Светопрозрачные конструкции.

Современные светопрозрачные конструкции подразделяютсяся на оконные, витражные, зенитные фонари (точечные и панельные, а также с глубокими светопроводными шахтами и с трубчатыми световодами), остекление светопрозрачных покрытий.

Оконные конструкции. Стандартная конструкция оконного блока включает стационарную контурную обвязку - коробку (раму), подвижно закрепленные на ней элементы - переплеты (створки), а также элементы остекления (обычно в виде стеклопакета) и фурнитуру. В зависимости от площади проема и действующей ветровой нагрузки, в конструкцию коробки для обеспечения жесткости вводят промежуточные вертикальные импосты и горизонтальные поперечные. Дополнительно в оконном блоке могут быть установлены устройства для вентиляции и различные защитные экраны, жалюзи и сетки.

Коробка и переплеты выполняются из оконных профилей и поливинилхлорида (ПВХ), дерева, алюминия, стеклопластиков, а также в виде комбинированных систем (алюминий + дерево, ПВХ + алюминий).

По совокупности требований, предъявляемых к оконным конструкциям (доступность исходного сырья и простота обработки, химическая стойкость и удобство обслуживания, хорошие теплотехнические показатели), окна из ПВХ являются наиболее перспективными для массового производства. Деревянные окна, трудоемкость производства которых намного выше, чем окон из ПВХ, могут рассматриваться в качестве элитного направления, ориентированного на индивидуальное строительство, реставрацию старых зданий и другие строительные задачи со специальными требованиями к окнам. Перспективным можно считать применение дерево-алюминиевых окон, сочетающих в себе теплоту дерева изнутри и защитные свойства алюминия снаружи.

Витражные конструкции можно разделить на два типа. К первому типу можно отнести остекление зимних садов, небольших торговых павильонов, сплошное остекление лестничных клеток и небольших участков стен, остекление лоджий, балконов, веранд и т.п. В этих случаях оконные профили не подвержены воздействию больших статических нагрузок. Поэтому в таких конструкция могут применяться профили из ПВХ. Алюминиевые конструкции вследствие их более высокой стоимости здесь применяются реже. Ко второму типу относятся стеклянные фасады многоэтажных административных зданий. В таких конструкциях имеют место большие статические и динамические нагрузки. Поэтому в них используются алюминиевые профили, разнообразие которых представляет широкий набор возможностей для архитектора.

Различают стандартные фасады (рис. 15), которые характеризуются наличием выраженного поэлементного членения, и структурные фасады (рис. 16), представляющие собой сложные конструктивные системы, основным архитектурным мотивом которых является сплошная стеклянная поверхность с минимально выраженным членением. Они применяются в стилевом течении “растворяющаяся архитектура” (Ж. Нувель, Х. Ян и др.).

Рис. 15. Стандартный фасад из стекла. Рис. 16. Структурный фасад из стекла.

При этом остекление прикрепляется к несущим элементам с помощью специального клея, а вертикальные и горизонтальные импосты находятся полностью за плоскостью остекления внутри помещения. Промежуточное положение занимают полуструктурные фасады, в которых наружу выходят алюминиевые кромки, обеспечивающие защиту краевых участков стеклопакета.

Структурные и полуструктурные системы остекленных фасадов конструктивно более сложные, чем стандартные. Однако они обладают рядом несомненных преимуществ:

- они более красивы и выразительны с архитектурной точки зрения;

- в отличие от стандартных систем, они не имеют выраженных мостиков холода, так как металл практически не соприкасается с наружным воздухом;

- в структурных системах все участки стеклопакета находятся в одинаковых температурных условиях, что исключает их разрушение от температурных деформаций;

- остекление структурных фасадов можно монтировать изнутри, что гораздо дешевле, чем монтаж стандартных фасадных систем, который можно производить только снаружи, это особенно важно в зданиях повышенной этажности и в высотных зданиях.

По сравнению со стандартными системами в структурных обеспечивается более эффективная защита от атмосферных воздействий, включая систему водоотвода.

Остекление светопрозрачных покрытий применяется в атриумах, торговых галереях, оранжереях. В современной архитектуре оно является излюбленным приемом. По характеру статической работы остекление светопрозрачных покрытий большой площади подобно фасадным системам. Большие нагрузки требуют применения не только прочных алюминиевых профилей, стеклопакетов с применением закаленного стекла, но и соответствующих несущих конструкций в виде стальных ригелей, ферм или пространственных структур (рис. 17).

Рис. 17. Остекление покрытия старого Гостиного Двора в Москве.

Зенитные фонари. Зенитные точечные фонари как светопрозрачные конструкции производятся на заводах и монтируются на кровле. В качестве светопрозрачного заполнения в них применяется силикатное стекло повышенной прочности (закаленное или ламинированное) или органическое стекло в виде куполов. Круглые в плане купола изготавливаются диаметром от 0,5 до 2 м, в отдельных случаях применяются круглые клееные купола диаметром до 3-6 м (рис. 18).

Рис. 18.Клееные и сборные купола из органического стекла диаметром до 6м.

Прямоугольные в плане купола двоякой положительной гауссовой кривизны применяются размером от 0,5х0,5 м до 1,6х2,8 м. Купола могут быть одно- и двухслойными. Между наружной и внутренней оболочками имеется воздушная прослойка толщиной 3-5 см. Противопожарные ограничения привели к тому, что, в отличие от многих западных стран, в нашей стране появились и нашли широкое применение прямоугольные зенитные фонари со светопропускающим заполнением из стеклопакетов. Фонари такого типа применены на ряде крупнейших заводов, построенных в СССР до 1991г.

В современных производственных зданиях, а также в зданиях школ, в административных зданиях, в музеях часто необходимо доставить естественный свет в помещения через межферменное или чердачное пространство, заполненное различными инженерными системами и коммуникациями. Современные световодные системы круглого и прямоугольного сечения позволяют провести свет через такое пространство с минимальными потерями.

В настоящее время в США, Великобритании, Австралии, ФРГ, Италии разработаны и имеются на рынке эффективные современные световодные системы, комбинируемые с зенитными фонарями, способные провести свет от зенитного фонаря на крыше здания через чердак или межферменное пространство в рабочее надземное или подземное помещение (рис. 19).

Такие системы значительно сокращают теплопотери, вследствие герметичности не загрязняются внутри. Применение серебра в составе амальгамы зеркального покрытия внутри световода позволяет сохранить спектральный состав естественного света.

Рис. 19. Схема устройства и действия световода.