Стены должны - ограждать, защищать, и радовать глаз. Стены самые тяжелые, трудоемкие и самые затратные конструкции здания.
По характеру восприятия нагрузок стены могут быть несущими и ненесущими. Несущие стены воспринимают нагрузку от собственного веса, веса перекрытий и покрытий, а также от ветра. Они передают нагрузку на фундаменты, а ненесущие (межкомнатные перегородки) - на перекрытия этажей.
Отличить их достаточно просто. Несущая стена является естественным продолжением и неотъемлемым элементом конструкции здания, служит опорой для балок или бетонных плит междуэтажного перекрытия, то есть несет на себе какую-то нагрузку. Попробуйте мысленно удалить ее: если при этом нарушится целостность строения - стена несущая.
Ненесущая стена - это, как правило, обычная внутренняя перегородка дома, предназначенная для разделения объема на несколько частей или выделения в помещении функциональных зон.
Она выполняется из более легких материалов. Ее демонтаж не влечет за собой перераспределения нагрузок в конструкции здания.
Стены подразделяют на:
Монолитные;
Мелко- и крупноблочные;
Панельные и щитовые;
Каркасные;
Сборные (срубовые и брусовые);
Комбинированные.
Конструкционные материалы
Материалы для стен выбирают с учетом конструктивного решения, прочности, долговечности, требуемого комфорта и внешней выразительности.
Дерево (бревна, брусья, одно- и двухслойные каркасы с обшивкой из досок)- традиционный материал для индивидуального строительства. Деревянный сруб - жилище, основанное на вековых традициях. Такому дому не страшны морозы, тем более когда в нем есть камин или печка.
Это может быть и стилизованная под избу более современная постройка, в которой бревна и профилированный брус (цельный или клееный) - только отделка, а внутри стен находится минераловатный утеплитель. Наиболее серьезными недостатками таких стен является пожароопасность и дороговизна, а также (если применяется цельный брус) усадочные деформации в течение первых 2–3 лет эксплуатации.
Частный случай деревянного дома - каркасный. По этой технологии строится до 80% частного жилья во всем мире, хотя наши соотечественники пока относятся к нему скептически.
Основа такого дома - деревянный каркас из бруса, устанавливаемый на столбчатых фундаментах. Его стены напоминают сэндвич. Начинкой обычно служит минераловатный утеплитель. С внешней стороны он зашивается влагостойкой фанерой или плитами ОСП, которые отделываются фасадной штукатуркой, обшиваются сайдингом или облицовываются кирпичом.
Внутренняя отделка - из гипсокартона. Узлы крепления элементов каркасного дома (стоек каркаса к фундаменту, балок к стойкам и стропил к балкам) на Западе продумываются еще на этапе проектирования и, точно выполненные строителями, позволяют дому выстоять даже во время урагана.
Каменные стены наиболее прочны и долговечны. В качестве материала используются булыжный камень, известняк, ракушечник, туф, песчаник. По своим теплоизоляционным свойствам каменные стены значительно уступают многим другим. Их применение целесообразно лишь в южных районах. В средней полосе камень чаще применяют для устройства цоколей, кладки заборов и подпорных стен.
Бетон - экономичный, долговечный и огнестойкий стеновой материал. Стена из монолитного железобетона или тяжелых бетонных блоков имеет высокую несущую способность, но низкие тепло- и звукоизоляционные свойства. Чтобы избавить бетон от этих недостатков, ему придают пористую структуру. Такие бетоны называют ячеистыми.
Другой способ повысить изолирующие свойства бетона - придать пористость заполнителю. Так получают керамзитобетонные блоки (заполнитель - керамзит, представляющий собой вспененную и обожженную глину), шлакобетонные блоки (заполнитель - топливные шлаки), опилкобетонные блоки (бетон с добавлением отходов деревообработки).
Еще одна современная технология с применением бетона - «Термодом». Такое здание возводится из монолитного бетона с применением стационарной несъемной опалубки в виде полых пенополистирольных блоков, выполняющих после затвердения бетона роль теплоизоляции.
Кирпич, без преувеличения, самый популярный стеновой материал. Кирпичный дом считается более безопасным для здоровья в сравнении, например, с бетонным. В последнее время кирпич подвергается значительному совершенствованию: расширяется не только номенклатура изделий, но и разрабатываются новые технологии облегченной кладки.
Но однозначного вывода, что кирпич хорош, а все остальные материалы плохи, делать не стоит.
Теплосбережение
Существуют три варианта утепления в зависимости от расположения утеплителя в ограждающей конструкции: с внутренней стороны, в толще стены и снаружи.
