[ наружные стены дома, технология, классификация, каменщик, дизайн и кладка несущих стен ]

Быстрый переход:

• Температурно-усадочные и осадочные швы
• Классификация наружных стен
• Конструкции одно- и многослойных стен
• Панельные бетонные стены и их элементы
• Проектирование панелей несущих и самонесущих однослойных стен
• Бетонные панели трехслойной конструкции
• Методы решения основных задач проектирования стен в бетонных панельных конструкциях
• Вертикальные стыки и Связи панелей наружных стен с внутренними
• Тепло и изоляционная способность стыков, виды стыков
• Композиционные и декоративные особенности панельных стен

Конструкции наружных стен крайне разнообразны; они определяются строительной системой здания, материалом стен и их статической функцией.

Общие требования и классификация конструкций

Рис.2.Деформационные швы

Рис.3.Детали устройстватемпературныхшвов вкирпичных и панельных зданиях

Температурно-усадочные швы устраивают во избежание образования в трещин и перекосов, вызываемых концентрацией усилий от воздействия переменных температур и усадки материала (каменной кладки, монолитных или сборных бетонных конструкций и др.). 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 марки М50 и более расстояния между температурно-усадочными швами 40-100 м принимают по СНиП «Каменные и армокаменные конструкции», для наружных стен из бетонных панелей 75-150 м по ВСН32-77, Госгражданстрой «Инструкция по проектированию конструкций панельных жилых зданий». При этом наименьшие расстояния относятся к наиболее суровым климатическим условиям.

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. 3.

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 опи-рание 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.Особенности проектирования сейсмостойких здании, а также зданий, строящихся на просадочных, подрабатываемых и вечномерзлых грунтах, рассмотрены в отдельном разделе.

Рис.4.Наружныестены виды

Конструкции наружных стен классифицируют по признакам:

• статической функции стены, определяемой ее ролью в конструктивной системе здания;
• материала и технологии возведения, щ деляемых строительной системой здания;
• конструктивного решения - в виде однослойной или слоистой ограждающей конструкции.

По статической функции различают несущие, самонесущие или ненесущие конструкции стен (рис. 4).Г

Несущие стены помимо вертикальной нагрузки от собственной массы воспринимая передают фундаментам нагрузки от смежных конструкций: перекрытий, перегородок, крыш и пр.

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.

Таблица 1.Конструкциинаружных стениих применение

1 - кирпич; 2 - мелкий блок; 3, 4 - утеплитель и воздушный прослоек; 5 - легкий бетон; 6 - автоклавный ячеистый бетон; 7 - конструктивный тяжелый или легкий бетон; 8 - бревно; 9 - конопатка; 10 - брус; 11 - деревянный каркас; 12 - пароизоляция; 13 - воздухонепроницаемый слой; 14 - обшивка из досок, водостойкой фанеры, ДСП или др.; 15 - обшивка из неорганических листовых материалов; 16 - металлический или асбестоцементный каркас; 17 - вентилируемый воздушный прослоек

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 включен воздушный прослоек. Замкнутый-для повышения ее сопротивления теплопередаче, вентилируемый -для защиты помещения от радиационного перегрева либо для уменьшения деформаций наружного облицовочного стены.

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

Основные типы конструкций наружных стен и области их применения приведены втабл. 1.

Назначение статической функции наружной стены, выбор материалов и конструкций осуществляют с учетом требований СНиП «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений». Согласно этим нормам, несущие стены, как правило, должны быть несгораемыми. Применение трудносгораемых несущих стен (например, деревянных оштукатуренных) с пределом огнестойкости не менее 0,5 ч допускается только в одно-двухэтажных домах. Предел огнестойкости несгораемых конструкций стен должен составлять не менее 2 ч, в связи с чем их необходимо выполнять из каменных или бетонных материалов. Высокие требования к огнестойкости несущих стен, а также колонн и столбов обусловлены их ролью в сохранности здания или сооружения. Повреждение при пожаре вертикальных несущих конструкций может привести к обрушению всех опирающихся на них конструкций и здания в целом.

Ненесущие наружные стены проектируют несгораемыми или трудносгораемыми с существенно меньшими пределами огнестойкости (0,25-0,5 ч), так как разрушение этих конструкций от воздействия огня приводит только к локальным повреждениям здания.

Несгораемые ненесущие наружные стены следует применять в жилых домах выше 9 этажей, при меньшей этажности допускается применение трудносгораемых конструкций.

