Что такое наружная стена здания. Общие требования к конструкциям наружных стен и их классификация. Виды стен по роду материала

[ наружные стены дома, технология, классификация, каменщик, дизайн и кладка несущих стен ]

Быстрый переход:

Температурно-усадочные и осадочные швы
Классификация наружных стен
Конструкции одно- и многослойных стен
Панельные бетонные стены и их элементы
Проектирование панелей несущих и самонесущих однослойных стен
Бетонные панели трехслойной конструкции
Методы решения основных задач проектирования стен в бетонных панельных конструкциях
Вертикальные стыки и Связи панелей наружных стен с внутренними
Тепло и изоляционная способность стыков, виды стыков
Композиционные и декоративные особенности панельных стен

Конструкции наружных стен крайне разнообразны; они определяются строительной системой здания, материалом стен и их статической функцией.

Общие требования и классификация конструкций

Рис.2.Деформационные швы

Рис.3.Детали устройстватемпературныхшвов вкирпичных и панельных зданиях

Температурно-усадочные швы устраивают во избежание образования в трещин и перекосов, вызываемых концентрацией усилий от воздействия переменных температур и усадки материала (каменной кладки, монолитных или сборных бетонных конструкций и др.). Температурно-усадочные швы рассекают конструкции только наземной части здания. Расстояния между температурно-усадочными швами назначают в соответствии с климатическими условиями и физико-механическими свойствами стеновых материалов. Для наружных стен из глиняного кирпича на растворе марки М50 и более расстояния между температурно-усадочными швами 40-100 м принимают по СНиП «Каменные и армокаменные конструкции», для наружных стен из бетонных панелей 75-150 м по ВСН32-77, Госгражданстрой «Инструкция по проектированию конструкций панельных жилых зданий». При этом наименьшие расстояния относятся к наиболее суровым климатическим условиям.

В зданиях с продольными несущими стенами швы устраивают в зоне примыкания к поперечным стенам или перегородкам, в зданиях с поперечными несущими стенами швы часто устраивают в виде двух спаренных стен. Наименьшая ширина шва составляет 20 мм. Швы необходимо защищать от продувания, промерзания и сквозных протечек с помощью металлических компенсаторов, герметизации, утепляющих вкладышей. Примеры конструктивных решений температурно-усадочных швов в кирпичных и панельных стенах даны на рис. 3.

Осадочные швы следует предусматривать в местах резких перепадов этажности здания (осадочные швы первого типа), а также при значительной неравномерности деформаций основания по протяженности здания, вызванной спецификой геологического строения основания (осадочные швы второго типа). Осадочные швы первого типа назначают для компенсации различий вертикальных деформаций наземных конструкций высокой и низкой частей здания, в связи с чем их устраивают аналогично температурно-усадочным только в наземных конструкциях. Конструкция шва в бескаркасных зданиях предусматривает устройство шва скольжения в зоне опирания перекрытия малоэтажной части здания на стены многоэтажной, в каркасных - шарнирное опи-рание ригелей малоэтажной части на колонны многоэтажной. Осадочные швы второго типа разрезают здание на всю высоту - от конька до подошвы фундамента. Такие швы в бескаркасных зданиях конструируют в виде парных поперечных стен, в каркасных - парных рам. Номинальная ширина осадочных швов первого и второго типа 20 мм.Особенности проектирования сейсмостойких здании, а также зданий, строящихся на просадочных, подрабатываемых и вечномерзлых грунтах, рассмотрены в отдельном разделе.

Рис.4.Наружныестены виды

Конструкции наружных стен классифицируют по признакам:

статической функции стены, определяемой ее ролью в конструктивной системе здания;
материала и технологии возведения, щ деляемых строительной системой здания;
конструктивного решения - в виде однослойной или слоистой ограждающей конструкции.

По статической функции различают несущие, самонесущие или ненесущие конструкции стен (рис. 4).Г

Несущие стены помимо вертикальной нагрузки от собственной массы воспринимая передают фундаментам нагрузки от смежных конструкций: перекрытий, перегородок, крыш и пр.

Самонесущие стены воспринимают вертикальную нагрузку только от собственной массы (включая нагрузку от балконов, эркеров, парапетов и других элементов стены) и передают ее на фундаменты непосредственно либо через цокольные панели, рандбалки, ростверк или другие конструкции.

Таблица 1.Конструкциинаружных стениих применение

1 - кирпич; 2 - мелкий блок; 3, 4 - утеплитель и воздушный прослоек; 5 - легкий бетон; 6 - автоклавный ячеистый бетон; 7 - конструктивный тяжелый или легкий бетон; 8 - бревно; 9 - конопатка; 10 - брус; 11 - деревянный каркас; 12 - пароизоляция; 13 - воздухонепроницаемый слой; 14 - обшивка из досок, водостойкой фанеры, ДСП или др.; 15 - обшивка из неорганических листовых материалов; 16 - металлический или асбестоцементный каркас; 17 - вентилируемый воздушный прослоек

Наружные стены могут быть однослойной или слоистой конструкции. Однослойные стены возводят из панелей, бетонных или каменных блоков, монолитного бетона, камня, кирпича, деревянных бревен или брусьев. В слоистых стенах выполнение разных функций возложено на различные материалы. Функции прочности обеспечивают бетон, камень, дерево; функции долговечности - бетон, камень, дерево или листовой материал (алюминиевые сплавы, эмалированная сталь, асбестоцемент или др.); функции теплоизоляции - эффективные утеплители (минераловатные плиты, фибролит, пенополистирол и др.); функции пароизоляции - рулонные материалы (прокладочный рубероид, фольга и др.), плотный бетон или мастики; декоративные функции-различные облицовочные материалы. В число слоев такой ограждающей конструкции может быть включен воздушный прослоек. Замкнутый-для повышения ее сопротивления теплопередаче, вентилируемый -для защиты помещения от радиационного перегрева либо для уменьшения деформаций наружного облицовочного стены.

Конструкции одно- и многослойных стен могут быть выполнены полносборными или в традиционной технике.

Основные типы конструкций наружных стен и области их применения приведены втабл. 1.

