Типы и виды стен. Стены, их назначение, разновидности Какие бывают стены в домах

Итак, очертания Вашего дома уже зримо обозначились фундаментом , устроенном под все несущие вертикальные конструкции (стены, колонны, перегородки).

Возникают новые заботы и хлопоты. В первую очередь о стенах дома. Какими по материалу, конструктивному решению, размерам они предполагаются, Вы уже знаете из проекта. Но многое представляется нечётким.

Выбор материалов и конструкций стен зависит от климатических условий места, от назначения и температурно-влажностного режима ограждаемых помещений, этажности здания, наличия местных строительных материалов и их технико-экономических показателей, с учётом дальности перевозки, от внешнего вида и архитектурного решения фасадов дома .

Эти конструкции позволяют значительно уменьшить вес стен, улучшить их экономические показатели, ускорить строительство.

Строительство стен дома

Познакомимся с основными требованиями к несущим стенам. Выбранная конструкция стен жилого дома должна обладать такой же долговечностью, как и дом в целом, и выполнять две основные функции: ограждающую от неблагоприятного воздействия внешней среды (дождь, снег, ветер, солнце, перегрев) и несущую выдерживать передаваемую на них нагрузку (вес) от вышележащих конструкций, оборудования, мебели.

В зависимости от расположения в здании стены бывают двух типов: наружные и внутренние. Последние также выполняют функции перегородок.

Наружные стены частного дома должны иметь достаточные (по соответствующим нормам) теплозащитные качества: расчётное сопротивление теплопередаче (морозостойкость зимой, защита от перегрева солнцем летом), паропроницанию и воздухопроницанию, то есть должны обеспечивать в помещениях необходимый температурно-влажностной режим в любое время года.

В зависимости от требуемой степени огнестойкости дома, стены должны иметь группу возгораемости и предел огнестойкости не ниже установленных противопожарными нормами. Как наружные, так и внутренние стены должны обладать достаточными (по соответствующим нормам) звукоизолирующими свойствами.

Эти и некоторые другие требования, на которые надо обратить внимание при выборе проекта и согласовании конструкций разных элементов дома, подчас противоречивы. Необходимо подобрать материалы и конструкции, удовлетворяющие по возможности всем техническим требованиям и наиболее экономичным решениям.

По конструктивному решению стены можно подразделить на сплошные, состоящие из однородного материала и сплошные, состоящие из различных материалов. Первые выполняют одновременно и ограждающую, и несущую функции, а вторые либо несущую, либо ограждающую функцию.

Рассмотрим сначала конструкции каменных стен, наиболее часто применяемые в коттеджном строительстве из кирпича, бетона, керамики, а также из песчаника, известняка, ракушечника. В каменных малоэтажных зданиях собственный вес стен вместе с фундаментами составляет 50-70 % общего веса здания, а стоимость стен до 30 % (с несложными архитектурными деталями) стоимости всего здания.

Отсюда видно, как важно умело выбрать тип стен, особенно наружных.

Кирпичные стены дома

Их выкладывают из искусственных камней номинальным размером 250x120x65 мм, без учёта допусков 3-5 мм. Кирпичи укладывают длинной стороной (25 мм) вдоль фасада (вдоль стены) и называют ложками, или короткой поперёк стены и называют тычками. Промежутки между кирпичами, заполненные раствором, называют швами.

Нормальная толщина горизонтального шва (между рядами)-10 мм, вертикального (между кирпичами)-10 мм. Нередко строители применяют значительно более толстые швы, что крайне нежелательно, ибо это уменьшает теплозащитные качества и прочность стены и нарушает модульность размеров.

В коттеджном строительстве применяют полнотелый кирпич обыкновенный или глиняный красный, обожжённый объёмным весом 1700-1900 кг/м3 и менее дорогой силикатный или белый (объемный вес-1800-200 кг/м). Для удобства работы вес одного (полнотелого) кирпича от 3,2 до 4 кг.

Толщина однородных (сплошных) кирпичных стен всегда кратна половине кирпича. С учётом толщины вертикальных швов 10 мм, кирпичные стены имеют толщину 120, 250, 380, 510, 640 мм и более.

Это зависит от системы кладки. В двухрядной ложковые ряды чередуются с тычковыми, образуя на фасаде как бы две повторяющиеся цепи рядов. В многорядной системе три-пять ложковых рядов чередуются с одним тычковым.