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 250X120X65 или 250Х X 120x88 мм (модульный кирпич) толщина стен сплошной кладки в 1; 1 1/2; 2; 2 1/2 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 легкобетонных мелких блоков, унифицированные размеры которых составляют 390X190X188 мм, при кладке в один камень равна 390 и в 1 /2 г - 490 мм.

Толщину стен из небетонных материалов с эффективными утеплителями в некоторых случаях принимают больше полученной по теплотехническому расчету из-за конструктивных требований: увеличение размеров сечения стены может оказаться необходимым для устройства надежной изоляции стыков и сопряжений с заполнением проемов.

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

Известно, что однослойные ограждающие конструкции из известных на сегодняшний день строительных материалов не могут обеспечить требуемую по современным энергосберегающим нормам тепловую защиту здания, в связи с этим, необходимо изначально предусматривать многослойное ограждение, имеющее в своем составе эффективный утеплитель, а в ряде случаев - воздушную вентилируемую прослойку.

При разработке конструктивного решения стен и покрытия исходили из требований к расчетным сопротивлениям ограждающих конструкций по III уровню теплозащиты [ КМК ].

В соответствие с этим нормативным документом предписано расчетные сопротивления теплопередаче принимать в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода (ГСОП), определяемого по формуле (2.6).

Для города Ташкента необходимые для расчета параметры, определенные по КМК 2.01.01-94 , составили:

• - температура наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,92 и пятидневки с обеспеченностью 0,98 равна tн= - 160С;
• - средняя температура отопительного периода tот.пер=+2,70С;
• - продолжительность отопительного периода Zот.пер=129 суток.

Температура воздуха внутри помещений для обеспечения достаточного уровня комфортности принималась равной tв= +200С.

Тогда ГСОП= (20 - 2,7)х129= 2232 град х сут.

При таком значении ГСОП по изменению 1 к КМК 2.01.04-07 принимаем:

• - для стен зданий расчетное сопротивление теплопередаче по зимним условиям эксплуатации Rтр0=2, 1 м2·0С/Вт;
• - для покрытий Rтр0=2,8 м2·0С/Вт.

Теплотехнические расчеты выполнялись с использованием программного комплекса «BASE» (версия 7.3).

Наружные стены для расчета были приняты следующего конструктивного решения (рис.3.12):

• - цементно-песчаный раствор М50, толщиной 20 мм;
• - кирпич глиняный обыкновенный М75 на цементно-песчаном растворе марки М-50 толщиной 380 мм;
• - утеплитель из пенополистирола;
• - цементно-песчаный раствор М50, толщиной 20 мм.

Рис. 3.12.

В результате расчета была принята толщина утеплителя 80 мм. Затем принятая конструкция была проверена на теплоустойчивость по летним условиям эксплуатации.

Результаты расчета

1. - Исходные данные:

Тип здания - Административные.

Тип конструкции - СТЕНА

Таблица 3.1

Характеристика ограждения:

Требуется произвести:

максимальное 744 Вт/м2

среднее 275 Вт/м2

Отделка наружней поверхности: Штукатурка цементная кремовая

Коэффициент поглощения солнечной радиации 0.4

2. - Выводы:

Требуемое сопротивление ограждения теплопередаче 2,1 м2*град/Вт

Фактическое (приведенное) сопротивление ограждения теплопередаче 2,21 м2*град/Вт

Таблица 3.2

Фактическое сопротивление воздухопроницанию 656,45 м2*ч*Па/кг

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности 0,04 град.С

Заполнение оконных проемов и остекление оранжерей приняты без расчета, исходя из имеющейся в Узбекистане номенклатуры изделий такого назначения, - однокамерные стеклопакеты в пластмассовых переплетах из обычного стекла с приведенным сопротивлением теплопередаче равном 0,36 м2·0С/Вт.

Конструктивное решение покрытия мансардного этажа для расчета было принято следующее (рис.3.13):

• - гипсокартон толщиной 10 мм;
• - деревянный сплошной настил толщиной 20 мм;
• - утеплитель из экструдированного пенополистирола 40000С;
• - пароизоляционный слой из пергамина кровельного толщиной 0,4 мм;
• - воздушное пространство толщиной 40 мм;
• - металлочерепица.

Рис. 3.13.

Вставить распечатку расчета на теплопередачу

В результате расчета была принята толщина утеплителя 140 мм. Затем принятая конструкция была проверена на теплоустойчивость по летним условиям эксплуатации.