Утепление с внутренней стороны имеет два недостатка: уменьшение площади помещения и опасность конденсирования влаги в слое утеплителя, что может привести к сырости, появлению плесени, а впоследствии даже к разрушению стены. При отделке гипсокартоном точка росы может возникнуть на поверхности утеплителя в месте, где он примыкает к стене, но лишь в том случае, если туда проникнет влага из помещения.
Чтобы этого не допустить, предусматривается слой пароизоляции (проще говоря, пленка), которая располагается между утеплителем и внутренней облицовкой. Таким образом, пар удаляется из помещения с помощью вентиляции.
Утеплитель «внутри стены» применяют, например, в каркасных деревянных домах и в колодцевой кладке из кирпича. В последнем случае толщина внутреннего слоя определяется прочностными показателями, а для наружного слоя, защищающего утеплитель от внешних воздействий, используют лицевой или оштукатуренный кирпич.
Наружное утепление - это так называемые системы «мокрого типа» (с оштукатуриванием или облицовкой фасада) и навесной вентилируемый фасад.
Система утепления «мокрого» типа состоит из трех слоев: теплоизоляционного (плита из минеральной ваты или пенополистирола), армированного (представляет собой клеевой состав, армированный сеткой) и защитно-декоративного. У этой системы немало преимуществ: испарение конденсата, аккумулирование тепла в ограждающей конструкции, отсутствие температурных деформаций несущей стены и высолов на фасадах, повышение звукоизоляции, возможность применения как на новых, так и на реконструируемых зданиях. К недостаткам можно отнести сезонность выполнения работ.
Эффективность системы «мокрого» типа зависит от совместимости слоев. Ее компоненты обычно изготавливаются различными производителями, однако ответственность за качественную работу системы берет на себя одна фирма - ее разработчик.
Навесной вентилируемый фасад состоит из облицовки (плит или листовых материалов) и под-облицовочной конструкции, которая крепится к стене таким образом, чтобы между защитно-декоративным покрытием и стеной оставался промежуток для воздуха. Если стена дополнительно утепляется и к ней крепится теплоизоляционный материал, зазор оставляется между облицовкой и утеплителем.
Навесные фасады позволяют несущим конструкциям работать в «тепличных» условиях: в холодное время года стена остается сухой и теплой, а летом - прохладной, она свободно «дышит», благодаря чему повышается комфортность помещений.
Навесные фасады собираются из высококачественных элементов полной заводской готовности, не требуют дополнительной отделки, при их монтаже отсутствуют «мокрые» процессы. В качестве облицовки могут использоваться самые различные материалы: натуральный камень, керамический гранит, цементно-волокнистые панели, виниловый сайдинг, полиуретановые, полиэстровые и полипропиленовые панели.
Блоки из пористого бетона
При относительно небольшом объемном весе блоки из пористых бетонов обладают достаточно высокой прочностью, что позволяет делать перекрытия из обычных железобетонных пустотных плит.
В зависимости от способа получения ячеистые бетоны подразделяют на пено- и газобетоны.
Газобетон получают, вводя в цементный раствор специальные вещества, вызывающие процесс газообразования. Чаще всего это алюминиевая пудра. Алюминий вступает в реакцию с продуктами гидратации цемента, происходит выделение водорода, который вызывает поризацию цементного раствора. При застывании бетона его пористость сохраняется.
Пенобетон получается при смешивании цементного раствора со специально приготовленной пеной. Пузырьки, содержащие воздух, равномерно распределяются по всему объему смеси.
Ячеистый бетон может иметь различную пористость. От количества и величины пор зависит плотность бетона, то есть вес одного кубометра: чем больше пор, тем он легче, тем выше его тепло- и звукоизолирующие свойства, но меньше прочность. С уменьшением пористости и увеличением плотности растет прочность, но ухудшаются тепло- и звукоизолирующие свойства. В зависимости от плотности ячеистого бетона меняется и его назначение (для наружных или внутренних стен).
Ячеистые бетоны не горят и не поддерживают горения. Они безупречны с точки зрения экологии - за рубежом их часто называют «биоблоками». Как и дерево, пеноблоки можно пилить ножовкой, заколачивать в них гвозди, делать из них арки, что позволяет придать дому архитектурную выразительность.
Точность размеров позволяет класть блоки на клеевые смеси с минимальной толщиной шва (3–5 мм), что минимизирует количество «мостиков холода» и существенно снижает теплопотери. Кроме того, значительно снижаются расходы на последующую отделку стен.
Благодаря высокому термическому сопротивлению здания из пенобетона способны аккумулировать тепло, что позволяет снизить расходы на отопление на 20–30%. Снижение веса приводит и к экономии на фундаментах.
