ТехЛиб СПБ УВТ

Жилье массовых серий различается, прежде всего, по типу выбора варианта ограждения, определяющего в дальнейшем и конструктивное решение сопряжения несущих конструкций, поскольку внутренние перегородки, перекрытия, пути эвакуации – внутри кирпичных, крупнопанельных, крупноблочных зданий выполняются из унифицированных типов сборных железобетонных конструкций. Т.е. «начинка» самого здания, вне зависимости его конструктивной схемы и выбора материала наружных стен – типологически однообразна. Более того, первые массовые серии имели одинаковую внутреннюю планировку как в кирпичном, так и в крупнопанельном варианте, по тому же типу планировки велась и разрезка на блоки.

Наружные стены — наиболее сложная конструкция здания. Они подвергаются многочисленным и разнообразным силовым и не силовым воздействиям. Кроме полезной нагрузки, передаваемой с перекрытий, снеговой нагрузки и веса крыши, — они воспринимают собственную массу, воздействие ветра, неравномерные деформаций основания, сейсмические силы и др. С внешней стороны наружные стены подвергаются 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, стены являются главным композиционным элементом фасада. При этом ограждение должно отвечать требованиям прочности, долговечности и огнестойкости, соответствующим классу капитальности здания, защищать помещения от неблагоприятных внешних воздействий, обеспечивать необходимый температурно-влажностный режим ограждаемых помещений.

Рис. 1. Наружные стены: несущие; самонесущие и ненесущие

Индустриализация предъявила к стенам отдельные жесткие требования. Наружные стены являются наиболее дорогостоящей конструкцией современного сооружения, их стоимость составляет более 25% стоимости всего здания, поэтому, в первую очередь они должны удовлетворять требованиям минимальной материалоемкости.

Комплекс наружных конструкций включают оконные проемы для освещения помещений и дверные проемы — входные и для выхода на балконы и лоджии. Сопряжения заполнений дверных и оконных заполнений 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 стыков с перекрытиями, внутренними стенами или каркасом.

Конструкции наружных стен классифицируют по признакам:

• статической функции стены, определяемой ее ролью в конструктивной системе здания;

• материала и технологии возведения, определяемых строительной системой здания;

• конструктивного решения — в виде однослойной или слоистой ограждающей конструкции.

По статической функции различают несущие, самонесущие или ненесущие конструкции стен (рис. 1).

Несущие стены, помимо вертикальной нагрузки от собственной массы, воспринимают и передают фундаментам нагрузки от смежных конструкций: перекрытий, перегородок и крыши.

Самонесущие стены 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 операются на смежные внутренние конструкции здания (перекрытия, стены, каркас). При этом конструкция ненесущего ограждения такова, что торец перекрытия надежно защищается от внешних воздействий. Ненесущие стены чаще всего именуются навесными.

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, экономической целесообразности. Панельные легкобетонные стены наиболее оправданны в зданиях высотой до 9-12 этажей, несущие кирпичные наружные стены — в зданиях средней этажности, а стены со стальной решетчатой оболочковой конструкцией — в зданиях на 70-100этажей.

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 — ручной кладки, стены из каменных блоков и панелей; стены из небетонных материалов — фахверковые и панельные каркасные и бескаркасные; деревянные стены — рубленые из бревен или брусьев каркасно-обшивные, каркасно-щитовые, щитовые и панельные. Как уже было отмечено выше, для государственных жилищных программ был принят тип индустриального сооружения, поэтому рассмотрим лишь бетонные и каменные стены, применяющиеся в серийных сооружениях до 25 этажей.

Бетонные и каменные наружные стены могут быть однослойной или слоистой конструкции. Однослойные стены возводят из панелей, бетонных или каменных блоков, монолитного бетона, камня и кирпича. В слоистых стенах прочность обеспечивается бетоном и камнем, функции теплозащиты выполняют эффективные утеплители. В число слоев такой ограждающей конструкции может быть включен воздушный прослоек. Конструкции одно- и многослойных стен могут быть полносборными или выполнены в традиционной технике.

Назначение статической функции наружной стены, выбор материалов и конструкций осуществляется с учетом требований СНиП «Противопожарные нормы проектирования зданий сооружений». Согласно этим нормам, несущие стены, как правило, должны быть несгораемыми. Применение трудносгораемых несущих стен с пределом огнестойкости не менее 0,5 час допускается только в одно-двухэтажных домах. Предел огнестойкости несгораемых конструкций стен индустриальных зданий должен составлять не менее 2 час, поэтому они могут быть выполнены только из каменных или бетонных материалов, поскольку повреждение при пожаре вертикальных несущих конструкций может привести к обрушению всех опирающихся на них конструкций и здания в целом.

Ненесущие наружные стены проектируют несгораемыми или трудносгораемыми. В жилых домах выше 9-тиэтажей ненесущие наружные стены могут быть только несгораемыми. Трудносгораемые ненесущие наружные стены применяются лишь при этажности менее 9-ти этажей, они имеют существенно меньший предел огнестойкости (0,25—0,5 час), так как их разрушение приводит только к локальным повреждениям здания.

Толщина наружных стен выбиралась по наибольшей из величин, полученных в результате статического и теплотехнического расчетов, и назначают в соответствии с конструктивными и теплотехническими особенностями ограждающей конструкции. В полносборном бетонном домостроении расчетную толщину наружной стены увязывали с размерами унифицированного ряда наружных стен, принятых при централизованном изготовлении формовочного оборудования 250, 300, 350, 400 мм для панельных и 300, 400, 500 мм для крупноблочных зданий. Расчетную толщину каменных стен согласовывали с размерами кирпича или камня и принимали равной конструктивной толщине, получаемой при кладке. При размерах кирпича 250x120x65 или 250х120×88 мм (модульный кирпич) толщина стен сплошной кладки в один, полтора, два, два с половиной и три кирпича (с учетом вертикальных швов по 10 мммежду отдельными камнями) составляет 250, 380, 510, 640 и 770 мм. Конструктивная толщина стены из пиленого камня или легкобетонных мелких блоков, унифицированные размеры которых составляют 390х190×188 мм, при кладке в один камень равна 390 и в полтора камня — 490 мм.

Панельные бетонные стенымогут быть несущими или ненесущими. Самонесущие панельные стены применяются в зданиях не выше 4 этажей. Массовое применение панельных стен почти во всех странах мира определило исключительное разнообразие их конструкций и разрезок. Однако из всего этого разнообразия для несущих стен в большинстве случаев применима только однорядная разрезка (без перевязки вертикальных швов) и иногда (для домов малой и средней этажности) двухрядная, вертикальная, крестообразная и тавровая.