Наружная и внутренняя части стен кладутся из целого кирпича квалифицированным каменщиком, а середина забутка (забутовка) заполняется битым кирпичом и заливается жидким раствором. Такой способ кладки проще цепной, поэтому производительность труда выше, а больший объём забутки снижает стоимость.

Перед укладкой кирпич обязательно надо смачивать, например окуная его в ведро с водой. Ведь в противном случае, особенно в жаркие дни, вода из раствора будет всасываться в кирпичи, плохо связывая их между собой, создавая условия для разрушения стены.

Некоторые виды кирпича, керамические и легкобетонные камни, мелкие бетонные блоки (сплошные или с вертикальными пустотами) имеют несколько большие размеры, чем обыкновенный кирпич. Например, их высота может быть 88, 140, 188 мм.

При кладке стены из камней с щелевидными пустотами необходимо выкладывать камни так, чтобы щели располагались параллельно стене, то есть перпендикулярно тепловому потоку. Кладка стен из природного камня, которым придают правильную, более крупную, чем кирпич, форму (распиловкой или отёской), ведётся по цепной системе, преимущественно для неотапливаемых зданий в районах, где этот камень является местным строительным материалом.

Кладка ведется на тяжелых объёмный вес больше 1500 кг/м5), так называемых холодных (цементно-известковых, песчаных) или лёгких (шлаковых), тёплых растворах. Толщина наружной стены коттеджей, которая назначена по теплотехническим расчетам, по условиям прочности является излишней. Она используется подчас только на 15-20% своей несущей способности. Поэтому в коттеджных домах применяют более лёгкий, эффективный кирпич, неоднородные (слоистые или облегчённые) системы кладки стен,а также керамические и легкобетонные камни.

Кладка из силикатных кирпичей, имеющих более гладкую поверхность, чем глиняные, обычно ведется без наружной штукатурки и с расшивкой швов. Такое же решение можно рекомендовать для кладки из красного кирпича с применением специального лицевого глиняного кирпича.

Сочетание кладки из глиняного красного и силикатного белого кирпича может дать интересное художественное решение фасадов. Однако применять силикатный кирпич в местах, подвергающихся усиленному увлажнению, например карниз, цоколь, не следует. В помещениях с мокрыми процессами (санузлы, бассейны) кладка стен и перегородок должна быть сплошной из полнотелого глиняного кирпича пластического прессования.

Распространённой и экономичной конструкцией наружных стен является так называемая колодцевая кладка, при которой стену выкладывают из двух самостоятельных стенок толщиной в полкирпича (наружная, верста и внутренняя), соединённых между собой вертикальными кирпичными мостиками через 0,6-1,2 м, образующими замкнутые колодцы.

Колодцы при кладке заполняют утеплителем: шлаком, керамзитом, лёгким бетоном с уплотнением. Чтобы утеплитель со временем не проседал, вёрсты соединяют горизонтальными перемычками через камни из шлакобетона, пенобетона, пеносиликата.

Ширина термовкладышей на 40-50 мм меньше расстояния между вёрстами, чтобы образовать зазоры, которые заполняются раствором. Довольно экономичными являются кладки из полнотелого кирпича, состоящие из двух стенок с замкнутыми воздушными прослойками шириной 40-70 мм.

При этом расход кирпича сокращается на 10-15 %; наружная стенка состоит из ложковых рядов в половину кирпича, а внутренняя в зависимости от требуемой теплозащиты в 250 или 380 мм.

Стенки соединяют указанными выше способами, снаружи штукатурят, чтобы уменьшить инфильтрацию воздуха. При заполнении воздушных полостей минеральным войлоком тепловая эффективность стены увеличивается на 30-40%.

Для повышения теплоизоляционных качеств стен возможно и применение теплоизоляционных плит (гипсокартонных, пенобетонных, древесно-стружечных), устанавливаемых по деревянным (обязательно антисептированным) брускам, растворным маякам и другим способом с внутренней стороны.

Для теплоизоляции и воздухонепроницаемости рекомендуется внутреннюю сторону плит, обращенную к кладке, оклеить алюминиевой фольгой, крафт-бумагой и т. п. Аналогичным способом производится и обшивка стен изнутри досками. Утеплитель может крепиться к стене непосредственно на растворе. Наружные поверхности стен, утеплённых с внутренней стороны, также нужно оштукатуривать.

Важное замечание . Внутренние несущие стены и несущие перегородки (на которые опираются балки или плиты перекрытия) следует выкладывать из полнотелого глиняного или силикатного кирпича, при минимальной вполне достаточной (!) толщине стен 250 мм (иногда и 120 мм).

Сечение столбов должно быть не менее 380x380 мм. При больших нагрузках (уточнить по месту) несущие столбы и простенки следует армировать сеткой из проволоки диаметром 3-б мм через 3-5 рядов кладки по высоте. Перегородки выкладывают толщиной 120 мм и 65 мм (кирпич «на ребро»).

При длине таких перегородок более 1,5 м их также следует армировать через 3-5 рядов.Несущие перегородки можно устраивать (кроме помещений с мокрыми процессами) из легкобетонных, гипсобетонных и других плит толщиной обычно 80 мм, из досок и других подходящих по местным условиям материалов, применяя соответствующую отделку.

Для облицовки фасадов, которую ведут одновременно с кладкой стен, лучше всего использовать лицевой керамический кирпич, который несколько дороже обычного, но по внешнему виду, фактуре, расцветке и допустимым отклонениям в размерах, является наиболее качественным. При этом отпадает надобность в покраске в течение трёх-четырёх лет.

Кладку наружных стен следует начинать с углов здания. С наружной версты. Для лучшего соблюдения прямолинейности стен и ровности, горизонтальности рядов кладки необходимо использовать отвес, натянутый шнур-причалку и вертикальную рейку-порядовку с разметкой на ней каждого ряда кирпича и шва по высоте.

Элементы стен дома

Цоколь-нижняя часть стены от уровня земли до уровня пола, высотой не менее 500 мм, ограждающая подпольное пространство дома. Цоколь подвергается увлажнению атмосферной и грунтовой влагой, снегом, механическим воздействиям, поэтому при его устройстве следует применять прочные, водо и морозостойкие материалы (камень, бетон, красный кирпич-железняк).

Наружные поверхности цоколя могут иметь различную фактуру и отделку; гладкую и рельефную, в том числе из толстого слоя цементной штукатурки с разрезкой на русты, имитирующие кладку из камней, облицованную естественным камнем, твёрдых пород, керамическими плитками на цементном растворе, состав одна часть цемента к трём частям песка.

На уровне около 150 мм выше примыкающей отмостки следует устраивать по всему периметру цоколя слой противокапиллярной горизонтальной гидроизоляции, состоящий из двух слоев толя, рубероида или из цементной стяжки.

Забирка-облегчённый цоколь

Цоколи слоистых стен следует выполнять из сплошной кирпичной кладки или других прочных, морозо и влагостойких материалов. Тонкая стенка между столбами фундамента, под нижней частого стен веранды, утепляющая под польное пространство, предохраняющая от влаги, снега и т. д. Выполняется из тех же материалов, что и основная стена, например в один или полкирпича; заглубляется в грунт на 300-500 мм.

На глинистых, пучинистых грунтах под забиркой устраивают песчаную подушку толщиной 150-300 мм.Карниз заканчивает верх стены и называется венчающим. Он предназначен для защиты стены от косого дождя, чрезмерного нагрева солнцем, а также для отвода воды, стекающей с крыши. Кроме того карниз обычно украшает здания, придавая композиции законченный вид.

Поэтому его форма, высота, вылет и цвет в значительной мере определяются общим архитектурным решением фасада.

Карнизы каменных стен простой формы могут быть выложены постепенным напуском каждого ряда на величину не более 1/3 длины кирпича (на 80 мм). Общий вынос не должен превышать половины толщины стены. При большом выносе карниза сложной конфигурации, с кронштейнами следует применять специальные сборные железобетонные плиты, балки, консольно заделанные в стену и закреплённые анкерами.

Нередко применяются карнизы на выпусках стропильных ног или кобылок; они бывают открытыми и подшивными.

Несомненно, улучшить эстетический вид коттеджей могут введённые в плоскостное решение фасадов различные архитектурные детали, пояски, промежуточные и венчающие карнизы. Выложенные из кирпича или других, например бетонных элементов, но несложные по рисунку.

Дымовые и вентиляционные каналы

для малоэтажных зданий устраивают, как правило, во внутренних стенах толщиной 380 мм, выложенных из красного гладкого сплошного кирпича. Сечение этих вертикальных каналов для печей принимается 140x270 мм, а вентиляционных из кухонь, уборных, ванных- 140x140 мм.

Проветривание жилых комнат через форточки. Каждая печь (или камин) должна иметь свой обособленный дымовой канал. Внутренние поверхности каналов для лучшей тяги должны быть чистыми и гладкими, затёртыми (важно не забыть об этом) глиняным (не цементным) раствором. Выравнивание и затирку стенок проводят чистой мокрой тряпкой при кладке каналов через пять шесть рядов кирпича.

Дымовые каналы от разных печей на чердаке объединяют в дымовые трубы, которые выводят выше уровня крыши. Если к стене в месте расположения дымовых каналов примыкает сгораемая конструкция, например деревянные балки перекрытия, то в этом месте на высоту (толщину) перекрытия стенки дымоходов (120 мм) утолщают по противопожарным правилам до 380 мм.

Вентиляционные каналы (из каждого помещения свой канал) также объединяют в вентиляционные трубы, которые выводят над крышей.

Стены дома из бруса

Являются традиционными в строительстве малоэтажных зданий России, обладают прекрасными санитарно-гигиеническими свойствами, имеют невысокую огнестойкость и недолговечность, поддаются гниению.

Деревянный сруб, требующий большого количества первосортного леса, примерно через 30-40 лет, как правило, перекашивается и приходит в негодность. Возведение коттеджей с деревянными сплошными стенами в современной практике встречается редко. Однако устройство второго этажа с деревянными стенами и первого кирпичного даёт хорошие результаты.

Типы деревянных стен: бревенчатые рубленые, брусчатые, каркасные и щитовые, а также каркасно-щитовые. Каркасные и щитовые стены применяют в несложных домах заводского изготовления и садовых домиках. Рубленые наружные стены жилых домов, сооружаемых в среднем климатическом поясе, должны быть из бревен диаметром не менее 220 мм, иметь тщательную припазовку (ширина продольного овального паза верхнего бревна, в который вставляется «горб» нижнего- примерно 2/3 диаметра бревна).

Поэтому индивидуальный застройщик может купить и выстроить такие стены самостоятельно.

Толщина брусьев в зависимости от климатического района, то есть от зимней расчётной температуры, принимается для наружных стен 150 (t ~30 °C) или 180 мм (t -40 °С), для внутренних-100 мм, при высоте брусьев одинаковой для наружных и внутренних стен-150 или 180 мм.

Между венцами брусьев прокладывают теплоизоляционный материал-конопатку из пакли или войлока. Для лучшего отвода воды от горизонтального шва между брусьями с верхнего ребра каждого бруса снимают (состругивают) фаску шириной 20-30 мм. Полосы войлока следует нарезать на 20 мм уже ширины брусьев.

Для уменьшения проводимости между брусьями можно устраивать пазы, шнуты, набивать рейки треугольной формы. Для скрепления венцов (брусьев) по высоте в заранее просверленные отверстия вставляются нагели и шпонки. Аналогично конструируются и соединения (пересечения) наружных стен в углах и с внутренними стенами.

В отличие от бревенчатых, брусчатые стены собирают в сруб сразу на подготовленных фундаментах обычного типа.

Для улучшения защиты брусчатых стен от биологического разрушения древесины и от атмосферного воздействия, стены можно обшить снаружи досками (диаметр 25-40 мм) или облицовочным кирпичом (диаметр 88,12 мм). Это сделает стены более тёплыми, а при кирпичной облицовке и более огнестойкими.

Дощатую обшивку лучше делать горизонтальной, что облегчает укладку утеплителя. Крепление с помощью деревянных брусьев и металлических кляммеров.

Обшивку и облицовку брусчатых и бревенчатых стен следует делать после полной их осадки не ранее чем через 1-1,5 года после их возведения.

Разнообразие архитектурных элементов и деталей загородных домов было всегда характерным ещё в зданиях, построенных в начале XX века. Итак, Вам теперь стали более знакомы некоторые основные положения по конструктивным решениям стен. Теперь Вы можете профессионально вести разговоры со строителями, выбирая те или иные варианты конструкций стен.

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.

Конструкции наружных стен классифицируют по следующим признакам:

Статической функции стены, определяемой ее ролью в конструктивной системе здания;

Материала и технологии возведения, определяемыми строительной системой здания;

Конструктивного решения – в виде однослойной или слоистой ограждающей конструкции.

По статической функции различают (рис.4.4) несущие стены (4.3), самонесущие стены (4.4) и ненесущие стены (4.5).

Рис.4.4. Классификация наружных стен по несущей способности: а – несущие; б – самонесущие; в - ненесущие

Ненесущие стены поэтажно оперты на смежные внутренние конструкции здания (перекрытия, стены, каркас).

Несущие и самонесущие стены воспринимают наряду с вертикальными и горизонтальные нагрузки, являясь вертикальными элементами жесткости сооружений. В зданиях с ненесущими наружными стенами функции вертикальных элементов жесткости выполняют каркас, внутренние стены, диафрагмы или стволы жесткости.

Несущие и ненесущие наружные стены могут быть применены в зданиях любой этажности. Высота самонесущих стен ограничена в целях предотвращения неблагоприятных в эксплуатационном отношении взаимных смещений самонесущих и внутренних несущих конструкций, сопровождающихся местными повреждениями отделки помещений и появлением трещин. В панельных домах, например, допустимо применение самонесущих стен при высоте здания не более 4 этажей. Устойчивость самонесущих стен обеспечивают гибкие связи с внутренними конструкциями.

Несущие наружные стены применяют в зданиях различной высоты. Предельная этажность несущей стены зависит от несущей способности и деформативности ее материала, конструкции, характера взаимосвязей с внутренними конструкциями, а также от экономических соображений. Так, например, применение панельных легкобетонных стен целесообразно в домах высотой до 9 – 12 этажей, несущих кирпичных наружных стен – в зданиях средней этажности, а стен стальной решетчатой оболочковой конструкции – в 70 – 100 этажных зданиях.

По материалу различают четыре основных типа конструкций стен: бетонные, каменные, из небетонных материалов и деревянные. В соответствии со строительной системой каждый тип стены содержит несколько видов конструкций: бетонные стены – из монолитного бетона, крупных блоков или панелей; каменные стены – кирпичные или из мелких блоков, стены из каменных крупных блоков и панелей; деревянные стены – рубленые, каркасно-щитовые, щитовые и панельные.

Наружные стены могут быть однослойной или слоистой конструкции. Однослойные стены возводят из панелей, бетонных или каменных блоков, монолитного бетона, камня, кирпича, деревянных бревен или брусьев. В слоистых стенах выполнение разных функций возложено на различные материалы. Функции прочности обеспечивают бетон, камень, дерево; функции долговечности – бетон, камень, дерево или листовой материал (алюминиевые сплавы, эмалированная сталь, асбестоцемент или др.); функции теплоизоляции – эффективные утеплители (минераловатные плиты, фибролит, пенополистирол и др.); функции пароизоляции – рулонные материалы (прокладочный рубероид, фольга и др.), плотный бетон или мастики; декоративные функции – различные облицовочные материалы. В число слоев такой ограждающей конструкции может быть включена воздушная прослойка. Замкнутая – для повышения ее сопротивления теплопередаче, вентилируемая – для защиты помещения от радиационного перегрева либо для уменьшения деформаций наружного облицовочного слоя стены.

Изучите и проанализируйте вышеизложенный материал и ответьте на предложенный вопрос.

Наружные стены - наиболее сложная конструкция здания. Они подвергаются многочисленным и разнообразным силовым и несиловым воздействиям (рис. 17.1). Несущие наружные стены воспринимают нагрузку от собственной массы и временные нагрузки от опертых на стены перекрытий и крыш, воздействия от ветра, неравномерных деформаций основания, сейсмики и др. С внешней стороны наружные стены подвержены действию солнечной радиации, атмосферных осадков, переменных температур и влажности наружного воздуха, уличного шума, а с внутренней - воздействию теплового потока и потока водяного пара (рис. 17.1).

Выполняя функции наружного ограждения, основного конструктивного и композиционного элемента фасадов, а часто и несущей конструкции, наружная стена должна отвечать требованиям прочности, долговечности и огнестойкости, соответствующим классу капитальности здания, обеспечивать благоприятный температурно-влажностный режим ограждаемых помещений, обладать декоративными качествами, защищать помещения от неблагоприятных внешних воздействий. Одновременно конструкция наружной стены должна удовлетворять общетехническим требованиям индустриальности и минимальной материалоемкости, а также экономическим требованиям. При этом необходимы как экономия единовременных затрат при строительстве, так как наружные стены являются самой дорогой конструкцией (до 25% от стоимости конструкций здания), так и сокращение эксплуатационных затрат на отопление здания, поскольку основные тепло-потери идут через наружные стены и их элементы.

В наружных стенах обычно располагаются проемы бокового освещения помещений и проемы в открытые летние помещения балконов и лоджий, поэтому в комплекс конструкции стены включают створное светопрозрачное заполнение проемов и конструкции открытых помещений. Все эти элементы и их сопряжения со стенами также должны отвечать перечисленным выше требованиям. В стенах из сборных элементов в этот комплекс включают также стыки элементов наружных стен между собой и с внутренними конструкциями. Статические функции стен и их изоляционные свойства обеспечивает взаимодействие с внутренними конструкциями, поэтому конструирование наружных стен включает разработку их связей с внутренними стенами, перекрытиями, каркасом.

Наружные стены (также как и все остальные конструкции зданий) в зависимости от природно-климатических, инженерно-геологических условий строительства и специфики решения здания рассекают вертикальными деформационными швами различных типов - температурно-усадочными, осадочными, антисейсмическими и др. (рис. 17.2).

Температурно-усадочные швы устраивают во избежание образования в стенах трещин и перекосов, вызываемых концентрацией усилий от воздействия переменных температур воздуха и усадки материалов (каменной кладки, бетонов). Такие швы рассекают только наземную часть здания.

Расстояния между швами (длину температурного отсека здания) назначают по расчету в соответствии с климатическими условиями строительства и физико-техническими параметрами материалов наружных стен. Длины отсеков колеблются от 40 до 100 м для кирпичных и от 75-150 м - для панельных стен. При этом наименьшее размеры температурных отсеков относятся к наиболее суровым климатическим условиям.

Осадочные швы предусматривают в местах резких перепадов этажности здания (осадочные швы I типа), а также при значительной неравномерности деформаций основания по протяженности здания, вызванные спецификой геологического строения основания (осадочные швы II типа). Осадочные швы I типа устраивают для компенсации разницы вертикальных деформаций высокой и низкой частей здания. С этой целью опи-рание перекрытий низкой части на несущей конструкции высокой части здания проектируемой шарнирным и конструкцию осадочного шва выполняют аналогично температурно-усадочному.

При жестких сопряжениях высокой и низкой частей здания, а также в случаях большой неравномерности деформаций основания здания разрезают на жесткие отсеки вертикальными швами по всей высоте - вплоть до подошвы фундамента.

В особых инженерно-геологических условиях, например, сейсмических, разрезка деформационными швами расчленяет здание на элементарные прямоугольные в плане отсеки и осуществляется на всю высоту здания от крыши до подошвы фундамента. Протяженность отсеков назначается по расчету в соответствии с расчетной сейсмичностью территории строительства и физико-техническими свойствами материалов несущих конструкций.

Конструкции наружных стен классифицируют по признакам:

• статической функции стены, определяемой ее ролью в конструктивной системе здания;
• материалу и технологии возведения стены, определяемым строительной системой здания;
• конструктивному решению - в виде однослойной или слоистой ограждающей конструкции.

Несущие стены помимо вертикальной нагрузки от собственной массы воспринимают нагрузки от всех опирающихся на стены конструкций (крыш, перекрытий, балконов, эркеров, парапетов и пр.) и передают ее через фундаменты на основание.

Самонесущие стены воспринимают нагрузку только от собственной массы, включая нагрузку от балконов, эркеров, парапетов и других элементов самой стены, и передают ее на фундаменты непосредственно или через цокольные панели, рандбалки, ростверк или др. конструкции.

Ненесущие конструкции стен поэтажно (или через несколько этажей) опирают на смежные внутренние конструкции здания (перекрытия, внутренние стены, каркас).

В зданиях с ненесущими наружными стенами из листовых материалов иногда применяют навесные конструкции имеющие специальные элементы навески на внутренние конструкции зданий.

Несущие стены воспринимают наряду с вертикальными нагрузками и горизонтальные воздействия, 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. Высоту самонесущих стен ограничивают 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 5 этажей. Устойчивость самонесущих стен обеспечивают гибкие связи с внутренними конструкциями.

Предельная этажность несущей стены зависит от несущей способности и дефор-мативности ее материала, конструкции, характера взаимосвязи с внутренними конструкциями, а также от экономических соображений. Так, например применение слоистых несущих панельных стен целесообразно в домах высотой до 17 этажей, несущих кирпичных стен в зданиях средней этажности, а несущей стальной оболочковой конструкции в 70-100 этажных зданиях.

Основной характеристикой конструктивного решения наружной стены является ее слоистость.

Традиционной для стен любой строительной системы является однослойная конструкция: из кирпича (или блоков естественного камня) - сплошная кладка, из дерева - рубленная стена из бревен или брусьев, в бетонном домостроении - однослойная стена из легких или ячеистых бетонов автоклавного твердения.

До середины 1990-х годов однослойная конструкция в России являлась основной для всех строительных систем зданий, составляя свыше 80% в общем объеме строительства.

Слоистые конструкции, например в виде облегченной кладки кирпичных стен применялись в основном для экономии единовременных затрат, В связи с пониженной несущей способностью их применяли в качестве несущих преимущественно в зданиях до 5 этажей или для верхних этажей многоэтажных.

Политика экономии затрат энергоресурсов на отопление зданий на государственном уровне отразилась на радикальном повышении требований к сопротивлению теплопередаче всех ограждающих наружных конструкций, отраженных в СниП 11-3-79*, введенных в действие Министерством строительства РФ с марта 1998г.

Новые нормы (даже для районов РФ с умеренным климатом) потребовали увеличения в 2,8-3,5 раза сопротивления теплопередача наружных стен по сравнению с действовавшими на протяжении 70 лет предшествовавшими нормами проектирования и всем историческим опытом строительства.

Практически это означало увеличение толщины однослойной кирпичной стены сплошной кладки с 51 см до 155 см легкобетонной панельной с 30-38 см до 90-105 см, стены из ячеистых автоклавных бетонов с 25 до 75 см, а стен деревянного сруба до 60 см. В связи с явной неэкономичностью таких конструкций происходит радикальный переход от однослойных конструкций к слоистым с эффективными утеплителями.

Соответственно это сопровождается перестройкой промышленности строительных материалов и индустриальных изделий для наружных стен.

В связи с тем, что для большинства конструкций переход от однослойных стен к слоистым конструкциям приводит к снижению их несущей способности, подвергается пересмотру и выбор конструктивных систем зданий. Для несущих слоистых конструкций наружных стен основной областью применения остаются здания малой и средней этажности, как с продольными, так и с поперечными внутренними стенами. В многоэтажных зданиях основными конструктивными системами становятся поперечно- и перекрестно-стеновая либо каркасная с ненесущими наружными стенами.

Область рационального применения однослойных наружных стен резко ограничивается территориями с жарким климатом, а также индивидуальным малоэтажным строительством.

Одновременно с радикальными пересмотром конструкций наружных стен и конструктивных систем зданий происходит резкое расширение видов строительных систем зданий. Наряду с традиционной бескаркасной системой домов с кирпичными стенами и наиболее индустриальной панельной, широко внедряются сборно-монолитные и монолитные системы различных модификаций, влияющие на конструирование ненесущих стен нового поколения, срочно внедряемых в строительство многоэтажных капитальных зданий с индустриальной технологией возведения.

Наружные стены – это не только конструктивные элементы, их внешняя сторона является элементом фасада здания. Поэтому стены (их конфигурация, вертикальные и горизонтальные членения, пропорции отдельных элементов, цоколи, карнизы, отделка и т.д.) определяют характер архитектуры и тектоники здания. В то же время фасад не существует независимо от назначения здания, его планировочной структуры, материалов и конструкций наружных стен, а является их отражением.

Воздействия на стены. Как наружные, так и внутренние стены зданий подвергаются воздействию ряда факторов, тесно связанных с процессами, происходящими внутри и вне здания.

К силовым воздействиям относятся:

Нагрузка от перекрытий и покрытий (крыш);

Нагрузка от неравномерной деформации грунта (осадки, пучение);

Сейсмические воздействия.

Несиловыми воздействиями являются:

Атмосферные осадки;

Водяной пар, содержащийся в воздухе помещений;

Влага почвы;

Солнечная радиация;

Температура наружного воздуха, ее перепады;

Агрессивные вещества, содержащиеся в воздухе;

Воздушный шум снаружи и внутри здания.

Стены должны удовлетворять следующим требованиям :

Быть прочными и устойчивыми;

Обладать долговечностью, соответствующей классу здания;

Соответствовать степени огнестойкости здания;

Быть энергосберегающим элементом здания;

Отвечать требованиям воздухо- и звукоизоляции;

Быть индустриальными с целью повышения производительности труда;

Обладать, по возможности, минимальной массой и материалоемкостью;

Отвечать современным архитектурно-художественным качеством;

Быть экономичными в процессе строительства и эксплуатации.

