Виды наружных стен, конструкция

Конструкция наружные стены

Основные элементы и конструктивные схемы стен. В составе стены (рис. 1) различают следующие основные ее элементы:

• а) цоколь — нижняя, обычно немного утолщенная часть стены, воспринимается зрительно как постамент всего здания;

   

• б) проемы — отверстия в стене для окон, дверей, ворот;
• в) простенки — часть стены между проемами;
• г) пилястры — местные вертикальные утолщения простенков, повышающие их жесткость и несущую способность; бывают необходимы в высоких одноэтажных бескаркасных зданиях — особенно с мостовыми кранами;
• д) перемычки — несущие элементы стены, работающие как балки и поддерживающие части стены над проемами; в отличие от обвязочных балок каркаса, опираются концами на кладку простенков. В промышленном строительстве применяют в основном сборные железобетонные перемычки;
• е) карниз — верхняя часть стены в зданиях с наружным водоотводом (рис. 2, а) —выполняется с выступом, который предохраняет стену от попадания воды, стекающей с крыши;
• ж) парапет — верхняя часть стены в зданиях с внутренним водоотводом (рис. 2, б) —выступает кверху выше кровли и для защиты от атмосферных воздействий покрывается бетонными парапетными плитами или кровельной сталью.
• з) в нижней части стены располагается гидроизоляция препятствующая капиллярному подсосу влаги из грунта в стену выполняется в виде слоя жирного цементного раствора с большим содержанием цемента или из рулонных гидроизоляционных материалов

Рис. 1. Основные элементы стены:
1— цоколь; 2 — простенок; 3 — перемычка; 4 — проем; 5—карниз; 6 — гидроизоляция

Рис. 2. Варианты венчающей части стены:

а - карниз; б — парапет; 1 — кровельная сталь, 2 — доска 40, 3 -деревянная пробка, 4 - покрытие; 5 - парапетная плита, 6 - ендова

Снаружи вдоль зданий делают отмостку шириной превышающеи вынос карниза на 200 мм, но не менее 500мм, и с уклоном от стен здания (рис. 3).

Рис. 3. Отмостка 1 - бортовой камень, 2 - цементный раствор 1:2 - 30 мм (гидроизоляция) , 3 - Фундаментная балка

Рис. 4. Конструктивные схемы стен:

а - несущая стена; б — самонесущая стена, в - ненесущая стена; 1 — перемычка; 2 — колонна; 3 - обвязочные балки; 4 — консоль колонны

В зависимости от характера работы стены под действием нагрузок различают три конструктивные схемы стен (рис. 4):

• а) несущая стена; испытывает действие собственного веса и несет нагрузки от покрытия, мостового крана, междуэтажных перекрытий и др. Несущие стены встречаются, в небольших одноэтажных однопролетных зданиях, а в многоэтажных — при небольших нагрузках на перекрытия;
• б) самонесущая стена; испытывает действие собственного веса, но не несет нагрузок от покрытия, крана и т. д., которые передаются в этом случае на колонны каркаса; этот вид стен является весьма распространенным в современных промышленных зданиях — одноэтажных и многоэтажных;
• в) ненесущая (навесная) стена; не несет никаких внешних нагрузок и передает собственный вес фундаментам через колонны каркаса. Эта конструктивная схема стен характерна для случаев, когда малая прочность стенового материала не допускает устройства самонесущих стен.

Так же как и каркас здания, стены должны разрезаться температурными швами на участки длиной, определяемой в зависимости от коэффициента линейного расширения материала стены и расчетной зимней температуры. Например, для стен из глиняного кирпича расстояние между температурными швами принимают в пределах 50—200 м, в стенах из силикатного кирпича при тех же условиях — 30-100 м.

В местах расположения температурных швов каркаса стены также должны быть разрезаны швами.

Шов в стене делают шириной 20—30 мм и заполняют его таким материалом (пакля,толь, рубероид), который, обеспечивая непродуваемость шва, не оказывает в то же время сопротивления температурным деформациям стены.

Виды стен

Стены различают также в зависимости от их материала; при.этом в промышленном строительстве применяют преимущественно каменные стены. Для прочности стен из кирпича, бетонных камней и т. д. принципиально важное значение имеет перевязка, т. е. такое расположение отдельных камней в стене, при котором камни одного ряда кладки перекрывают вертикальные швы другого ряда.

Раствор в швах стены связывает отдельные камни в единый массив и, обволакивая каждый камень, создает наиболее спокойные условия его работы.

Кирпичные стены выкладывают из глиняного, силикатного или шлакового кирпича. При этом толщина стен не может быть назначена произвольно и принимается кратной «полукирпичу». В соответствии с этим кирпичные стены (рис. 1) делают толщиной в 1/2 кирпича (120 мм), 1 кирпич (250 мм), 1 1/2 кирпича (380 мм), 2 кирпича (510 мм), 2 1/2 кирпича (640 мм).

Стены из бетонных камней (мелкоблочные) имеют другие размеры по толщине, определяемые размерами этого вида камней, а именно 190, 290, 390 мм (рис. 2). Камни со щелевидными пустотами всегда укладывают длинной стороной вдоль стены, так как при поперечной укладке камней теплозащитные свойства пустот снижаются.