Рис. 2. Бетонные панели наружных стен: а — однослойная; б — двухслойная; в — трехслойная;1 — конструктивно-теплоизоляционный бетон; 2 — защитно-отделочный слой; 3 – конструктивный бетон; 4 — эффективный утеплитель

Для ненесущих стен возможно применение любой разрезки. Практически для стен любой статической функции наиболее часто применяют однорядную разрезку. Она дает максимальный уровень заводской готовности стен, включая установку в заводских условиях оконных блоков, сливов, подоконников, герметизацию сопряжений оконного блока со стеной и т. д. Соотношение затрат труда на заводе и монтажа ее на стройке составляет 70% к 30%.

Панели из бетонных материалов в СССР с начала индустриализации для разных климатических районов и этажности сооружений проектировались слоистыми и однослойными (рис. 2). Практически все несущие стены проектировались из слоистых железобетонных панелей, выполненных из тяжелого или конструктивного легкого бетона. Однослойные панели из легкого конструктивного теплоизоляционного бетона применялись для несущих стен зданий высотой не более 12 этажей, строящихся западнее третьего климатического района.

Несущие панельные стены из автоклавного ячеистого бетона применялись только в малоэтажных зданиях. Ненесущие стены выполнялись из панелей любой конструкции.

Однослойные бетонные панели выполняют из легких или автоклавных ячеистых бетонов. Однослойные легкобетонные панели формуют из конструктивно-теплоизоляционных бетонов на искусственных пористых заполнителях (керамзит, перлит, шлаковая пемза, шунгезит, аглопорит) и естественных легких заполнителях (щебень вулканических пород — пемза, шлак, туф и др.). Плотность бетона должна быть не более 1400 кг/м³.

Однослойные панели из ячеистых бетонов автоклавного твердения благодаря низкой стоимости (на 10-15% дешевле стен из легких бетонов), относительной доступности и распространенности исходного сырья (цемент и песок) широко используют для наружных стен в районах, где отсутствует сырье для легких заполнителей.

Ячеистые бетоны обладают сравнительно низкой прочностью на сжатие, поэтому панели из таких бетонов применяют преимущественно для ненесущих стен. Технология формования и тепловой обработки существенно влияла на конструктивные решения панелей из ячеистого бетона. Для повышения уровня заводской готовности панели из ячеистых бетонов проектировались составными, в виде клеенных двухмодульных панели однорядной разрезки. Такие панели комплектовались на заводах из мелких фрагментов («досок»), затем склеивались при укрупнительной сборке на полимерных клеях.

Однослойные панели даже ненесущих стен содержали конструктивное армирование, предохраняющее их от хрупкого разрушения и развития трещин при транспортировке и монтаже. Армировались панели пространственными сварными арматурными блоками размерами на панель или отдельными унифицированными блоками. В арматурный блок входили дополнительные элементы, исключавшие раскрытие трещин в наружной зоне углов проемов — косые стержни, дополнительные перекрестные стержни или Г-образные сетки с мелкой ячейкой (рис. 3). От коррозии арматуру защищалась путем предварительного гальванического оцинковывания или путем применения антикоррозионных паст (цементно-битумной, цементно-полистирольной, силикатно-латексовой и др.).

Рис. 3. Схема армирования однослойной легкобетонной панели наружной стены: 1 – каркас перемычки; 2- подъемный стержень; 3 – арматурный каркас; 4 – Г-образная сетка в фасадном слое

Понятие «однослойная панель» достаточно условное. На самом деле помимо основного конструктивного слоя из легкого или ячеистого бетона в панелях из автоклавного ячеистого бетона имелся наружный фасадный и внутренний защитно-отделочные слои. Фасадный защитно-отделочный слой выполнялся из цветных поризованных растворов с плотностью 1200-1400 кг/м³, каменных дробленых материалов, мелких керамических или стеклянных плиток, полихлорвиниловых или поливинилацетатных красок. Технология формования изделий из ячеистого бетона исключала возможность нанесения на торцы панелей защитно-отделочного растворного слоя. Эти поверхности защищались гидрофобной окраской и покрытием гидроизолирующими мастиками.

Бетонные панели двухслойной конструкцииимеют несущий и утепляющий слои. Несущий слой выполнялся из тяжелого или конструктивного легкого бетона, утепляющий — из конструктивного теплоизоляционного легкого бетона плотной или пористой структуры. Более плотный несущий слой имел толщину не менее 100 мм и располагался с внутренней стороны. Иное расположение слоев было нерациональным в статическом и теплотехническом отношении, так как вызывало усложнение конструкции опирания перекрытий, опасность выпадения конденсата в узлах сопряжения наружной стены с внутренними стенами и перекрытиями, отсыревание и расслоение наружных стен из-за накопления конденсирующихся паров и льда в ее толще, особенно по плоскости стыка слоев. Для фасадного защитно-отделочного слоя двухслойных панелей применялись те же материалы, что и в однослойных легкобетонных. Двухслойные панели формовались «лицом вниз», что обеспечивало наибольшую прочность сцепления защитно-отделочного, утепляющего и несущего слоев. Прочное сцепление основных слоев панели гарантировало их совместную работу под нагрузкой и равномерную передачу вертикальной нагрузки в горизонтальных стыках панелей.

Температурно-влажностный режим двухслойных стен был более благоприятным, чем в однослойных. Наличие плотного внутреннего слоя малой паропроницаемости ограничивало количество конденсата в толще панели, а паропроницаемость наружного слоя способствовала интенсивному удалению конденсата и избыточной влаги.

Конструктивное армирование двухслойных панелей было аналогичным армированию однослойных, но рабочая арматура перемычек и элементы связей располагались во внутреннем несущем слое. В тех случаях когда слои панели формовались из плотных бетонов слитной структуры с межзерновой пористостью до 3%, конструктивная арматура устанавливалась без защитных покрытий.

Рис. 4. Связи бетонных слоев в трехслойных панелях: 
а — схема расположения детали гибких связей; б — то же, жестких связей; 1 — подвеска; 2 — распорка; 3 — подкос; 4 — ребро из бетона внешних слоев; 5 — легкобетонное ребро

Бетонные панели трехслойной конструкцииимели наружный и внутреннийконструктивные слои из тяжелого или легкого конструктивного бетона и заключенный между ними утепляющий слой. Для утепляющего слоя применялись наиболее эффективные материалы с плотностью не более 400 кг/м³ в виде блоков, плит или матов из стеклянной или минеральной ваты на синтетической связке, пеностекла, фибролита, полистирольного или фенольного пенопласта. В экспериментальном порядке для утепления панелей использовались заливочные пенопласты, полимеризующиеся во внутренней полости панели. Отрицательный годовой влажностный баланс стен в процессе эксплуатации обеспечивался, как правило, введением специального слоя пароизоляции (фольги, рубероида и т. п.) между внутренним и утепляющим слоем. Бетонные слои панели объединялись гибкими или жесткими связями, обеспечивавшими их монтажное единство (рис. 4).

