Валов В.М. Введение в специальность. Проектирование зданий

Подождите немного. Документ загружается.

жение звуковых волн будет направленным.

Зная скорость звука в воздухе (340 м/с), можно определить время запаз-

дывания отраженного луча по сравнению с прямым, идущим к зрителю непо-

средственно от источника. Если разница во времени прихода прямого и от-

раженного звуков составляет 0,05 с и более, то человек различает эти звуки.

Это явление называется эхом. За 0,05 с звук проходит расстояние 17 м, по-

этому эхо возможно только в помещениях, в которых длина пути отраженно-

го звука l1+ l2 превышает длину пути прямого звука l на 17 м (рис. 2.35).

Стены и потолок вблизи сцены должны хорошо отражать звук в глу-

бину зала. Поэтому они обрабатываются плот-

ными материалами. Их форма и ориентация от-

носительно источника звука должны обеспечи-

вать первые отражения, направленные к зрите-

лям, наиболее удаленным от сцены.

В помещениях, которые должны иметь хо-

рошие акустические качества, следует избегать

вогнутых ограждающих поверхностей с малым

звукопоглощением. Такие поверхности способ-

ствуют концентрации звуковой энергии (фоку-

сируют звук). Радиус кривизны потолка или стен

должен быть в 2 раза больше расстояния от ис-

точника звука до поверхности. Недопустимо, чтобы центры кривизны при-

ходились на поле зрительских мест (рис. 2.36). Снизить отрицательный

эффект вогнутых поверхностей можно их раскреповкой, размещением на

них различных декоративных деталей, рассеивающих звук, звукопогло-

щающей обработкой.

При параллельности противоположных стен, пола и потолка может

возникнуть так называемое порхающее эхо, образующееся в результате

многократных отражений. Для исключения порхающего эха угол между

противоположными стенами должен быть не менее 5°.

В залах большой вместимости обеспечение оптимального времени ре-

верберации, исключения эха достигается за счет организации равномерно-

го отражения звука от потолка (рис. 2.37) и размещения звукопоглотителей

Рис. 2.35. Схема возникнове-

ния эха:

И – источник звука;

С – слушатель

а)

б)

Рис. 2.36. Отражение зад-

ней стены: а – недопусти-

мое положение центра

кривизны; б – допустимое

положение центра кри-

визны; И – источник зву-

ка; а – центр кривизны; г

– радиус кривизны

на задней стенке и трети примыкающих к ней боковых стен и потолка (рис.

2.38), поскольку первое отражение от этих поверхностей может идти с

большим запаздыванием по сравнению с прямым сигналом, что приводит к

снижению его разборчивости.

2.8. Элементы эвакуации людей из помещений

Для передвижения людей в помещениях предусматривают проходы, а

в зданиях – коммуникационные помещения, которые обеспечивают необ-

ходимую комфортность людских потоков и безопасность вынужденной

эвакуации людей в чрезвычайных ситуациях. Причем критерием безопас-

ности вынужденной эвакуации считается ее

допустимая продолжитель-

ность

. Из всех видов движения для проектирования наибольшее значение

имеют только массовые, поточные, несогласованные, кратковременные в

аварийных условиях и длительные в нормальных условиях.

Людские потоки характеризуются: плотностью и скоростью движе-

ния, пропускной способностью путей и интенсивностью движения.

Плотностью людского потока D называется отношение числа лю-

дей к площади пути, занимаемой потоком, т.е.

