Классификация стен и требования к ним
Стены являются важнейшими конструктивными элементами зданий, которые служат не только вертикальными ограждающими конструкциями, но и нередко несущими элементами, на которые опираются перекрытия и покрытия.
В связи с указанным назначением стен при разработке проекта здания особое внимание уделяют выбору конструктивной системы здания и вида стен. При этом в зависимости от назначения здания стены должны удовлетворять, следующим требованием: быть прочными и устойчивыми; обладать долговечностью, соответствующей классу здания; соответствовать степени огнестойкости здания; обеспечивать поддержание необходимого температурно-влаж-ностного режима в помещениях; обладать достаточными звукоизолирующими свойствами; быть технологичными в устройстве, обеспечивать максимально возможную индустриальность при возведении; быть экономичными, т. е. иметь минимальные расход материалов, массу единицы площади, наименьшие трудозатраты и расход средств; отвечать архитектурно-художественному решению, поскольку стены являются, по существу, одним из основных структурных частей зданий, формирующих их архитектурный облик.
По роду применяемых материалов стены могут быть каменные (из искусственных и естественных камней), деревянные, грунтовые и из синтетических материалов.
По характеру работы стены бывают несущими, самонесущими и навесными. Несущими являются стены, которые выступают не только в качестве ограждений; на них опираются также конструкции покрытия или перекрытия. При конструктивной схеме, с самонесущими стенами вертикальные нагрузки от перекрытий воспринимают столбы или колонны. Стены выполняют только ограждающие функции. В этом случае они воспринимают горизонтальные ветровые нагрузки, которые передают их на конструкции каркаса (балки и колонны). Такие стены воспринимают только нагрузки от вышерасположенных стен. Применение навесных стен, которые выполняют только ограждающие функции, характерно для каркасных зданий.
По конструкции и способу возведения каменные стены делят на четыре группы: из мелкоштучных элементов (мелких камней); из крупных камней (блоков); монолитные и крупнопанельные.
Кладкой называют конструкцию, выполненную из отдельных камней (естественных или искусственных), швы между которыми заполняются строительным раствором.
Для обеспечения нормальной работы и монолитности стен их возводят с соблюдением правил, определяющих, их разрезку. Так, кладку стен производят с расположением камней горизонтальными рядами, а вертикальные швы не совпадают. Это несовпадение вертикальных швов называют перевязкой. Перевязка швов обеспечивает равномерное распределение нагрузки и вовлечение в совместную работу всех камней, образующих стену.
Для кладки стен из камней, а также устройства стен из крупных блоков и панелей используют известково-цементные, цементно-глиняные или цементные растворы.
Монолитные стены выполняют с помощью специальной опалубки, в которую укладывается материал стены. Опалубка по мере возведения стен передвигается по высоте.
Конструктивные решения домов из крупных блоков, крупных панелей и из объемных блоков, а также деревянных рассмотрены в соответствующих главах учебника. В данной главе рассмотрены конструктивные решения стен из мелкоштучных элементов.
Кирпичные стены
Кирпич является одним из основных стеновых материалов. В современном строительстве свыше 40% гражданских зданий возводятся из кирпича, при этом создаются большие возможности использования архитектурно-художественных качеств этого материала.
Кирпичные стены выполняют из керамического и силикатного кирпича. Стандартный кирпич имеет размеры 120×65×250 мм. Применяют также полуторный кирпич, имеющий высоту 88 мм (рис. 5.2).
Боковая поверхность кирпича, имеющая размеры 120×65 или 120×88 мм, называется тычком кирпича. Ряд кирпичей, уложенный этими поверхностями, называют тычковым.
Поверхность кирпича, имеющая размеры 65×250 или 88×250 мм, называют ложком.Ряд кирпичей, уложенный этими поверхностями (по фасаду), называют ложковым.
Поверхность кирпича, имеющая размеры 250×120 мм, называется постелью.
Толщину горизонтальных швов кирпичных стен принимают равной 12 мм, а вертикальных — 10 мм. С учетом швов однородные (сплошные) кирпичные стены могут иметь следующие толщины: 120, 250, 380, 510, 640, 770 мм и более, что соответствует ½, 1, 1 ½, 2, 2 ½, кирпича и более.
Способ размещения кирпичей в кладке стены с тем или иным чередованием ложковых или тычковых рядов для достижения перевязки швов называется системой кирпичной кладки. Из многочисленных существующих систем в практике современного строительства:’, применяются две — цепная (двухрядная) и многорядная (шестирядная). При цепной кладке (рис. 5.3, а)-тычковые ряды чередуются ложковыми.
При многорядной кладке (рис. 5.3,6) пять ложковых рядов чередуются с одним тычковым.
В зданиях высотой 7 этажей и более кладку стен ведут с установкой стальных анкерных связей в уровне перекрытий каждого этажа. Связи укладываются в углах наружных стен и в местах примыкания внутренних.