Назначение статической функции наружной стены, выбор материалов и конструкций осуществляют с учетом требований СНиП «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений». Согласно этим нормам, несущие стены, как правило, должны быть несгораемыми. Применение трудносгораемых несущих стен (например, деревянных оштукатуренных) с пределом огнестойкости не менее 0,5 ч допускается только в одно-двухэтажных домах. Предел огнестойкости несгораемых конструкций стен должен составлять не менее 2 ч, в связи с чем их необходимо выполнять из каменных или бетонных материалов. Высокие требования к огнестойкости несущих стен, а также колонн и столбов обусловлены их ролью в сохранности здания или сооружения. Повреждение при пожаре вертикальных несущих конструкций может привести к обрушению всех опирающихся на них конструкций и здания в целом.

Ненесущие наружные стены проектируют несгораемыми или трудносгораемыми с существенно меньшими пределами огнестойкости (0,25-0,5 ч), так как разрушение этих конструкций от воздействия огня приводит только к локальным повреждениям здания.

Несгораемые ненесущие наружные стены следует применять в жилых домах выше 9 этажей, при меньшей этажности допускается применение трудносгораемых конструкций.

Толщину наружных стен выбирают по наибольшей из величин, полученных в результате статического и теплотехнического расчетов, и назначают в соответствии с конструктивными и теплотехническими особенностями ограждающей конструкции.

В полносборном бетонном домостроении расчетную толщину наружной стены увязывают с ближайшей большей величиной из унифицированного ряда толщин наружных стен, принятых при централизованном изготовлении формовочного оборудования 250, 300, 350, 400 мм для панельных и 300, 400, 500 мм для крупноблочных зданий.

Расчетную толщину каменных стен согласуют с размерами кирпича или камня и принимают равной ближайшей большей конструктивной толщине, получаемой при кладке. При размерах кирпича 250X120X65 или 250Х X 120x88 мм (модульный кирпич) толщина стен сплошной кладки в 1; 1 1/2; 2; 2 1/2 и 3 кирпича (с учетом вертикальных швов по 10 мм между отдельными камнями) составляет 250, 380, 510, 640 и 770 мм.

Конструктивная толщина стены из пиленого камня или легкобетонных мелких блоков, унифицированные размеры которых составляют 390X190X188 мм, при кладке в один камень равна 390 и в 1 /2 г - 490 мм.

Толщину стен из небетонных материалов с эффективными утеплителями в некоторых случаях принимают больше полученной по теплотехническому расчету из-за конструктивных требований: увеличение размеров сечения стены может оказаться необходимым для устройства надежной изоляции стыков и сопряжений с заполнением проемов.

Конструирование стен основано на всестороннем использовании свойств применяемых материалов и решает задачи создания необходимого уровня прочности, устойчивости, долговечности, изоляционных и архитектурно-декоративных качеств.

Стенами

По местоположению - наружные и внутренние.

Наружные стены - наиболее сложная конструкция здания. Они подвергаются многочисленным и разнообразным силовым и несиловым воздействиям. Внутренние стены делятся на:

Межквартирные;

26. Общие требования и классификация стен.

Стенами называют вертикальные конструктивные элементы здания, отделяющие помещения от внешней среды и разделяющие здание на отдельные помещения. Они выполняют ограждающие и несущие (либо только первые) функции. Их классифицируют по различным признакам.

По местоположению - наружные и внутренние.

Наружные стены - наиболее сложная конструкция здания. Они подвергаются многочисленным и разнообразным силовым и несиловым воздействиям. Стены воспринимают собственную массу, постоянные и временные нагрузки от перекрытий и крыш, воздействия ветра, неравномерных деформаций основания, сейсмических сил и др.

С внешней стороны наружные стены подвержены воздействию солнечной радиации, атмосферных осадков, переменных температур и влажности наружного воздуха, внешнего шума, а с внутренней - воздействию теплового потока, потока водяного пара, шума. Выполняя функции наружной ограждающей конструкции и композиционного элемента фасадов, а часто и несущей конструкции, наружная стена должна отвечать требованиям прочности, долговечности и огнестойкости, соответствующим классу капитальности здания, защищать помещения от неблагоприятных внешних воздействий, обеспечивать необходимый температурно-влажностный режим ограждаемых помещений, обладать декоративными качествами.

Конструкция наружной стены должна удовлетворять требованиям экономическим требованиям минимальной материалоемкости и стоимости, так как наружные стены являются наиболее дорогой конструкцией (20-25 % стоимости конструкций здания).

В наружных стенах обычно располагают оконные проемы для освещения помещений и дверные проемы - входные и для выхода на балконы и лоджии.Температурные швы устраивают во избежание образования встенах трещин и перекосов, вызываемых концентрацией усилий от воздействия переменных температур и усадки материала (каменной кладки, монолитных или сборных бетонных конструкций и др.). Часто их называют температурно-усадочными. Температурно-усадочные швы рассекают конструкции только наземной части здания. Расстояния между температурно-усадочными швами назначают в соответствии с климатическими условиями и физико-механическими свойствами стеновых материалов. Осадочные швы следует предусматривать в местах резких перепадов этажности здания (осадочные швы первого типа), а также при значительной неравномерности деформаций основания по протяженности здания, вызванной спецификой геологического строения основания (осадочные швы второго типа). Осадочные швы первого типа назначают для компенсации различий вертикальных деформаций наземных конструкций высокой и низкой частей здания, в связи с чем их устраивают аналогично температурно-усадочным только в наземных конструкциях. Осадочные швы второго типа разрезают здание на всю высоту – от конька до подошвы фундамента. Антисейсмическиешвы следует предусматривать в зданиях, возводимых в районах с сейсмичностью 7 баллов и более. Расстояние между антисейсмическими швами не должно превышать 60 м. Антисейсмические швы следует также устраивать в местах изменения этажности и в зданиях сложной формы в плане для расчленения на самостоятельные симметрические отсеки.

Конструкция антисейсмического шва должна обеспечивать независимость отсеков.

Деформационные швы в каркасно-панельных зданиях разделяются парными колоннами.

Минимальная длина (ширина) температурного отсека каркасно- панельного здания должна быть 60 м.

Внутренние стены делятся на:

Межквартирные;

Внутриквартирные (стены и перегородки);

Стены с вентиляционными каналами (около кухни, санузлов и др.).

В зависимости от принятой конструктивной системы и схемы здания наружные и внутренние стены здания подразделяются на несущие, самонесущие и ненесущие. Перегородки

Несущие

Самонесущие

Ненесущие

Перегородки - это вертикальные, как правило, ненесущие ограждения, разделяющие внутренний объем здания на смежные помещений.

