Стены зданий и их элементы
7.1. Общие положения
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 собственного веса стен;
- ветровая нагрузка (напор и отсос);
- 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.
|
|
Рис. Нагрузки и воздействия на конструкцию наружной стены: P1 – собственная масса стены; Р2 – вертикальная нагрузка от перекрытия; Р3 и М – вертикальная нагрузка и изгибающий момент от балконной плиты; W – давление ветра; R – солнечная радиация; А – атмосферные осадки; ΔT и Δ W – переменные температура и влажность воздуха; L1, L2 – внешний и внутренний шум; S1, S2 – сейсмические воздействия; Q – тепловой поток; Е – поток пара |
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:
- характеристики здания (назначение, этажность, степень огнестойкости, температурно-влажностный режим и т.п.);
- 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.);
- финансовые возможности заказчика.
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.