Что лучше: газобетон или пенобетон - однозначно сказать нельзя. Пенобетон дешевле, однако он несколько проигрывает в прочности. В Германии, например, их часто используют совместно: несущие стены кладут из более прочных газобетонных блоков, а пенобетонные используют для перегородок, не несущих значительных нагрузок.
Многие частные застройщики думают, что, используя пеноблоки, сразу решат все задачи - и по теплу, и по прочности. Однако возведение коробки из пеноблоков с плотностью 800, достаточной по прочности, хотя и обходится довольно дешево, но влечет за собой необходимость утепления - блоки с меньшей плотностью не справятся с несущими функциями.
Однозначный плюс использования пеноблоков - строительство идет быстро и его можно разделить на два этапа: сначала возвести коробку, установить окна и двери, смонтировать крышу, а, подкопив денег, через год-другой приступить к утеплению и отделке. Но зимой в неутепленном доме лучше не жить: при отоплении могут замокать стены.
Кирпичные стены
Кирпич - дорогой и престижный строительный материал. Кирпичный особняк - показатель обеспеченности его хозяев и серьезности их намерений: при любой архитектуре это дом для нескольких поколений.
Кирпич - материал многофункциональный. Он выполняет и несущую роль, и утеплительную - причем достаточно убедительно. Однако по сегодняшним нормам как утеплитель уже не проходит (если, конечно, стены не метровой толщины). Поэтому сооружается многослойная конструкция, в которой кирпичу отводится только несущая роль, а функцию утепления берут на себя другие материалы (см. выше «Теплосбережение»).
По несущей способности для строительства частного дома подходит практически любой кирпич - лишь бы его марка соответствовала заложенной в проекте, внешний вид не важен. Что касается теплопроводности, в этом кирпич обыкновенный уступает большим пустотным кирпичным блокам.
Итак, предлагаем вам три варианта конструкции наружных стен. Первый - кирпичная стена с утеплением изнутри, второй - стена из пеноблоков с наружным утеплением и облицовкой сайдингом, третий - стена из пеноблоков с наружным утеплением «мокрым способом».
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.
Конструкции наружных стен гражданских и промышленных зданий
Конструкции наружных стен гражданских и промышленных зданий классифицируются по следующим признакам:
1) по статической функции:
а) несущие;
б) самонесущие;
в) ненесущие (навесные).
На рис. 3.19 показан общий вид данных видов наружных стен.
Несущие наружные стены воспринимают и передают на фундаменты собственный вес и нагрузки от смежных конструкций здания: перекрытий, перегородок, крыш и др. (одновременно выполняют несущую и ограждающую функции).
Самонесущие наружные стены воспринимают вертикальную нагрузку только от собственного веса (включая нагрузку от балконов, эркеров, парапетов и др. элементов стены) и передают их на фундаменты через промежуточные несущие конструкции – фундаментные балки, ростверки или цокольные панели (одновременно выполняют несущую и ограждающую функции).
Ненесущие (навесные) наружные стены поэтажно (или через несколько этажей) опираются на смежные несущие конструкции здания – перекрытия, каркас или стены. Таким образом, навесные стены выполняют только ограждающую функцию.
Рис. 3.19. Виды наружных стен по статической функции:
а – несущие; б – самонесущие; в – ненесущие (навесные): 1 – перекрытие здания; 2 – колонна каркаса; 3 – фундамент
Несущие и ненесущие наружные стены применяются в зданиях любой этажности. Самонесущие стены опираются на собственный фундамент, поэтому их высота ограничивается из-за возможности взаимных деформаций наружных стен и внутренних конструкций здания. Чем выше здание, тем больше разница в вертикальных деформациях, поэтому, например, в панельных домах допускается применение самонесущих стен при высоте здания не более 5 этажей.
Устойчивость самонесущих наружных стен обеспечивается гибкими связями с внутренними конструкциями здания.
2) По материалу:
а) каменные стены возводятся из кирпича (глиняного или силикатного) или камней (бетонных или природных) и применяются в зданиях любой этажности. Каменные блоки выполняют из естественного камня (известняк, туф и др.) или искусственного (бетон, легкий бетон).
б) Бетонные стены выполняют из тяжелого бетона класса В15 и выше плотностью 1600 ÷ 2000 кг/м 3 (несущие части стен) или легкого бетона классов В5 ÷ В15 плотностью 1200 ÷ 1600 кг/м 3 (для теплоизоляционных частей стен).