Их классифицируют по следующим признакам:

По месторасположению - межкомнатные, межквартирные, для кухонь и сантехнических узлов;

По функции - глухие, с проемами, неполные, то есть не доходящие до

По конструкции - сплошные, каркасные, обшитые снаружи листовым материалом;

По способу установки - стационарные и трансформируемые.

Перегородки должны отвечать требованиям прочности, устойчивости, огнестойкости, звукоизоляции и др.

Несущие стены помимо вертикальной нагрузки от собственной массы воспринимают и передают фундаментам нагрузки от смежных конструкций: перекрытий, перегородок, крыш и пр. (табл.5.1).

Ненесущие стены поэтажно (или через несколько этажей) оперты на смежные внутренние конструкции здания (перекрытия, стены, каркас).

27. Архитектурно-конструктивные детали стен .

На наружной поверхности стен различают горизонтальные и вертикальные членения архитектурно- конструктивными деталями и элементами.

Горизонтальные членения образуют цоколь, карнизы, пояски, а вертикальные - раскреповки, ризалиты, пилястры, ниши, колонны и полуколонны и другие элементы.

Цоколем называется нижняя часть здания, расположенная непосредственно над фундаментом (рис. 5.4 ,а...н).

Конструктивными элементами, предохраняющими стены зданий от дождя и талой воды, являются карнизы (рис. 5.4, г, д).

Карнизы бывают венчающими и промежуточными . Карниз как архитектурный элемент здания может влиять на выразительность фасада.

Над оконными и дверными проемами устраивают выступы – сандрики (рис.5.5, 6). которые также являются архитектурными украшениями. Вокруг оконных и дверных проемов иногда устраиваются наличник и (рис. 5.5, д). Часто их выполняют из специальных фасонных элементов. В некоторых случаях наружную стену здания выводят несколько выше покрытия; такая часть стены называется парапетом.

Крупными элементами, имеющими как функциональное, так и архитектурное назначение, являются балконы, лоджии, эркеры .

Балконы представляют собой площадку, состоящую из балконной плиты и ограждения (рис. 5.6, а).

Эркером называют огражденную часть комнаты, выступающей за внешнюю плоскость фасадной стены и освещаемую обычно несколькими окнами (рис. 5.6,б). Эркеры обогащают не только общее решение фасадов, но и их объемно-пространственную структуру.

Нишей называют местное углубление в стене, пилястрой – вытянутое по вертикали и незначительное по ширине местное утолщение стены.

Колонна – это отдельная опора в виде столба, полуколонна – пилястра, выступающая из плоскости стены на половину своей ширины. Колонны и полуколонны, как правило, выполняют несущие функции

Лоджия представляет собой встроенное в габариты здания открытое помещение, выступающее (частично или полностью) из плоскости наружных стен (рис. 5.6,в). По конструктивному решению различают три типа лоджий: западающие, полностью размещаемые в габаритах здания, частично западающие и выносные.

Стены являются основными несущими и ограждающими конструкциями здания. Они должны быть прочными, жесткими и устойчивыми, обладать требуемыми огнестойкостью и долговечностью, быть малотеплопроводными, теплоустойчивыми, достаточно воздухо- и звуконепроницаемыми, а также экономичными.
В основном внешние воздействия на здания воспринимаются кровлями и стенами (рис.2.13).

У стены различают три части: нижняя - цоколь, средняя - основное поле, верхняя - антаблемент (карниз).

Рисунок 2.13 Внешние воздействия на здание: 1 - постоянные и временные вертикальные силовые воздействия; 2 - ветер; 3 - особые силовые воздействия (сейсмические или др.); 4- вибрации; 5 - боковое давление грунта; 6- давление грунта (отпор); 7 - грунтовая влага; 8 - шум; 9 - солнечная радиация; 10 - атмосферные осадки; 11 - состояние атмосферы(переменная температура и влажность, наличие химических примесей)

По характеру восприятия и передачи нагрузок стены (наружные и внутренние) подразделяются на несущие, самонесущие и навесные (при несущем каркасе)(рис.2.14). Несущие стены должны обеспечивать прочность, жесткость и устойчивость здания от воздействия ветровых нагрузок, а также нагрузок, приходящихся на перекрытия и покрытия, передавая возникающие усилия через фундаменты на основание. Самонесущие стены должны сохранять свою прочность, жесткость и устойчивость при воздействии нагрузки от ветра, от собственного веса и вышележащей части стены. Навесные стены, предназначенные только для защиты помещений от атмосферных воздействий (холод, шум), конструируют с применением высокоэффективных теплоизоляционных материалов легкими многослойными. Они обычно, передают нагрузку (ветровую) в пределах одной панели и от собственной массы на элементы несущего каркаса здания.

По характеру размещения в здании различают стены наружные, т. е. ограждающие здание, и внутренние — разделяющие помещения.

По виду применяемых материалов стены могут быть деревянными (бревенчатые, брусчатые, каркасно-щитовые и др.), из каменных материалов, бетона, железобетона, а также многослойными (с применением в качестве теплоизолирующего слоя высокоэффективных теплоизолирующих материалов).

Основные части наружных стен - цоколи, проемы, простенки, перемычки, пилястры, контрфорсы, фронтон, карнизы и парапеты (рис.2.14). Цоколь - нижняя часть стены, примыкающая к фундаменту. Стены имеют проемы для окон, дверей и ворот. Участки стен между проемами называют простенками, над проемами - перемычками. Венчающий карниз - верхняя выступающая часть стены. Парапет - часть стены, ограждающая крышу в зданиях с внутренним водоотводом.

Рисунок 2.14 Конструкции стены: а - несущая в бескаркасном здании; б - то же в здании с неполным каркасом; в - самонесущая; г - навесная; д - основные части стен; 1- фундамент; 2 - стена; 3 - перекрытие; 4 - ригель; 5 - колонна; 6 - фундаментная балка; 7 - обвязочная балка; 8 - цоколь; 9 - проем; 10 - карниз; 1 - простенок; 12 - перемычка

В каркасных одноэтажных промышленных зданиях, имеющих большие проемы, значительную высоту и длину стен, для обеспечения их устойчивости применяют фахверк, представляющий собой, железобетонный или стальной каркас, который поддерживает стены, а также воспринимают ветровую нагрузку и передает ее на основной каркас здания.

