Виды и конструктивные решения стен гражданских зданий. Наружные стены современных зданий и их конструктивные особенности К утепляющим конструктивным решениям каменных стен относятся

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.

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 250×120×65 или 250×120×88 мм (модульный кирпич) толщина стен сплошной кладки в 1; 1,5; 2; 2,5 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 легко бетонных мелких блоков, унифицированные размеры которых составляют 390×190×188 мм, при кладке в один камень равна 390 и в 1,5 – 490 мм.

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

В соответствии с современными требованиями экономного расходования материалов при проектировании малоэтажных жилых зданий с каменными стенами стараются использовать максимальное количество местных строительных материалов. Например, в районах, удаленных от транспортных магистралей, для возведения стен используют мелкие камни местного производства или монолитный бетон в сочетании с местными утеплителями и на местных заполнителях, для которых требуется только привозной цемент. В поселках же, располагаемых вблизи индустриальных центров, проектируют дома со стенами из крупных блоков или панелей, изготовляемых на предприятиях этого региона. В настоящее время все более широкое применение каменные материалы получают при строительстве домов на садово-огородных участках.

При проектировании малоэтажных домов обычно используют две схемы конструктивного решения наружных стен – сплошные стены из однородного материала и облегченные многослойные стены из материалов различной плотности. Для возведения внутренних стен используют только сплошную кладку. При проектировании наружных стен по схеме сплошной кладки предпочтение отдают менее плотным материалам. Такой прием позволяет достигнуть минимальной толщины стен по теплопроводности и более полно использовать несущую способность материала. Строительные материалы большой плотности выгодно использовать в сочетании с материалами малой плотности (облегченные стены). Принцип устройства облегченных стен основан на том, что несущие функции выполняет слой (слои) из материалов большой плотности (γ > 1600 кг/м 3), а теплоизолятором служит материал малой плотности. Например, вместо сплошной наружной стены из глиняного кирпича толщиной 64 см можно использовать облегченную конструкцию стены из слоя того же кирпича толщиной 24 см, с утеплителем из фибролита толщиной 10 см. Такая замена приводит к снижению массы стены в 2,3 раза.

Для изготовления стен малоэтажных домов используют искусственные и естественные мелкие камни. В настоящее время в строительстве используют искусственные обжиговые камни (кирпич глиняный полнотелый, пустотелый, пористый и керамические блоки); безобжиговые камни (силикатный кирпич, пустотелые блоки из тяжелого бетона и блоки сплошные из легкого бетона); естественные мелкие камни – рваный бут, пиленые камни (туф, пемза, известняк, песчаник, ракушечник и др.).

Размер и вес камней проектируют в соответствии с технологией ручной кладки и с учетом максимальной механизации работ. Стены выкладывают из камней с заполнением зазора между ними раствором. Чаще используют цементно-песчаные растворы. Для кладки внутренних стен используют обычный песок, а для наружных стен песок малой плотности (перлитовый и др.). Кладку стен ведут с обязательным соблюдением перевязки швов (4.6) по рядам.

Как уже было отмечено, ширина кладки стены всегда кратна числу половинок кирпича. Ряды, выходящие на фасадную поверхность кладки, называют лицевой верстой , а обращенные на внутреннюю сторону – внутренней верстой . Ряды кладки между внутренней и лицевой верстой называют забуткой . Кирпичи, уложенные длинной стороной вдоль стены, образуют ложковый ряд , а уложенные поперек стены – тычковый ряд . Система кладки (4.7) образуется определенным расположением камней в стене.

Рядность кладки определяется числом ложковых и тычковых рядов. При равномерном чередовании ложковых и тычковых рядов получается двухрядная (цепная) система кладки (рис.4.5б). Менее трудоемкая многорядная система кладки, при которой один тычковый ряд кирпичей перевязывает пять ложковых рядов (рис.4.5а). В стенах из мелких блоков, возводимых по многорядной системе, один тычковый ряд перевязывает два ложковых ряда кладки (рис.4.5в).

Рис.4.5. Виды ручной кладки стен: а) – многорядная кирпичная кладка; б) – цепная кирпичная кладка; в) – многорядная каменная кладка; г) – цепная каменная кладка

Сплошную кладку из камней большой плотности используют только для возведения внутренних стен и столбов и наружных стен неотапливаемых помещений (рис.4.6а-ж). В некоторых случаях эту кладку используют для возведения наружных стен по многорядной системе (рис.4.6а-в, д). Двухрядную систему кладки камней используют только в необходимых случаях. Например, в керамических камнях щели пустот рекомендуется располагать поперек теплового потока с целью снижения теплопроводности стены. Это достигается при цепной системе кладки.

