Металлические конструкции. Том 2. Конструкции зданий

1.2.4. Фонари

По назначению фонари бывают световые, предназначенные для освещения помещений, аэрационные для естественной вентиляции, свето-аэрационные для аэрации и освещения. По расположению относительно пролета здания фонари делят на продольные, поперечные и точечные. По конфигурации и конструктивным решениям фонари бывают П-образные (прямоугольные), трапецеидальные, шедовые, зенитные и др.

В промышленных зданиях наиболее широко применяют продольные прямоугольные фонари с наружным отводом воды. Каркас фонаря состоит из поперечных конструкций, продольных горизонтальных кровельных панелей или прогонов, боковых продольных ограждающих конструкций с остеклением, торцевого фахверка и системы связей (рис. 1.21).

Боковые продольные конструкции часто выполняют в виде фонарной панели. Такие панели могут быть целиком изготовлены на заводе. Они включают в себя стойки и ригели (прогоны) остекления. В нижней части панели устанавливают раскосы, благодаря чему панель воспринимает нагрузку от остекления и бортовых плит. Переплет представляет собой замкнутую раму с устройством для крепления стекол. В переплетах из прямоугольных тонкостенных труб стекло крепят резиновыми профилями, а в переплетах из прокатных элементов - кляммерами через резиновые уплотнители. Открывание и закрывание переплетов фонарей осуществляют с помощью механизмов открывания реечного типа с дистанционным управлением. Максимальная длина ленты переплетов, обслуживаемая одним механизмом открывания, 60 м. При устройстве

33

Рис. 1.21. Конструкция продольного светоаэрационного фонаря:
а - общий вид; б - схемы фонарей шириной 6 м и 12 м; 1 - ригель фонаря; 2 - раскос; 3 - прогон остекления; 4 - основная нога фонаря; 5 - стойка; 6 - верхний пояс фермы; 7 - утеплитель; 8 - рама со стальным профилированным настилом; 9 - механизм открывания; 10 - бортовая панель из профилированного настила; 11 - стойка фонаря; 12 - дополнительные слои рубероида; 13, 14 - кровельная оцинкованная сталь; 15 - стальной переплет; 16 - слив

прямоугольных фонарей предусматривают установку защитной сетки в плоскости несущих стоек на 1/3 высоты остекления.

Ширину фонаря для пролета 18 м принимают 6 м, для больших пролетов - 12 м. Продольные фонари не доходят до торцов наружных стен здания обычно на 6 м, а по длине имеют разрывы не реже чем через 84 м шириной не менее 6 м или переходные пожарные лестницы.

Высоту фонаря назначают в зависимости от требуемой освещенности на основе светотехнического расчета. Обычно для фонарей шириной 6 м применяют одну ленту остекления высотой 1250 мм; для фонарей шириной 12 м - две таких ленты или одну ленту высотой 1750 мм. Борт фонаря имеет высоту 600...800 мм, карниз - 300...400 мм.

Зенитные фонари размещают на покрытии в виде отдельных точек с площадью остекления порядка 2 м² (точечные фонари) или в форме остекленных панелей 3 × 3 м или 1,5 × 6 м (панельные фонари). Фонари могут

34

быть глухими или открывающимися для очистки с кровли; последние можно использовать для вентиляции помещений. При этом светопропускающие элементы открывают с помощью механизмов с дистанционным управлением.

Фонари проектируют односкатными и двускатными со светопропускающим заполнением из двухслойных (трехслойных) стеклопакетов или криволинейными с заполнением в форме двухслойных куполов из органического стекла.

Общими элементами всех видов зенитных фонарей являются опорный стакан, светопропускающее заполнение, фартуки, защитная сетка, механизмы открывания. На рис. 1.22 показана конструкция точечного открывающегося зенитного фонаря со светопропускающим заполнением из двухслойного стеклопакета. Опорные стаканы зенитных фонарей изготовляют из листовой стали, холодногнутых и прокатных профилей. Их утепляют эффективными теплоизоляционными плитными материалами, которые наклеивают битумной мастикой. Толщина стекла в стеклопакетах составляет 5; 5,5; 6; 6,5 мм. Стеклопакеты устанавливают через уплотнительны

Рис. 1.22. Зенитный точечный фонарь:
1 - опорный стакан; 2 - стеклопакет; 3 - защитная сетка; 4 - фартук; 5 - уплотнитель; 6 - гнутый уголок; 7 - прокладка; 8 - крюк; 9 - петля; 10 - зажим

35

прокладки из губчатой резины. Зазоры между стеклом и элементами крепления герметизируют нетвердеющей мастикой.

Для зенитных фонарей следует предусматривать солнцезащитные мероприятия, так как солнечные лучи проникают через светопроемы и образуют солнечные блики в течение почти всего светового периода суток. Применение полупрозрачного (матового) стекла снижает светопрозрачность на 30..35%, поэтому в последние годы расширяется применение теплопоглощающих стекол с добавлением в шихту железистых солей или покрытием поверхности стекол тонким слоем аэрозолей. Не препятствуя проникновению солнечных лучей, такие стекла существенно снижают их слепящее действие и уменьшают перегрев помещений в летнее время. Плоские светопропускающие проемы следует ориентировать в северном направлении. Под купольными колпаками иногда устанавливают с южной стороны полупрозрачные экраны. Целесообразно устройство под светопроемами диффузоров, т.е. решеток из полупрозрачных пластмассовых пластинок, отражающих и частично пропускающих солнечный свет и способствующих равномерному распределению освещения по площади помещения.