По конструктивному решению стены могут быть сплошными , или слоистыми .

Стены - наиболее дорогостоящие конструкции. Стоимость наружных стен и внутренних составляет до 35% стоимости здания. Следовательно, эффективность конструктивного решения стен существенно отражается на технико-экономических показателях всего здания.

При выборе и проектировании конструкции стен гражданских зданий необходимо:

снижать материалоемкость, трудоемкость, сметную стоимость и себестоимость;
применять наиболее эффективные материалы и стеновые изделия;
снижать массу стен;
максимально использовать физико-механические свойства материалов;
использовать материалы с высокими строительными и эксплуатационными качествами, обеспечивающими долговечность стен.

В теплотехническом отношении ограждающие части зданий должны отвечать следующим требованиям:

оказывать необходимое сопротивление прохождению через них тепла;
не иметь на внутренней поверхности температуры, значительно отличающейся от температуры воздуха помещений с тем, чтобы вблизи ограждений не ощущалось холода, а на поверхности не образовался конденсат;
обладание достаточной теплоустойчивостью (тепловой инерцией), чтобы колебания наружной и внутренней температуры меньше отражались на колебаниях температуры внутренней поверхности.
сохранять нормальный влажностный режим, т.к увлажнение снижает теплозащитные свойства ограждения.

Кирпичные стены . Материалами для кладки служат кирпичи: обыкновенный глиняный, силикатный, пустотелый пластического прессования;пустотелый кирпич полусухого прессования.(рис.2.15) При выполнении стек из кирпича толщина их может быть различной, в зависимости от климатической зоны. Так, в условиях Алматы толщина стены составляет 510 мм (2 кирпича), а для внутренних несущих стен - 380мм (полтора кирпича) и даже 250мм. Могут применяться керамические пустотелые камни и мелкие бетонные блоки (например, 490x340x388). Марки кирпича 50 - 150.

Кирпич глиняный обыкновенный изготовляется размерами 250x120x65 мм (88 мм) имеет объемную массу 1700 - 1900 кг/м 3 .
Эффективный глиняный кирпич выпускают пустотелым и легковесным. Объемная масса пустотелого кирпича 1300 - 1450 кг/м 3 , легковесного 700 - 1000 кг/м 3 и более.

Силикатный кирпич имеет объемную массу 1800 - 2000 кг/м 3 ; размеры 250x120x65 (88 мм).

Кирпич шлаковый имеет объемную массу 1200 -1400 кг/м 3 .
Пустотелые керамические камни отличаются от пустотелого кирпича размерами по высоте (138, 188, 298 мм), формой и расположением пустот. Керамические камни пластического прессования с 7 и 18 пустота и имеют размеры 250x120x138 мм, объемную массу 1400 кг/м 3

Легкобетонные камни бывают сплошные и пустотелые объемной массой 1100 - 1600 кг/м 3 .

Размеры камней со щелевидными несквозными пустотами 190x390x188 и 90x390x188, трехпустотных -120x250x138 мм.

Лучшие теплотехнические показатели имеют камни со щелевидными пустотами.

Лицевой кирпич и камни подразделяют на профильные и рядовые (сплошные и пустотелыe).

Плиты керамические фасонные бывают закладные и прислоненные.

Кроме керамических изделий, для облицовки стен могут применяться бетонные и другие безобжиговые плиты и камни. Естественные камни и плиты из: естественного камня применяют для кладки фундаментов и стен, для облицовки (в виде облицовочных плит-пиленых, колотых, тесаных, шлифованных). Из естественного камня делают также полы, подоконники и лестничные ступени. Сплошную кладку из обыкновенного кирпича и тяжелых каменных материалов применяют ограниченно - там, где необходима повышенная прочность, а также в помещениях с повышенной влажностью. В остальных случаях рекомендуется; применять облегченные кладки.
Кладка ведется на тяжелых (песчаных) или легких (шлаковых) растворах марок 10; 25 - 50 и 100.

Сплошная кладка ведется по многорядный (ложковой) или однорядной (цепной) системе перевязки швов, кладка узких простенков (шириной не более 1,0 м) так же, как и кладка кирпичных столбов, ведется по трехрядной системе. Толщина горизонтальных швов принята равный 12 мм, вертикальных 10 мм. Для облегчения и утепления в стене оставляют колодцы, заполненные легким бетоном.

Рисунок 2.15 Стены из кирпича и керамических камней: а- однорядная; б- многорядная; в - системы Л.И. Онищика; г- кирпично-бетонная; д- колодцевая; е- с воздушной прослойкой; ж - с плитным утеплителем; 1- тычок; 2-ложок; 3-легкий бетон; 4-воздушная прослойка; 5-штукатурка; 6-плитный утеплитель; 7-затирка.

Стены из крупных блоков. Здания из крупных блоков сооружают без каркасов и с каркасами (рис.2.16.). По назначению крупные блоки подразделяются на блоки для наружных и внутренних стен, для стен подвалов и цоколей, и специальные блоки (карнизные, для санузлов и т.д.). Материалом для крупных блоков служат легкие бетоны классом не ниже В5 (шлакобетон, керамзитобетон, ячеистый бетон крупнопористый бетон, бетон на пористых щебнях) объемным весом 1000; 1400 и 1600 кг/м 3 .
Бетонные блоки для наружных стен имеют толщину 300; 400 и 500 мм, для внутренних стен 300 мм. Наружная поверхность блоков офактуривается декоративным бетоном или облицовочными плитками, а внутренняя поверхность подготавливается под отделку.

Стены из крупных панелей. По конструктивному решению панели подразделяются на однослойные и многослойные(рис.2.17). Однослойные панели изготавливают из легких бетонов объемным весом до 1200 кг/м 3 , обладающих требуемой морозостойкости и теплозащитными качествами.

Многослойные панели (двухслойные и трехслойные) состоят из несущей оболочки, воспринимающей все нагрузки и утеплителя. Наружная поверхность панелей может быть офактурена декоративным слоем толщиной 20мм на белом и цветном цементе, облицована керамическими плитками и др. Внутренняя поверхность панелей должна иметь отделочный слой толщиной 10 мм.

Передача вертикальных усилий в горизонтальных стыках между панелями представляет наиболее сложную задачу крупнопанельного строительства.