Облегченные наружные стены проектируют двух типов – с утеплителем между двух стенок сплошной кладки или с воздушной прослойкой (рис.4.6и-м) и с облицовкой утеплителем стены сплошной кладки (рис.4.6н, о). В первом случае различают три основных конструктивных варианта стен – стены с горизонтальными выпусками анкерных камней, стены с вертикальными диафрагмами из камней (колодцевая кладка) и стены с горизонтальными диафрагмами. Первый вариант используется только в случаях применения в качестве утеплителя легкого бетона, который замоноличивает анкерные камни. Второй вариант приемлем для утеплителя в виде заливки легкого бетона и укладки термовкладышей (рис.4.6к). Третий вариант используют при утеплителях из сыпучих материалов (рис.4.6л) или из легко бетонных камней. Сплошная кладка стен с воздушной прослойкой (рис.4.6м) также относится к категории облегченных стен, так как замкнутая воздушная прослойка выполняет функции слоя утеплителя. Толщину прослоек целесообразно принимать равной 2 см. Увеличение прослойки практически не дает увеличения термического ее сопротивления, а уменьшение резко снижает эффективность такой теплоизоляции. Чаще воздушную прослойку используют в сочетании с плитами утеплителя (рис.4.6к, о).

Рис.4,6, Варианты ручной кладки стен малоэтажных жилых зданий: а), б) – сплошные наружные стены из кирпича; в) – сплошная внутренняя кирпичная стена; д), ж) – сплошные наружные стены из камней; г), е) – сплошные внутренние стены из камней; и)-м) – облегченные стены с внутренним утеплением; н), о) – облегченные стены с наружным утеплением; 1 – кирпич; 2 – штукатурка или облицовка листами; 3 – камень искусственный; 4 – утеплитель плитный; 5 – воздушная прослойка; 6 – пароизоляция; 7 – деревянная антисептированная рейка; 8 – засыпка; 9 – растворная диафрагма; 10 – легкий бетон; 11 – камень естественный морозостойкий

Для утепления каменных стен со стороны улицы применяют жесткий плитный утеплитель из легких бетонов, пеностекла, фибролита в сочетании с атмосферостойкой и прочной облицовкой (листы асбестоцемента, доски и др.). Вариант утепления стен снаружи эффективен только при отсутствии доступа холодного воздуха в зону контакта несущего слоя со слоем утепления. Для утепления наружных стен со стороны помещения используют полужесткий плитный утеплитель (камышит, соломит, минераловата и др.), располагающийся вплотную к поверхности первых или с образованием воздушной прослойки, толщиной 16 - 25 мм – «на относе». Плиты «на относе» крепят к стене металлическими зигзагообразными скобами или прибивают к деревянным антисептированным рейкам. Открытую поверхность слоя утепления закрывают листами сухой штукатурки. Между ними и слоем утепления обязательно располагают слой пароизоляции из пергамина, полиэтиленовой пленки, металлической фольги и др.

Изучите и проанализируйте вышеизложенный материал и ответьте на предложенный вопрос.

Вопрос 4.2. Могут ли ряды кирпичей, уложенные длинной стороной вдоль стены, называться тычковыми рядами?

4.2. ответ: да

Стена здания - основная ограждающая конструкция здания. Наряду с ограждающими функциями стены одновременно в той или иной степени выполняют и несущие функции (служат опорами для восприятия вертикальных и горизонтальных нагрузок).

Основные требования, предъявляемые к стенам: прочность, теплоустойчивость, звукоизоляционная способность, огнестойкость, долговечность, архитектурная выразительность и экономичность.

Различают наружные и внутренние стены. По характеру статической работы наружные стены подразделяют на несущие, которые, кроме собственного веса, воспринимают и передают на фундамент нагрузки от перекрытий, покрытий, давление ветра и др.; самонесущие, опирающиеся на фундамент, несущие нагрузку только от собственного веса (в пределах всех этажей здания) и для обеспечения устойчивости сопряжённые с каркасом здания: ненесущие (в т. ч. навесные), воспринимающие собственный вес только в пределах одного этажа и передающие его на каркас или др. опорные конструкции здания. Внутренние стены могут быть несущими (капитальными) или ненесущими (перегородки, предназначены только для разделения помещений, их устанавливают непосредственно на перекрытии). Во внутренних стенах часто устраивают каналы и ниши для вентиляции, газоходов, водопроводных и канализационных труб и т.д. Несущие стены совместно с перекрытиями образуют устойчивую пространственную систему несущего остова здания. В каркасных зданиях самонесущие стены нередко выполняют функции т. н. диафрагм жёсткости.