Для изготовления легких бетонов используются искусственные пористые заполнители (керамзит, перлит, шунгизит, аглопорит и т. п.) или естественные легкие заполнители (щебень из пемзы, шлака, туфа).
При возведении ненесущих наружных стен также используется ячеистый бетон (пенобетон, газобетон и т. п.) классов В2 ÷ В5 плотностью 600 ÷ 1600 кг/м 3 . Бетонные стены применяются в зданиях любой этажности.
в) Деревянные стены применяются в малоэтажных зданиях. Для их возведения используются сосновые бревна диаметром 180 ÷ 240 мм или брусья сечением 150х150 мм или 180х180 мм, а также дощатые или клеефанерные щиты и панели толщиной 150 ÷ 200 мм.
г) стены из небетонных материалов в основном применяются при возведении промышленных зданий или малоэтажных гражданских зданий. Конструктивно они состоят из наружной и внутренней обшивки из листового материала (сталь, алюминиевые сплавы, пластик, асбестоцемент и др.) и утеплителя (сэндвич-панели). Стены данного типа проектируют несущими только для одноэтажных зданий, а при большей этажности – только как ненесущие.
3) по конструктивному решению:
а) однослойные;
б) двухслойные;
в) трехслойные.
Количество слоев наружных стен здания определяется по результатам теплотехнического расчета. Для соответствия современным нормам по сопротивлению теплопередаче в большинстве регионов России необходимо проектировать трехслойные конструкции наружных стен с эффективным утеплителем.
4) по технологии возведения:
а) по традиционной технологии возводятся каменные стены ручной кладки. При этом кирпичи или камни укладываются рядами по слою цементно-песчаного раствора. Прочность каменных стен обеспечивается прочностью камня и раствора, а также взаимной перевязкой вертикальных швов. Для дополнительного повышения несущей способности каменной кладки (например, для узких простенков) применяется горизонтальное армирование сварными сетками через 2 ÷ 5 рядов.
Требуемую толщину каменных стен определяют по теплотехническому расчету и увязывают со стандартными размерами кирпичей или камней. Применяются кирпичные стены толщиной в 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича (250, 380, 510, 640 и 770 мм соответственно). Стены из бетонных или природных камней при кладке в 1 и 1,5 камня имеют толщину 390 и 490 мм соответственно.
На рис. 3.20 показано несколько типов сплошных кладок из кирпича и каменных блоков. На рис. 3.21 показана конструкция трехслойной кирпичной стены толщиной 510 мм (для климатического района Нижегородской области).
Рис. 3.20. Типы сплошных каменных кладок: а – шестирядная кирпичная кладка; б – двух-рядная кирпичная кладка; в – кладка из керамических камней; г и д – кладки из бетонных или природных камней; е – кладка из камней ячеистого бетона с наружной облицовкой кирпичом
На внутренний слой трехслойной каменной стены опираются перекрытия и несущие конструкции крыши. Наружный и внутренний слои кирпичной кладки соединяются между собой арматурными сетками с шагом по вертикали не более 600 мм. Толщина внутреннего слоя принимается 250 мм для зданий высотой 1 ÷ 4 этажа, 380 мм – для зданий высотой 5 ÷ 14 этажей и 510 мм – для зданий высотой более 14 этажей.
Рис. 3.21. Каменная стена трехслойной конструкции:
1 – внутренний несущий слой;
2 – слой теплоизоляции;
3 – воз-душный зазор;
4 – наружный самонесущий (облицовочный) слой
б) полносборная технология используется при возведении крупнопанельных и объемно-блочных зданий. При этом монтаж отдельных элементов здания производится подъемными кранами.
Наружные стены крупнопанельных зданий выполняются из бетонных или кирпичных панелей. Толщина панелей – 300, 350, 400 мм. На рис. 3.22 показаны основные виды бетонных панелей, применяемых в гражданском строительстве.
Рис. 3.22. Бетонные панели наружных стен: а – однослойная; б – двухслойная; в – трехслойная:
1 – конструктивно-теплоизоляционный слой;
2 – защитно-отделочный слой;
3 – несущий слой;
4 – теплоизоляционный слой
Объемно-блочные здания – это здания повышенной заводской готовности, которые монтируются из отдельных блоков-комнат заводского изготовления. Наружные стены таких объемных блоков могут быть одно-, двух- и трехслойными.
в) монолитная и сборно-монолитная технологии возведения позволяют возводить одно-, двух- и трехслойные монолитные стены из бетона.
Рис. 3.23. Сборно-монолитные наружные стены (в плане):
а – двухслойная с наружным слоем теплоизоляции;
б – то же, с внутренним слоем теплоизоляции;
в – трехслойная с наружным слоем теплоизоляции
При использовании данной технологии сначала устанавливается опалубка (форма), в которую заливается бетонная смесь. Однослойные стены выполняются из легких бетонов толщиной 300 ÷ 500 мм.