Рисунок 2.16.Крупноблочные стены гражданских зданий: а - двух-, трех - и четырехрядная разрезка наружных несущих стен; б-основные типы стеновых блоков; в - двухрядная разрезка самонесущих стен; I,II,III,IV -ряды блоков;г - схемы расположения блоков в аксонометрии; блоки: 1- простеночный; 2 - перемычечный; 3 - подоконный; 4-поясной.

Рисунок 2.17 Панельные стены гражданских зданий: Разрезка наружных стен: а- однорядная с панелями на комнату; б- то же на две комнаты; в- двухрядная разрезка конструкции панелей; г-однослойной бетонной; д - двухслойной железобетонной; е - то же трехслойной; ж - из прокатных плит; 1- панель с проемом; 2- ленточная панель; 3- простеночная панель; 4 - арматурный каркас; 5 - легкий бетон; 6 - декоративный бетон; 7 - утеплитель; 8 - отопительная панель; 9 - железобетонная плита; 10 - прокатная плита.

В практике нашли применение четыре основных типа соединений (рис.2.18.):

платформенный стык , особенностью которого является опирание перекрытий на половину толщины поперечных стеновых панелей, т.е. ступенчатая передача усилий, при которой усилия с панели на панель передаются через опорные части плит перекрытий;
зубчатый стык , представляющий модификацию стыка платформенного типа обеспечивает более глубокое опирание плит перекрытий, которые наподобие «ласточкиного хвоста» опираются на всю ширину стеновой панели, но усилия с панели на панель передаются не непосредственно, а через опорные части плит перекрытий;
контактный стык с опиранием перекрытий на выносные консоли и непосредственной передачей усилий с панели на панель;
контактно-гнездовой стык с опиранием панелей также по принципу непосредственной передачи усилий с панели на панель и опиранием перекрытий через консоли или ребра («пальцы»), выступающие из самих плит и укладываемые в специально оставленные в поперечных панелях гнезда.

Платформенный стык применен для всех типов девятиэтажных домов, а также в порядке эксперимента - в 17-этажных и 25-этажных зданиях с узким шагом поперечных несущих стен.

Рисунок 2.18 Типы горизонтальных стыков между несущими панелями: а- платформенный; б-зубчатый; в- контактный на выносных консолях; г-контактно-гнездовой

Главной структурной частью здания являются стены. Стены – это несущие конструкции, по расчету имеющие достаточную прочность, устойчивость при вертикальных и горизонтальных нагрузках.

Стена представляет собой вертикальное ограждение, отделяющее помещение от внешней среды или от другого помещения.

Стены подразделяются:

в зависимости от восприятия нагрузок – на несущие , самонесущие и ненесущие ;
по роду материала – на каменные, деревянные, стены из местных материалов, а также комбинированные

В данной статье мы рассмотрим основные виды стен по роду материала – деревянные и каменные .

Деревянные стены

Для стен малоэтажных зданий традиционным материалом является дерево. Самыми комфортными по санитарногигиеническим требованиям являются брусчатые стены и рубленые стены из хвойных пород деревьев. Их недостатками являются осадочная деформация в первые 1,5–2 года и невысокая огнестойкость.

Каркасные стены оправданы при наличии пиломатериалов и эффективных утеплителей. Отметим, что каркасные стены не требуют массивных фундаментов, в отличие от рубленных, не дают послепостроечных деформаций. Огнестойкость и капитальность каркасных стен повышается при облицовке кирпичом.

Бревна желательно заготавливать зимой, поскольку древесина меньше подвержена загниванию, короблению при сушке. Влажность древесины должна составлять 80–90%. Бревна должны быть без трещин, гнили, не поражены жуком короедом и грибом. Качество материала можно определить ударом обуха топора, чистый и ясный звук свидетельствует о хорошем качестве. Деревянные дома строят высотой не более двух этажей.

По конструкции деревянные стены отапливаемых зданий подразделяют на рубленые из бревен или брусьев, каркасные, щитовые и каркасно-щитовые.

Рубленные бревенчатые стены

Характеристика

Рубленные бревенчатые стены представляют собой конструкцию из бревен, уложенных друг на друга горизонтальными рядами и связанных в углах врубками. Толщина бревен в верхнем отрубе для наружных стен отапливаемых зданий, расположенных в центральной полосе России составляет 22 см, в северных и северо-восточных районах 24–26 см. Диаметр бревен выбирают одинаковым, с разницей между верхним и нижним отрубом не более 3 см.

Технология

Каждый ряд бревен в стене называется венцом . Венцы, уложенные последовательно один на другой от низа до верха стены, образуют сруб. Первый нижний венец называют окладным, его делают на 2–3 см толще остальных венцов.

Венцы укладывают комлями попеременно в разные стороны и соединяют по длине посредством вертикального гребня (рис. 10), причем стыки венцов по высоте стены располагают вразбежку. Сплачивают венцы при помощи желобчатых пазов и вставных шипов размером 25х50х120.

Венцы укладывают пазом книзу , устраняя тем самым возможность затекания в него воды. В пазах между венцами укладывают паклю с целью уплотнения шва и утепления. В зависимости от климатических условий ширину паза принимают от 12 до 15 см.

Шипы ставят через 1,5–2,0 м по высоте сруба в шахматном порядке, прямоугольного (8х2 см) или круглого (3–4 см) сечения, высотой 10–12 см. В простенках шипы ставят в каждом венце один над другим в количестве не менее двух и располагают от краев простенка на 15–20 см.

В течение 1–2 лет после возведения сруб дает осадку, составляющую 1/20 его высоты, вследствие усушки древесины и уплотнения в швах пакли. В связи с осадкой сруба гнезда для шипов должны превышать высоту шипов на 10–20 мм, а над проемами оставляют зазоры 6–10 см, которые заполняют паклей и закрывают наличниками.

Швы между бревнами для уменьшения продуваемости конопатят паклей первый раз непосредственно после устройства стен и второй раз через 1–2 года после окончания осадки. В углах здания венцы сопрягают врубкой с остатком в чашу или без остатка – в лапу. При способе сопряжения венцов в углах в лапу, т. е. без остатка, древесина расходуется в меньшем объеме, поэтому этот способ является более целесообразным. На рис. 11 представлен разрез рубленной бревенчатой стены от карниза до фундамента.

Преимущества и недостатки

Рубленные бревенчатые стены отличаются высокой прочностью и хорошими теплозащитными качествами , при благоприятных условиях эксплуатации долговечностью. Обработка бревен и возведение стен – трудоемкий процесс, требующий большого расхода древесины.

