Общие требования и классификация стен

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. В комплекс конструкций стены включают заполнение проемов окон, входных и балконных дверей, конструкции от­крытых помещений. Эти элементы и их сопря­жения со стеной должны отвечать перечислен­ным выше требованиям. Поскольку статиче­ские функции стен и их изоляционные свой­ства достигаются при взаимодействии с внут­ренними несущими конструкциями, разработ­ка конструкций наружных стен включает ре­шение сопряжений и стыков с перекрытиями, внутренними стенами или каркасом.

Наружные стены, а вместе с ними и осталь­ные конструкции здания при необходимости и в зависимости от природно-климатических и инженерно-геологических условий строитель­ства, а также с учетом особенностей объемно-планировочных решений рассекаются верти­кальными деформационными швами различ­ных типов: температурными, осадоч­ными, антисейсмическими и др. (рис.5.1.).

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. Для наружных стен из глиняного кирпича на растворе расстояния меж­ду температурно-усадочными швами можно принять 40—100 м, для наружных стен из бе­тонных панелей 75—150м При этом наименьшие расстояния относятся к наиболее суровым климатическим условиям.

Рис.5.1. Деформационные швы:

а – температурный; б – осадочный I типа; в – осадочный II типа;

г – антисейсмический.

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. 5.2.

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 опирание 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.

Рис.5.2. Детали устройства температурных швов в кирпичных и панельных зданиях:

а – с продольными несущими стенами (в зоне поперечной диафрагмы

жесткости); б – с поперечными стенами при парных внутренних стенах; в

- в панельных зданиях с поперечными стенами; 1 – наружная стена; 2 –

внутренняя стена; 3 – утепляющий вкладыш в обертке из рубероида; 4 –

конопатка; 5 – раствор; 6 – нащельник; 7 – плита перекрытия; 8 – панель

наружной стены; 9 – то же, внутренней.

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 (рис.5.3).

Рис.5.3. Конструкции стен:

а – несущие; б – самонесущие; в – навесные

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

потолка;

- 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).

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.

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

Таблица 5.1.

Зависимость от принятых конструктивных систем и схем.

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 степ 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 конструкции - мелкоэлементные и крупноэлементные - из круп­ных панелей, блоков и др.

По показателям массы и степени тепловой инерции наружные сте­ны зданий делят на четыре группы - массивные, средней массивности, легкие,особо легкие (табл. 5.2.).

Таблица 5.2.

Классификация стен по массе и степени тепловой инерции

По материалу различают основные типы 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 — ручной кладки, стены из каменных блоков и панелей; стены из небетонных материалов — фахверковые и панельные каркасные и бескаркасные; деревянные стены - рубленные из бревен или брусьев каркасно-обшивные, каркасно-щитовые, щитовые и панельные. Бетонные и каменные стены применяют зданиях различной этажности и для различных статических функций в соответствии с их ролью в конструктивной системе здания. Стены из небетонных материалов используют в зданиях различной этажности только в качестве ненесущей конструкции.

Наружные стены могут быть однослойной или слоистой конструкции.

Однослойны е 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, плакированная 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. Замкнутый — для повышения ее сопротивления теплопередаче, вентилируемый — для защиты помещения от радиационного перегрева либо для уменьше­ния деформаций наружного облицовочного слоя стены.

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

Конструкции стен должны отвечать требованиям капитальности, прочности и устойчивости. Теплозащитная и звукоизоляционная способность стен устанавливается на основе теплотехнических и звукоизоляционных расчетов.

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.