∑

⋅

, где

–

соответственно длина и ширина потока, м, а под

N понимается число лю-

Рис. 2.38. Распределение отражений звука: а – при параллельных боковых стенах (в

заднюю часть зала не попадает первое отражение); б – при звукоотражателях в пе-

ней части боковых стен

(

пе

вые от

ажения попа

ают в за

нюю часть зала

)

Рис. 2.37. Расчленение потолка секциями: а – неудовлетворительные очертания секций;

б –

довлетво

ительные оче

тания секций

дей в потоке, имеющих площадь горизонтальной проекции

f для взросло-

го человека: в домашней одежде – 0,1м

/чел., в демисезонной – 0,113, в

зимней – 0,125 м

/чел. Таким образом, плотность потока – величина без-

размерная. Для ее определения необходимо знать число людей, как они

одеты и их возраст, а также параметры пути движения. Установлено, что

свободное движение возможно при плотности 05,0

≤

D , т.е. 1 чел. на 2–2,5

. При больших плотностях

движение уже становится стес-

ненным. Максимальное значение

плотности составляет

92,0

max

D , т.е. 7,4 – 9,2 чел./м

В условиях вынужденной эвакуа-

ции возможны более высокие

плотности, даже больше 1, за счет

сжатия потока и уменьшения зна-

чения

в результате давления

людей друг на друга. Высокие

плотности потоков – основная

причина несчастных случаев с

людьми.

Скорость движения люд-

ского потока

зависит не только

от его плотности и вида пути, но и психофизического состояния каждого

человека и реакции его на условия среды (рис. 2.39). Установлено, что ско-

рости могут иметь разные значения при одной и той же плотности потока:

при свободном движении (при

05,0

≤

) колебания составляют 5÷135

м/мин; с увеличением плотности потока колебания значений скорости

уменьшаются и в зоне высоких плотностей они не превышают ± 10м/мин

от средних значений. Эти колебания объясняются различным психологи-

ческим и физическим состоянием массы людей в потоке, а также желанием

отдельных людей сокращать время движения. При небольших плотностях

потока люди имеют возможность изменять скорость движения, не мешая

друг другу. С увеличением плотности в потоке возникают помехи и

уменьшается величина колебаний скорости.

Несколько большая скорость в проемах, чем на горизонтальных путях,

объясняется психологическим фактором: люди стараются быстрее мино-

вать более узкий и менее удобный участок пути. Скорость движения по ле-

стницам вниз при малой плотности потока выше, чем при движении по го-

ризонтальному пути, поскольку ступени определяют равномерный ритм

движения всего потока. С ростом плотности потока этот ритм нарушается,

человек перестает видеть путь, боится оступиться, и скорость падает на-

Рис. 2.39. Средняя скорость движения

людских потоков в зависимости от их

плоскости:

1 – проемы; 2 – горизонталь-

ные пути;

3 – лестницы (спуск); 4 – лест-

ницы (подъем)

V, м/мин

столько, что оказывается меньше скорости при движении по лестницам

вверх, так как вероятность падения при подъеме меньше, чем при спуске.

Скорость движения определяет условия комфортности и безопас-

ность людей при эвакуации из здания в аварийных условиях пожара, зем-

летрясении и т.п. воздействиях. Однако критерием безопасности пребыва-

ния людей в здании в его помещениях во время аварийных ситуаций, в ча-

стности пожара, определяется необходимым

нб

t и расчетным

эвр

време-

нем эвакуации;

. прэвр

lt = . Здесь

пр

l – предельно допустимая длина пу-

ти как сумма длин участков, его составляющих. Расчетное время эвакуа-

ции определяется как сумма времени движения по каждому участку пути:

∑

iэвр

. Расчетное время эвакуации не должно быть больше необходи-

мого, т.е.

бнэвр

≤ .

Величиной, связывающей плотность потока

D , скорость

и ширину

пути

, является пропускная способность

(м

/мин), т.е. число людей,

проходящих в единицу времени через «сечение» пути шириной

⋅⋅= D

. Произведение плотности потока и скорости его движения на-

зывается интенсивностью (или

количеством) движения

⋅= Dq (м

/мин).

Поскольку значения

q не

зависят от ширины пути, то они

характеризуют кинетику про-

цесса движения людского пото-

ка и соответствуют значениям

пропускной способности пути

шириной 1м. При определенной

плотности потока, разной для

каждого вида пути,

q достигает

максимума

max

, а затем падает

(рис. 2.40). Следовательно, го-

ризонтальные наклонные пути

движения, а также проемы име-

ют предел пропускной способности, определяемый плотностью при

max

q .