По способу возведения стены подразделяют на сборные, монтируемые из готовых элементов заводского изготовления; монолитные - обычно бетонные, возводимые в передвижной или скользящей опалубке, ручной кладки - из мелкоштучных материалов на растворах. В зависимости от крупности сборных элементов, степени их заводской готовности и принятой системы разрезки различают сборные стены крупноблочные и крупнопанельные. По конструктивному решению стены бывают однослойные и многослойные.

Материалы для возведения стены выбираются в зависимости от климатических условий, назначения и капитальности здания, его этажности, от технической и экономической целесообразности. При многоэтажном строительстве зданий с несущими стенами используют кирпич, керамические камни, крупные блоки из лёгких и ячеистых бетонов, железобетонные панели и др. крупноразмерные изделия. Ненесущие стены, вес которых должен быть минимален, изготовляют из многослойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем, панелей из особо лёгких бетонов, асбестоцементных панелей. В малоэтажном строительстве применяют дерево, силикатный и сырцовый кирпич, шлакобетонные, керамические и природные камни.

Стены во многом определяют конструктивное решение и общий архитектурный облик здания. Название материала стены часто характеризует архитектурно-конструктивный тип дома: крупнопанельный, крупноблочный, кирпичный, деревянный рубленый, каркасно-щитовой и т.п.

Стена несущие или самонесущие представляют собой трехслойную конструкцию с несущем слоем из полнотелого керамического кирпича толщиной (250,380,510,640мм) а также из бетонных блоков или монолитного железобетона со слоем теплоизоляции из литого пенополистирола.

Защитно декоративный слой может быть выполнен тонкослойной штукатуркой толщиной 5-8мм по щелочестойкой стеклосетке или стенкой из керамического полнотелого кирпича толщиной 120мм.

В деревянном домостроение стена с эффективной теплоизоляцией выполняется каркасно-обшивной.

При устройстве стен с защитным слоем из штукатурки необходимо чтобы:

Защитная штукатурка имела нулевой предел распространения огня и была армирована щелочестойкой стеклосеткой,

Стена состоит из внутреннего (несущего) и наружного (самонесущего) слоёв кирпича плотностью 1800кг/м 3 , между которыми укладываются эффективные теплоизоляционные плиты толщиной 100,150,200 и 250мм.

Наружный слой кладки толщиной 120мм, по этажно, соединяются гибкими связями с внутренним слоем, толщиной от 250 до 640мм, определяемой по расчёту.

Для восприятия нагрузки от наружного слоя стены и утеплителя предусматриваются следующие конструктивные решения:

Перекрытия продлеваются до наружного слоя фасадной стены с устройства шпонок для пропуска утеплителя;

Установка специальных керамзитных балочек с операнием их на поперечные несущие стены, если здание имеет поперечно-стеновую систему;

Устройством керамзитобетонной рамки, заделанной в несущий слой (при продольно-стеновой системе).

В слоистой конструкций при выборе типа утеплителя следует учитывать, что материал должен быть не горючим, водоотталкивающим и иметь плотность не более 150кг/м 3 .

Обычно используются минеральные, стекловатные плиты, негорючий пенапалестерол.

В современных конструктивных решениях зданий иногда применяют комбинированную строительную систему: - кирпичные наружные (сплошной и эффективной кладки), стены в сочетании с внутренними несущими стенами из сборных железобетонных панелей.

Все связи между стенами осуществляют при помощи стальных анкеров, стержней, закладных деталей

1/4=65мм – перегородка для ванной и туалетов

1/2=120мм – перегородка межкомнатная

1=250мм – самонесущая стена

1,5=380 мм – несущая стена либо стена с вентканалами

2,5=640мм наружная стена (старого образца)

Тема: Конструкций зданий со стенами ручной кладки.

Кирпичная кладка – называют способ размещения кирпичей в кладке стены с тем или иным чередованием ложковых или тычковых рядов для достижения перевязки швов.

Рисунок 1.Расположение кирпичей в кирпичной стене:

а - стандартный кирпич, б - ложковый ряд, в - тычковый ряд,1-тычок,2-постель кирпича,3-ложок

Каменные стены зданий возводят из глиняного и силикатного кирпича, керамических блоков, искусственных и естественных камней правильной формы. Каменные стены возводят укладкой строго горизонтальных рядов кирпича, или камней по слою известкового, известково-песчаного цементного или цементно-песчаного раствора с взаимной перевязкой вертикальных швов. Различают камни для, одноручной, кладки кирпича массой до 4,5кг и камни для, двуручной, кладки – керамические пустотелые камни плоскостью до 1400кг, м 3 . Легкобетонные сплошные и пустотелые плотностью до 1200кгмз, из бетона, пенобетона плотностью до 600кг/м 3 , камни для, двуручной, кладки имеют массу 16-18кг.

