Стены промышленных зданий
3.4.1. Несущие, навесные и самонесущие стены. Требования предъявляемые к стенам промышленных зданий
Стены производственных зданий по сравнению со стенами гражданских зданий подвергаются более сложному комплексу внешних и внутренних силовых и несиловых воздействий. Поэтому к их конструктивному решению предъявляются не только общие, но и специальные требования, свойственные в каждом отдельном случае характеру технологического процесса. Так, например, ограждающие конструкции зданий, в которых размещены производства с химически агрессивными выделениями и производства, относящиеся по пожарной опасности к категориям А и В, должны иметь очертания, исключающие образование в помещении непроветриваемых пространств и скопление производственной пыли, а также облегчающие устройство антикоррозионной защиты, тщательный осмотр и ремонт конструкций в процессе их эксплуатации. Стены, потолки и внутренние конструкции помещений, в которых размещены производства с выделением сильно ядовитых или сильно агрессивных веществ (ртути, свинца, мышьяка, кислот и т.п.), должны иметь отделку, защищающую их от воздействия этих веществ, предотвращающую поглощение (сорбцию) последних и допускающую легкую очистку и мытье.
Наружные стены совместно с покрытиями защищают внутреннее пространство зданий от различных внешних воздействий. Поэтому они должны обладать необходимой прочностью, стойкостью против атмосферных воздействий и коррозии, иметь требующиеся тепло-, водо-, воздухо- и звукоизоляционные качества, быть долговечными и огнестойкими, обеспечивать индустриальность и экономическую эффективность строительства.
В зависимости от конструктивной схемы здания и по роду статической работы стены подразделяют на несущие, самонесущие и навесные.
Несущие стены воспринимают нагрузки от собственной массы, массы покрытий, перекрытий и в ряде случаев от подъемно-транспортного оборудования. Масса покрытия передается на стены посредством опирания несущих конструкций покрытия – балок или ферм – на продольные стены и плит покрытия – на торцовые. В современном промышленном строительстве несущие стены применяют редко, для их устройства используют кирпич, крупные и мелкие блоки и др.
В каркасных зданиях стены, являясь самонесущими, воспринимают нагрузки от ветра и собственной массы и передают их на каркас здания при помощи гибких или скользящих связей, не препятствующих осадке стен. Самонесущие стены выполняют в виде крупных панелей или блоков из каменных материалов. Такие стены опираются на фундаментные балки или самостоятельный фундамент, не связанный с фундаментами колонн. Самонесущие стены выполняют функций только ограждающих конструкций.
Навесные стены, воспринимающие нагрузки от собственной массы и ветровые нагрузки в пределах только одного этажа (в многоэтажных зданиях) или в пределах одного шага (одной панели) в одноэтажных каркасных зданиях, также выполняют функции ограждающих конструкций. Свою массу они передают на каркас через опорные стальные столики или обвязочные балки.
Материал и конструкцию стен выбирают, исходя из температурно-влажностного режима помещений, наличия агрессивной среды, климатических условий района строительства и особенностей технологического процесса.
3.4.2. Фахверк, его назначение и устройство
В производственных зданиях при большой высоте зданий и расстоянии между колоннами основного каркаса, превышающем предельную длину стеновых панелей, наружные стены весьма неустойчивы – под действием горизонтальных ветровых нагрузок они могут деформироваться и разрушаться. Для обеспечения устойчивости таких стен по линии наружных продольных стен и по линии торцовых стен необходимо устанавливать дополнительный каркас – фахверк, состоящий из колонн, ригелей и иногда – раскосов.
Для фахверка используют железобетонные колонны прямоугольного сечения с металлической верхушкой или стальные прокатные профили
I № 24–27 (при высоте этажа до 4,8 м). Для фахверков продольных стен при высоте этажа до 6 м применяют железобетонные колонны прямоугольного сечения 400×400 и 400×500 мм. Для зданий с высотой этажа дот 14,4 до 18 м применяют двухветвевые железобетонные колонны с верхней металлической частью.
Следует помнить, что хотя торцовые стены одноэтажных зданий не воспринимают нагрузок от кранов и несущих конструкций покрытия, однако они, как правило, имеют большую высоту и протяженность, и образуют большие поверхности, которые воспринимают значительную ветровую нагрузку. В связи с этим для обеспечения устойчивости в торцовые стены всегда вводят фахверк.