Требуемая ширина каждого участка эвакуационного пути и выхода должна

быть не менее

qP /

max

Маршруты движения и подразделение всех зрителей в зале на отдель-

ные потоки определяются принятой структурой эвакуационных путей и

психологией выбора людьми направлений эвакуации (рис. 2.41). Структура

Рис. 2.40. Нормативная зависимость ин-

тенсивности движения от плотности люд-

ского потока

эвакуационных путей устанавливается автором проекта на основании ком-

плексного учета функциональных процессов при разработке объемно-

планировочного решения зала. Поэтому при определении размеров путей

эвакуации их структура является заданной окончательно или одним из ва-

риантов.

2.9. Элементы зрительного восприятия и видимости

Важнейшей задачей при проектировании общественных зданий и со-

оружений массово-зрелищного типа является обеспечение условий види-

мости и зрительного восприятия объектов наблюдения.

Под

видимостью понимается возможность полного или частичного

наблюдения объекта, т.е. такое взаимное расположение объекта наблюде-

ния и зрителя, при котором лучи зрения от его глаза проходят ко всем или

к части наблюдаемого объекта.

Под

зрительным восприятием понимается возможность воспринять

органами зрения человека с той или иной степенью четкости наблюдаемый

объект. Зрительное восприятие зависит от многих условий: от удаления

наблюдателя от объекта наблюдения и величины последнего, состояния

атмосферы, яркости освещения объекта, его цвета и фона, на котором он

воспринимается, от угла зрения, под которым наблюдатель видит объект.

Обеспечение видимости и зрительного восприятия объектов наблюде-

ния – главнейший фактор, определяющий форму, пространственную орга-

низацию и геометрические параметры (длину, ширину, высоту и построе-

ние специальных устройств для размещения зрителей) всех видов помеще-

ний с местами для зрителей. Зрительное восприятие и видимость опреде-

ляются физиологическими особенностями глаза, непосредственно связан-

ного с мозговой деятельностью человека. При решении архитектурных за-

Рис. 2.41. Три расчетные схемы распределения людей по направлениям движения к

выходам из зрительного зала театра или клуба:

m – количество рядов; n – количест-

во мест

дач учитываются не только геометрические условия зрительного воспри-

ятия и видимости. При этом предполагается, что условия, зависящие от со-

стояния физической среды (прозрачности атмосферы, освещенности, цве-

товых соотношений и т.п.), наиболее благоприятны.

Геометрические условия зрительного восприятия. Условия зри-

тельного восприятия определяются геометрическими параметрами работы

органов зрения, к которым относится острота зрения. Это способность гла-

за видеть раздельно два расположенных рядом предмета, например, две

точки (рис. 2.42). Сближая эти точки, можно создать такое предельное по-

ложение точек, при котором их дальнейшее сближение окажется невоз-

можным, так как они будут вос-

приниматься глазами как одна

точка. Это предельное сближение

определяет порог узнаваемости

предмета. Соответствующий этому

предельному состоянию угол зре-

ния называется разрешающим (по-

роговым) углом с вершиной в хру-

сталике глаза. Он характеризует

остроту зрения, которая обратно

пропорциональна этому углу

, т.е.

. Острота нормального зрения

принимается равной единице, если

'15,1"69

. На сетчатке глаза

'15,1

соответствует минимальному расстоянию между предметами,

равному приблизительно 0,005 м, поэтому для решения практических за-

дач по обеспечению необходимых условий зрительного восприятия для

широкого круга объектов наблюдения установлены разрешающие углы: от

2,30

до 4,00

. Эти углы позволяют определять предельное удаление L объ-

екта наблюдения от зрителя.

Известно, что углы до 5˚ можно принимать равными их тангенсам, т.е.