Если стена в последующем с лицевой поверхности (фасадная часть) не будет оштукатуриваться, то вертикальные и
горизонтальные швы между кирпичами должны быть полностью заполнены раствором для уменьшения воздухопроницаемости стен и для придания стене хорошего внешнего вида. С этой целью производят «расшивку» швов, т. е. шов уплотняют и придают его внешней поверхности определенную форму. Обработку поверхности шва производят специальным инструментом — расшивкой, который придает шву форму валика, выкружки или треугольника (рис. 5.4). Если поверхность стены будет оштукатурена, то кладку ведут «впустошовку», оставляя лицевые швы незаполненными на глубину 10—15 мм с целью обеспечения хорошей связи штукатурного слоя со стеной (рис. 5.4, в).
Существенным недостатком стен из полнотелого кирпича (глиняного или силикатного) является его большая объемная масса и относительно большая теплопроводность, обусловливающая необходимость возведения наружных стен в районах среднего климатического пояса толщиной 27г кирпича. В этих случаях целесообразно применение пустотелого кирпича, обладающего меньшей теплопроводностью, который позволяет уменьшить толщину стены на 7г кирпича.
С этой целью применяют кирпич с 32 или 78 отверстиями при объемной массе черепка 1800 кг/м 3 . Снизить объемную массу материала кирпича помогает введение в шихту выгорающих добавок (чаще всего опилок), на месте которых после обжига остаются поры. Такой пустотелый кирпич с пористым черепком получил название легкого.
Несущую способность массивных стен из керамического кирпича можно полностью использовать только в нижних этажах многоэтажных зданий и сооружений.
С целью экономии кирпича целесообразно применение так называемых облегченных кирпичных стен, в которых кирпич частично заменен эффективными теплоизоляционными материалами.
Источник
Гражданские здания и их конструкции. Типы стен и требования к ним
Типы стен и требования к ним
Стены– важнейшие конструктивные элементы зданий. Они являются вертикальными ограждающими конструкциями, отделяющая помещение от окружающего пространства или соседнего помещения и нередко служат несущими элементами, на которые опираются перекрытие и покрытие.
Классификация стен
По назначению стены бывают наружные и внутренние.
Наружные стены – это конструкции, которые защищают здание от воздействий внешней среды и ограждают помещения.
Внутренние стены разграничивают общую площадь здания и разделяют помещения между собой.
По виду применяемых материалов стены могут быть:
- каменные, из искусственных и естественных камней;
- деревянные;
- грунтовые или саманные;
- из синтетических материалов.
По характеру работы стены бывают:
- несущие, которые являются не только защитными конструкциями, а выполняют конструктивное назначение, на них опираются конструкции покрытия или перекрытия;
- самонесущие, выполняющие ограждающие функции и воспринимающие нагрузку только от расположенных выше стен. Такие стены воспринимают горизонтальные ветровые нагрузки, и передают их на конструкции каркаса (балки и колонны), а вертикальные нагрузки от перекрытий воспринимают столбы или колонны;
- навесные, выполняющие только защитные функции – характерны для каркасных домов.
По конструкции и способу устройства кладки каменные стены разделяют на четыре группы:
- из мелкоштучных элементов (мелких камней);
- из больших камней (блоков);
- монолитные и крупнопанельные.
Стены из камней, а также из больших блоков выполняют в виде кладки с использованием известково-цементных, цементно-глиняных или цементных растворов.
Кладка – конструкция, выполненная из отдельных камней (естественных или искусственных), швы между которыми заполняют строительным раствором. Для обеспечения нормальной работы и монолитности стен кладку возводят с соблюдением правил, которые определяют ее сечение. Кладку стен делают с расположением камней горизонтальными рядами, чтобы вертикальные швы не совпадали, (рис. 1).
Перевязка швов – расхождение вертикальных швов. Перевязка швов обеспечивает равномерное распределение нагрузки и привлечение к совместной работе всех камней, которые образуют стену.
Монолитные стены выполняют с помощью специальной опалубки, в которую заключают материал стены. Опалубка в меру устройства стен передвигается по высоте.
Крупнопанельные стены монтируют из отдельных панелей заводского изготовления. Швы между панелями заделывают цементным раствором.
Требования к стенам
При разработке проекта здания особенное внимание следует уделять выбору конструктивной схемы здания и типу стен. При этом, в зависимости от назначения здания, стены должны удовлетворять следующим требованиям:
- быть прочными и стойкими;
- соответствовать долговечности, которая отвечает классу здания;
- отвечать степени огнестойкости здания;
- обеспечивать поддержку необходимого температурно-влажностного режима в помещениях;
- обладать достаточными звукоизоляционными свойствами;
- соответствовать технологии с использованием современных индустриальных методов строительства;
- быть экономически целесообразными, то есть иметь минимальные трудозатраты при производстве и затраты на материалы, массу единицы площади;
- отвечать архитектурно художественному решению, поскольку стены есть, в сущности, одной из основных структурных частей домов, которые формируют их архитектурное лицо.
Источник
Общие требования и классификация стен.