При шаге колонн каркаса здания 12 м и более между ними по линии наружных стен с шагом 6 м устанавливают фахверковые колонны, которые опираются на отдельные самостоятельные фундаменты. Элементы фахверка воспринимают массу стен и действующие на стены ветровые нагрузки. Фахверковые колонны жестко заделывают в стаканы фундаментов и шарнирно соединяют с элементами покрытия по типу скользящей опоры, которая воспринимает только горизонтальные ветровые нагрузки.
3.4.3. Стены из кирпича
Кирпичные несущие и ненесущие стены возводят в настоящее время для сооружения небольших зданий (объемом не более 5000 м 3 ), для участков стен с большим числом технологических проемов и в тех районах, где кирпич является местным строительным материалом, поскольку стены из кирпича трудоемки в исполнении, кладка их удлиняет сроки строительства и повышает стоимость зданий. Применение кирпичных стен целесообразно также в зданиях с влажной агрессивной средой.
Толщина наружных кирпичных стен отапливаемых зданий зависит от необходимой прочности и теплотехнических требований и составляет 120 ÷ 510 мм (она кратна размеру кирпича): стена, выполненная в 1/2 кирпича, имеет толщину 120 мм; стена, выполненная в один кирпич, – 250 мм; в 1,5 кирпича – 380 мм; в 2 кирпича – 510 мм. Если толщина несущей стены, определенная по теплотехническим расчетам, оказывается недостаточной для восприятия расчетных нагрузок, то в местах опирания несущих конструкций для повышения ее прочности устраивают пилястры – выступы, чаше всего расположенные с внутренней стороны стены (рис.3.10.).
 |
При больших внутренних горизонтальных нагрузках на стены, возникающих, например, на складах сыпучих материалов, для повышения несущей способности стен устраивают выступы с наружной стороны, называемые контрфорсами.
Под несущие кирпичные стены устраивают ленточные фундаменты; самонесущие кирпичные стены опираются на фундаментные балки, уложенные на обрезы фундаментов; под кирпичные стены обязательно устройство гидроизоляции из цементно-песчаного раствора и гидроизоляционной прокладки.
Верхнюю часть кирпичной стены при наружном водостоке заканчивают карнизом, который образуется напуском последних рядов кладки стен. Для карнизного свеса применяют также сборные железобетонные карнизные плиты – для зашиты кирпичной стены от атмосферной влаги. В нижней части кирпичной стены с целью зашиты ее от механических и химических разрушений выполняют утолщение – цоколь. В углах отапливаемых каркасных зданий с кирпичными стенами предусматривают утолщение стен для предотвращения их промерзания. При устройстве оконных и дверных проемов в кирпичных стенах над проемами укладывают железобетонные перемычки.
3.4.4. Стены из крупных блоков
Стены из крупных блоков более индустриальных по сравнению со стенами из кирпича.
В зависимости от районов строительства толщину блоков наружных стен принимают 300, 400 и 500 мм, а внутренних – 300 мм. Блоки применяют рядовые, парапетные и карнизные с номинальной высотой 600 и 1200 мм и номинальной длиной кратной укрупненному модулю 500 мм.
Блоки изготавливают из легких (керамзитобетон, шлакобетон) или ячеистых бетонов с объемной массой 1200 – 1600 кг/м 3 . С наружной и внутренней стороны блоки имеют фактурный слой из цементного штукатурного раствора, что позволяет свести к минимуму отделочные работы на строительной площадке.
3.4.5. Стены из крупных панелей
Стены промышленных зданий из крупных панелей являются наиболее индустриальными и эффективными конструкциями по сравнению со стенами из других материалов. Преобладающее применение панелей по сравнению со стенами из кирпича и крупных блоков объясняется меньшей трудоемкостью возведения стен и уменьшением собственной массы 1 м 3 такой стены в 2 – 3 раза.
Самонесущие и навесные панельные стены применяют в отапливаемых и неотапливаемых производственных зданиях; панели крепят к колоннам каркаса здания. В целях унификации размеры панелей по высоте приняты: 0,9; 1,2; 1,5 и 1,8 м, т.е. кратными модулю 300 мм, а по длине – равными шагу колонн 6 или 12 м.