Ll /tg

или 7,3437)/(/60180/

⋅

LlLl

, откуда

7,3437)/(

⋅=

lL , где

– величина объекта наблюдения ,м;

– разре-

шающий угол, мин.

На основе натурных наблюдений, обобщения опыта проведения зре-

лищных мероприятий и теоретических исследований определены разре-

шающие углы для различных объектов наблюдения, проф. И. К. Назаренко

установил минимальные их размеры для различных видов спорта. Так, для

игр с мячом, гимнастики, фигурного катания, легкой атлетики, бокса,

борьбы, акробатики, штанги размером минимально различимой детали яв-

ляется запястный сустав руки (5 см); для хоккея – высота шайбы (2,54 см);

для тенниса – диаметр мяча (6,35 см); для бадминтона – размер шарика-

волана (2,4 см). Предельные удаления зрителей в спортивных залах при-

Рис. 2.42. Схема построения разрешающего

угла:

l – расстояние между наблюдаемыми

точками; L – удаление объекта удаления

нимаются от 55 до 75 м.

Качество зрительного восприятия формы и соразмерности частей на-

блюдаемого предмета определяется горизонтальными и вертикальными

углами видения. Хорошее зрительное восприятие наблюдаемых предметов

достигается под такими вертикальными и горизонтальными углами, при

которых формы и соразмерности частей предмета близки к реальным. Та-

кие условия зрительного восприятия создаются, если биссектриса узла

зрения перпендикулярна к плоскости наблюдаемого объекта и пересекает-

ся с ним в его геометрическом центре (рис. 2.43,

а). По мере отклонения

биссектрис вертикального и горизонтального углов от этого направления

форма и соразмерность частей наблюдаемого объекта зрительно искажа-

ются (рис. 2.43,

б).

Исследования и сопоставление объемно-пространственных характе-

ристик объектов наблюдения с геометрическими условиями зрительного

восприятия позволяют определить благоприятные системы размещения

зрительных мест, установить их качественные характеристики в пределах

граничных горизонтальных и вертикальных углов зрения, оценить ком-

фортность мест. Подтверждением результатов являются графики качест-

венного зонирования зрительных мест в кинозале с универсальным экра-

ном для всех видов проекций (рис. 2.44), геометрических параметров теат-

ральных залов (рис. 2.45).

Рис. 2.44. Графики качественной характеристики зрительных мест в киноте-

атрах (по М.Р.Савченко) с указанием зон I, II, III и IV категорий:

а – в пла-

не зала;

б – в разрезе зала; 1 – экран; 2 – граница зон

а)

б)

Рис. 2.43. Изменение пропорций наблюдае-

мого объекта в зависимости от углов зри-

тельного восприятия:

а – при луче зрения,

перпендикулярном к наблюдаемому объек-

ту;

б – при угле зрения α<90° ; h

– действи-

тельная высота;

’

– искаженная высота

а)

б)

Геометрические условия

видимости.

Геометрические

параметры зрительного вос-

приятия позволяют опреде-

лить исходные данные для

решения задач по обеспече-

нию видимости: граничные

вертикальные и горизонталь-

ные углы, а также предельное

удаление. Эти параметры да-

ют возможность пространст-

венного построения и взаим-

ного расположения самого

объекта наблюдения, наблю-

дателя и сидящих впереди не-

го зрителей.

Необходимые условия

беспрепятственной или огра-

ниченной видимости для каж-

дого вида зрелищ устанавливаются специальными требованиями исходя из

особенностей объектов наблюдения, например, арены для спортивных игр

должны быть полностью в поле зрения каждого зрителя, что отвечает усло-

виям беспрепятственной видимости без учета так называемых «мертвых

зон»: на хоккейном поле – полоса ближайшего к зрителю борта; в концерт-

ных залах допустима беспрепятственная видимость только части сцены и

минимально ограниченная видимость ее остальной части. Пространствен-

ное построение мест для зрителей определяется их размещением в горизон-

тальной и вертикальной плоскостях, т.е. в плане и разрезе помещения. Мес-

та в плане можно размещать в линейном порядке в затылок (рис. 2.46, а) и в

шахматном порядке (рис. 2.46, б).

