4.3.6. Панельные и каркасно-панельные дома
Панельная система применяется в проектировании гражданских зданий высотой до 30 этажей в обычных условиях строительства и до 14 – в сейсмических. Панельные дома могут выполняться с продольными, поперечными и перекрестными несущими стенами (рис. 4.25, г, д, е).
Рис. 4.25. Конструктивные схемы крупнопанельных зданий:
а – с пространственным каркасом; б – с полным продольным каркасом;
в – с поперечным каркасом; г – бескаркасное с несущими наружными
и внутренними продольными стенами; д – то же с несущими поперечными
стенами; е – то же с несущими наружными и внутренними продольными
и поперечными стенами
Каркасно-панельная система применяется в строительстве общественных (преимущественно) и промышленных зданий высотой от 1 до 30 этажей. В жилищном строительстве эта система применяется редко, так как значительно уступает панельной по показателям затрат труда, сроков строительства и расхода стали. Однако каркасная система обеспечивает гибкость планировочных решений при проектировании и относительно недорогую модернизацию и даже перепрофилирование зданий в процессе их эксплуатации.
В каркасно-панельных домах каркас бывает пространственным, продольным или поперечным (рис. 4.25, а, б, в). Встречаются также каркасно-панельные здания с неполным внутренним каркасом и несущими наружными стенами. При укрупнении панелей перекрытий до размеров на комнату они могут выполнять несущую роль ригеля. Наружные стены в каркасно-панельных домах обычно ненесущие (навесные).
Стеновые панели изготовляются аналогично крупным блокам в промышленных условиях. Однако в крупнопанельных стенах отсутствует перевязка швов, толщина их сравнительно невелика, поэтому для большей устойчивости панелей требуется надежное взаимное крепление.
Среди различных схем членения стен на панели наибольшее распространение получили схемы с одноэтажными панелями размером с комнату (однорядная схема), высотой в этаж, протяженностью до 7,2 м и массой до 10 т. Применяют также горизонтальные схемы с простеночными панелями на один или два этажа, междуоконными и угловыми вставками (вертикальная схема) и с поясными или полосовыми простеночными и угловыми панелями.
При выборе схемы разрезки стремятся к минимальному числу типоразмеров панелей, минимальной протяженности швов и максимальному укрупнению панелей с целью наиболее полного использования грузоподъемности кранов.
В зависимости от назначения и условий работы стеновые панели подразделяют на наружные, внутренние, вентиляционные, карнизные, цокольные и др. По своей конструкции панели бывают однослойные (из однородных материалов) и слоистые (рис. 4.26).
Рис. 4.26. Конструкции панелей наружных стен: а – однослойная;
б – двухслойная; в – трехслойная: 1 – конструктивно-теплоизоляционный
бетон; 2 – защитный отделочный слой; 3 – конструктивный бетон;
4 – утеплитель
Благодаря простоте и низкой стоимости производства однослойные панели получили наибольшее распространение и используются для сооружения как внутренних, так и наружных стен. Чаще всего их изготовляют из керамзитобетона класса В5–10 с объемным весом 800–1400 кг/м3 или из автоклавного ячеистого бетона класса В3,5–7,5 с объемным весом 600–900 кг/м3.
В двухслойных панелях применяют несущий (конструктивный) слой из железобетона, а второй слой – из теплоизоляционного легкого или ячеистого бетона.
В трехслойных панелях в качестве утеплителя применяют жесткие или полужесткие маты и плиты из стекло- и минераловаты, полистирольного пенопласта, пеностекла, фибролита и др. Наружный слой выполняют из железобетона толщиной не менее 65 мм, а внутренний – не менее 100 мм.