Многослойные стены выполняются сборно-монолитными с использованием наружного или внутреннего слоя каменных блоков из ячеистого бетона. (см. рис. 3.23).
5) по расположению оконных проемов:
На рис. 3.24 показаны различные варианты расположения оконных проемов в наружных стенах зданий. Варианты а , б , в , г используются при проектировании жилых и общественных зданий, вариант д – при проектировании промышленных и общественных зданий, вариант е – для общественных зданий.
Из рассмотрения данных вариантов можно видеть, что функциональное назначение здания (жилое, общественное или промышленное) определяет конструктивное решение его наружных стен и внешний вид в целом.
Одно из основных требований, предъявляемое к наружным стенам – это необходимая огнестойкость. По требованиям противопожарных норм несущие наружные стены должны быть выполнены из несгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 2 часов (камень, бетон). Применение трудносгораемых несущих стен (например, деревянных оштукатуренных) с пределом огнестойкости не менее 0,5 часа допускается только в одно-, двухэтажных домах.
Рис. 3.24. Расположение оконных проемов в наружных стенах зданий:
а – стена без проемов;
б – стена с небольшим количеством проемов;
в – панельная стена с проемами;
г – несущая стена с усиленными простенками;
д – стена с навесными панелями;
е – полностью остекленная стена (витраж)
Высокие требования к огнестойкости несущих стен вызваны их основной ролью в сохранности здания, так как разрушение несущих стен при пожаре вызывает обрушение всех опирающихся на них конструкций и здания в целом.
Ненесущие наружные стены проектируют несгораемыми или трудносгораемыми с меньшими пределами огнестойкости (от 0,25 до 0,5 часа), так как разрушение данных конструкций при пожаре может вызвать только локальные повреждения здания.
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.
Конструкции наружных стен классифицируют по следующим признакам:
Статической функции стены, определяемой ее ролью в конструктивной системе здания;
Материала и технологии возведения, определяемыми строительной системой здания;
Конструктивного решения – в виде однослойной или слоистой ограждающей конструкции.
По статической функции различают (рис.4.4) несущие стены (4.3), самонесущие стены (4.4) и ненесущие стены (4.5).
Рис.4.4. Классификация наружных стен по несущей способности: а – несущие; б – самонесущие; в - ненесущие
Ненесущие стены поэтажно оперты на смежные внутренние конструкции здания (перекрытия, стены, каркас).
Несущие и самонесущие стены воспринимают наряду с вертикальными и горизонтальные нагрузки, являясь вертикальными элементами жесткости сооружений. В зданиях с ненесущими наружными стенами функции вертикальных элементов жесткости выполняют каркас, внутренние стены, диафрагмы или стволы жесткости.
Несущие и ненесущие наружные стены могут быть применены в зданиях любой этажности. Высота самонесущих стен ограничена в целях предотвращения неблагоприятных в эксплуатационном отношении взаимных смещений самонесущих и внутренних несущих конструкций, сопровождающихся местными повреждениями отделки помещений и появлением трещин. В панельных домах, например, допустимо применение самонесущих стен при высоте здания не более 4 этажей. Устойчивость самонесущих стен обеспечивают гибкие связи с внутренними конструкциями.
Несущие наружные стены применяют в зданиях различной высоты. Предельная этажность несущей стены зависит от несущей способности и деформативности ее материала, конструкции, характера взаимосвязей с внутренними конструкциями, а также от экономических соображений. Так, например, применение панельных легкобетонных стен целесообразно в домах высотой до 9 – 12 этажей, несущих кирпичных наружных стен – в зданиях средней этажности, а стен стальной решетчатой оболочковой конструкции – в 70 – 100 этажных зданиях.
По материалу различают четыре основных типа конструкций стен: бетонные, каменные, из небетонных материалов и деревянные. В соответствии со строительной системой каждый тип стены содержит несколько видов конструкций: бетонные стены – из монолитного бетона, крупных блоков или панелей; каменные стены – кирпичные или из мелких блоков, стены из каменных крупных блоков и панелей; деревянные стены – рубленые, каркасно-щитовые, щитовые и панельные.
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 включена воздушная прослойка. Замкнутая – для повышения ее сопротивления теплопередаче, вентилируемая – для защиты помещения от радиационного перегрева либо для уменьшения деформаций наружного облицовочного слоя стены.
Изучите и проанализируйте вышеизложенный материал и ответьте на предложенный вопрос.