Неутепленные панели используют для неотапливаемых зданий с шагом колонн 6 и 12 м. Они имеют вид железобетонных плоских или ребристых плит длиной 6 и 12 м и шириной 1,2 и 1,8 м, изготавливают их из тяжелого бетона М 300 с предварительно напряженной арматурой (рис.3.11.).
Утепленные стеновые панели, применяемые для стен отапливаемых промышленных зданий с шагом колонн 6 м, бывают двух типов: сплошные (однослойные) из легких или ячеистых бетонов и трехслойные – из двух железобетонных плит со слоем утеплителя между ними. Толщина сплошных панелей, изготавливаемых из автоклавных и ячеистых бетонов с объемной массой 800 ÷ 1200 кг/м, – 160, 200, 240 и 300 мм. Эти панели офактуривают с обеих сторон цементно-песчаным раствором М 100 толщиной 20 мм.
Однослойные панели из легких бетонов применяют в производственных зданиях с влажностью воздуха не более 75 % и неагрессивной
средой; панели из ячеистых бетонов – в зданиях с относительной влажностью не более 60 % и с неагрессивными газовыми средами. Нижние стеновые панели опирают на фундаментные балки, верх которых на 30 мм ниже отметки чистого пола первого этажа.
Составные трехслойные железобетонные панели отапливаемых зданий применяют только при отсутствии панелей из легких или ячеистых бетонов. Их выпускают длиной 6 м, шириной 1200 и 1800 мм и толщиной 280 (300) мм.
В качестве утеплителя используют минераловатные плиты с объемной массой 300 кг/м 3 .
3.4.6.Стеновые ограждения из асбестоцементных листов
Ограждающие конструкции наружных стен из волнистых асбестоцементных листов устраивают в неотапливаемых зданиях и сооружениях, а также в горячих цехах со значительными выделениями тепла. Нижние, наиболее повреждаемые части стен на высоту до 2 – 3 м от уровня чистого пола обычно выполняют из кирпича или другого прочного стенового материала, что обусловлено необходимостью защиты людей от потоков холодного наружного воздуха и удобством размещения дверных и воротных проемов. Асбестоцементные листы усиленного профиля длиной 2300 – 2800 мм, шириной 1000 мм и толщиной 8 мм крепят к фахверку при помощи специальных кляммер и болтов.
3.4.7. Внутренние стены и перегородки
При проектировании промышленных зданий следует применять как можно меньше внутренних стен и перегородок, по возможности отказываясь от них совсем.
Внутренними стенами необходимо выделять помещения, в которых располагаются технологические процессы, связанные с выделением в рабочую зону вредных веществ, газов, пыли, а также особо шумные процессы. Внутренние стены желательно располагать по разбивочным осям здания. Выполняют их из тех же материалов, что и наружные, принимая их толщину минимальной – только по условиям устойчивости.
Внутренние стены можно проектировать как противопожарные преграды – брандмауэры. В большинстве случаев внутренние стены выполняются из кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в 1/2, 1 и 1 кирпича; при большой высоте стен для обеспечения устойчивости их усиливают пилястрами. Брандмауэры устраивают толщиной не менее чем в 1 кирпича. Индустриальными являются внутренние стены из сборных железобетонных панелей длиной 6 м и толщиной 60 ÷ 80 мм. Панели крепят к колоннам каркаса или фахверка, часть стен выполняют из асбестоцементных листов.
Перегородки в зданиях промышленных предприятий рекомендуется проектировать из легких материалов каркасными с учетом возможностей их демонтажа. Такие перегородки могут быть деревянными, металлическими (остекленными и сетчатыми), сборными железобетонными. В зависимости от материала толщина перегородок может быть различной – от 6 до 20 см, высота перегородок – 2,5 ÷ 3 м.
Источник
Стены промышленных зданий
В общей стоимости промышленных зданий на наружные стены приходится в одноэтажных зданиях около 12%, а в многоэтажных — 20%.
Стены производственных зданий, как правило, навесные с использованием в качестве несущих конструкций колонн каркаса и элементов фахверка.
Для отапливаемых зданий наиболее часто используют навесные и самонесущие панели из легких и ячеистых бетонов (керамзитобетонные, пенно и — газобетонные) высотой 1200 и 1800 мм и длиной 6 и 12 м (рис.41). Предусмотрены парапетные панели высотой 900 мм.
