1
Стены (конструкции, виды, расчет, проектирование.
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.
© Учебное пособие: Архитектура теоретический материал курса Архитектурные конструкции . Хороший материал для работников инженерно-технических специальностей.
*