Наиболее совершенная конструкция гибких связей состоит из отдельных металлических стержней, которые обеспечивают связность бетонных слоев при независимости их статической работы. Гибкие связи не препятствуют температурным деформациям наружного бетонного слоя стены и полностью исключают возникновение температурных усилий во внутреннем слое.Элементы гибких связей выполнялись из стойких к атмосферной коррозии низколегированных сталей или из обычной строительной стали с долговечными антикоррозионными покрытиями. В трехслойных панелях с гибкими связями наружный бетонный слой выполнял только ограждающие функции. Нагрузка от него так же, как и от утеплителя, передавалась через гибкие связи на внутренний бетонный слой. Наружный слой проектировался толщиной не менее 50 мм. Толщину бетонного слоя вдоль стыковых граней панели и по контуру проемов наружный старались увеличить для устройства водозащитной профилировки стыков и граней проемов. Толщина внутреннего бетонного слоя трехслойных панелей с гибкими связями в несущих и самонесущих стенах назначалась не менее 80 мм, а в ненесущих стенах — 65 мм. Утеплялись панели наиболее эффективными материалами — пенополистиролом, минераловатными и стекловатными плитами. Стальные элементы, предназначенные для связи панели с остальными конструкциями здания, располагались в ее внутреннем слое.

В трехслойных бетонных панелях, наряду с гибкими, применяли и жесткие связи между слоями — в виде поперечных армированных ребер, отформованных из тяжелого или легкого бетона. Жесткие связи обеспечивали совместную статическую работу бетонных слоев, защиту соединительной арматуры от коррозии, простоту выполнения. Наличие жестких связей позволяло использовать утеплители любого типа. Недостатком такой конструкции являлось наличие сквозных теплопроводных включений, образуемых ребрами. Это могло привести к выпадению конденсата на внутренней поверхности стены. По этой причине теплоемкость внутреннего бетонного слоя увеличивалась. По результатам расчета температурных панелей толщина утепления назначалась в пределах 80-120 мм, а толщина соединительных ребер — не более 40 мм. Благодаря повышению теплоемкости внутреннего слоя, распределение температур на внутренней поверхности стены становилось более равномерным, исключалось понижение температуры в зоне ребер ниже точки росы.

Конструктивное армирование трехслойных панелей с жесткими связями выполнялось двухслойным — пространственные арматурные блоки (аналогичные блокам одно- и двухслойным панелям) усиливались дополнительной сварной сеткой с ячейкой 200×200 мм, армировавшей фасадный бетонный слой.

Трехслойные конструкции имела ряд существенных преимуществ перед одно- и двухслойными. Большое сопротивление водопроницанию позволяло в широком диапазоне менять прочность стены за счет повышения марки бетона, армирования или увеличения сечения несущего слоя и ее теплозащитные качества путем применения утеплителей различной эффективности. Конструкция трехслойных бетонных панелей проектировалась универсальной — пригодной для широкого диапазона различных статических функций с возможностью работы в различных климатических условиях.

Устойчивость несущих наружных стен обеспечивает пространственное взаимодействие наружных стен с перекрытиями и примыкающими внутренними стенами. Для того чтобы отчетливо представить всю сложность пространственной статической работы этих многообразных индустриальных сборных систем, разрабатывавшихся на перспективу (для зданий до 100 этажей) необходимо рассмотреть конструкции стыков и связей между ними.

Вертикальные стыки воспринимают усилия сдвига, растяжения и сжатия при изгибе стены в своей плоскости (от воздействия неравномерных деформаций основания) и температурно-влажностных деформаций.

Горизонтальные стыки обеспечивают передачу усилий сжатия от вертикальной нагрузки, эта сложная задача обусловила многообразие их конструкций. Различают четыре основных типа горизонтальных стыков: контактный, платформенный, комбинированный и монолитный (рис. 406). В контактном стыке усилие передается через слои раствора непосредственно с панели на панель, в платформенном — через торец панели перекрытия, опирающейся на стену, в комбинированном — через панель стены и торец перекрытия, в монолитном — через бетон замоноличивания стыка.

Дополнительное разнообразие в конструкцию стыка вносит специальная водоотводящая профилировка с противодождевым гребнем, прочным, причем при монтаже зданий выше 5 этажей в зимнее время нарастание прочности этих материалов при отрицательных температурах обеспечивается специальными химическими противоморозными добавками или прогревом.

Рис. 5. Горизонтальные стыки наружных стен: а — контактный; б — платформенный; в — комбинированный профилированный; г — плоский; д — монолитный; е — платформенный при ненесущих наружных стенах; 1 — панель наружной стены; 2 — панель перекрытия; 3 — опорный «палец» панели перекрытия; 4 — цементный раствор; 5 — бетон замоноличивания; 6 — упругая прокладка; 7 — панель внутренней стены

В горизонтальных стыках ненесущих наружных стен предусматривается поэтажная передача нагрузки от их массы на кромки панелей перекрытия или на опорные площадки в торцах панелей внутренних стен. Возможность передачи вертикальной нагрузки от перекрытия на нижележащую панель стены исключается упругим заполнением зазора под перекрытием.

Контактный горизонтальный стык с опиранием перекрытий на панели стены «пальцами» (специальными опорными выступами панелей перекрытия) обладает максимальной несущей способностью. Его применяют для наиболее нагруженных стен различной конструкции.

Профилированный платформенный горизонтальный стык применяется в трехслойных стенах с гибкими связями. Профилированный комбинированный стык с гребнем — в однослойных легкобетонных стенах толщиной 350 мм и менее, а также в двухслойных и трехслойных стенах с жесткими связями между слоями. При этом вертикальная нагрузка передается через гребень и перекрытие.

Рис. 6. Вертикальные стыки стеновых панелей.
а — бетонный бесшпоночный с плоскими стыковыми торцами панелей; б, г — то же, с профилированными торцами; д, к — бетонные шпоночные; л, м — железобетонные шпоночные; 1- поперечная арматура шпонок: 2 — продольная арматура

Плоский комбинированный стык с опиранием перекрытия по всей длине стыка и передачей вертикальной нагрузки как с панели на панель (во внешней зоне стыка), так и через перекрытие (во внутренней зоне) применяют для легкобетонных однослойных панелей толщиной более 350 мм, для панелей любой толщины из ячеистых бетонов и для двухслойных панелей. Монолитный стык, наиболее распространенный за рубежом, в СССР применялся исключительно в сейсмостойком строительстве.