Рис.41. Стеновые панели из ячеистого и легкого бетона:
а) при шаге колонн 6 м; б) то же, 12 м; в) детали установки панелей продольной стены; г) то же, угловых; 1- колонна; 2- панель; 3- элемент крепления; 4- 1гловой блок; 5- стойка фахверка
Для крепления стеновых панелей применяют два конструктивных решения: навесные с опиранием на колонны через металлические столики, расположенные в швах между панелями и самонесущие с передачей их массы на фундамент (рис.42).
Рис. 42. Детали крепления стеновых панелей к колоннам
а) посредством двух уголков; б) гибким анкером и пластинкой- фиксатором; в) скрытое посредством скобы и крюка
Детали крепления навесных стеновых панелей к колоннам каркаса представлены на рис. Х11-7.
В настоящее время в качестве ограждающих конструкций для отапливаемых зданий следует использовать современные крупноразмерные элементы из металлических трехслойных панелей с эффективным утеплителем, металлических профилированных листов при полистовой сборке, композитных панелей в конструкциях навесных фасадов и др.
Наиболее эффективными в настоящее время являются крупноразмерные стеновые панели типа «сэндвич», которые представляют собой трехслойную конструкцию с облицовкой из стального оцинкованного окрашенного листа толщиной 0,5 — 0,8 мм и среднего слоя-утеплителя из базальтовой минеральной ваты с вертикально-ориентированным расположением волокон.
Стеновые панели выпускают длиной от 1500 до 15000 мм и шириной от 1000 до 1200 мм. Толщина панелей от 50 до 250 мм.
Стеновые панели крепятся к элементам каркаса вертикально или горизонтально (вертикальная и горизонтальная раскладка) через ригели фахверка с помощью самосверлящихся шурупов (саморезов).
Преимуществам горизонтальной раскладки панелей (рис.43) можно отнести то, что при этой схеме исключается необходимость в дополнительных элементах фахверка и возможность попадания воды с плоскости стены под горизонтальные нащельники.
Рис.43. Варианты крепления при горизонтальном расположении панелей:
а) крепление панелей к ригелю; б) опирание стеновых панелей; в) вертикальный стык панелей; г) обрамление оконного проема; д) наружный угол стены; е) горизонтальный стык панелей
В углах здания стеновые панели могут устанавливаться в притык к друг другу, перекрывая боковой поверхностью панели торец смежной панели или только касаясь ребрами друг друга.
Варианты крепления сэндвич-панелей к каркасу промышленного здания при вертикальном расположении панелей приведен на рис.44.
При небольшой высоте строения использование вертикальной раскладки стеновых панелей позволяет полностью исключить использование грузоподъемного оборудования на стадии монтажа стен и отпадает необходимость в вертикальных нащельниках.
Рис.44. Варианты крепления стеновых панелей при вертикальном расположении панелей:
а) вертикальный стык стеновых панелей на рядовой ригель фахверка; б) поперечный горизонтальный стык стеновых панелей на опорном ригеле фахверка; г) наружный угол стены с использованием угловой стеновой панели
К цоколю здания стеновые панели крепят также с помощью самосверлящихся шурупов, которые завинчиваются в цокольный ригель (рис.45). Для отвода воды к стеновой панели прикрепляют слив из оцинкованной стали.
Рис.45. Опирание стеновых панелей на цоколь
Для определения необходимой толщины стеновых и кровельных панелей «сэндвич» из расчета нормативного значения термического сопротивления можно пользоваться данными, приведенными в приложении 7.
При полистовой сборке наружные стены включают профилированные или перфорированные профили толщиной 0,7-1,5 мм, образующие вертикальные стенки и горизонтальные ригели, которые соединяются между собой на винтах-саморезах.
Все стойки каркаса располагают с шагом 600 мм, что позволяет применять для изоляции минераловатные плиты одинаковой ширины для обеспечения их плотного примыкания к стойкам. Промежутки между стойками заполняют эффективным негорючим утеплителем (минераловатные базальтовые или стекловолокнистые плиты). Плиты теплоизоляции целесообразно устанавливать в два и более слоя, что упрощает заводку плит и обеспечивает возможность перевязки слоев (рис.46).