В последние годы в строительстве появились панели из небетонных материалов, которые применяют для сооружения легких стен. Такие стены проектируют с наружным (фасадным) слоем из металла, алюминиевых сплавов, стеклопластиков, закаленного стекла или асбестоцемента. Комплектацию облицовочных и утепляющих слоев в панель выполняют склеивая их между собой безусадочными клеями (изделия типа «сэндвич») либо путем крепления к внутреннему каркасу панели. Изделия типа «сэндвич» применяют преимущественно в малоэтажных общественных зданиях из легких металлических конструкций, а каркасные – в жилых и общественных зданиях средней и повышенной этажности. Для каркаса панелей обычно применяют сталь, алюминий или асбестоцемент. Эти теплопроводные материалы ухудшают теплотехнические свойства панелей, поэтому в отечественных климатических условиях наиболее пригодны деревянные каркасы. Внутреннюю обшивку выполняют из гипсокартона, гипсоопилочных и древесно-волокнистых плит. В таких панелях внешние листы изготовляются из асбестоцемента или полимеров (пластмасс). Внутреннее пространство заполняется минеральной ватой различного происхождения или изоляционными древесно-волокнистыми плитами в 2–3 слоя с воздушными прослойками. Используются такие панели в основном для ненесущих стен.
По температурно-влажностному режиму, от которого в большей степени зависят долговечность и теплозащитные свойства ограждения, различные виды слоистых панелей неравноценны. С точки зрения теплоизоляции, наилучшими являются панели, у которых теплоизолирующий слой находится ближе к внешней поверхности стены. Однако помещать его снаружи нецелесообразно, так как материалы, применяемые для теплоизоляции, очень подвержены атмосферным воздействиям.
Для вентиляции помещений крупнопанельных зданий, а также для отвода дыма от нагревательных приборов применяют специальные панели с дымовентиляционными каналами.
Стыки панелей. Конструкции стыков панелей стен являются одной из важнейших деталей крупнопанельных зданий, так как стыки в таких зданиях нередко выполняют роль осадочных и температурных швов, при этом они должны быть герметичными, создавать надежную связь между сопрягаемыми элементами и обеспечивать в помещениях необходимый температурно-влажностный режим.
В зависимости от направления стыков выделяют ряд конструктивных особенностей.
Вертикальные швы между стеновыми панелями делят на две группы: упругоподатливые и жесткие. Упругоподатливые стыки можно разделить на замоноличенные, полусухие и сухие (рис. 4.27).
Стыки, замоноличенные легким бетоном или раствором, слабоустойчивы к деформациям, в результате при неравномерной осадке здания или при перепадах температуры возможно появление трещин. Поэтому замоноличенные стыки не предохраняют металлические связи от коррозии.
В полусухих стыках часть полости заполняют сухими вкладышами из эффективного утеплителя, а остальную часть – тяжелым бетоном, защищающим стальные связи от коррозии. Для герметизации швов наклеивают на мастике полоски рубероида, вводят упругий шнур-герметик из пористой резины. Полусухой стык имеет высокое термическое сопротивление и малочувствителен к деформациям, в связи с чем широко применяется для самонесущих стен.
В сухих стыках полости заполняют вкладышами из пористой резины, а с внутренней стороны – минеральной ватой; снаружи швы чеканятся раствором. Жесткие стыки более надежны и прочны, лучше предохраняют от появления трещин, чем исключают опасность коррозии стальных связей. К числу таких стыков следует отнести монолитные армированные стыки.
Рис. 4.27. Конструкции стыков наружных стеновых панелей:
а – замоноличенный; б – «полусухой»; в – жесткий, в стене из трехслойных
панелей; г – то же, в стене из керамзитобетонных однослойных панелей:
1 – прокладка из пороизола; 2 – бетон; 3 – конопатка; 4 – раствор; 5 – вкладыш из минераловатных плит, обернутый в пергамин; 6 – рубероид на битумной мастике; 7 – панель перекрытия; 8 – анкер, d = 12 мм; 9 – арматурные петли;
10 – скобы, d = 12 мм; 11 – тяжелый бетон
Жесткие стыки хорошо зарекомендовали себя, однако они не могут работать как температурные или осадочные швы, поэтому при большой протяженности стен или при неравномерной осадке основания их следует чередовать с упругоподатливыми.
Конструкция горизонтальных стыков зависит от условий работы стены. Во внешних стенах связь панелей между собой и с перекрытиями обеспечивают сваркой закладных деталей, которые подвергают антикоррозийной обработке, а затем замоноличивают.