Стенами называют вертикальные конструктивные элементы здания, отделяющие помещения от внешней среды и разделяющие здание на отдельные помещения. 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 несиловым 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 требованиям 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. (рис.5.1.).
Температурные швыустраивают во избежание образования встенах трещин и перекосов, вызываемых концентрацией усилий от воздействия переменных температур и усадки материала (каменной кладки, монолитных или сборных бетонных конструкций и др.). Часто их называют температурно-усадочными. Температурно-усадочные швы рассекают конструкции только наземной части здания. Расстояния между температурно-усадочными швами назначают в соответствии с климатическими условиями и физико-механическими свойствами стеновых материалов. Для наружных стен из глиняного кирпича на растворе расстояния между температурно-усадочными швами можно принять 40—100 м, для наружных стен из бетонных панелей 75—150м При этом наименьшие расстояния относятся к наиболее суровым климатическим условиям.
Рис.5.1. Деформационные швы:
а – температурный; б – осадочный I типа; в – осадочный II типа;
В зданиях с продольными несущими стенами швы устраивают в зоне примыкания к поперечным стенам или перегородкам, в зданиях с поперечными несущими стенами швы часто устраивают в виде двух спаренных стен. Наименьшая ширина шва составляет 20 мм. Швы необходимо защищать от продувания, промерзания и сквозных протечек с помощью металлических компенсаторов, герметизации, утепляющих вкладышей. Примеры конструктивных решений температурно-усадочных швов в кирпичных и панельных стенах даны на рис. 5.2.
Осадочные швыследует предусматривать в местах резких перепадов этажности здания (осадочные швы первого типа), а также при значительной неравномерности деформаций основания по протяженности здания, вызванной спецификой геологического строения основания (осадочные швы второго типа). Осадочные швы первого типа назначают для компенсации различий вертикальных деформаций наземных конструкций высокой и низкой частей здания, в связи с чем их устраивают аналогично температурно-усадочным только в наземных конструкциях. Конструкция шва в бескаркасных зданиях предусматривает устройство шва скольжения в зоне опирания перекрытия малоэтажной части здания на стены многоэтажной, в каркасных — шарнирное опирание ригелей малоэтажной части на колонны многоэтажной. Осадочные швы второго типа разрезают здание на всю высоту – от конька до подошвы фундамента. Такие швы в бескаркасных зданиях конструируют в виде парных поперечных стен, в каркасных—парных рам. Номинальная ширина осадочных швов первого и второго типа 20 мм.
Рис.5.2. Детали устройства температурных швов в кирпичных и панельных зданиях:
а – с продольными несущими стенами (в зоне поперечной диафрагмы
жесткости); б – с поперечными стенами при парных внутренних стенах; в
— в панельных зданиях с поперечными стенами; 1 – наружная стена; 2 –
внутренняя стена; 3 – утепляющий вкладыш в обертке из рубероида; 4 –
конопатка; 5 – раствор; 6 – нащельник; 7 – плита перекрытия; 8 – панель
наружной стены; 9 – то же, внутренней.
Антисейсмическиешвы следует предусматривать в зданиях, возводимых в районах с сейсмичностью 7 баллов и более. Расстояние между антисейсмическими швами не должно превышать 60 м. Антисейсмические швы следует также устраивать в местах изменения этажности и в зданиях сложной формы в плане для расчленения на самостоятельные симметрические отсеки.
Конструкция антисейсмического шва должна обеспечивать независимость отсеков.
Деформационные швы в каркасно-панельных зданиях разделяются парными колоннами.
Минимальная длина (ширина) температурного отсека каркасно- панельного здания должна быть 60 м.
Внутренние стены делятся на:
— 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.5.3).
Рис.5.3. 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. (табл.5.1).
Самонесущиестены 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).
Зависимость от принятых конструктивных систем и схем.
| Конструктивная система здания | Конструктивная схема здания | Тип стен |
| Бескаркасная | С несущими стенами продольными | Продольные – несущие, поперечные – самонесущие |
| Бескаркасная | То же, с поперечными | Поперечные – несущие, продольные – навесные или самонесущие |
| Каркасная | Неполный каркас | Продольные наружные – несущие, остальные — самонесущие |
| Каркасная | Полный каркас | Продольные и поперечные – навесные и самонесущие |
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 степ 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 конструкции — мелкоэлементные и крупноэлементные — из крупных панелей, блоков и др.
По показателям массы и степени тепловой инерции наружные стены зданий делят на четыре группы — массивные, средней массивности, легкие,особо легкие (табл. 5.2.).
Классификация стен по массе и степени тепловой инерции
| Классификация стен по массе | Масса 1 кв.м, кг | Классификация стен по степени тепловой инерции | Тепловая инерция D |
| Тяжелые | Более 750 | Большая инерционность | Более 7 |
| Облегченные | 401 — 750 | Средняя инерционность | 4 — 7 |
| Легкие | 150 — 400 | Малая инерционность | 1,5 – 4 |
| Особо легкие | Менее 150 | Безинерционные | До 1,5 |
По материалу различают основные типы 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 — 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.
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, 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.
Источник