Конструктивные решения кирпичных стен

При проектировании здания из мелкоразмерных элементов все вертикальные разме­ры стен должны назначаться в соответствии с обязательным учётом размеров кирпича (рис.6.8).

Конструкции цокольных перекрытий условно не разработаны

Рис.6.8. Сечение наружной стены малоэтажного жилого дома с кирпичными стенами, со скатной крышей без подвала (А) и с подвалом (Б): 1 - фундаментный блок; 2 - толь; 3 - мауэрлат; 4 - стропильная нога; 5 - горизонтальная гидроизоляция; б - подсыпка из непучинистых материалов; 7 - вертикальная гидро­изоляция

107

Общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций для реконструируемых и вновь строящихся зданий должно быть, например для Москвы, не менее 3,2 (м² °С/Вт), что требует увеличения толщины наружной стены. Такое увеличение достигается в основном за счёт введения в конструкцию стены эффективных лёгких теплоизоляционных материалов, дающих возможность сохранять тепло в здании при перепадах наружной температуры.

Для этой цели применяют теплоизоляционные плиты из минеральной ваты или дру­гих пористых материалов с низким коэффициентом теплопроводности, равным 0,042 Вт/м °С.

На рис.6.9, 6.10, 6.11 даны конструктивные решения кирпичных стен, учитывающие современные теплотехнические требования. На рис.6.9а, б приведён вариант сплошной кладки наружной стены толщиной не менее 64 см для условий Москвы. При этом ос­новным типом междуэтажного перекрытия в кирпичных зданиях служат сборные железобетонные настилы, выполняющие роль горизонтальных диафрагм жесткости, а сталь­ные анкера осуществляют связь перекрытий со стенами.

Увеличение толщины стены при увеличении и этажности здания создают достаточно непреодолимые трудности.

Поэтому рационально использовать эффективную кладку, вводя теплозащитный материал в стены (рис.6.9в, г).

Расположения слоев различных материалов в наружных стенах должны быть выполнены в такой последовательности, при которой сопротивление теплопередаче уменьшается, а сопротивления паропроницанию возрастает снаружи и внутрь. Наруше­ние этого условия приводит к конденсации влаги в сечении ограждения.

На рис.6.10а, б, в, г приведены примеры решения стены с утеплением с внутренней и наружной стороны.

Применение теплоизоляционного материала с внутренней стороны наружной стены всегда связано с дополнительными затратами на пароизоляцию, т. к. конденсируемая влага выделяется в слое теплоизоляционного материала, снижая его эффективность. Для избежания выпадения конденсата предусмотрено устройство щелей для воздухообмена в воздушном зазоре между утеплителем и наружной стеной с внутренним возду­хом помещения.

Наиболее рациональное решение — применение наружной теплоизоляции стены (рис.6.10в, г).

Для этого по наружной поверхности стены с сеткой 500x500 мм устанавливают крепёжные элементы, на которые насаживают утеплитель. Затем по поверхности утеплителя закрепляют анкерами оцинкованную проволочную сетку (или нейлоновую) и по ней производится трёхслойное оштукатуривание, что защищает утеплитель от атмосферных воздействий.

Пример решения слоистой конструкции ненесущей стены приведён на рис.6.11.

Стена состоит из внутреннего (несущего) и наружного (самонесущего) слоев кирпича плотностью 1800 кг/м³, между которыми укладываются эффективные теплоизоляци­онные плиты толщиной 100, 150, 200 и 250 мм.

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

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

108

— перекрытие продлевается до наружного слоя фасадной стены с устройством шпонок для пропуска утеплителя;

— установка специальных керамзитных балочек с опиранием их на поперечные несущие стены, если здание имеет поперечно-стеновую систем;

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

Рис.6.9. Детали сечений стен кирпичной кладки: (а) по оконному проему и по телу стены (б) при сплошной кирпичной кладке; по оконному проему (в) и по телу стены (г) при эффективной кладке; 1 - кирпичная стена; 2 - штукатурка; 3 - штукатурный откос; 4 - утеплитель; 5 - металлическая сетка; 6 - фиксатор утеплителя; 7 - железобетонная перемычка; 8 - воздушная полость