Усилия сдвига по горизонтальным стыкам несущих стен воспринимают обжатые вертикальной нагрузкой плоские швы из цементного раствора. Силы трения и сцепления раствора с бетоном панелей в таких стыках обычно превосходят усилия сдвига от воздействия ветра, внецентренного приложения вертикальных нагрузок и изменения температуры наружного воздуха. При более интенсивных горизонтальных силовых воздействиях, например сейсмических, сопротивление горизонтальных стыков сдвигающим усилиям увеличивают путем устройства специальных армированных шпоночных связей.

По геометрической форме и характеру статической работы различают бесшпоночные и шпоночные вертикальные стыки (рис. 6). В бесшпоночных стыках вертикальные торцы панелей имеют постоянную по высоте форму сечения, в шпоночных — на стыкуемых торцах предусматривают чередующиеся выступы и углубления, за счет которых после замоноличивания образуется шпоночное соединение. В свою очередь, шпоночные соединения подразделяют на бетонные и железобетонные. В бетонных шпоночных стыках сопротивление сдвигу обеспечивает только бетон (раствор) замоноличивания без учета работы на сдвиг стальных связей в стыке. В железобетонных шпоночных стыках сопротивление сдвигу обеспечивает совместная работа бетона, поперечной и продольной арматуры шпонок. Поперечной арматурой стыка служат регулярные, соединенные между собой арматурные выпуски из стыкуемых панелей, продольной — непрерывная сквозная арматура в стыке. Арматура шпонок воспринимает также и растягивающие усилия в стыке.

Наиболее распространенное решение вертикальных стыков — бетонное шпоночное соединение, обладающее большей жесткостью и лучшими изоляционными качествами, чем бесшпоное, в то же время, не требующее существенных дополнительных затрат.

Рис. 7. Связи панелей наружных стен с внутренними: а — сварная; 6 — петлевая; в — самофиксации; г — железобетонная шпоночная; 1 — панель наружной стены; 2 — то же, внутренней; 3 — петлевой арматурный выпуск; 4 — арматурная стыковая накладка; 5 — закладная деталь; 6 — шпоночный вырез; 7 — скоба; 8 — петлевой выпуск с вваренной стальной косынкой; 9 — стальной элемент самофиксации; 10 — шпонка; 11 — прямой арматурный выпуск; 12 — непрерывная вертикальная арматура

Среди рассмотренных решений вертикальные железобетонные шпоночные стыки наиболее прочные и жесткие, работают на растяжение и сдвиг, но требуют больших трудозатрат на выполнение (особенно в зимнее время) и усложненных форм конструкций бортов. Это соединение менее всего поддается индустриализации, оно по технологической сути – кустарное, поэтому в СССР монолитные шпоночные связи применяют только при необходимости такого решения по требованиям прочности (например, в сейсмостойких домах повышенной этажности).

Растягивающие усилия в бесшпоночных стыках и в стыках с бетонными шпонками воспринимают стальные связи. Возможность восприятия переменных по величине и знаку усилий обеспечивают применением для связей мягких сортов сталей с большой площадкой текучести по ГОСТ 380—71.

По принципу соединения все разнообразие конструктивных решений стальных связей в вертикальных стыках сводится к следующим основным типам (рис. 7): сварные, замоноличиваемые связи типа «петля-скоба», болтовые и замковые самофиксирующиеся.

Сварные связи выполняют по арматурным выпускам из панелей или приваркой накладок к ним и к закладным деталям панелей. Эта конструкция связей универсальна, ее можно применять при различной этажности зданий, в обычных и сложных грунтовых условиях, в сейсмостойком строительстве. Сварные связи — основные конструктивные решения растянутых соединений во внутренних конструкциях зданий. В наружных стенах, где требуется проводить трудоемкие работы по защите сварных связей от асмосферной коррозии, часто применяют другие типы связей. Связи типа «петля-скоба» образуют установкой стальных скоб в петлевые арматурные выпуски панелей. Прочность и деформативность таких связей находятся в прямой зависимости от прочности бетона замоноличивания,препятствующего разгибанию и выдергиванию концов скоб из петель. Связи «петля-скоба» менее трудоемки, чем сварные, но уступают последним в прочности. Поэтому основная область применения замоноличенных петлевых связей — здания с малым шагом поперечных стен высотой не более 12 этажей. По высоте этажа устраивают две-три такие связи.

Рис.8. Схемы теплоизоляции угловых стыков панелей наружных стен: а — вкладышами из теплоизоляционных материалов; б — утепляющим скосом; в — замоноличенным стояком отопления; г — то же, отдельно стоящим стояком отопления

Болтовые связи аналогичны по металлоемкости сварным, менее трудоемки, но более деформативны при отсутствии натяжения.

Замковая связь самофиксации образуется при монтаже насадкой жесткой консольной закладной детали в виде горизонтального разомкнутого кольца («замок») в одной панели на вертикальный стальной стержень, закрепленный на жесткой консольной закладной детали в другой панели. Замковая связь обладает необходимой монтажной жесткостью, что позволяет устанавливать панели без временных креплений. Являясь одновременно монтажной и рабочей, замковая связь позволяет ускорить монтаж, — благодаря ее жесткости допускается устраивать связь самофиксации только в одном уровне по высоте этажа. Связи самофиксации болтовые и петлевые применяют только в обычных условиях строительства.

Конструктивного обеспечения изоляционных свойств панельных стен достигают выбором материалов панелей, их фасадных защитно-отделочных слоев и соответствующей конструкцией стыков.

Конструкция стыка должна исключать выпадение конденсата на его внутренней поверхности, возможность сквозных протечек по стыкам и ограничивать их воздухопроницаемость пределами, допускаемыми СНиП.

Теплоизоляционную способность стыков обеспечивают соответствующим выбором стеновых материалов (рис. 8) и дополнительным утеплением всех вертикальных и горизонтальных стыков наружных стен, мест их примыканий к балконам, карнизам, парапетам, цоколям и лоджиям вкладышами из материалов малой теплопроводности. Образующиеся после установки вкладышей пазухи и колодцы заполняют бетоном для снижения воздухопроницаемости стыков. Особое внимание уделяется теплоизоляции выступающих угловых вертикальных стыков наружных стен, где теплопотери максимальны. С этой целью применяют утепляющие вкладыши, устройство внутреннего скоса либо подачу дополнительного тепла в стык от замоноличенного или свободно установленного стояка отопления. В зданиях с поперечными несущими стенами утеплению наружных углов способствует устройство утолщенных торцовых несущих наружных стен.

Защита панельных стен от протечек определяется рассмотренным выше выбором конструкции и материала стен в соответствии с климатическими воздействиями и выбором соответствующей этим воздействиям системы водозащиты стыков. В зависимости от системы водозащиты различают закрытые, дренированные, открытые или комбинированные стыки (рис. 9).