Результаты расчета

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1. - Исходные данные:

Тип здания - Общественные, административные, бытовые

Тип конструкции - ПОКРЫТИЕ

Условия эксплуатации ограждения:

Температура наружнего воздуха -16 град.

Температура внутреннего воздуха 20 град.

Средняя температура отопительного периода -2,7 град.

Продолжительность отопительного периода 129 дней

Таблица 3.3

Характеристика ограждения:

Номер слоя	Толщина, м	Наименование	Величина	Ед. измерения	Материал слоя
		Теплопроводность		Вт/(м*град)	Гипсокартон
		Теплопроводность		Вт/(м*град)	Пергамин
		Теплопроводность		Вт/(м*град)	Пенополистирол G=100кг/м3
		Теплопроводность		Вт/(м*град)	Пергамин
		Теплопроводность		Вт/(м*град)

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности 8,7 Вт/(м2*град)

Коэффициент теплоотдачи наружней поверхности 23 Вт/(м2*град)

Режим работы ограждающей конструкции:

Эксплуатация; режим помещений - Нормальный (55%); зона влажности - Нормальный

Требуется произвести:

Проверку ограждения на сопротивление теплопередаче

Расчет ограждающей конструкции на теплоустойчивость

Расчет ограждающей конструкции на воздухопроницаемость

Среднемесячная температура за июль 27,1 град.

Амплитуда суточных колебаний воздуха в июле месяце 23,7 град.

Минимальная скорость ветра за июль 1,4 м/с

Значение суммарной солнечной радиации, для стен - как для вертикальных поверхностей, для покрытий - как для горизонтальных:

максимальное 1022 Вт/м2

среднее 497 Вт/м2

Отделка наружней поверхности: Сталь кровельная оцинкованная

Коэффициент поглощения солнечной радиации 0.65

Высота здания до верха вытяжной шахты 11,7 м

Максимальная скорость ветра за январь месяц 2,1 м/с

2. - Выводы:

Сопротивление ограждения теплопередаче ДОСТАТОЧНО

Требуемое сопротивление ограждения теплопередаче 2,8 м2*град/Вт

Фактическое (приведенное) сопротивление ограждения теплопередаче 2,95 м2*град/Вт

Таблица 3.4

Температура на контакте слоев ограждения:

Фактическое сопротивление воздухопроницанию 13000160 м2*ч*Па/кг

Нормируемое сопротивление воздухопроницанию 24,87 м2*ч*Па/кг

Сопротивления паропроницаемости ДОСТАТОЧНО.

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности 0,96 град.С

Нормируемая амплитуда колебаний температуры поверхности 1,89 град.С

Теплоустойчивости ограждающей конструкции ДОСТАТОЧНО.

Вставить распечатку расчета на теплоустойчивость

Не меньшее значение придается в практике проектирования и утеплению полов первого этажа здания, так как через полы, устроенные без теплоизоляции, проходят большие потери тепла. Помимо уменьшения потерь тепла, теплоизоляция пола позволяет более эффективно использовать их теплоемкость. Температура же поверхности пола является основным фактором, определяющим степень комфортности помещений. В нашем случае для утепления пола всех помещений первого этажа, за исключением холла, принято конструктивное решение, представленное на рис. 3.14.

Рис. 3.14.

Был произведен расчет по определению термического сопротивления утепленного пола и неутепленного пола холла.

Вставить расчеты

Таким образом, расчетное сопротивление утепленного пола составило Rо ут.п.= 0,57 м2·0С/Вт; а «холодного» пола холла Rо холл..п.= 0,39 м2·0С/Вт;

В завершении была выполнена проверка запроектированной оболочки здания на повышенную теплозащиту по формуле (2.8).

В запроектированном здании были определены площади ограждающих конструкций, которые составили:

• - площадь стен - 652 м2;
• - площадь кровли - 357 м2;
• - площадь утепленного пола - 139 м2;
• - площадь холодного пола - 104 м2;
• - площадь остекления - 166 м2;

Тогда расчетное сопротивление наружной оболочки здания составит: Rоб=(Rст Sст+RокSок+0,8 RкрSкр+ 0,5RоснSосн+ 0,5Rаб Sаб)/Sоб = 2,21*485+ +0,36*166+0,8*357*2,95+0,5(0,57*139+104*0,39)=1,62 м2. 0С /Вт.

Так как полученное значение на 45% превышает требуемую величину, то можно уменьшить толщину теплоизоляционного слоя на стеновых панелях и покрытии мансардного этажа, а также нет необходимости утеплять пола 1го этажа.

