Психофизиологические воздействия строительных объектов на человека

На состояние людей помимо многих других факторов могут влиять высота строительного объекта и уровень расположения помещений, в которых приходится жить и работать. Например, в высотных зданиях у многих людей существует психофизиологический эффект дискомфортного состояния при их нахождении на отметках более 30 м от уровня земной поверхности. А при нахождении возле таких высоких объектов возникает чувство угнетения внешней средой.

Поскольку в настоящее время существуют, например, объекты высотой 828 м (рис. 3.6) и в разных странах продолжают проектирование и строительство зданий высотой 1 км и более, то следует помимо архитектурных и конструкторских достоинств дать оценку опасностям пребывания людей в этих зданиях и определить, какие могут быть угрозы их здоровью и жизни.

Находящиеся в высотных зданиях люди подвержены влиянию многочисленных факторов, вызывающих угрозы природного, техногенного и антропогенного характера.

Природные опасности

Источником природных угроз являются ветер, резкие перепады давления и температур, грозы, землетрясения, изменения движения подземных вод, просадка грунта, в том числе из-за суффозионных и карстовых явлений. Они могут вызвать статические и динамические напряжения, приводящие к наклону, деформациям и смещениям строительных конструкций, что может привести к обрушению здания.

Техногенные угрозы

К техногенным угрозам могут быть отнесены наведенные электромагнитные поля, аварии и критические нарушения процессов работы инженерных систем жизнеобеспечения, приводящие к пожару, затоплению, выбросам ядовитых веществ (например, хладагентов системы холодоснабжения) в систему вентиляции, взрывам, поражению электрическим током и другим последствиям. Пожар, в свою очередь, может привести к нарушению несущей способности конструкций здания и прогрессирующему обрушению.

Рис. 3.6. Вид на высотное здание Бурж Халифа, построенное в Объединенных Арабских Эмиратах (г. Дубай) Антропогенные угрозы. Эти угрозы могут быть вызваны проявлением «человеческого фактора» (ошибки, незнание, халатность), разными категориями лиц (от обслуживающего персонала до обитателей, включая людей преклонного возраста, лиц с ограниченными возможностями и детей). Другой источник этих угроз — злонамеренные действия людей (хулиганство, хищения, нападения, диверсии и др.). Из антропогенных угроз наиболее опасны террористические акты, направленные на причинение максимального вреда, сопровождающиеся взрывами, поджогом, распылением ядовитых и радиационных веществ в воздухе через систему вентиляции и т. п.

Взрывы, обрушения и пожары могут привести к нарушению целостности конструкций здания, его обрушению и гибели находящихся в нем людей.

Наличие перечисленных угроз, даже простое осознание возможности их реализации (при вероятности риска 10−6-10−8) уже вызывает у людей беспокойство и оказывает весьма негативное влияние на психофизиологическое состояние людей. Это подтверждается статистикой, которая говорит о нарастании по мере удаления от земли болезней, стрессов и даже случаев самоубийства. Вследствие этого весьма актуальным и необходимым представляется рассмотрение психофизиологической безопасности людей, пребывающих (и тем более проживающих) в высотных зданиях и подверженных влиянию перечисленных угроз.

Однако специалисты бьют тревогу, отмечая, что при строительстве высоток «забыт человек — пользователь этих помпезных сооружений, не изучается ни физическое, ни психологическое состояние людей, длительное время пребывающих на больших высотах; врачи-гигиенисты не участвуют в оценке новых зданий, как это было раньше». Как же без помощи врачей-гигиенистов решать судьбу будущих обитателей высоток? Ведь наверху влияние климата на здания и самочувствие человека будет иным, чем при обычной этажности, возможно, что на высоте «расцветут» сердечно-сосудистые и нервно-психические расстройства.

Говоря о защищенности несущих и ограждающих конструкций, внутренних и наружных помещений заоблачных зданий от сильных (до 20−25 м/с) порывов ветра, ударных волн грозовых разрядов, мощных зарядов ливня и града, которые на высоте более 100 м нередки. Необходимо иметь в виду и такие явления, как туман, выпадение довольно значительных объемов снега, образование наледей и инея во время оттепелей и похолоданий, а также воздействие дымно-удушливого смога от городских испарений и возможных пожаров лесов и торфяников.