109

Рис.6.10. Сплошная кладка с утеплителем с внутренней или наружной стороны: а, б - варианты конструкции междуэтажного узла с утеплителем с внутренней стороны; в, г - варианты конструкции междуэтажного узла с утеплителем с наружной стороны; 1 - кирпичная кладка; 2 - воздушная прослойка; 3 - утеплитель по деревянной обрешетке; 4 - гипсокартонная плита; 5 - щель воздухообмена; 6 - внутренний слой кладки; 7 - штукатурка под обои; 8 - паропроницаемая штукатурка на клеящей основе; 9 - кирпичная стена; 10 - сталь­ной уголок; 11 - гнутый металлический профиль; 12 - деревянный брусок; 13 - керамзитобетонная перемыч­ка; 14 - болт; 15 - анкер

Рис.6.11. Междуэтажный узел по оконному проему слоистой кладки ненесущей стены: 1 - кирпичная стенка; 2 - утеплитель; 3 - упругая прокладка; 4 - анкерная стальная связь; 5 - противопожарная рассечка; 6 - декора­тивная плитка; 7 - доска; 8 - металлическая сетка

 

110

Рис.6.12. Узлы сопряжений конструкций здания комбинированной строительной системы (кирпич­ ные наружные и железобетонные панельные внутренние стены): А, Б - наружные стены сплошной (А) и облегченной (Б) кладки; 1 • внутренняя стеновая панель; 2 - металлический анкер (при большом шаге внут­ренних несущих стен); 3 - плита перекрытия (220 мм); 4 - отдельные металлические стержни; 5 - плита - на­стил (160 мм); 6 - бетон; 7 - арматурная сетка

111

В слоистой конструкции при выборе типа утеплителя следует учитывать, что материал должен быть негорючим, водоотталкивающим и иметь плотность не более 150кг/м³.

Обычно используются минераловатные, стекловатные плиты, негорючий пенополистирол или др.

Плитный утеплитель плотно укладывают к внутреннему слою стены, поэтажно опирая его на выступы тычкового ряда кладки внутреннего слоя стены или на керамзито-бетонные балочки и рамки.

Наиболее ответственными в слоистой конструкции являются гибкие связи из нержавеющей стали, связывающие наружный и внутренний слои кладки. В местах установки гибких связей ряда кладок наружного и внутреннего слоев армируются проволочными сетками.

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.

Варианты конструкций узлов примыкания стен приведены на рис.6.12.

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

112

Глава 7. Малоэтажные общественные здания из лёгких металлических конструкций комплектной поставки

В городах и крупных населённых пунктах возводится достаточно большой объём малоэтажных общественных зданий многофункционального назначения: универсамы, крытые рынки, предприятия службы быта, связи, физкультурно-оздоровительные комплексы, кафе-автоматы, производственные цеха и т. д. (рис.7.1).

Рис.7.1. Спортивный павильон многоцелевого назначения

Для ускорения сроков строительства и повышения качества возводимых зданий разработаны унифицированные металлические конструкции, изготовляемые на поточных линиях и поставляемые на стройку комплектно.

Внедрение лёгких металлоконструкций комплексной поставки для строительства общественных зданий (по данным МНИИТЭП) по сравнению с аналогичным из сбор­ного железобетона позволяет значительно уменьшить сроки строительства.

Здания разработаны для обычных условий строительства, с расчётной температурой не ниже - 40°С для площадок со спокойным рельефом и возводятся, как правило, на свайных фундаментах, без подвалов высотой до несущих конструкций покрытия от по­ла первого этажа порядка - 4,8; 6,0; 7,2; 8,4 и 10,8 м.

113

Это одноэтажные здания, перекрываемые перекрёстно-стержневой пространственной конструкцией, в которых возможно возведение второго этажа антресольной конст­рукции.

В комплект поставки входят:

- перекрёстно-сварные системы покрытия;

- колонны, прогоны, профилированные настилы покрытия, стержневые элементы фахверка наружных стен;

- утеплённые металлические панели наружных стен и кровельных панелей;

- унифицированные конструктивные элементы витрин, витражей, подвесных потолков, ворот и дверей, перегородок.

Структурные плиты покрытий имеют прямоугольную форму плана с опорами по четырём колоннам с габаритными размерами между ними 18x12 - 18x18 м. Имеется вари­ант опирания структурной плиты на 9 колонн, установленных с шагом 18x18 м. Кроме того плиты могут иметь консольные вылеты от 3,0 до 7,5 м, что позволяет перекрывать площади размерами 30x30 - 36x36; 48x48 - 54x54 м.

Структурные плиты изготовляют из труб оптимального унифицированного сортамента, учитывающего все факторы внешних воздействий на конструкцию.

На узлы структурной плиты покрытия опираются металлические прогоны швеллерного сечения, по которым укладывают металлические двухслойные кровельные панели или профилированный настил, с опиранием на него слоев, обеспечивающих тепло и ги­дроизоляцию крыш.

Кровельные панели имеют размеры в плане 750 мм на 5980 мм при толщине 190 мм, изготавливаются из стального листа толщиной 0,8 мм, верхний лист плоский, нижний имеет трапециевидную форму гофра. Между ними заключён эффективный утеплитель из заливочного пенопласта. Гидроизоляция панели выполняется из гидроизола на хо­лодной битумной мастике (рис.7.2).

Кровли зданий выполняют с уклоном 1,5% из рулонных гидроизоляционных материалов с защитным слоем из гравия и внутренним водостоком.

Для наружных стен поставляются трёхслойные металлические панели, имеющие вертикальную разрезку, высотой на один этаж. При высоте этажа более 4,8 м производится раскрепление ригелем в одном промежуточном уровне. Предельная длина (высо­та) панели 7,2 м.

Конструкцию стеновых панелей образуют алюминиевые облицовки толщиной в 1 мм, имеющие гофр трапециевидной формы и заключенного между ними утепляюще­го слоя выполняемого из заливочного пенопласта.

Панели крепят к фахверку и устанавливают на цоколь высотой не менее 900 мм от уровня чистого пола (рис.7.3).

Для соединения панелей между собой выполняется специальная профилировка их торцов. Существуют два варианта соединений (рис.7.4):

- симметричная профилировка торцов;

- несимметричная швеллерного очертания.

При симметричном окончании торцов панелей для организации вертикального стыка между ними применяются алюминиевые накладные нащельники.

Более рациональным является решение с несимметричным окончанием торцов, позволяющих организовать вертикальный стык панелей типа "двойной шпунт", исключа­ющий применение дополнительных накладных профилей.

В зазор вертикального стыка "двойной шпунт" устанавливают уплотняющие про-114

Рис.7.2. Узлы примыкания металлических панелей ограждения к конструкциям покрытия по структурной плите: А - наклонный фриз; Б - парапет вертикальной стены; В - схема покрытия; 1 - метал­лическая панель ограждения; 2 - деревянный антисептированный брусок; 3 - алюминиевый парапетный про­филь; 4 - фартук из оцинкованной стали; 5 - два дополнительных слоя рулонного кровельного материала; 6 -основной кровельный ковер (четыре слоя рубероида); 7 - асбестоцементный лист толщиной 5= 10 мм; 8 - пе­нобетон, (5=50 мм); 9 - пароизоляция (по периметру на ширину 800 мм); 10 - стальной профильный настил; 11 - стальные прогоны; 12 - цементно-песчаная стяжка (5=20 мм); 13 - цементно-фибролитовые плиты; 14 -пароизоляция из рубероида.

кладки из пенорезины, прикрепленной на заводе к торцу обрамляющего профиля панели. При монтаже требуется лишь дополнительная герметизация мастиками.

Горизонтальный стык стеновых панелей осуществляется с помощью уплотнитель-ных прокладок двух гернитовых шнуров и алюминиевого нащельника.

Нащельник прикрепляют к верхнему ряду панелей комбинированными заклепками или самонарезающими винтами, а уплотнительные прокладки приклеиваются мастикой к нижнему ряду стеновой панели. Шов между нащельником и торцом стеновой па­нели герметизируют мастикой.

Увеличение длины фасадной плоскости зданий при ее некратности ширине панели осуществляется по принципу листовой сборки (рис.7.5). Для этого торцы стеновых па­нелей соединяют гофрированными алюминиевыми листами с прокладкой между ними эффективного утеплителя в обертке из полиэтиленовой пленки.

Для решения угловых соединений применяют специальные вкладыши и накладки (рис.7.5).

Декоративность фасадной плоскости достигается анодированием стеновых панелей лакокрасочным покрытием белого, серого, бирюзового или голубого цветов.

Заполнение проемов предусмотрено стандартными деревоалюминиевыми оконными блоками или любыми современными решениями окон, выполненных из алюминие-

115

Рис.7.3. Узлы конструкций здания "Универсама": А - фрагмент перекрытия антрисольного этажа, Б -установка стоек фахверка в стыках цокольных панелей; 1 - металлические панели ограждения; 2 - конструк­ция пола; 3 - монолитная железобетонная плита перекрытия антресольного этажа; 4 - стальной профильный настил; 5 - несущие балки перекрытия; 6 - текстолитовая прокладка; 7 - стальные монтажные элементы; 8 -конструкции фахверка; 9 - алюминиевый нащельник; 10 - цокольная керамзитобетонная панель; 11 - стойки фахверка; 12 - пакет пенополистирола, обернутый толем; 13 - цементно-песчаный раствор; 14 - плитка кера­мическая на цементно-песчаном растворе (5=30 мм); 15 - цементно-песчаная стяжка (5=15 мм); 16 - гидро­изоляция из двух слоев толя (5=5мм); 17 - плоский асбестоцементный лист (5=10 мм); 18 - утеплитель из пе­ностекла (5=20 мм); 19 - железобетонная монолитная плита

Рис.7.4. Варианты окончания торцов стеновых панелей: А - симметричное, Б - несимметричное (шпунтовое); 1 - стеновая панель типа "сэндвич" 2 - нащельник; 3 - утеплитель

116

 

Рис.7.5. Конструктивные узлы стеновых панелей ограждения: А - горизонтальный стык, Б - вставка по месту, между стеновыми панелями, В - угловое соединение; 1 - стеновая панель; 2 - герметизирующие проклад­ки; 3 - алюминиевый нащельник; 4 -герметизирующая мастика; 5 - заклепка; 6 - соединительный элемент (гоф­рированный алюминий); 7 - минерало-ватная плита в полиэтиленовой плен­ке; 8 - профилированный алюминие­вый лист; 9 - утеплитель; 10 - угловая нахлестка фасадного листа

вых сплавов или пластмасс.

В последние годы усовершенствовались конструктивные решения и расширился ассортимент зданий, возводимых из лёгких металлоконструкций. Это спортивные ком­плексы, складские здания, крытые рынки, выставочные павильоны и магазины, гаражи, ангары, здания для автомоек и автосервиса, навесы и т.д.

Разработана строительная система из лёгких металлоконструкций, позволяющая возводить крупные объекты, например спортивный комплекс площадью в 1200 м² (воз­ведённый в Тюменской области) или крытый рынок (Калужская область) общей площа­дью в 1500 м², а также мелкие павильоны розничной торговли полезной площадью - 5 -10 м².

Главным производителем является завод металлоконструкций "Венталл", а разработчиками - проектные институты (Мосторгпроект, ЦНИИ "Промзданий", ПН "Аэро­проект" и др.).

Конструкции павильонов малых архитектурных форм разрабатываются для регионов с умеренным климатом с температурами от -25°С до 35°С (рис.7.6). Лёгкий каркас выполняется из стальных профилей с заполнением трёхслойными панелями с обшивка­ми из металла или пластика и с эффективным утеплителем. Остекление из однокамер­ных стеклопакетов.

117

Рис.7.6. Мобильные малые архитектурные формы: А, Б - торговые павильоны "Астра" (А) и "Нар­цисс" (Б); В - пост охраны; Г - газетный киоск

Система лёгких металлоконструкций комплексной поставки состоит из несущих элементов (каркаса), стеновых и кровельных ограждающих конструкций, водосливной системы, доборных элементов (нащельников), окон и витражей, дверей и ворот.

Каркас для крупных объектов запроектирован из поперечных рам и продольных прогонов. Рамы выполняются из стоек (колонн) и ригелей, изготовленных из сварных дву­тавров переменного сечения по длине. Узлы соединения стоек и ригелей - фланцевые, на высокопрочных болтах. Продольная жёсткость каркаса обеспечивается устройством связевых секций. Крепление колонн к фундаментам - анкерное.

Ограждающие конструкции (стены и кровли) изготовляются из профилированной стали (алюминия) с полимерными покрытиями и эффективных утеплителей. Разработаны два конструктивных решения ограждающих конструкций:

а) металлические панели "Венталл" типа "сэндвич";

б) полистовая сборка.

Утеплителями служат минеральная базальтовая вата, пенополистирол, пенополиуретан и др. эффективные материалы.

Применение плит из минеральной ваты на базальтовой основе обеспечивает, помимо теплоизоляционных свойств, повышенную огнестойкость и соответствие санитар­ным и экологическим нормам.

В табл.7.1 приведены значения термического сопротивления панелей "сэндвич" при различных толщинах утеплителя из минеральной ваты с объёмным весом 100 кг/м³.

Табл.7. 1. Трёхслойные панели "сэндвич" с минераловатным утеплителем

 

 

 

Минераловатный утеплитель на базальтовой основе толщиной 100 мм обеспечивает предел огнестойкости, соответствующий II степени огнестойкости по СНиП 21-01-97.

Выпускаемые заводом металлоконструкций "Венталл" панели типа "сэндвич" име­ют следующие габариты:

- длина от 3000 до 13500 мм;

- ширина для стеновых панелей 1200 мм, для кровельных-1160 мм;

-  толщина по утеплителю 50-; 80-; 100-; 120-; 150-; 175-; 200-; 225-; 250 мм.
Металлические обшивки панелей выполняются с неглубокими декоративными паза­
ми, расположенными на расстоянии 200 мм друг от друга.

Решение торцов панелей осуществляется в двух вариантах: а) гладкое и б) шпунтовое (рис.7.7)

Рис.7.7. Стеновые панели "Венталл": А - тип "С1"; Б - тип "С2"; а - габаритные схемы; б - узловое со­единение; q - толщина панели; 1 - стеновая панель

119

Благодаря выпуску за торец панели с одной стороны двойных кромок обшивок ("усов") осуществляется герметизация стыка между панелями с зачеканкой полученного шва эластичными мастиками. Шпунтовое соединение стеновых панелей повышает герметичность стыка.

Стык кровельных панелей решается в двух вариантах (рис.7.8):

- при помощи прокладки клямера в соединительный шов и устройства стоячегофальца, аналогично решению устройства кровель из листовой стали клямер самонарезными винтами крепится к элементам каркаса здания, таким образом фиксируется установка кровельных панелей

- при помощи установки соединительного профиля по верху стыка и утеплением полученного объёмного шва. Соединительный профиль крепится болтами, проходящими через кровельную панель, к несущим элементам каркаса.

Рис.7.8. Панель по- крытия "Венталл" (кровельная): А - тип -

К1; Б - тип - К2; а - габа­ритная схема; б - узловое соединение; q - толщина панелей; 1 - панель по­крытия тип "Венталл К-1"; 2 - клямер; 3 - са­монарезной винт; 4 - уп-лотнительная прокладка; 5 - герметик для наруж­ных работ; 6 - элемент каркаса; 7 - панель по­крытия типа "Венталл -К2"; 8 - соединительный профиль; 9 - нащельник; 10 - минераловатный утеплитель; 11 - шпиль­ка, шайбы, гайки

120

Система позволяет решить, в зависимости от поставленной задачи, многовариантное исполнение карнизного узла: с выпуском кровельных панелей за плоскость стены со свободным или организованным водостоком, окончанием покрытия по фасадной линии стены, устройством фризов как с отводом воды от фасадной плоскости, так и с устройством желоба для стока (рис.7.9).

Рис.7.9. Конструктивные узлы покрытия: А -закрытый фризовый узел с организованным водостоком; Б - карнизный узел с водосточным желобом; В - соединение панели покрытия со стеной; Г - коньковый узел; 1,2,3 - панели: покрытия (1), стеновая (2) и фризовая (3); 4 - уголковой профиль 50x50x5 мм; 5 - стальной крюк; 6 - стальной уголок; 7 - соединительные стальные элементы; 8 - желоб; 9 - болт, гайка, пружина, шай­ба; 10 - герметик для наружных работ; 11 - холодногнутый профиль; 12 - самонарезной винт; 13 - монтаж­ная пена; 14 - слив; 15 - металлические выпуски; 16 - холодногнутый угловой профиль; 17 - деталь ограждения; 18 -брусок утеплителя; 19 - фризовый холодногнутый профиль; 20 - коньковый профиль; q₁, q₂ -толщины панелей кровельной (q₁) и стеновой (q₂)

121

Рис.7.10. Конструктивные узлы стен: А, Б - крепление стеновых панелей к цоколю при горизонтальной раскладке (А) и вертикальной (Б); В - крепление к карнизу; Г - горизон­тальный стык; 1 - панель стеновая; 2 - цоколь; 3 - крепежная полоса; 4 - слив; 5 - самонарезной винт (шаг 300 мм); 6 - дю­бель (шаг 600 мм); 7 - уплотнительная прокладка; 8 - утеп­литель; 9 - герметик для наружных работ; 10 - уголок цокольный; 11 - нащельник; 12 - элемент каркаса; 13 - мон­тажная пена; 14 - самонарезной винт (шаг 300 мм); 15 - эле­мент прогона; 16 - стеновой прогон

 

Стеновые панели могут устанавливаться по фасадным плоскостям как вертикально, так и горизонтально. Основные конструктивные узлы крепления стеновых панелей приведены на рис.7.10.

Расчёты проектных институтов, подтверждённые практикой строительства, показывают, что стоимость объектов, воздвигаемых из лёгких металлоконструкций комплектной поставки, на 30-40% ниже стоимости аналогичных сооружений из "традиционных" материалов - кирпича и железобетона.

122