Уменьшаем толщину утеплителя на стенах с 80 мм до 60 мм, при этом Rст = 1,82 м2. 0С /Вт; уменьшаем толщину утеплителя в покрытии с 140 мм до 100 мм при этом Rкр = 2,15 м2. 0С /Вт. Расчетное сопротивление всей поверхности пола 1го этажа принимаем Rосн = 0,39 м2. 0С /Вт. Для этого решения теплозащиты:

Rоб=(Rст Sст+RокSок+0,8 RкрSкр+ 0,5RоснSосн+ 0,5Rаб Sаб)/Sоб = 1,82*485+ +0,36*166+0,8*357*2,15+0,5(243*0,39)=1,23 м2. 0С /Вт.

Rоб =1,23 > 1,21 м2. 0С /Вт полученные решения является наиболее экономичным, соответствует европейским требованием к повышенной теплозащите зданий.

Вертикальные конструктивные элементы зда­ния, отделяющие помещения от внешней среды и разделяющие зда­ние на отдельные помещения называют стенами. Они выполняют ограждающие и несу­щие (либо только первые) функции. Их классифицируют по различным признакам.

По местоположению - наружные и внутренние.

Наружные стены - наиболее сложная кон­струкция здания. Они подвергаются многочис­ленным и разнообразным силовым и не силовым 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 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.

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.84).

Рис.84. 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

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.

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).

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 (4-5 этажей), а стен стальной решетчатой оболочковой конструкции – в 70-100 этажных зданиях.

По конструкции - мелкоэлементные (кирпич и др.) и крупноэлементные (из круп­ных панелей, блоков и др.)

По показателям массы и степени тепловой инерции наружные сте­ны зданий делят на четыре группы – массивные (более 750 кг/м 2), средней массивности (401-750 кг/м 2), легкие (150-400 кг/м 2) , особо легкие (150-400 кг/м 2).

По материалу различают основные типы конструкций стен: бетонные, каменные из не бетонных 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.

Рис. 85. Однородная кладка из кирпича:

а – шестирядная система перевязки; б – цепная (двухрядная система перевязки).

Рис.86. Колодцевая кладка кирпичных стен:

а – с горизонтальными диафрагмами из цементно-песчаного раствора; б – то же, из тычковых кирпичей, расположенных в шахматном порядке; в – то же, расположен-ных в одной плоскости; г – аксонометрия кладки.

Рис. 87. Панели наружных стен:

а – однослойная; б – двухслойная; в – трехслойная; 1 – конструктивно-теплоизоляционный бетон; 2 – защитно-отделочный слой; 3 – конструктивный бетон; 4 – эффективный утеплитель.

С теплотехнической точки зрения различают три вида наружных стен по числу основных слоев: однослойные, двухслойные и трехслойные.

Однослойные стены выполняют из конструкционно-теплоизоляционных материалов и изделий, совмещающих несущие и теплозащитные функции.

В трехслойных ограждениях с защитными слоями на точечных (гибких, шпоночных) связях рекомендуется применять утеплитель из минеральной ваты, стекловаты или пенополистирола с толщиной, устанавливаемой по расчету с учетом теплопроводных включений от связей. В этих ограждениях соотношение толщин наружных и внутренних слоев должно быть не менее 1:1,25 при минимальной толщине наружного слоя 50 мм.

В двухслойных стенах предпочтительно расположение утеплителя снаружи. Используются два варианта наружного утеплителя: системы с наружным покровным слоем без зазора и системы с воздушным зазором между наружным облицовочным слоем и утеплителем. Не рекомендуется применять теплоизоляцию с внутренней стороны из-за возможного накопления влаги в теплоизоляционном слое, однако в случае необходимости такого применения поверхность со стороны помещения должна иметь сплошной и долговечный пароизоляционный слой.

При проектировании стен из кирпича и других мелкоштучных материалов следует максимально применять облегченные конструкции в сочетании с плитами из эффективных теплоизоляционных материалов.

В курсовом проекте принимается несущая стена трехслойной конструкции с несущим слоем из полнотелого керамического кирпича толщиной 380 мм, бетонных блоков или железобетона (со слоем внутренней штукатурки 20 мм), слоем теплоизоляции и защитно-декоративным наружным слоем из кирпича толщиной 120 мм или известково-цементной штукатурки толщиной 25 – 30 мм (рис. 3.1). Коэффициент теплотехнической однородности без учета откосов проемов и других теплопроводных включений - 0,95.