Рис. 9. Изоляция рядовых стыков панелей наружных стен: а — закрытый стык; б — дренированный; в, г — варианты открытого стыка; 1 — защитное покрытие; 2 — герметизирующая мастика; 3 — упругая прокладка; 4 — наклеенная лента гидроизоляционного материала; 5 — утепляющий вкладыш; 6 – бетон замоноличивания; 7 — водоотводящий фартук; 8 — водоотбойная лента; 9 — канал декомпрессии

Закрытые стыки имеют герметизированную синтетическими мастиками внешнюю зону (устье). Мастики наносят по уплотняющим шнуровым прокладкам (гернит, пороизол), установленным на клею. Наличие упругих прокладок дает герметикам возможность свободных деформаций. Благодаря хорошей адгезии к бетону и большой растяжимости (удлинение без разрыва на 100% и более), герметизирующие мастики компенсируют температурно-влажностные деформации панелей без раскрытия стыков (величина максимальных линейных температурно-влажностных деформаций для одномодульных панелей 2,2 мм, для двухмодульных — 4,5 мм), обеспечивая тем самым их водо- и воздухоизоляцию. В качестве герметиков используют пленочные (полисульфитные, силиконовые) или объемные нетвердеющие (полиизобутиленовые и др.) мастики, сохраняющие свои основные свойства при температурах до —40°С. Долговечность герметизирующих материалов не превышает 20-30 лет, т. е. существенно ниже долговечности конструкций здания. Поэтому при конструировании стыков предусматривают возможность смены герметиков и защиты их от прямого воздействия солнечных лучей — одной из основных причин их старения. С этой целью герметик размещают в глубине устья, покрывают полимерцементными составами или светоотражающей покраской.

Конфигурацию устья стыков проектируют таким образом, чтобы установка герметиков не встречала затруднений и смена и происходила бы снаружи с навесных люлек, без нарушения нормальной эксплуатации дома. Для этого в устье предусматривают компенсаторы зазора (бетонные приливы, которые исключают возможность плотного смыкания панелей в устье). Дренированные стыки аналогичны закрытым, но дополнены конструктивными устройствами, позволяющими поэтажно отводить наружу воду, случайно проникшую в стык.

Систему водозащиты панельных наружных стен обеспечивают декомпрессионная полость в вертикальном стыке (местное уширение зазора стыка в виде вертикального цилиндрического канала), небольшие отверстия и водоотводящие фартуки из алюминиевых сплавов, фольгоизола, кислото- и морозостойкой резины. Фартуки располагаются в местах пересечения вертикальных и горизонтальных стыков. В горизонтальных стыках дополнительной водоотводящей мерой служит их специальная профилировка с противодождевым гребнем.

Открытые стыки имеют открытое устье, в которое может попадать вода, но ее проникание в глубину ограждения исключается за счет специальных конструктивных устройств. В горизонтальных стыках основные конструктивные меры водоотвода — устройство противодождевых гребней высотой до 120 мм и водоотводящих фартуков; в вертикальных стыках — водоотбойных экранов из алюминиевой, неопреновой или резиновой ленты. Позади экрана располагают декомпрессионную полость, а на стыковых гранях панелей иногда устраивают наклоненные наружу дренажные борозды. Открытые стыки применяют для трехслойных стен с гибкими связями в любых климатических условиях. В этом случае увеличение теплопотерь в стыке минимально: утепляющий слой конструкции расположен за пределами устья. В стыках трехслойных панелей с жесткими связями и в однослойных теплопотери через открытое устье больше. Поэтому открытые стыки в стенах из таких панелей используют в панелях из легкого бетона плотностью до 1200 кг/м³ в районах с расчетной зимней температурой не ниже -17°С, из легкого бетона с плотностью до 950 кг/м³ — не ниже -22°С, трехслойных панелей с жесткими связями — не ниже -27°С.

Комбинированные стыки объединяют элементы защиты по принципу закрытого и открытого стыка. Основная область применения — первые этажи домов с открытыми стыками в остальных этажах.

Рис.10. Разрезка наружных стен на панели: а — подчеркнута кессонным рельефом панелей; б — подчеркнута контурной облицовкой панели; в –разрезка замаскирована облицовкой простенков; г – разрезка скрыта в рельефе поверхности простенков

Воздухо- и водонепроницаемость вертикальных стыков дополнительно обеспечивают за счет их обклейки с внутренней стороны водо- и воздухоизоляционной лентой из биостойкого рубероида на асбестовой основе, наирита или морозостойкой резины. Для надежной наклейки изоляционной ленты с внутренней стороны вертикальных стыков всех типов предусматривают расширенную полость, и во всех случаях, когда это допускает конструктивная система здания, предусматривают строгую последовательность производственных операций: монтаж наружных стен, обклейка стыка, монтаж внутренних стен, монтаж перекрытий, установка с уровня смонтированного перекрытия утепляющих вкладышей и замоноличивание вертикальных стыков. Чтобы температурные деформации панелей не вызвали разрыва изоляционной ленты, в ней устраивают складку — компенсатор по оси стыка. В качестве дополнительной меры водо- и воздухонепроницаемости вертикального стыка в отдельных случаях предусматривают сопряжение панелей внахлестку или в четверть.

Дополнительными конструктивными мерами защиты стыков могут быть нащельники и накладки, специальная профилировка фасадной поверхности панелей,однако их применение в большинстве случаев ограничено по архитектурным, экономическим или технологическим соображениям.

Эстетические качества наружного слоя панелей должны были способствовать созданию зрительного эффекта преодоления тектонической монотонности регулярной разрезки индустриального панельного сооружения.

Даже поверхностное знакомство с конструкцией наружного ограждения новых индустриальных сооружений позволяет понять, что это – действительно новый тип жилого здания, предусматривающий абсолютно новые подходы не только в проектировании и строительстве, но и в эксплуатации. Хотя этот период не требует особых затрат при строгом соблюдении нормативных требований – однако, эти сооружения должны эксплуатироваться под контролем государственных органов технического надзора.

* * *

Монолитные и сборно-монолитные бетонные наружные стены применяют в монолитных и сборно-монолитных домах различных строительных систем.

Разработаны одно-, двух- и трехслойные конструкции. Широкое применение благодаря технологичности получили однослойные конструкции. Однослойные стены формуют из легких бетонов с плотностью не более 1600 кг/м³ на различных естественных и искусственных пористых заполнителях (керамзите, аглопорите и др.). В зависимости от эффективности заполнителя, требуемой несущей способности и климатических условий строительства толщина однослойных стен составляет 30-50 см.