Брусчатые стены

Характеристика

Брусчатые стены возводят из горизонтально уложенных брусьев. Применение брусьев дает возможность исключить ручную обработку бревен, рубку сопряжений углов, примыканий стен и перейти к механизированной заготовке элементов стены.

Заготовка материала

Брусья для стен заготавливают на заводе со всеми врубками для сопряжений и гнездами для шипов. По сравнению с бревенчатыми домами трудоемкость возведения брусчатых домов значительно меньше, расход древесины снижается. В отличие от бревенчатых, брусчатые стены собирают сразу на готовых фундаментах.

Технология

Сечение брусьев для наружных стен принимают 150х150 мм и 180х180 мм. В зависимости от климатических условий, для внутренних стен – 100х150 мм и 100х180 мм. Брусья укладывают друг на друга с прокладкой между ними смоленой пакли и проконопачиванием швов. Для лучшего отвода воды от горизонтального шва между брусьями с верхнего ребра лицевой части бруса снимают фаску 20х20 мм.

Ряды брусьев соединяют между собой цилиндрическими нагелями диаметром 30 мм и длиной 60 мм, располагая их на расстоянии 1,5–2 м один от другого. Венцы сопрягаемых брусчатых стен находятся на одном уровне и соединяют их в углах, примыканиях и сечениях различными способами. Сопряжение угла и примыкание стен при помощи шпонок показано на рис. 12 при помощи шипов размерами 35х35 мм и 35х25 мм.

Защита брусчатых стен

Эффективной защитой брусчатых стен от атмосферных воздействий является обшивка досками или облицовка кирпичом , что обеспечивает защиту стен от воздействия влаги, увеличивает теплозащиту, уменьшает воздействие ветра, при кирпичной облицовке стен увеличивается огнестойкость. Кирпичную облицовку необходимо устанавливать с зазором от брусчатых стен на расстоянии 5–7 см, внизу и вверху кирпичной облицовки оставлять продухи, чтобы обеспечить вентиляцию.

Каркасные стены

Преимущества

Каркасные стены требуют меньшего количества древесины, чем бревенчатые или брусчатые стены, являются менее трудоемкими, следовательно, более экономичными.

Основа каркасных стен представляет собой несущий деревянный каркас , обшитый с двух сторон листовыми или погонажными материалами. Каркасные стены, ввиду своей легкости, практически не подвержены усадке, что позволяет обшивать или облицовывать их сразу после постройки.

Защита стен

Каркасные стены необходимо защищать от атмосферной влаги, выполняя внешнюю облицовку с перекрываемыми вертикальными и горизонтальными стыками и устраивая с выступающих элементов стен сливы. Защиту от водяных паров обеспечивают, устраивая пароизоляцию из синтетической пленки, пергамина или используя другие виды пароизоляции, укладывая их между внутренней обшивкой и утеплителем.

Технология

Для изготовления каркаса наружных и внутренних стен используют доски толщиной 50 мм, как и для устройства стропил и балок. При толщине 50 мм стойки несущих стен рекомендуется использовать шириной не менее 100 мм.

Ширину стоек каркаса в наружных стенах определяют расчетной толщиной утеплителя, зависящей от эффективности самого утеплителя и расчетной температуры наружного воздуха. Несущие стойки каркаса располагают на расстоянии 0,5 м, увязывая с размерами оконных и дверных проемов. Балки цокольного перекрытия располагают на расстоянии 0,5 м. Угловые стойки каркаса выполняют из брусьев или составных досок, а рядовые из досок 50х100, или 60х120 мм.

Каркас с внутренней стороны обшивают досками любого профиля и сечения, гипсокартонными плитами; наборными, листовыми стеновыми панелями и другими отделочными материалами. С наружной стороны для обшивки каркаса используют «вагонку», сайдинг, тес, панели термобрик и другие материалы.

Утепление

Утепление каркасных стен осуществляют с помощью минеральных и органических материалами плотностью до 500–600 кг/м³. Минеральные, стекловатные плиты, пенополистирол являются эффективными современными утеплителями, т. к. отличаются огнестойкостью, легкостью, не подвержены гниению, воздействию и проникновению бактерий, грибов, не разрушаются грызунами. Органические утеплители подвержены разрушению грызунами, горючи, подвержены гниению, кроме этого, перед засыпкой их необходимо обрабатывать антисептиком и смешивать перед употреблением с минеральным вяжущим – цементом, известью, гипсом, затем укладывать во влажном состоянии слоями 15–20 см, утрамбовывая. Высыхает такая засыпка в течении 4–5 недель, поэтому следует для заполнения каркаса применять заранее заготовленные плиты и блоки из легкого бетона. Материалами для засыпки служат: пемза, опилки, гилак, стружка, торф и другие, которые в значительной мере уступают по своим свойствам современным минеральным утеплителям.

Щитовые стены

Преимущества

Отличие щитовых деревянных домов от каркасных заключается в том, что основные их структурные части состоят из укрупненных элементов щитов, изготовленных, как правило, на заводе. Процесс возведения щитовых домов сводится к монтажу на месте постройки и отделочным работам. Возведение щитовых деревянных домов снижает трудоемкость работы, обеспечивает высокие темпы монтажа.

Технология

В щитовых деревянных домах основой стен является нижняя обвязка из деревянных антисептированных брусьев , укладываемых по цоколю здания и прикрепляемых к нему с помощью анкерных болтов. На обвязку устанавливают стеновые щиты. Сверху стеновые щиты скрепляют укладываемой на них верхней обвязкой, на которую опирается чердачное перекрытие. Стеновые щиты изготовляют внутренние и наружные, которые, в свою очередь, подразделяются на глухие, оконные и дверные. Высота щитов равна высоте этажа, ширина принимается равной 600–1200 мм. Щиты состоят из брусчатой обвязки и обшивки, внутренней и наружной, между которой помещен утеплитель.

В качестве утеплителя щитов применяют тюфяки из минерального войлока . Под обшивкой с внутренней стороны щита укладывают пароизоляцию с целью не допустить образование конденсации водяных паров внутри щита, проникающих в него со стороны помещения. Для уменьшения продуваемости под наружную обшивку прокладывают бумагу.