Для защитной стенки может применяться кирпич или камни керамические лицевые (ГОСТ 7484-78) или отборные стандартные (ГОСТ 530-95) предпочтительно полусухого прессования, а также силикатный кирпич (ГОСТ 379-95). При облицовке силикатным кирпичом цоколь, пояса, парапеты и карниз выполняют из керамического кирпича.

При облицовке кирпичная кладка армируется с несущей частью стены сварными арматурными сетками, располагаемыми с шагом по высоте 600 мм.

При отделочном слое из традиционной толстослойной штукатурки толщиной 25 – 30 мм теплоизоляционные плиты крепят к несущему слою стены на клею и дополнительно распорными дюбелями.

Наружная штукатурка выполняется из известково-цементного раствора, приготавливаемого на месте из извести, песка, цемента, воды и добавок, или из готовых растворных смесей, и армируется стальной оцинкованной сеткой по ГОСТ 2715-75 с размером ячейки 20 мм и диаметром проволоки 1 – 1,6 мм.

Приведенное сопротивление теплопередаче, м ·°С/Вт, для наружных стен следует определять согласно СНиП 23-02 для фасада здания либо для одного промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений с проверкой условия невыпадения конденсата на участках в зонах теплопроводных включений.

Необходимая толщина слоя теплоизоляции должна определяться с учетом коэффициента теплотехнической однородности.

Коэффициент теплотехнической однородности с учетом теплотехнических однородностей оконных откосов и примыкающих внутренних ограждений проектируемой конструкции для:

Панелей индустриального изготовления должен быть, как правило, не менее величин, установленных в табл. 6;

Для стен жилых зданий из кирпича должен быть, как правило, не менее 0,74 при толщине стены 510 мм,

0,69 - при толщине стены 640 мм и 0,64 - при толщине стены 780 мм.

Таблица 6

Минимально допустимые значения коэффициента теплотехнической однородности для конструкций индустриального изготовления

Рис. 3.1. Конструктивные решения наружных стен

1 – стена (несущая часть); 2 – защитно-декоративная кладка; 3 – рихтовочный зазор; 4 – теплоизоляция; 5 - внутренняя штукатурка; 6 – наружная штукатурка; 7 –сварная оцинкованная металлическая сетка 20х20 Ø 1,0 – 1,6; 8 – клеевой состав для приклейки плит теплоизоляции; 9 – выравнивающая штукатурка; 10 – закладная сетка; 11 - дюбель

Пример 1.

Выполнить теплотехнический расчет наружной стены административного здания в г. Санкт-Петербурге. Конструкция наружной стены представлена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Расчетная схема наружной стены

1 – цементно-известковая штукатурка; 2; 4 – кирпичная кладка; 3 – плита минераловатная «КАВИТИ БАТТС»

Решение.

1. Определяем необходимые исходные данные для теплотехнического расчета:

- расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания для теплотехнического расчета ограждающих конструкций - ˚С - минимальное значение оптимальной температуры для помещений категории 2;

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период - °С - табл. 1 СНиП 23-01-99 ;

Продолжительность отопительного периода - сут - табл. 1 СНиП 23-01-99 ;

Влажностный режим помещений здания – нормальный – табл. 1 СНиП 23-02-2003;

Зона влажности для Санкт-Петербурга - влажная – прилож. В СНиП 23-02-2003;

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б – табл. 2 СНиП 23-02-2003.

2. Нормируемое (требуемое) приведенное сопротивление теплопередаче конструкции ограждения принимается по табл. 7 в зависимости от числа градусо-суток отопительного периода или рассчитывается по зависимости

, м 2 · о С/Вт, (2)

где и - величины, определяемые по табл. 8;

– градусо-сутки отопительного периода, о С·сут, определяемые по формуле

, о С·сут, (3)

здесь - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, ˚С;

Требуемое сопротивление теплопередаче стены является функцией числа градусо-суток отопительного периода (ГСОП ):

ГСОП=D=(t в - t от. пер.) · Z от. пер. ;

где: t в – расчетная температура внутреннего воздуха, о С;

t в = 20 о С – для помещения категории 3а по ГОСТ 30494-96;

t от.пер, Z от.пер – средняя температура, о С и продолжительность, сут. периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 о С по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».

Для г. Санкт-Петербурга:

D = ·220=4796;

R тр =a·D+b =0,0003·4796+1,2=2,639 (м 2 · о С)/Вт.

