structures of Buildings with Account for and Subject to the Conditions of Acoustic Protection]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 12, pp. 16—21.