Рис. 11. Слоистые сборно-монолитные стены: а – двухслойная с наружным сборным слоем из блоков теплоизоляционного бетона; б – то же, с внутренним сборным теплоизоляционным слоем; в – трехслойная с наружным утеплением двухслойными панелями

Как правило, в состав однослойной монолитной стены входят помимо основного конструктивно-теплоизоляционного бетонного слоя наружный защитно-отделочный и внутренний отделочный слой раствора. Проходит проверку в экспериментальном строительстве конструктивное решение однослойных стен толщиной 40 см, формуемых из плотного легкого бетона без фасадного слоя.

Слоистые стены иногда проектируют монолитными, но чаще (по технологическим соображениям) сборно-монолитными (рис. 10). Двухслойные стены содержат несущий бетонный монолитный слой и утеплитель. Несущий слой выполняют из тяжелого или конструктивного легкого бетона толщиной не менее 12 см. Сборно-монолитные двухслойные стены применяют в двух конструктивных вариантах: с расположением утепляющего слоя с наружной или с внутренней стороны несущего монолитного бетонного слоя. При расположении утепляющего слоя с наружной стороны, его проектируют в виде сборных декоративно-теплоизоляционных элементов — офактуренных панелей или плит из теплоизоляционного бетона. При этом сборные декоративно-теплоизоляционные элементы выполняют функции наружной опалубки. Декоративно-теплоизоляционные элементы должны иметь арматурные выпуски для анкеровки к несущему монолитному слою. В случаях, когда установка сборных элементов осуществляется после формования несущего слоя, в них предусматривают закладные детали или выпуски для навески на несущий слой.

В двухслойных стенах с утеплителем изнутри последний выполняют из жестких плит или блоков (автоклавный пенобетон, пеностекло или др.), выкладываемых на растворе в виде самонесущих стенок на перекрытии.

Вариант двухслойных стен с утеплителем изнутри технологически наиболее удобен, но в теплотехническом отношении приемлем только в странах с мягким климатом и положительными значениями расчетных температур наружного воздуха в зимнее время.

Трехслойные монолитные стены проектируют с гибкими или жесткими связями между бетонными слоями.

Конструкции связей и материалы утеплителя аналогичны используемым в трехслойных бетонных панелях. Толщина внутреннего бетонного слоя принимается не менее 12 см, наружного — 6 см.

Трехслойные сборно-монолитные стены имеют внутренний бетонный монолитный не­сущий элемент и сборный защитно-декоративный наружный. Защитно-декоративный элемент представляет собой двухслойную панель с утепляющим слоем с внутренней стороны либо отдельные офактуренные бетонные плиты, в которых к специальным выпускам прикреплены плиты эффективного утеплителя.

Так же, как и в сборно-монолитных двухслойных стенах, защитно-декоративные элементы трехслойных стен могут служить наружной опалубкой при бетонировании несущего слоя или навешиваться на последний после его возведения и распалубки.

Прочность и долговечность бетонных стен обеспечивается назначением марок бетона по прочности и морозостойкости в соответствии с требованиями статических расчетов и с учетом климатических воздействий, но не ниже минимальных марок для бетонных стеновых панелей.

Изоляционные качества монолитных бетонных стен благодаря отсутствию стыков иногда оказываются выше, чем у сборных стен.

Композиционно-декоративные качества монолитных стен связаны с возможностью более свободно выбирать форму поверхности стены (плоской, выпуклой или вогнутой). Виды отделок фасадных поверхностей в монолитном и сборно-монолитном домостроении в целом не отличаются от применяемых в панельном домостроении.

* * *

Крупноблочные дома обычно проектируют бескаркасными, на основе двух конструктивных схем: с продольными стенами для 5-этажных зданий и с поперечными — для многоэтажных. Иногда (на отдельных участках объема здания) применяют комбинированную конструктивную систему крупноблочных зданий с внутренним каркасом. Соответственно крупноблочные стены выполняют несущими или самонесущими с разрезкой по высоте этажа на 2, 3 или 4 ряда блоков (12). Выбор типа разрезки зависит от материала и статической функции стен. Так, например, двухблочную разрезку используют только для самонесущих стен из автоклавного ячеистого бетона.

Рис. 12. Крупноблочные стены. Схемы разрезок наружной стены на блоки: основные типы блоков и их вертикальных стыков: а — четырехрядная; 6 — трехрядная; в — двухрядная (трехблочная); д — двухрядная (двухблочная) разрезка наружной стены; е — сечения простеночных блоков; ж — рядовой стык простеночных блоков; и — то же, угловой; к — стык простеночного и подоконного блоков; 1 — простеночный; 2 — перемычечный; 3 — подоконный блоки; 4 — однослойный легкобетонный блок сплошного сечения; 5 — то же, многопустотный; 6 — кирпичный с легкобетонным заполнением; 7 — то же. сплошного сечения; 8 — герметизирующая мастика; 9 — конопатка; 10 — легкий бетон; 11 — железобетонная перемычка; 12 — утепляющий вкладыш; 13 — сечение легкобетонного перемычечного блока; 14 — то же, кирпичного

Материалами для крупных блоков служат легкие бетоны с плотностью до 1600 кг/м³ на различных пористых заполнителях, автоклавные ячеистые бетоны плотностью до 800 кг/м³, кирпичная сплошная или облегченная кладка, природный камень (известняк, туф и др.) плотностью до 1800 кг/м³. Блоки из автоклавного ячеистого бетона применяют для само­несущих стен с двухрядной разрезкой. Кирпичные крупные блоки применяют крайне редко для стен двух-четырехрядной разрезкой. Дополнительным конструктивным эле­ментом перемычечного блока такой стены служит легкобетонная перемычка Г-образного сечения. Крупные блоки из природного камня выпускают с двух-четырехрядной разрезкой и применяют в районах, где сырье для них является местным материалом.

Наиболее часто в несущих и самонесущих стенах применяют крупноблочные конструкции из легких бетонов, выполненные по двухрядной разрезке. Трех-четырехрядные разрезки применяют в стенах из силикатных и керамических блоков и из природного камня.

При любой из разрезок соблюдают принцип перевязки швов и укладки блоков на раствор. В соответствии с местоположением различают блоки простеночные, перемычечные, подоконные, цокольные, карнизные, парапетные, рядовые и угловые. Перемычечные блоки имеют четверти с внутренней стороны: поверху для опирания перекрытий, понизу для установки заполнения проема. В простеночных блоках для установки заполнения проемов предусмотрены четверти по вертикальным боковым граням. С наружной стороны блоки имеют защитно-отделочный слой.

В легкобетонных и кирпичных блоках — это декоративный бетон на белом или цветном цементе с заполнителем из крошки декоративного камня; в блоках из ячеистого бетона — поризованный раствор, дробленые каменные материалы или покраска — полихлорвинило­вая либо поливинилацетатная.