В общественных зданиях применение верхнего света позволяет создать нужный световой режим в помещениях. Появляется возможность устраивать зальные помещения большой ширины и располагать вокруг них другие помещения. Верхний свет находит применение в зданиях выставок, вокзалов, почтамтов, в спортзалах и др., где необходимо равномерное диффузное освещение, предупреждение слепимости и бликов, а также в музеях, картинных галереях, где применяют направленное естественное освещение экспонатов.

Для верхнего естественного освещения помещений применяют фонари верхнего света: сплошные светопрозрачные покрытия в виде поперечных полос, чередующихся с полосами обычного покрытия (рис. 1.23, в), зенитные фонари (рис. 1.23, а, б). При соотношении высоты и ширины залов 1:1...1:3 применяют также верхнее боковое освещение (рис. 1.23, г), что особенно удобно в залах экспозиции объемных экспонатов (скульптур, макетов, машин и т.п.). Эти виды освещения не рекомендуется использовать в залах картинных галерей (с плоскими экспонатами), так как при этом на картинах может возникнуть отражение светопроемов, а также пола и зрителей. В таких залах следует применять направленное верхнее освещение.

Для направления светового потока к стене (экспонату) и уменьшения освещенности в центральной части помещения (в зоне зрителей) применяют

36

подвесные экраны (велариумы) из светорассеивающих стеклопластиков с малым светопропусканием (рис. 1.23, в). Для направленного освещения используют также жалюзи из светорассеивающих стеклопластиков или из алюминиевых листов.

Конструктивные решения фонарей верхнего света в общественных зданиях определяются необходимостью соблюдения, помимо светового, определенного теплового и влажностного режимов, что особенно важно, например в картинных галереях, музеях, в выставочных залах. На внутренних и внешних поверхностях светопрозрачных ограждений не должно допускаться образование конденсата, а также их промерзание. Фонари верхнего света в общественных зданиях используют только для естественного освещения, поэтому в их конструкциях открывающиеся элементы предусматривают лишь для доступа в фонарное пространство (при очистке и ремонте).

Рис. 1.23. Схемы верхнего освещения в общественных зданиях:
а, б - зенитные фонари; в - светопрозрачное покрытие; г - верхнее боковое освещение; 1 - несущие конструкции; 2,3 - первое и второе остекление; 4 - светорассеивающее остекление; 5 - экран; 6 - несущая рама фонаря; 7 - ограждающая конструкция покрытия; 8 - ходовой мостик; 9 - ферма; 10 - остекление из армированного стекла; 11 - пластмассовые жалюзи; 12 - экран "велариум"; 13 - окна

37

Фонари верхнего света в общественных зданиях применяют обычно треугольной формы (рис. 1.24) с расположением продольной оси параллельно продольной оси помещения и с несущим каркасом в виде стальных ферм или рам. Для обеспечения постоянных параметров температуры и влажности в помещении и увеличения сопротивления теплопередаче и воздухопроницаемости фонари устраивают с тройным остеклением и двумя воздушными промежутками. Наружное остекление из обычного стекла выполняют с уклоном 45...60°, а из армированного волнистого стекла или стекложелезобетона - с уклоном 20...25° и закрепляют в глухих переплетах, обеспечивая надежную водонепроницаемость и быстрый сток атмосферных вод к водосборам. Второе герметичное остекление располагают на уровне верхнего пояса несущих ферм покрытия. Стекло закрепляют в металлических переплетах с помощью замазки или специальных мастик и обеспечивают изоляцию воздушного промежутка между первым и вторым остеклениями от проникания теплого, более насыщенного

Рис. 1.24. Зенитный фонарь:
1 - отражательный экран, 2 - ферма; 3 - совмещенное покрытие; 4 - продух для воздуха; 5 - катучая лестница; 6 - ходовой мостик

38

водяными парами воздуха из помещения. Первый воздушный промежуток с помощью продухов сообщается с наружным воздухом, благодаря чему внутренняя поверхность наружного остекления омывается холодным воздухом, что исключает образование конденсата.

Третье остекление может располагаться на уровне нижнего пояса несущих ферм покрытия, образуя остекленный плафон потолка. Этот плафон заполняют светорассеивающим, матовым или узорчатым стеклом. Стекло укладывают на полки уголков или тавриков переплета на резиновые подкладки без герметизации, так как промежуток между третьим и вторым остеклением отапливается и вентилируется теплым воздухом, который предупреждает образование конденсата на внутренней поверхности среднего остекления.

Наружные поверхности фонаря очищают с помощью катучих лестниц и центрального мостика (узел А), а внутренние поверхности первого, второго и третьего остеклений - с ходовых досок или мостиков на уровне верхнего и нижнего поясов несущих ферм покрытия.

39