Учет всех современных требований вызвал необходимость разделить наружные стены на отдельные по назначению слои. Стены стали многослойными, состоящими из функционально разделенных элементов: несущую способность обеспечивает более прочный конструктивный слой, защиту от охлаждения или перегрева – непрочный, но высокоэффективный теплоизоляционный слой и, наконец, придание хорошего вида – отделочные слои.

Внутренние стены проектируют из условий прочности и звукоизоляции. Эти два требования по своим физическим свойствам совпадают, чем плотнее материал внутренней стены, тем она более прочная и менее звукопроводная.

Однако и здесь слоистые конструкции с чередованием плотных и рыхлых слоев более эффективны по звукоизоляции, что в каждом отдельном случае должно устанавливаться расчетом.

Задача архитектора – разработать такое решение, при котором материалы стен, их конструкция удовлетворяли бы, по возможности, всем предъявляемым к ним требованиям и способствовали получению наиболее оптимального решения. В процессе проектирования необходимо учитывать в качестве исходных следующие основные предпосылки :

Климатические факторы района строительства (температура наружного воздуха зимой и летом, атмосферные осадки, скорость ветра, инсоляция);

Номенклатуру имеющихся строительных материалов;

Технические возможности строительно-монтажных предприятий;

Особые условия строительства (сейсмические, грунтовые и т.п.);

Классификация стен. В зависимости от восприятия нагрузок стены зданий могут быть несущими, самонесущими и ненесущими.

По положению в здании стены подразделяют на внутренние и наружные (по периметру здания).

По роду основного материала несущие и самонесущие стены могут быть деревянными, каменными, бетонными, комбинированными . Для стен используют следующие основные материалы и изделия:

Древесину (бревна, брусья, доски, панели);

Обожженную глину (кирпич, камни);

Силикатную массу (кирпич);

Природный камень;

Стабилизированный грунт (блоки);

Легкие бетоны (камни, блоки, панели, монолит);

Ячеистые бетоны (камни, блоки, монолит);

Тяжелые бетоны (панели, монолит).

В зависимости от типа и размера применяемых изделий стены бывают:

- из мелкоразмерных стеновых изделий – кирпичей, камней, мелких блоков;

- крупноэлементными – из стеновых элементов высотой от 1/4 до полной высоты этажа и более; крупноэлементные стены подразделяют на крупноблочные и крупнопанельные.

По способу возведения различают стены из кладки (сборки) мелкоштучных изделий, сборные, монолитные, сборно-монолитные .

По конструктивным признакам стены бывают однослойными (как правило, внутренние) и слоистыми, сплошными и пустотелыми .

По наличию и расположению теплоизоляции наружные стены подразделяют на:

- стены без специального устройства теплоизоляции – из конструкционно-теплоизоляционных материалов (древесины, деревобетона, ячеистых бетонов, полистиролбетона);

- стены с теплоизоляционными слоями , располагаемыми внутри стены, с наружной стороны конструкционного слоя стены, с наружной и внутренней сторон совместно.

По наличию специального воздушного зазора (прослойки) стены подразделяют на:

- вентилируемые – с воздушными прослойками, располагаемыми либо внутри конструкционного слоя (между конструкционными слоями), либо между утеплителем и защитной облицовкой;

- невентилируемые – без воздушной прослойки.

Здания стеновой конструктивной системы могут решаться в самых разнообразных вариантах (схемах) по расположению несущих стен – поперечных и продольных, внутренних и наружных, прямолинейных и криволинейных, параллельных, радиальных, концентрических и т.п.. Определение (назначение) местоположения несу­щих стен находится в непосредственной зависимости от решения перекрытий (покрытий, крыш) здания – опираний или примыканий их элементов на стены.

В процессе проектирования следует учитывать в качестве исходных следующие основные предпосылки :

Климатические факторы района строительства (летнюю и зимнюю температуру наружного воздуха, атмосферные осадки, скорость ветра, инсоляцию);

Особые условия строительства (подработки, сейсмические, грунтовые и т.п.);

Характеристики здания (назначение, этажность, степень огнестойкости, температурно-влажностный режим и т.п.);

Технические возможности строительных организаций;

Финансовые возможности заказчика.