Рисунок 3 Стены

а - из утолщенного кирпича; б - из пустотелого кирпича; в- из керамического камня

Для обеспечения высокой производительности труда сплошную кладку ведут преимущественно шести рядной (пять ложковых и один перевязочный ряд). При необходимости повышения прочности применяют двух рядную (цепную) кладку, в которой перевязка швов осуществляется в каждом ряду.

Рисунок 3.Система перевязки кирпичной кладки

а – цепная (однорядная); б - многорядная; 1-кирпич тычкового ряда; 2-кирпич ложкового ряда

Кладку стен из искусственных и природных камней выполняют двух или трёх рядной (два лажковых и один тычковый ряд) кладкой.

Для того, что бы улучшить технико-экономические и теплотехнические показатели, кирпичные стены выполняют из эффективных облегчённых кладок, в которых часть кирпича внутренней стены заменена монолитным лёгким бетоном.

Рисунок 4.Конструкции облегчённых кирпичных стен:

а, б - кирпично-бетонные, с заполнителем из лёгкобетонной массы; в - с термовкладишами из готовых камней

из лёгкого или ячеистого бетона

Стены облегчённой кладки представляет собой трёхслойную конструкцию из двух продольных стенок толщиной 1,2 кирпича и утеплителя между ними.

В облегчённой кладке возводят малоэтажные здания или верхние три-пять этажей многоэтажных.

Изучение старой жилой застройки Москвы, Санкт-Петербурга, Калининграда, Калуги и других городов России показало, что в пределах издавна сложившейся центральной части города основными объектами капитального ремонта и реконструкции являются двух-пятиэтажные жилые дома, построенные в начале прошлого века. Разнообразие конструктивных форм объектов старого фонда отличается сравнительно небольшим ассортиментом: материал – бутовый камень, кирпич, дерево; технология строительства — ручной труд.

Конструктивные решения домов старой постройки

Фундаменты при обычных грунтах, как правило, возводились ленточными из рваного бутового камня, реже — из пережженного кирпича-железняка на сложном растворе. На слабых, неравномерно сжимаемых грунтах, например, в Санкт-Петербурге, фундаменты часто устраивались на искусственном основании — на деревянных сваях или лежнях.

Несущие стены жилых зданий выкладывались на тяжелых цементных и известковых растворах из полнотелого красного кирпича наивысшего (по сегодняшним меркам) качества. Вследствие этого они сохранились гораздо лучше чем другие типы конструкций. Толщина стен составляет от 2,5 до 4 кирпичей. Жесткую связь продольных и поперечных каменных стен зданий обеспечивалась посредством установки скрытых связей из прочнейшего кованого железа. В целом, гражданские здания дореволюционных лет постройки характеризуются большим разнообразием конструктивных решений, наличием значительного количества поперечных стен, обеспечивающих высокую пространственную жесткость несущего остова. Вертикальную нагрузку в этих зданиях, как правило, воспринимают наружные и внутренние продольные стены. Изредка встречаются несущие деревянные фахверковые перегородки. Межкомнатные перегородки устраивались деревянными (оштукатуренными с двух сторон по дранке), либо кирпичными.

Основным типом перекрытий в старых каменных зданиях является перекрытие по деревянным балкам с накатом из пластин или досок. Шаг несущих балок по дореволюционному «урочному положению» назначался обычно равным 1-1,5 м. Полы в жилой зоне – деревянные, паркетные либо линолеум. В мокрых помещениях и в зоне лестнично-лифтовых узлов — из метлахской плитки, либо цементные с железнением.

Стропильная система скатных крыш устраивались из бревен наслонного и висячего типа. Конструкция лестниц в большинстве каменных зданий решена в виде каменных или бетонных наборных ступеней, уложенных по стальным косоурам. В лестницах с одним косоуром на марш ступени одним концом заделывались в кладку стен.

Типизация конструктивных решений старого фонда

Исследованиями и типизацией конструктивных решений в сфере капитального ремонта и реконструкции жилых домов старой постройки занимается ряд научно-исследовательских организаций. Результаты исследований сведены в единую систему и рассортированы на группы и категории по множеству классификационных признаков.

На рис.1. приведен схематический план и разрез жилого дома с обозначением конструктивных элементов и технико-экономических параметров, представляющих наибольший интерес для проектировщиков и строителей, работающих в сфере реконструкции домов старой застройки.

Рис.1. Схематический план и разрез жилого дома старой постройки с обозначением основных параметров типизации

Анализ данных, накопленных инженерами и строителями в процессе исследований, позволяет сделать следующие выводы:

1. Наиболее часто встречается двухпролетная схема жилых домов (с 1-й внутренней стеной), реже — трехпролетная (с 2-мя внутренними стенами). На долю этих схем приходится 53-54%, т.е. большая половина всех домов.

2. Расстояния «в свету» между несущими стенами составляет: