Облик фасадов зданий, в первую очередь, формируют стены. Поэтому каменные стены должны отвечать соответствующим эстетическим требованиям. Кроме того, стены подвергаются многочисленным силовым, влажностным и другим воздействиям: собственная масса, нагрузки от перекрытий и крыш, ветер, сейсмические толчки и неравномерная деформация оснований, солнечная радиация, переменная температура и атмосферные осадки, шум и др. Поэтому стены должны отвечать требованиям прочности, долговечности, огнестойкости, защищать помещения от неблагоприятных внешних воздействий, обеспечивать в них благоприятный температурно-влажностный режим для комфортного проживания и трудовой деятельности.

В комплекс конструкции стен часто входят заполнения проемов окон и дверей, другие конструктивные элементы, которые также должны отвечать указанным требованиям.

По степени пространственной жесткости здания с каменными стенами можно разделить на здания с жесткой конструктивной схемой, к которым относятся здания с частым расположением поперечных стен, т.е. преимущественно гражданские здания, и здания с упругой конструктивной схемой, к которым относятся одноэтажные производственные, складские и другие подобные здания (в них продольные стены имеют значительную высоту и большие расстояния между поперечными стенами).

В зависимости от назначения здания или сооружения, действующих нагрузок, этажности и других факторов каменные стены подразделяются:

• ? на несущие, воспринимающие все вертикальные и горизонтальные нагрузки;
• ? самонесущие, воспринимающие только собственную массу;
• ? ненесущие (фахверковые), в которых каменная кладка используется как заполнение панелей, образованных ригелями, раскосами и стойками каркаса.

Прочность каменных стен в большой степени зависит от прочности кладки:

где А - коэффициент, зависящий от прочности камня; R K - прочность камня; R p - прочность раствора.

В соответствии с этим, даже если прочность раствора будет равна О, кладка будет иметь прочность, равную 33% ее максимально возможной прочности.

Для обеспечения совместной работы и образования пространственной коробки стены обычно связывают друг с другом, с перекрытиями и каркасом при помощи анкеров. Поэтому устойчивость и жесткость каменных стен зависят не только от их собственной жесткости, но и от жесткости перекрытий, покрытий и других конструкций, которые обеспечивают опирание и закрепление стен по их высоте.

Стены бывают сплошными (без проемов) и с проемами. Сплошные стены без конструктивных элементов и архитектурных деталей называются гладкими. Различают следующие конструктивные элементы стен (рис. 7.1):

• ? пилястры - вертикальные выступы на поверхности стены прямоугольного сечения, служащие для членения плоскости стены;
• ? конфорсы - такие же выступы, увеличивающие устойчивость и несущую способность стены;
• ? пилоны - кирпичные или каменные столбы, служащие опорой перекрытия или оформляющие вход в здание;
• ? обрез кладки - место перехода по высоте от цоколя к стене;
• ? поясок - напуск ряда кладки в целях расчленения отдельных частей фасада здания по его высоте;
• ? сандрик - небольшой навес над проемами на фасаде здания;
• ? карниз - напуск нескольких рядов кладки (не больше 1 /3 кирпича в ряду);
• ? борозды - протяженные вертикальные или горизонтальные углубления в кладке для сокрытий коммуникаций;
• ? ниши - углубления в кладке, в которых располагают приборы отопления, электрические и другие шкафы;
• ? простенки - участки кладки, расположенные между соседними проемами;
• ? притолоки (четверти) - выступы кладки в наружной части стены и простенков для установки оконных и дверных заполнений;
• ? деревянные пробки (бобышки) - бруски, устанавливаемые в кладке для крепления оконных и дверных коробок.

Рис. 7.1. Конструктивные элементы стен: а - пилястры; б - контрфорсы; в - пилоны; г - обрез кладки; д - поясок; е - сандрик; ж - карниз; з - борозды; и - ниши; к - простенки; л - притолоки; м - деревянные пробки

Кладку стен ведут с обязательной перевязкой вертикальных швов. С наружной стороны стены ряды кладки могут чередоваться следующим образом:

• ? тычковые с тычковыми;
• ? ложковые с ложковыми;
• ? ложковые с тычковыми;
• ? тычковые со смешанными;
• ? одни смешанные.

На практике наибольшее распространение получили системы с чередующимися ложковыми и тычковыми рядами. Чем больше смежных ложковых рядов, тем кладка получается менее прочной (но и менее трудоемкой), так как увеличивается число продольных вертикальных рядов и уменьшается число кирпичей, которые подвергаются колке на части. Поэтому при выборе системы перевязки кладки ориентируются на эти показатели. Широкое распространение получили системы перевязки каменных стен, приведенные на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Системы перевязки кладки каменных стен: а, б, в, г - однорядная, соответственно цепная, крестовая, голландская, готическая; д - двухрядная английская; е - двухрядная с вставными тычками; ж - трехрядная; з - пятирядная; и - разрез стены при пятирядной перевязке; к - разрез стены при однорядной перевязке

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.

Конструкции наружных стен гражданских и промышленных зданий

Конструкции наружных стен гражданских и промышленных зданий классифицируются по следующим признакам:

1) по статической функции:

а) несущие;

б) самонесущие;

в) ненесущие (навесные).

На рис. 3.19 показан общий вид данных видов наружных стен.

Несущие наружные стены воспринимают и передают на фундаменты собственный вес и нагрузки от смежных конструкций здания: перекрытий, перегородок, крыш и др. (одновременно выполняют несущую и ограждающую функции).

Самонесущие наружные стены воспринимают вертикальную нагрузку только от собственного веса (включая нагрузку от балконов, эркеров, парапетов и др. элементов стены) и передают их на фундаменты через промежуточные несущие конструкции – фундаментные балки, ростверки или цокольные панели (одновременно выполняют несущую и ограждающую функции).

Ненесущие (навесные) наружные стены поэтажно (или через несколько этажей) опираются на смежные несущие конструкции здания – перекрытия, каркас или стены. Таким образом, навесные стены выполняют только ограждающую функцию.

Рис. 3.19. Виды наружных стен по статической функции:
а – несущие; б – самонесущие; в – ненесущие (навесные): 1 – перекрытие здания; 2 – колонна каркаса; 3 – фундамент

Несущие и ненесущие наружные стены применяются в зданиях любой этажности. Самонесущие стены опираются на собственный фундамент, поэтому их высота ограничивается из-за возможности взаимных деформаций наружных стен и внутренних конструкций здания. Чем выше здание, тем больше разница в вертикальных деформациях, поэтому, например, в панельных домах допускается применение самонесущих стен при высоте здания не более 5 этажей.

Устойчивость самонесущих наружных стен обеспечивается гибкими связями с внутренними конструкциями здания.

2) По материалу:

а) каменные стены возводятся из кирпича (глиняного или силикатного) или камней (бетонных или природных) и применяются в зданиях любой этажности. Каменные блоки выполняют из естественного камня (известняк, туф и др.) или искусственного (бетон, легкий бетон).

б) Бетонные стены выполняют из тяжелого бетона класса В15 и выше плотностью 1600 ÷ 2000 кг/м 3 (несущие части стен) или легкого бетона классов В5 ÷ В15 плотностью 1200 ÷ 1600 кг/м 3 (для теплоизоляционных частей стен).

Для изготовления легких бетонов используются искусственные пористые заполнители (керамзит, перлит, шунгизит, аглопорит и т. п.) или естественные легкие заполнители (щебень из пемзы, шлака, туфа).

При возведении ненесущих наружных стен также используется ячеистый бетон (пенобетон, газобетон и т. п.) классов В2 ÷ В5 плотностью 600 ÷ 1600 кг/м 3 . Бетонные стены применяются в зданиях любой этажности.

в) Деревянные стены применяются в малоэтажных зданиях. Для их возведения используются сосновые бревна диаметром 180 ÷ 240 мм или брусья сечением 150х150 мм или 180х180 мм, а также дощатые или клеефанерные щиты и панели толщиной 150 ÷ 200 мм.

г) стены из небетонных материалов в основном применяются при возведении промышленных зданий или малоэтажных гражданских зданий. Конструктивно они состоят из наружной и внутренней обшивки из листового материала (сталь, алюминиевые сплавы, пластик, асбестоцемент и др.) и утеплителя (сэндвич-панели). Стены данного типа проектируют несущими только для одноэтажных зданий, а при большей этажности – только как ненесущие.

3) по конструктивному решению:

а) однослойные;

б) двухслойные;

в) трехслойные.

Количество слоев наружных стен здания определяется по результатам теплотехнического расчета. Для соответствия современным нормам по сопротивлению теплопередаче в большинстве регионов России необходимо проектировать трехслойные конструкции наружных стен с эффективным утеплителем.

4) по технологии возведения:

а) по традиционной технологии возводятся каменные стены ручной кладки. При этом кирпичи или камни укладываются рядами по слою цементно-песчаного раствора. Прочность каменных стен обеспечивается прочностью камня и раствора, а также взаимной перевязкой вертикальных швов. Для дополнительного повышения несущей способности каменной кладки (например, для узких простенков) применяется горизонтальное армирование сварными сетками через 2 ÷ 5 рядов.

Требуемую толщину каменных стен определяют по теплотехническому расчету и увязывают со стандартными размерами кирпичей или камней. Применяются кирпичные стены толщиной в 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича (250, 380, 510, 640 и 770 мм соответственно). Стены из бетонных или природных камней при кладке в 1 и 1,5 камня имеют толщину 390 и 490 мм соответственно.

На рис. 3.20 показано несколько типов сплошных кладок из кирпича и каменных блоков. На рис. 3.21 показана конструкция трехслойной кирпичной стены толщиной 510 мм (для климатического района Нижегородской области).

Рис. 3.20. Типы сплошных каменных кладок: а – шестирядная кирпичная кладка; б – двух-рядная кирпичная кладка; в – кладка из керамических камней; г и д – кладки из бетонных или природных камней; е – кладка из камней ячеистого бетона с наружной облицовкой кирпичом

На внутренний слой трехслойной каменной стены опираются перекрытия и несущие конструкции крыши. Наружный и внутренний слои кирпичной кладки соединяются между собой арматурными сетками с шагом по вертикали не более 600 мм. Толщина внутреннего слоя принимается 250 мм для зданий высотой 1 ÷ 4 этажа, 380 мм – для зданий высотой 5 ÷ 14 этажей и 510 мм – для зданий высотой более 14 этажей.

Рис. 3.21. Каменная стена трехслойной конструкции:

1 – внутренний несущий слой;

2 – слой теплоизоляции;

3 – воз-душный зазор;

4 – наружный самонесущий (облицовочный) слой

б) полносборная технология используется при возведении крупнопанельных и объемно-блочных зданий. При этом монтаж отдельных элементов здания производится подъемными кранами.

Наружные стены крупнопанельных зданий выполняются из бетонных или кирпичных панелей. Толщина панелей – 300, 350, 400 мм. На рис. 3.22 показаны основные виды бетонных панелей, применяемых в гражданском строительстве.

Рис. 3.22. Бетонные панели наружных стен: а – однослойная; б – двухслойная; в – трехслойная:

1 – конструктивно-теплоизоляционный слой;

2 – защитно-отделочный слой;

3 – несущий слой;

4 – теплоизоляционный слой

Объемно-блочные здания – это здания повышенной заводской готовности, которые монтируются из отдельных блоков-комнат заводского изготовления. Наружные стены таких объемных блоков могут быть одно-, двух- и трехслойными.

в) монолитная и сборно-монолитная технологии возведения позволяют возводить одно-, двух- и трехслойные монолитные стены из бетона.

Рис. 3.23. Сборно-монолитные наружные стены (в плане):
а – двухслойная с наружным слоем теплоизоляции;

б – то же, с внутренним слоем теплоизоляции;

в – трехслойная с наружным слоем теплоизоляции

При использовании данной технологии сначала устанавливается опалубка (форма), в которую заливается бетонная смесь. Однослойные стены выполняются из легких бетонов толщиной 300 ÷ 500 мм.

Многослойные стены выполняются сборно-монолитными с использованием наружного или внутреннего слоя каменных блоков из ячеистого бетона. (см. рис. 3.23).

5) по расположению оконных проемов:

На рис. 3.24 показаны различные варианты расположения оконных проемов в наружных стенах зданий. Варианты а , б , в , г используются при проектировании жилых и общественных зданий, вариант д – при проектировании промышленных и общественных зданий, вариант е – для общественных зданий.

Из рассмотрения данных вариантов можно видеть, что функциональное назначение здания (жилое, общественное или промышленное) определяет конструктивное решение его наружных стен и внешний вид в целом.

Одно из основных требований, предъявляемое к наружным стенам – это необходимая огнестойкость. По требованиям противопожарных норм несущие наружные стены должны быть выполнены из несгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 2 часов (камень, бетон). Применение трудносгораемых несущих стен (например, деревянных оштукатуренных) с пределом огнестойкости не менее 0,5 часа допускается только в одно-, двухэтажных домах.

Рис. 3.24. Расположение оконных проемов в наружных стенах зданий:
а – стена без проемов;

б – стена с небольшим количеством проемов;

в – панельная стена с проемами;

г – несущая стена с усиленными простенками;

д – стена с навесными панелями;
е – полностью остекленная стена (витраж)

Высокие требования к огнестойкости несущих стен вызваны их основной ролью в сохранности здания, так как разрушение несущих стен при пожаре вызывает обрушение всех опирающихся на них конструкций и здания в целом.

Ненесущие наружные стены проектируют несгораемыми или трудносгораемыми с меньшими пределами огнестойкости (от 0,25 до 0,5 часа), так как разрушение данных конструкций при пожаре может вызвать только локальные повреждения здания.

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.

Конструктивные решения наружных стен энергоэффективных зданий, применяемые при строительстве жилых и общественных сооружений, можно разделить на 3 группы (рис.1):

однослойные;

двухслойные;

трехслойные.

Однослойные наружные стены выполняются из ячеистобетонных блоков, которые, как правило, проектируют самонесущими с поэтажным опиранием на элементы перекрытия, с обязательной защитой от внешних атмосферных воздействий путем нанесения штукатурки, облицовки и т.д. Передача механических усилий в таких конструкциях осуществляется через железобетонные колонны.

Двухслойные наружные стены содержат несущий и теплоизоляционный слои. При этом утеплитель может быть расположен как снаружи, так и изнутри.

В начале реализации программы энергосбережения в Самарской области в основном применялось внутреннее утепление. В качестве теплоизоляционного материала использовались пенополистирол и плиты из штапельного стекловолокна «URSA». Со стороны помещения утеплители защищались гипсокартоном или штукатуркой. Для защиты утеплителей от увлажнения и накопления влаги устанавливалась пароизоляция в виде полиэтиленовой пленки.

Рис. 1. Виды наружных стен энергоэффективных зданий:

а – однослойная, б – двухслойные, в – трехслойные;

1 – штукатурка; 2 – ячеистый бетон;

3 – защитный слой; 4 – наружная стена;

5 – утеплитель; 6 – фасадная система;

7 – ветрозащитная мембрана;

8 – вентилируемый воздушный зазор;

11 – облицовочный кирпич; 12 – гибкие связи;

13 – керамзитобетонная панель; 14 – фактурный слой.

При дальнейшей эксплуатации зданий выявилось много дефектов, связанных с нарушением воздухообмена в помещениях, появлением темных пятен, плесени и грибков на внутренних поверхностях наружных стен. Поэтому в настоящее время внутреннее утепление используется лишь при установке приточно-вытяжной механической вентиляции. В качестве утеплителей применяются материалы с низким водопоглощением, например, пеноплекс и напыляемый пенополиуретан.

Системы с наружным утеплением имеют ряд существенных преимуществ. К ним относятся: высокая теплотехническая однородность, ремонтопригодность, возможность реализации архитектурных решений различной формы.

В практике строительства находят применение два варианта фасадных систем: с наружным штукатурным слоем; с вентилируемым воздушным зазором.

При первом варианте исполнения фасадных систем в качестве утеплителей в основном используются плиты пенополистирола. Утеплитель от внешних атмосферных воздействий защищен базовым клеевым слоем, армированной стеклосеткой и декоративным слоем.

В вентилируемых фасадах используется лишь негорючий утеплитель в виде плит из базальтового волокна. Утеплитель защищен от воздействия атмосферной влаги фасадными плитами, которые крепятся к стене с помощью кронштейнов. Между плитами и утеплителем предусматривается воздушный зазор.

При проектировании вентилируемых фасадных систем создается наиболее благоприятный тепловлажностный режим наружных стен, так как водяные пары, проходящие через наружную стену, смешиваются с наружным воздухом, поступающим через воздушную прослойку, и выбрасываются на улицу через вытяжные каналы.

Трехслойные стены, возводимые ранее, применялись, в основном, в виде колодцевой кладки. Они выполнялись из мелкоштучных изделий, расположенных между наружным и внутренним слоями утеплителя. Коэффициент теплотехнической однородности конструкций относительно невелик (r < 0,5) из-за наличия кирпичных перемычек. При реализации в России второго этапа энергосбережения достичь требуемых значений приведенного сопротивления теплопередаче с помощью колодцевой кладки не представляется возможным.

В практике строительства широкое применение нашли трехслойные стены с использованием гибких связей, для изготовления которых применяется стальная арматура, с соответствующими антикоррозионными свойствами стали или защитных покрытий. В качестве внутреннего слоя используется ячеистый бетон, а теплоизоляционных материалов – пенополистирол, минеральные плиты и пеноизол. Облицовочный слой выполняется из керамического кирпича.

Трехслойные бетонные стены при крупнопанельном домостроении применяются давно, но с более низким значением приведенного сопротивления теплопередаче. Для повышения теплотехнической однородности панельных конструкций необходимо использовать гибкие стальные связи в виде отдельных стержней или их комбинаций. В качестве промежуточного слоя в таких конструкциях чаще применяется пенополистирол.

В настоящее время широкое применение находят трехслойные сэндвич-панели для строительства торговых центров и промышленных объектов.

В качестве среднего слоя в таких конструкциях применяются эффективные теплоизоляционные материалы – минвата, пенополистирол, пенополиуретан и пеноизол. Трехслойные ограждающие конструкции отличаются неоднородностью материалов в сечении, сложной геометрией и стыками. По конструктивным причинам для образования связей между оболочками необходимо, чтобы более прочные материалы проходили через теплоизоляцию или заходили в нее, нарушая тем самым однородность теплоизоляции. В этом случае образуются так называемые мостики холода. Типичными примерами таких мостиков холода могут служить обрамляющие ребра в трехслойных панелях с эффективным утеплением жилых зданий, угловое крепление деревянным брусом трехслойных панелей с облицовками из древесностружечной плиты и утеплителями и т.д.