Щиты располагают вертикально и соединяют гвоздями. При устройстве стыков между щитами необходимо обеспечить достаточную плотность и не продуваемость стыка. На рис. 14б изображена рекомендуемая конструкция вертикального стыка щитов . Стык необходимо перекрывать непрерывными слоями воздухо- и пароизоляции.

В стык закладывают минеральный войлок толщиной 20 мм, приклеивая его холодной битумной мастикой . Затем с помощью рычажного приспособления производят обжатие стыка. В щитовых домах перекрытия устраивают щитовые или балочные.

Защита стен

При устройстве цокольного и карнизного узлов необходимо принять меры по защите их от промерзания путем устройства утепленного цоколя и утепленного фризового пояса у карниза, а также от увлажнения парообразной влагой внутреннего воздуха, устраивая с этой целью пароизоляцию. Под цокольным перекрытием подполье утепленным не делают. Подполье должно быть холодным и хорошо проветриваемым, а конструкция перекрытия над подпольем и особенно цокольного узла должна иметь надежное утепление и пароизоляцию, уложенную сверху под конструкцией чистого пола. Для защиты от промерзания на уровне перекрытия снаружи устраивают утепленный пояс.

Каменные стены

Однородные стены

Материал

Однородные стены сложены из обыкновенного пустотелого или легкого строительного кирпича. В неоднородных, облегченных стенах часть кирпичной кладки заменяла по толщине стены с термоизоляционными плитками и воздушной прослойкой.

Технология

Стены возводят толщиной в 1/2, 1, 11/2, 2, 21/2, 3 кирпича и более, учитывая толщину вертикальных швов, равную 10 мм, кирпичные стены имеют толщину соответственно 120, 250, 380, 510, 640, 770 мм и более. Толщина горизонтальных швов принята 12 мм, тогда высота 13 рядов кладки должна составлять 1 м.

При возведении кирпичных стен применяют две системы кладки: двухрядную – цепную и шестирядную ложковую.

В двухрядной системе кладки тычковые ряды чередуются с ложковыми. Поперечные швы в этой системе перекрываются на 1/4 кирпича, а продольные – на 1/2 кирпича (рис. 16).

Шестирядная система предполагает чередование пяти ложковых рядов с одним тычковым. В каждом ложковом ряду поперечные вертикальные швы перевязывают в полкирпича, продольные вертикальные швы, образуемые ложками, перевязываются тычковыми рядами через пять ложковых рядов.

Каменная кладка по шестирядной системе проще, чем по двухрядной. Для уменьшения воздухопроницаемости стен лицевые швы кладки уплотняют специальным инструментом, придавая швам форму валика, выкружки или треугольника. Такой способ носит название расшивки швов .

Недостатки

Недостатком обыкновенного полнотелого кирпича, глиняного или силикатного, является его большой объемный вес и, следовательно, большая теплопроводность .

Венчающие карнизы

Технология

Венчающий карниз , изображенный на рис. 17, кирпичной кладки стены при небольшом его выносе – до 300 мм и не более 1/2 толщины стены, можно выкладывать из кирпича путем постепенного выпуска рядов кладки на 60–80 мм в каждом ряду. При выносе более 300 мм карнизы устраивают из сборных железобетонных плит, заделанных в стены.

Внутренние концы железобетонных плит перекрывают сборными продольными железобетонными балками, которые прикрепляют к кладке при помощи заделанных в нее стальных анкеров, с помощью чего обеспечивают устойчивость карниза.

Облегченные кирпичные стены

Характеристика

Облегченные кирпичные стены , в которых кирпич частично освобожден от несвойственных ему теплоизолирующих функций, путем замены части кладки менее теплопроводимыми материалами, позволяют значительно сократить расход кирпича, повышая тем самым экономию материала.

Классификация

Облегченные кирпичные стены подразделяют на 2 группы. К первой группе относят конструкции, состоящие из двух тонких продольных кирпичных стен, между которыми укладывают термоизоляционный материал, ко второй группе относятся конструкции, состоящие из одной кирпичной стены, утепленной термоизоляционными плитами.

Кирпичные стены с утеплителем из теплоизоляционных панелей

Характеристика

Кирпичные стены с утеплителем из теплоизоляционных панелей (рис. 19) состоят из несущей части – каменной кладки, толщина которой определяется только из условий прочности и устойчивости стены, и теплоизолирующей части – пенобетонных, гипсовых или гипсошлаковых панелей.

Преимущества и недостатки

Легкобетонные камни по сравнению с обыкновенным кирпичом имеют меньший объемный вес и меньшую теплопроводность, поэтому применение керамических камней для возведения наружных стен позволяет уменьшить их толщину. Недостаток заключается в том, что легкобетонные камни меньшего объемного веса имеют меньшую прочность и стойкость против атмосферных воздействий.

Характеристика

Трехпустотные камни с крупными пустотами имеют размеры 390х190х188 мм. В тычковых рядах применяют тычковый камень с гладкой торцовой поверхностью.

После укладки камней в стену пустоты в климатических условиях средних и северных районов следует засыпать шлаком, малотеплопроводным материалом, т. к. при больших размерах пустот в них возникает обмен воздуха, увеличивающий теплопроводность стены. Засыпка пустот малопроводными материалами повышает трудоемкость кладки. Для уменьшения циркуляции воздуха в пустотах применяют трехпустотные камни с несквозными пустотами – пятистенные камни.

При строительстве многоэтажных зданий различного назначения широко применяются легкие ограждающие конструкции наружных стен: полнотелые и слоистые из легких бетонов, из металла, древесины, асбестоцемента, сухой гипсовой штукатурки, полимерных, волокнистых и других материалов.

Простейшим типом наружной стены является панель из легкого бетона. Легкий бетон, предназначенный для крупнопанельных конструкций зданий, по структуре и свойствам (прочности, массе, теплопроводности, водо- и воздухопроницаемости, влажности, деформативности, трещностойкости, морозостойкости и др.) надежно обеспечивает эксплуатационные требования.

Структура легкого бетона определяется дозированием пористого заполнителя (керамзита, шунгизита, аглопорита, шлакопемзового щебня, их вулканического, перлитового шлака и туфа), цемента, вяжущих, добавок и воды, методом и режимом приготовления.

Для однослойных панелей наружных стен толщиной 30 см применяются следующие легкие бетоны: керамзитобетон объемной массой 900-1200 кг/м³, прочностью 10-15 МПа и теплопроводностью 0,28-0,35 Вт/(м²×°С); гипсоперлитобетон объемной массой 600-780 кг/м³ и теплопроводностью 0,1-0,35 Вт/(м²×°С).