Толщина слоя теплоизоляции при l Б = 0,044 Вт/(м· о С) и коэффициенте теплотехнической однородности r = 0,92 составит:

Принимаем слой изоляции равным 80 мм, тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит:

1. Объект строительства - 16-этажный односекционный крупнопанельный жилой дом, построенный в г.Кашире Московской области. Условие эксплуатации ограждений Б согласно СНиП 23-02.

2. Наружные стены - из трехслойных железобетонных панелей на гибких связях с утеплителем из пенополистирола толщиной 165 мм. Панели имеют толщину 335 мм. По периметру панелей и их проемов утеплитель имеет защитный слой из цементно-песчаного раствора толщиной 10 мм. Для соединения железобетонных слоев применены два вида гибких связей из коррозионностойкой стали диаметром 8 мм: треугольные и точечные (шпильки). Расчет приведенного сопротивления теплопередаче выполнен согласно формуле (14) и соответствующего примера расчета в приложении Н.

3. Для заполнения проемов применены деревянные оконные блоки с тройным остеклением в раздельно-спаренных переплетах.

4. В стыках применен минераловатный утеплитель, снаружи закрытый уплотнителем Вилатерм.

5. Для Московской области (г.Кашира) согласно СНиП 23-01 средняя температура и продолжительность отопительного периода составляют: . Температура внутреннего воздуха =20 °С. Тогда градусо-сутки отопительного периода согласно формуле (1) составляют

=(20+3,4)·212=4961 °С·сут.

Порядок расчета

1. По таблице 4 СНиП 23-02 =4961 °С·сут соответствует нормируемое сопротивление теплопередаче для стен жилых зданий.

2. Сопротивление теплопередаче панелей по глади, рассчитанное по формуле (8), равно

3. К числу теплопроводных включений и теплотехнических неоднородностей в стенах 16-этажного панельного дома относятся гибкие связи, оконные откосы, горизонтальные и вертикальные стыки панелей, угловые стыки, примыкание панелей к карнизу и цокольному перекрытию.

Для расчета по формуле (14) коэффициентов теплотехнической однородности различных типов панелей коэффициенты влияния теплопроводных включений и площади зон их влияния рассчитаны на основе решения задач стационарной теплопроводности на компьютере соответствующих узлов и приведены в

таблице К.1.

Таблица K.1

Для первого этажа

0,78·0,962=0,75;

Для последнего этажа

0,78·0,97=0,757.

Приведенный коэффициент теплотехнической однородности фасада здания

16/(14/0,78+1/0,75+1/0,757)=0,777.

Приведенное сопротивление теплопередаче фасада 16-этажного жилого дома по формуле (23) равно

Следовательно, наружные стены 16-этажного жилого дома удовлетворяют требованиям СНиП 23-02.

Доля стеновых материалов в цене объекта загородной недвижимости составляет 3- 10%. При этом влияние материала стен на комфортность проживания остается по- прежнему высоким. Даже просторечное название дома определяется конструкцией его стен.

Комфорт в доме зависит не только от того, из чего сделаны стены. Факторов, влияющих на комфорт, очень много. Но выбор материала стен определяет базовые характеристики дома, которые навсегда останутся с ним и никуда не денутся ни при замене системы отопления, ни при ремонте крыши. Даже устное определение дома основано на выборе стенового материала: каменный, деревянный, каркасный. Конструкция стены представляется основополагающей характеристикой строения даже на бытовом уровне.

В этой статье не будет сказано ни слова о достоинствах и недостатках различных материалов с точки зрения экологичности, долговечности или влияния на микроклимат помещений. Эти вопросы заслуживают отдельного рассмотрения.
Наша статья посвящена другому аспекту выбора: вероятности появления скрытых дефектов. Речь пойдёт о том, насколько реально достичь тех характеристик, которые заявляются производителями и используются в расчетах конструкторами, теплотехниками и другими специалистами.

В общем случае стена – это:

1. Конструктивное решение стены (несущие, теплоизолирующие, паро- ветрозащитные, отделочные и т.д. слои);
2. Конструктивное решение отдельных ее узлов (схема установки окон и дверей, примыкание перекрытий, крыши, перегородок, прокладка коммуникаций и другие неоднородности);
3. Фактическое исполнение принятых конструктивных решений.

Реализуемость проектных решений

Формальных критериев надежности и реализуемости нет. Оценить устойчивость к браку на основе нормативов мы не можем. Поэтому определим реализуемость проектных решений исходя из соображений здравого смысла.