Рис. 1. Кирпичные стены толщиной:

а — 1/2 кирпича; б — 1 кирпич; в — 1 1/2 кирпича; г —2 кирпича

В отличие от монолитных бетонных и железобетонных конструкций, в которых замораживание неотвердевшей бетонной смеси категорически воспрещено, каменные стены разрешается возводить зимой методом замораживания. При последующем оттаивании замороженного раствора (естественном — с наступлением весны или искусственном) стена приобретает достаточную прочность.

Все виды кирпичных и мелкоблочных стен возводятся полностью на месте и требуют больших затрат квалифицированной рабочей силы, поскольку все основные процессы каменной кладки (расстилание раствора и укладка камней) до сих пор выполняются вручную. При этом средняя производительность труда каменщика составляет не более 400 шт. уложенного кирпича в смену (около 1 м3 стены). Поэтому одной из серьезных задач в строительстве является широкое внедрение более индустриальных крупноблочных и крупнопанельных стен.

Крупноблочные стены выкладываются (при помощи кранов) из крупных бетонных или других блоков весом до 5 т, изготовляемых на заводах. Толщину блоков делают равной толщине стены (300, 400 мм и т. д.); размеры блоков по длине и высоте назначают в зависимости от размеров проемов (рис. 3) в увязке с высотным модулем 600 мм и с грузоподъемностью кранов, используемых при изготовлении и установке блоков. Блоки устанавливают на раствор; вертикальные швы заполняют раствором после установки блоков.

Крупные блоки характерны для самонесущих и несущих стен, так как значительная толщина блоков и их прочность обеспечивают устойчивость и прочность стены даже при отсутствии каркаса.

Крупнопанельные стены (рис. 4, а) монтируют из панелей малой толщины, которые вследствие этого требуют обязательного крепления к каркасу и поэтому применяются в самонесущих и не несущих стенах.

Длина панелей принимается равной шагу колонн каркаса (6 или 12 м); ширина — кратной высотному модулю 600 мм (1,2; 1,8 м).

Для неотапливаемых зданий применяют железобетонные ребристые панели (рис. 4, б); для отапливаемых —сплошные (рис. 4, в) армированные из керамзитобетона, пенобетона, пеносиликата или железобетонные, утепленные легким теплоизоляционным материалом (рис. 4, г, д).

В крупнопанельной стене при любой ее высоте обвязочные балки становятся ненужными, так как панель из любого материала может быть сделана достаточно прочной для того, чтобы, опираясь концами на консоли или стальные столики, приваренные к колонне, она могла нести нагрузку не только от собственного веса, но и от веса нескольких вышерасположенных панелей.

Швы между крупными панелями делают также из раствора. В последнее время вместо раствора для швов предложены более удобные упругие прокладки из синтетических материалов. Однако опыт применения таких прокладок еще не достаточен.

Высота панельных стен и набор панелей в них (по высоте) строго унифицированы (рис. 4, е, ж).

Крупнопанельные стены отличаются наибольшей индустриальностью и являются основным видом стен для крупных промышленных зданий.

Асбестоцементные стены (рис. 4) применяют в качестве легкого ограждения в неотапливаемых зданиях с большими избыточными тепловыделениями, в неотапливаемых складах и т. д.

Рис. 4. Крупнопанельные стены:

а — общий вид; б — железобетонная ребристая стеновая панель; в — сплошная стеновая панель; г, д — железобетонные утепленные панели; е — разбивка панельных стен по высоте при высоте здания (до низа несущих конструкций) до 9,6 м; ж — то же, при высоте до 18,0 м, 1 — ворота; 2 — кирпичная кладка; 3 — пенобетон; 4 — шлаковойлок

Такие стены собирают из волнистых асбестоцементных листов, устанавливая их внахлестку и укрепляя металлическими деталями к специальным горизонтальным железобетонным или стальным ригелям (обвязочным балкам) каркаса.

Рис. 5. Детали асбестоцементных стен:
а — со стальными ригелями; б — с железобетонными ригелями; 1 — цоколь стены; 2 — ригель

Деревянные стены допускаются для промышленного строительства лишь там, где лес является местным материалом, и для зданий, от которых не требуется высокая долговечность (здания геологоразведочных экспедиций, здания горно-обогатительных предприятий при разработке мелких месторождений полезных ископаемых и т. д.).

За рубежом, особенно в США, получили распространение легкие стены из панелей, изготовляемых из алюминия и легких синтетических утеплителей.

Толщину наружных стен отапливаемых зданий назначают прежде всего по теплотехническим требованиям и лишь в отдельных случаях (для несущих стен) большая толщина может потребоваться исходя из расчета прочности или жесткости. Толщнну стен неотапливаемых зданий всегда назначают по условиям прочности и жесткости.

3. Основы теплотехнического расчета стен. Стена как ограждающая конструкция здания должна обладать достаточным сопротивлением теплопередаче (суммарным термическим сопротивлением слоев стены), которое измеряется в град • час/ккал и определяется как

где R в — сопротивление теплопереходу у внутренней поверхности стены (для гладких поверхностей стен и покрытий Rв = 0,133);

Rн — сопротивление теплопереходу у наружной поверхности стены (для наружных стен и бесчердачных покрытий Rн=0.05).

Для сплошной однородной стены

где б — толщина, м,

Я — коэффициент теплопроводности материала стены, измеряемый в ккал\м • час• град.

Теплотехнический расчет стены имеет целью определение ее толщины исходя из условия, чтобы R0 было не меньше Rтp — требуемого сопротивления теплопередаче, которое назначается с учетом расчетной наружной температуры, массивности стены, влажностного режима помещения и других факторов.