При строительстве зданий в Москве получили распространение трехслойные панели наружных стен толщиной 28 см, утепленные цементным фибролитом (15 см), с внутренним (7 см) и наружным (6 см) железобетонными слоями; толщиной 38 см, утепленные пенопластом ПСБ (12 см). с внутренним (19 см) и наружным (7 см) железобетонными слоями.

Разрезка панелей наружных стен жилых домов из легкого бетона отработана многолетней практикой изготовления, перевозки и монтажа и имеет форму «бублика», т. е. прямоугольную форму с замкнутым контуром и окнами. При высоте этажа жилых домов 2,8 м ее размеры составляют 278x298 см для шага 3 м. Для шагов 3 + 3,6 м длина панели составит 658 см, а для 3,6 + 3,6 - 718 см (двухмодульные). Разрезка панелей наружных стен общественных зданий должна учитывать их назначение. Проектная и строительная практика СССР и других стран богата разнообразием разрезок: вертикальных - двухэтажных с простеночными вставками, Т-образных, Н-образных и др.

Одним из способов повышения теплозащитных свойств наружных многослойных стеновых панелей является замена сплошных бетонных обрамлений по контуру панели и окна металлическими точечными гибкими связями. Теплозащитные качества наружных стеновых панелей определены в СНиП 11-3-79 с учетом температурного перепада Δt H , определяемого как разность между температурой воздуха внутри помещения и снаружи, а также защиты утепляющих слоев многослойных ограждающих конструкций от проникания в них влаги внутреннего воздуха в результате диффузии водяного пара. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R 0 должно быть более требуемого R 0 тр. Теплозащитные качества основных узлов сопряжений конструкций наружных стен (из керамзитобетона - полнотелые и трехслойные бетонные, с эффективным утеплителем) должны соответствовать требованиям СНиП 11-3-79. Для расчета теплопроводности керамзитобетона следует принимать коэффициент 0,4-0,6 Вт/м²К. В приведенных на узлах сопряжений конструкций температура (t) на внутренней поверхности стены должна быть не ниже точки росы, т. е. соответствовать 12 °С, а в местах теплопроводных включений - 8,8 °С.

Многоэтажное строительство жилых и общественных зданий привело к необходимости замены традиционных несущих наружных стен, выполняющих одновременно функции восприятия нагрузок, теплоизоляции и защиты от атмосферных воздействий, навесными наружными стенами, которые конструируются полнотелыми и двух-, трехслойными. Если учесть общую тенденцию развития строительства - снижение массы зданий и применение эффективных материалов, то становится ясным, насколько перспективны легкие навесные панели многослойных конструкций типа «сэндвич». Из-за незначительной массы, панели наружных стен типа «сэндвич» могут выполняться большой длины и лишь ограничиваться условиями транспортных перевозок. Как правило, панели этого типа имеют полосовую форму шириной от 60 до 240 см и длиной от 3 до 15 м. По применяемым материалам и конструктивным особенностям легкие, многослойные панели выполняются следующих разновидностей: наружный и внутренний слои - асбестоцементные листы, утепляющий заполнитель-перлитобетон (минеральная вата); наружный и внутренний слои - алюминиевые листы, утепляющий заполнитель- пенополиуретан либо пенопласт ФРП-1, либо минераловатные плиты на фенольной связке, наружный и внутренний слои - цементный набрызг, утепляющий слой - арболит.

Перечисленные типы конструкций панелей наружных стен обеспечивают огнестойкость 0,75 ч, а арболитовая панель до 1,5 ч. Теплотехнические качества панелей обеспечивают толщиной утепляющего слоя. Так, арболитовая панель толщиной 250 мм, т. е. с толщиной утепляющего слоя 200 мм рассчитана на работу при температуре 25 °С.

Область применения панелей типа «сэндвич» не ограничивается общественными зданиями и может распространяться на жилые, а по конструктивным особенностям соответствует каркасной конструктивной системе, хотя применение ее в панельной системе не приводит к каким-либо сложностям.Масса некоторых типов панелей размером 120×300 см составляет 70-80 кг, что позволяет двум монтажникам вручную осуществлять их монтаж непосредственно с этажа. С применением легких панелей в практике строительства была разработана рациональная схема организации монтажных работ, которая состоит в следующем:

подъем краном комплекта панелей наружных стен на перекрытие этажа;
установка и рихтовка вручную отдельных панелей по наружному периметру здания.

Стеновые панели типа «сэндвич» по сравнении с бетонными и керамзито-бетонными имеют следующие преимущества: при их изготовлении применяются новые более эффективные материалы, позволяющие снизить теплоэнергетические затраты на отопление, материалоемкость и массу конструкций наружных стен, что в свою очередь обеспечивает возможность снижения материалоемкости и массы несущих конструкций (стен или колонн). С увеличением габаритов панелей наружных стен уменьшается количество монтажных единиц на здание и соответственно трудоемкость его возведения.

В зависимости от материалов и технологии заводского изготовления лицевой слой многослойных панелей наружных стен может изготовляться монолитно-связанным с панелью и не связанным с ней с учетом последующей навески его при монтаже. Как правило, этот вариант применяется в строительстве общественных зданий, возводимых с применением дорогостоящих материалов для лицевого слоя. Навеска его на завершающей стадии отделки здания обеспечивает лучшую сохранность дефицитного, дорогостоящего лицевого слоя. Этому методу соответствует особая система закрепления лицевых листов по направляющим потайными креплениями с применением защелкивающего нащельника.

Отделение лицевого слоя от панели наружной стены открыло неограниченные возможности в применении различных материалов для изготовления лицевого слоя:

анодированного
окрашенного или эмалированного алюминия
эмалированной стали
штампованной пластмассы (поливинилхлорид)
закаленного стекла (тепло-поглощающего или теплоотражающего).

На основе применения зеркального слоя в панелях наружных стен в 80-е годы обозначился стиль «зеркальной» архитектуры. Особенно модным этот стиль стал в США.

Рис. 2.1. Фрагменты узлов опирания наружных стен на перекрытия каркасно-панельных зданий (а) и различные планировочные варианты
примыканий наружных стен к колоннам и размещение лоджий (б)

Проектирование и расчет многоэтажных гражданских зданий и их элементов.