Среди природных угроз необходимо выделить также атмосферные скачки давления и температуры, которые негативно влияют на людей, поднимающихся в течение 1−3 мин на высоту в несколько сотен метров. При таком темпе подъема в естественных условиях может возникнуть обострение сердечно-сосудистых заболеваний, способное привести даже к летальному исходу. Например, как свидетельствует статистика, такие обострения и увеличение летальных исходов наблюдаются уже при скачках атмосферного давления в 10−15 мм рт. ст. в течение нескольких часов. Что же говорить о скачках давления в 18 мм рт. ст. и более при подъеме на высоты 200 м и более за несколько минут? Для метеозависимых людей это нежелательно.

Весьма неприятным и опасным фактором является высотная болезнь (высотная гипоксия) — болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, которое возникает на больших высотах.

Зашита от негативного воздействия скачков давления и высотной болезни на организм требует герметизации лифтов и высотных зданий на высотах более 200−300 м и применения в них инженерных систем для создания безопасного и комфортного микроклимата.

Наиболее высокие здания (Бурж г. Дубай, Тайбей и др.) соответствуют этим требованиям, но это связано и с увеличением строительных и эксплуатационных затрат.

Важным психологическим свойством многих людей является боязнь высоты (акрофобия). Учитывая это, например, в зданиях Международного центра мировой торговли высотой 410 м проектанты выбрали горизонтальный шаг наружных колонн равным 1,015 м, а окна шириной всего 480 мм и высотой 1980 мм, чтобы люди, работающие на этажах небоскреба, не боялись высоты.

Отрицательное влияние на психику значительной части людей оказывает также чувство оторванности от привычной среды обитания. Исследования ученых и врачей показывают, что в высотных жилых зданиях невозможно получить соразмерную человеку структуру окружающего пространства, поэтому он лишается гуманной и полноценной жилой среды, отвечающей реальным, заложенным природой привычкам, потребностям и возможностям человеческого организма.

Значительное влияние на психофизиологическое состояние человека оказывают погодные условия: наличие облаков, тумана или безоблачное небо. На этажах высотных зданий, находящихся в зоне облачности, окружающий мир предстает в ином виде, а длительное нахождение в тумане (в течение нескольких месяцев в году) негативно сказывается на психическом состоянии человека. К этому следует добавить, что человек испытывает дискомфорт при отсутствии «точек привязки» вследствие усталости глаз, совершающих непроизвольное движение.

Следующим негативным фактором для высотных зданий является воздействие ветровых нагрузок, вызываемых циклонами, вихрями, ураганами, смерчами и другими нестационарными атмосферными процессами (рис. 3.7). При воздушном обтекании высотных зданий и срыве вихрей с их ограждающих конструкций возникают значительные нагрузки, способные вызывать изгиб, неустойчивые колебания: поперечные (галопирование) и крутильные (дивергенция), а также другие деформации высотных зданий, оказывающие влияние на безопасность самих зданий и самочувствие находящихся в них людей.

Рис. 3.7. Воздушное обтекание высотного объекта прямоугольной формы Ветровые воздействия, сопровождающиеся ускорениями колебаний сооружений при динамических порывах ветра, могут вызвать нарушения нормальных условий эксплуатации в помещениях верхних этажей высотных зданий.

При этом могут возникнуть как нарушения стабильности обстановки (раскачивание люстр, подвижки мебели, выплескивание воды из стакана), так и неприятные физиологические ощущения у людей, живущих или работающих в здании (табл. 3.3).

Таблица 3.3. Психофизиологические ощущения людей при различных ускорениях колебаний сооружений.

В соответствии с характеристиками, приведенными в табл. 3.3, в московских нормах на строительство высотных зданий (МГСН 4.19−2005) регламентирована практически неощутимая величина ускорения колебаний — 0,08 м/с.

В связи с отмеченными особенностями в развитых странах Европы строительство небоскребов с жилыми функциями за последние 20 лет стало исключением из правил. А в такой высокоразвитой стране, как Швеция, идет планомерное снижение высоты даже 9−12-этажных жилых зданий.

При строительстве высотных зданий особое значение приобретают требования к сопротивлению ветровому продуванию ограждающих конструкций, в том числе окон и витражей. Важна и защита внутренних помещений, особенно жилых, от воздействия фоновых шумов (гула) окружающей городской среды. Необходимо учитывать возникающие внутри высотных зданий восходящие воздушные потоки, требующие специальных решений по шлюзованию входов в здание и лестничных клеток, герметизации межэтажных перекрытий и мусоропроводов, фильтрации и очищению использованного воздуха в системе вентиляции и кондиционирования. Это особенно важно для соблюдения в помещениях жилища комфортных условий, отвечающих санитарным и гигиеническим нормам.