Устойчивость к браку складывается из двух составляющих:

1. Принципиальная возможность допустить случайный брак при добросовестном производстве работ;
2. Возможность проверить качество готовой стены без разборки, без применения сложного оборудования и в любое время года.

Обе эти составляющих одинаково важны при выборе конструктивного решения стены. А в зависимости от того, своими руками или с привлечением подрядчиков ведется строительство, акцент при выборе конструктива стены может смещаться от вероятности случайного брака к возможности визуальной оценки качества уже выполненных работ.

Краткая классификация наружных стен

1. Несущий каркас с заполнением. Пример: силовой каркас – доски или металлический профиль, обшивка и заполнение (по слоям изнутри наружу) – ГВЛ (ГКЛ, OSB), п/э пленка, утеплитель, ветрозащита, облицовка.

2. Несущая стена с наружным утеплением с разделением несущей и теплоизолирующей функций между слоями. Пример: стена из кирпича, камней или блоков с наружным утеплителем (пенополистирол или минераловатная плита) и облицовкой (лицевой кирпич, штукатурка, навесной фасад с воздушным зазором).

3. Однослойная стена из материала, выполняющего и несущую и теплоизолирующую функции. Пример: бревенчатая стена без отделки или оштукатуренная кирпичная стена.

4. Экзотические системы с несъёмной опалубкой уберем из рассмотрения из-за малой распространенности.


Попробуем понять, на каких этапах строительных работ возможно отклонение от проектных решений и возникновение брака.

Каркасные конструкции

При упоминании каркасных построек нет необходимости отдавать пальму первенства в их изобретении Канаде. Щитовые домики появились у нас задолго до падения «железного занавеса». А потому оценить их надежность нам вполне посильно. Конструктив: вертикальные и горизонтальные силовые элементы каркаса, раскосы или листовая обшивка, придающие конструкции жесткость.

Никаких вопросов к реализуемости собственно каркаса не возникает – собранный каркас позволяет простейшими средствами оценить свое качество. Визуальная ровность и проверяемая жесткость при приложении горизонтальных нагрузок являются достаточными для приемки каркаса в эксплуатацию. Другое дело – слои, призванные обеспечить тепловую защиту.

Утеплитель . Должен плотно заполнять все полости, образованные силовыми элементами. Задача, труднореализуемая при шаге между элементами каркаса, отличающемся от габаритов плитного утеплителя. И почти не реализуемая при наличии диагональных раскосов в структуре каркаса (конечно, существуют и заливочный, и засыпной утеплители, лишенные этих недостатков – здесь речь идет о наиболее ходовых вариантах заполнения).

Пароизоляция . Слой пленки с высоким сопротивлением паропроницанию. Должен быть установлен с герметизацией стыков, без ослабления перфорацией от механических элементов крепления, с особо тщательным исполнением вокруг оконных и дверных проемов, а также в местах выхода из стены коммуникаций, запрятанных в толщу утеплителя электро- и других разводок и пр. В теории, пароизоляцию можно сделать добротно и тщательно. Но в случае, если вы – заказчик, получающий готовую конструкцию, качество пароизоляции уже обшитой изнутри стены не проверяемо.

Стены с наружным утеплением

Конструктивное решение, распространившееся в последние двадцать лет, одновременно с ужесточением нормативных требований к теплозащите и ростом цен на энергию. Наиболее распространены два варианта:

• несущая каменная стена (200–300 мм) + утеплитель + облицовка в 1⁄2 кирпича (120 мм);
• несущая каменная стена (200–300 мм) + приклеенный и закрепленный дюбелями утеплитель + армированная штукатурка по утеплителю или воздушный зазор, ветровая защита и листовая облицовка.

Вопросов к несущему слою стены практически нет. Если стена сложена достаточно ровно (без явных отклонений от вертикали), ее несущей способности практически всегда будет достаточно для выполнения своей основной – несущей – функции. (В малоэтажном строительстве прочностные характеристики стеновых материалов редко когда используются полностью.)

Утеплитель . Приклеенный на несущую стену, закрепленный к ней механически, укрытый слоем армированной штукатурки, он не вызывает вопросов. Можно ошибиться в выборе клея, дюбелей, штукатурного состава – тогда спустя какое-то время слой теплоизоляции или отделки начнет отставать от стены. В целом же – качество проверяемо средствами визуального контроля, а всплывающий брак очевиден.