В легкобетонных блоках иногда предусматривают несколько рядов щелевидных пустот, параллельных фасаду, а в кирпичных или каменных — эффективную кладку с утеплением легким бетоном или плитными утеплителями. Эти меры способствуют снижению массы блоков при повышении их теплоизоляционной способности.

Прочность крупноблочных стен достигают прочностью бетона блоков и раствора, перевязкой кладки блоков и их сцеплением с раствором, поэтажной обвязкой перемычечными блоками, соединенными стальными связями.

Устойчивость крупноблочных наружных стен обеспечивают их пространственным взаимодействием с перекрытиями и внутренними поперечными стенами, объединяемыми с наружными стенами специальными стальными связями.

Рис. 13. Связи наружных крупноблочных стен с внутренними стенами: а — в домах малой и средней этажности; б — в многоэтажных домах; 1 — блок наружной стены; 2 — блок внутренней стены; 3 — арматурный каркас; 4 — цементный раствор; 5 — стальная шпонка из уголка или швеллера; 6 — стальная закладная деталь блока

В зданиях средней этажности связи пересекающихся стен проектируют из Г- или Т-образных сварных сеток, из полосовых или круглых арматурных стержней, уложенных в раствор горизонтальных швов, в зданиях повышенной этажности применяют сварные жесткие связи по закладным деталям в блоках (рис. 414).

Изоляционная способность крупноблочной стены обеспечивается по телу блоков толщиной, соответствующей теплотехническому расчету (при коэффициентах теплопроводности материалов блоков 0,21-0,58 Вт/м°С) и водонепроницаемым защитно- отделочным наружным слоем, по стыкам блоков — заполнением, компенсирующим ослабление изоляции в местах разрезки стены на блоки.

Возможность сквозного проникания холодного наружного воздуха или влаги  через стены по стыкам между блоками исключают уже во внешней зоне стыка — устье, герметизируя его синтетическими мастиками по принципу закрытого стыка бетонных панельных стен. Внутреннюю зону плоских горизонтальных стыков заполняют цементным раствором, через который передают силовые воздействия, а внутреннюю зону вертикальных стыков заполняют конструктивно-теплоизоляционным легким бетоном. Он утепляет стык,

выполняет статические функции и служит дублирующей защитой от инфильтрации и протечек в период ремонта или старения герметизации устий. В случаях, когда по теплотехническим требованиям эффективность легкобетонного заполнения оказывается недостаточной, в полость стыка вводят дополнительный утепляющий вкладыш из минераловатной или пенополистирольной плиты.

Применяют две формы вертикальных стыков блоков: с внутренней полостью, открытой в помещение, или с закрытой. Первую используют в стыках простеночных блоков, вторую — в стыках простеночных блоков с подоконными. В стыках с открытой внутренней полостью возможно применение дополнительной изоляции — обклейки стыка лентой гидроизоляционного материала.

Декоративные качества крупноблочным стенам придают цвет и фактура защитно-отделочного слоя, выбираемые в соответствии с композиционным решением здания. В качестве декоративного средства широко используют также окраску фасадов перхлорвиниловыми, поливинилацетатными и другими атмосферостойкими красками, наносимыми по защитно-отделочному слою. Применяют одноцветную окраску всей поверхности стен либо двухцветную, подчеркивающую рисунок конструктивной разрезки стены.

Рис. 14. Материалы и типы сплошных кладок наружных каменных стен: а — кирпич сплошной; б — кирпич пустотелый; в — керамические камни; г — легкобетонные камни со щелевыми пустотами — целый и половинный; д — то же, трехпустотный, тычковый и ложковый; е — кирпичная кладка шестирядная; ж — то же, двухрядная; и — кладка из керамических камней; к, л — кладка из бетонных и природных камней; м — кладка из камней ячеистого бетона с облицовкой кирпичом

* * *

Техническая типология кирпичных зданий после индустриализации также полностью изменяется. В табл. 36 стены второй группы капитальности, обладавшие значительно большей мощностью на практике, приравниваются к толщине стены в 2-2,5 кирпича индустриального изготовления.

При индустриализации производство кирпича резко возрастает, но объемы его производства не могут обеспечить возросшие объемы жилищного строительства. Поэтому, наряду с индустриальной сплошной кладкой стен, нормативами предусматриваются облегченные типы кладок.

Рассмотрим конструкции кирпичных стен, использовавшихся при строительстве индустриального жилья.

Каменные стены ручной кладки. Материалом для каменных стен служат кирпич или камни правильной формы, выполненные из естественных или искусственных (обожженная глина, бетоны) материалов, и раствор (известковый, известково-цементный или цементный), по которому камни  укладывают горизонтальными рядами с взаимной перевязкой швов.

Кирпич (глиняный и силикатный, полнотелый и пустотелый) имеет массу до 4-4,3 кг, камни (керамические пустотелые плотностью до 1400 кг/м³, легкобетонные пустотелые плотностью до 1200 кг/м³, из автоклавного и неавтоклавного ячеистого бетона плотностью до 800 кг/м³, из природных легких каменных материалов плотностью до 1800 кг/м³) имеют высоту до 20 см и массу до 30 кг (рис. 14).

Прочность конструкции стены обеспечивают прочность камня и раствора и укладка камней с взаимной перевязкой вертикальных швов. При этом перевязка швов кладки предусмотрена не только в плоскости стены, но и в плоскости примыкающих к ней поперечных стен. Наиболее распространенный тип кладки — шестирядная, где пять последовательно уложенных с перевязкой в плоскости стены ложковых рядов перевязывают (в плоскости и из плоскости стены) шестым тычковым рядом. Только при высоких требованиях к прочности стены применяют более трудоемкую двухрядную кладку с перевязкой всех вертикальных швов в каждом ряду (так называемую цепную кладку).

Несущая способность каменных стен в зависимости от применяемых материалов и в соответствии с требованиями проекта может изменяться в очень широких пределах. Дополнительное повышение несущей способности каменной кладки дает ее армирование горизонтальными сварными сетками, укладываемыми через 2-5 рядов. Этот прием используют в ограниченном объеме только в частных случаях, например, для сильно нагруженных узких простенков в нижних этажах высоких зданий. Существенно повышает сопротивление кладки изгибу ее вертикальное армирование, дополненное вертикальными железобетонными монолитными включениями (комплексная кладка) и поэтажными монолитными поясами.

Рис. 15. Связи каменных стен с перекрытиями: а — по железобетонному настилу; б — по деревянным балкам; 1 — анкер из арматурной стали; 2 — железобетонный настил. 3 — цементный раствор; 4 — подъемная петля; 5 бетон замоноличивания; 6 — деревянная балка; 7 — анкер из стальной полосы; 8 — арматурный пояс (устанавливается только в зданиях 9 и более этажей)

Эти меры сопряжены с увеличением затрат стали на конструкцию стены и труда на ее возведение, поэтому к их использованию прибегают в особых случаях, например в сейсмостойком строительстве при высокой расчетной сейсмичности.