С внутренней стороны плит устраивается пароизоляция из пленки типа «Ютафол» или «Изоспан В», а с наружной стороны — паровоздушной пленки типа «Тайвек». Толщина стен колеблется от 150 до 250 мм при приведенном сопротивлении теплопередаче от 3,2 до 5,1 м 2 оС/Вт. Последним выполняется защитно-декоративный слой стены, в качестве которого, может быть использован любой отделочный фасадный материал (профнастил, сайдинг, декоративные штукатурные смеси, декоративный камень или любой другой современный материал, соответствующий типу здания).
Рис. 46. Конструкция стены здания с профилированными металлическими листами при полистовой сборке:
а общий вид; б) деталь стены с применением теплоизоляционных плит; 1, 2 — внутренний и наружный профилированные листы; 3- плитный утеплитель; 4- ветровой ригель; 5- наружный гофрированный лист; 6- герметизированная прокладка; 7- самонарезающий винт; 8- изоляционная прокладка; 9- опорный уголок
В последние годы разработаны новые конструкции стен для навесных фасадных систем из композитных панелей, состоящих из двух алюминиевых или стальных оцинкованных листов и внутреннего огнезащитного слоя (полиэтилен с антипиреном). Лицевая сторона панелей покрыта цветным полимерным лакокрасочным составом на основе акриловых композиций (рис.47).
Рис.47. Конструктивное решение композитной панели
Ширина композитных панелей составляет 1180 — 1480 мм, длина от 2000 до 4500 мм, толщина от 3 до 5 мм.
Высокая пластичность панелей позволяет придавать им сложные формы. Богатый выбор цветовой гаммы дает возможность использовать панели для решения любых дизайнерских и архитектурных задач (рис.48).
Наряду с металлическими облицовочными листами в композитных панелях для облицовки применяют обработанные натуральные камни, керамогранитные или фиброцементные плиты.
Композитные панели имеют высокую скорость монтажа и устанавливаются в любое время года.
Рис.48. Фасад здания из композитных панелей
Крепление композитных панелей может осуществляться с помощью кляммер, «в замок», саморезов, планок-держателей и фасадных заклепок (рис.49).
Рис.49. Способ крепления металлических композитных панелей:
а) керамогранита с помощью кляммер; б) то же, планки-держателя; в) натурального камня с помощью планки-держателя
Для неотапливаемых и с избыточными тепловыделениями промышленных зданий, а также с взрывоопасными производствами в качестве стенового ограждения можно применять волнистые асбестоцементные листы, которые обладают небольшой массой, экономичностью и стойкостью к динамическим воздействиям (рис.50). Нижнюю часть таких стен выполняют на высоту не менее 1,8 м из других материалов (кирпича, железобетонных плит и блоков).
Асбестоцементные листы имеют длину от 1200 до 2500 мм, ширину 994-1154 мм, высоту волны 32-54 мм и толщину 6-8 мм. Листы при обшивке стен навешивают с помощью специальных крюков рядами в направлении от цоколя к карнизу на стальные ригели или шурупов к деревянным ригелям, размещаемых на расстоянии 600 мм.
Рис.50. Устройство стен из волнистых асбестоцементных листов:
1- асбестоцементные волнистые листы; 2- крепежный крюк; 3- стальной ригель; 4- колонна; 5- деревянный ригель; 6- шуруп
Неутепленные стены промышленных зданий могут выполняться из волнистых, профилированных и плоских стальных или алюминиевых листов толщиной 0,7 — 1,8 мм и шириной до 1500 мм. Листы выпускают длиной от 2 до 12 м. К ригелям каркаса листы крепят подобно асбестоцементных волнистых листов, а также самонарезающимися болтами.
Вид стен должен соответствовать современным архитектурно — художественным требованиям. Ритмическая структура каркаса должна быть отражена во внешнем облике здания.
Для одноэтажных промышленных зданий применяют схемы компоновки фасадов с горизонтальной и вертикальной разрезкой с навесными стеновыми панелями с проемами и простенками шириной 6 м и самонесущими панельными стенами с проемами и простенками шириной 1,5 и 3,0 м (рис.51).
Рис.51. Компоновка стен одноэтажных производственных зданий:
а, б, в, д) варианты раскладки горизонтальных продольных панелей; г) вариант с применением вертикальных панелей; 1- панель; 2- то же, горизонтальная с встроенными окнами; 3- то же, цокольная
На фасаде здания следует показать габаритные оси и отметки планировочного уровня грунта, цоколя, низа и верха остекления и парапета стенового ограждения.
Источник