Качество работ при навесном фасаде с воздушным зазором уже не столь очевидно. Для проверки плотности установки утеплителя необходим демонтаж облицовки, монтаж ветровой защиты также требует промежуточной приемки.

При облицовке утеплителя кирпичом качество его установки невозможно проверить даже тепловизором. А устранить брак можно только после демонтажа облицовки (читай – сноса кирпичной стены).

Однослойные стены

Стена из бревна или бруса, сложенная с применением качественного межвенцового уплотнителя и ничем не обшитая, поверяется на соответствие проекту простым осмотром. Растрескивание древесины, уменьшающее приведенную толщину бревна на 40-60%, и усадку в 6-8% здесь мы рассматривать не будем.

Пустотелые камни . К ним относятся пустотные бетонные блоки и многопустотная крупноформатная керамика. Пустотелые блоки из тяжелого бетона не обеспечат требуемого термического сопротивления, а потому могут выступать лишь как часть стены из предыдущего раздела. Однослойная стена из крупноформатной керамики, оштукатуренная с двух сторон, гарантировано защищена от продувания. Ее тонкие места: углы, отличные от 90 ̊ и кладочные швы.

Обработка хрупких многощелевых блоков для создания не прямого угла, ведет к образованию ажурной стыкуемой поверхности и толстому вертикальному растворному шву. Но значительно большее влияние на отклонение стены от расчетных характеристик оказывают горизонтальные кладочные швы. Во-первых, сами по себе они уже являются мостиками холода. Во-вторых, по правилам, во избежание заполнения пустот раствором, поверх камня до укладки раствора положено раскатывать стекловолоконную сетку с ячейкой 5х5 мм. При этом следует тщательно контролировать подвижность раствора, чтобы не допустить его протекания сквозь ячейки сетки.

Таким образом, возникновение случайного брака возможно даже при добросовестном производстве работ. При производстве работ силами подрядчика, возможность оценить качество кладки без применения тепловизора отсутствует.

Полнотелые камни. К ним относятся стеновые блоки из ячеистого или лёгкого бетона и полнотелый кирпич. Качество стены из полнотелого кирпича можно оценить издалека невооруженным глазом, поэтому говорить о скрытом браке применительно к такой кладке не приходится. Недостаток полнотелого кирпича, как и камней из бетона с большой плотностью – относительно высокая теплопроводность. Такие стены требуют дополнительной теплоизоляции, что возвращает нас в предыдущий раздел, к стенам с наружным утеплением.

Остаются ячеистобетонные блоки. При плотности более 500 кг/м3, а также при использовании обычного цементно-песчаного раствора с толщиной шва более 10 мм, возникает целесообразность дополнительного утепления стены, что лишает ее конструкцию изящной простоты. И только ячеистый бетон с плотностью до 500 кг/м3, с высокой геометрической точностью блоков, позволяющей вести кладку на тонкослойном растворе, дает нам конструкцию столь простую, что возникновение в ней скрытого брака попросту невозможно.

Однослойная стена из ячеистого бетона низкой плотности с клеевыми швами толщиной 1-3мм.

Испортить ее не просто. Например, блоки можно сложить насухо, без какого бы то ни было скрепления друг с другом, просто как детские кубики. Если потом такую стену оштукатурить с двух сторон по сетке – она будет выполнять все возложенные на нее задачи на 100%. Тепловая защита сложенной насухо (и оштукатуренной с двух сторон) конструкции не снизится, а даже несколько вырастет за счет отсутствия теплопроводных растворных прослоек. При этом способность к восприятию вертикальных нагрузок, общая жесткость и устойчивость такой стены при наличии обвязочного пояса в уровне перекрытия не будут отличаться от расчетных.

Точность геометрических размеров, крупный формат блоков и тонкослойный̆ клей обеспечивают принципиальную невозможность сложить кладку с заметными отклонениями от вертикали или какими-либо неровностями. Кладка автоматически получается ровной даже у неопытного каменщика. Углы, отличные от 90 ̊, выполняются при помощи обычной ручной ножовки. Подготовка под чистовую отделку производится простой шпаклевкой швов, т.е. столь же легко, как перед отделкой гипсокартонной поверхности.

По защищенности от скрытых дефектов однослойной̆ стене нет равных. По защищенности от дефектов вообще, как скрытых, так и явных, равных нет однослойной стене из ячеистобетонных блоков плотностью до 500 кг/м3. Только такая стена, выполненная в материале, гарантированно будет соответствовать принятому проектному решению.