В качестве объекта наблюдения взята горизонтальная проекция цен-

тральной части портала сцены. К ней проведены лучи зрения при ограни-

ченной видимости, когда головы впереди сидящих зрителей частично за-

слоняют объект наблюдения. Для характеристики условий ограниченной

видимости и сравнения линейного и шахматного размещений мест на ли-

нии портала выделены зоны беспрепятственного прохождения лучей меж-

ду головами впереди сидящих (зона I), зоны прохождения лучей между го-

ловами сидящих на два ряда впереди (зона II) и на один ряд впереди (зона

III) с указанием величины каждой зоны в процентах. Для зрительного вос-

приятия и видимости объекта наблюдения помещения должны отвечать

следующим требованиям:

- в помещениях не должно быть внутренних опор, расположенных

Рис. 2.45. Параметры театральных залов для

варианта: а – углы

=45° и

=30°, L – для

драматических театров 30 м, для оперных –

40–45 м; б – углы

=90–120° и

=30°, L=40 м

а)

б)

между зрителями и объектами наблюдения;

- размеры помещения должны быть ограничены возможностью разли-

чать существенные детали объекта восприятия. Так, в аудитории сущест-

венной деталью может быть штрих мела на доске, на хоккейной площадке

– шайба, на театральной сцене – черты лица актера;

- при рассмотрении плоских объектов на экранах, плакатах, меловых

досках и др. предельные горизонтальные и вертикальные углы зрения не

должны превышать 45˚, что позволяет избежать чрезмерного искажения

пропорций рассматриваемого объекта;

- зрительские места должны располагаться таким образом, чтобы впе-

реди сидящие зрители не загораживали собой объект восприятия. Для это-

го уровень пола, где располагаются зрительские места, постепенно подни-

мается по мере удаления от объекта восприятия.

Имеются аналитические и графические способы построения линий

подъема зрительских мест (рис. 2.47). Исходные данные для построения

этой линии: координаты глаз относительно точки наблюдения

– по го-

ризонтали и

Y – по вертикали, превышение c луча зрения каждого зрите-

ля, направленного на наблюдаемую точку над глазом впереди сидящего

зрителя, расстояние между рядами кресел

d и их число n . Точки наблю-

дения

F в зависимости от вида зрелища принимаются на границе поля

зрения, расположенной вблизи первых рядов кресел. Так, в кинотеатрах

это нижняя кромка экрана, в театрах – пол сцены, в плавательном бассейне

– середина ближайшей дорожки.

а)

б)

Рис.2.46. Линейное (а) и шахматное (б) расположение зрительских мест: 1 – зона I,

беспрепятственная видимость; 2 – зона II, луч проходит над головой сидящего через

ряд; 3 – зона III, луч проходит над головой сидящего в предыдущем ряду

С использованием указанных величин можно определять превышение

n-го ряда зрителей над точкой наблюдения F:













−+=

lg4,2

, (2.30)

где

()

−+= ndXX

Формула (2.30) справедлива, если количество рядов принимается не

менее семи. Линия подъема зрительских мест имеет переменный радиус

кривизны, уменьшающийся по мере роста количества рядов. Выдержать

эту кривую в конструкциях пола сложно, поэтому кривая заменяется набо-

ром отрезков. Величину подъема последнего ряда в каждом отрезке можно

определять по формуле

()

[

]

1 Ync

+−= , (2.31)

где

– координаты глаз зрителя в первом ряду рассматриваемого

отрезка;

Y – в последнем (

n ) ряду того же отрезка.

Рис. 2.47. Профиль зрительских мест: а – по кривой наименьшего подъема; б – по от-

резкам ломаной линии

а)

б)