Устойчивость каменных наружных стен обеспечивается их пространственным взаимодействием с внутренними несущими конструкциями — стенами и перекрытиями. Для обеспечения пространственного взаимодействия наружные стены жестко связывают с внутренними стенами перевязкой кладки, а с перекрытиями из железобетонных настилов — заведением последних в стену не менее чем на 100 мм, опиранием на стену через слой прочного раствора и соединением стен с перекрытиями стальными анкерами. При устройстве перекрытий по балкам последние заводят в стену на 250 мм и связывают анкерами с кладкой через каждые 6 м (рис. 15). В многоэтажных зданиях, кроме того, предусматривают поэтажные арматурные пояса, располагаемые в растворном шве под перекрытием либо над ним (при высоких надоконных перемычках).

Шаг поперечных внутренних стен — диафрагм жесткости, обеспечивающих устойчи­вость продольных фасадных стен, зависит от качества кладки и конструкции перекрытий. Так, в малоэтажных зданиях с деревянными перекрытиями он составляет 12 м, а в домах со сборными железобетонными перекрытиями достигает 30-40 м. Нулевой является прочность свежеуложенного раствора или раствора в стадии оттаивания кладки (при возведении стен методом замораживания зимней кладки).

Долговечность каменных стен обеспечивает морозостойкость материалов, применяемых для внешней части кладки. Для стен зданий, строящихся в I климатическом районе или в районах побережий Тихого и Ледовитого океанов, не входящих в I климатический район, марки морозостойкости стеновых материалов принимают на одну ступень выше. Так же на одну ступень повышают марки морозостойкости стеновых материалов зданий высотой более 9 этажей.

Большинство стеновых материалов из камня удовлетворяет этим требованиям, и их можно применять в зданиях различной капитальности. Исключение составляют конструкции стен из ячеистых бетонов. Для повышения их морозостойкости фасадную поверхность блоков из ячеистого бетона покрывают защитно-отделочным слоем из морозостойкого поризованного раствора либо выполняют кладку стен с кирпичной наружной облицовкой толщиной в 1/2 кирпича. Связь облицовки с кладкой обеспечивают стальными скобами или перевязкой тычковыми рядами кирпичной кладки через каждые три ряда камней по высоте стены.

Рис. 16. Облегченные кладки многослойных наружных стен: I — с горизонтальными; II — с вертикальными диафрагмами жесткости; а — кирпично-бетонная кладка; б — с утепляющими вкладышами из легкого или ячеистого бетона; в — с засыпкой шлаком или керамическим гравием; г — с плитным утеплителем и воздушной прослойкой; д — то же. с усиленным внутренним несущим слоем; е — колодцевая кладка с утепляющей засыпкой и горизонтальными армированными диафрагмами из цементного раствора

Теплозащитная способность наружных стен при проектировании назначается в соответствии с гигиеническими требованиями и с учетом необходимости экономии топливных ресурсов. Толщину стены принимают по наибольшему из значений, полученных в результате расчета экономически целесообразного сопротивления теплопередаче и статического расчета. Материалы и конструкции каменных стен имеют разнообразные теплотехнические качества. Коэффициент теплопроводности сплошной каменной кладки меняется в пределах 0,7 Вт/(м°С) для кладки из туфа до 0,35 Вт/(м°С) для кладки из керамических пустотелых камней. Это дает возможность за счет выбора наиболее теплоэффективного материала существенно уменьшить сечение однослойной стены, ее массивность, стоимость и трудоемкость возведения. Поэтому сплошную кладку наружных стен выполняют преимущественно из пустотелых керамических, легкобетонных камней или кирпича.

Следует выбирать кладку такого типа, при котором щели в большинстве камней расположены перпендикулярно тепловому потоку, что повышает теплотехнические качества стены.

При отсутствии легких каменных материалов применяют кладку из полнотелого кирпича или камней. Однако в связи с тем, что теплопроводность таких материалов велика, расчетная толщина стен сплошной кладки для большинства климатических районов составляет два, два с половиной кирпича, при этом несущая способность стен в верхних 4-5 этажах не может быть полностью использована.

Для экономии камня и трудозатрат при сохранении требуемой теплозащитной способности применяют облегченные многослойные стены. Существует ряд разновидностей многослойных конструкций каменных стен. В жилых зданиях наибольшее применение получили трехслойные конструкции облегченных кладок. Они содержат продольные стенки толщиной по 1/2 кирпича и между ними внутренний утепляющий слой.

Иногда по требованиям прочности внутренний слой кладки, на который передают нагрузку от перекрытий, выполняют толщиной в 1 кирпич (рис. 16). Различия в конструкциях кладок заключаются в способах обеспечения совместной статической работы внешних слоев кладки, а также в материале утепления и участии этого материала в статической работе стены. Связи между слоями проектируют гибкими или жесткими. Гибкие связи выполняют в виде стальных скоб. При гибких связях кирпичные слои стены раздельно воспринимают приходящиеся на них нагрузки.

Рис. 17. Примеры декоративной облицовочной кладки фасадных стен из облицовочного кирпича и керамических блоков

Жесткие связи выполняют в виде поперечных диафрагм, соединяющих внешние слои. По расположению поперечных диафрагм различают конструкции стен с горизонтальными и вертикальными связями. В стенах с горизонтальными диафрагмами последние выполняют через каждые пять рядов, в стенах с вертикальными диафрагмами (колодцевая кладка) шаг диафрагм составляет 0,65 или 1,17 м. В уровне перекрытий и перемычек поперечную связь продольных внешних стенок облегченных кладок любого типа создают один-два горизонтальных ряда сплошной кладки.

Связи в углах и пересечениях облегченных стен с внутренними усиливают арматурными стержнями, которые укладывают в растворе горизонтальных швов в трех уровнях по высоте этажа. Для утепления облегченных кладок применяют утеплители из полужестких минераловатных плит на синтетической или битумной связке, цементного фибролита, пеностекла, вкладыши из легкого или ячеистого бетона, монолитный легкий бетон плотностью до 1400 кг/м³ или минеральные засыпки плотностью до 1000кг/м³.

По теплотехническим и экономическим показателям наиболее целесообразны конструкции стен с плитным утеплителем. Однако ихнесущая способность ограничена 3—5 этажами (в зависимости от конструктивной схемы здания).

Теплозащитная способность стен облегченной кладки во многом зависит от воздухопроницаемости их внешнего слоя. Кладку этого слоя следует выполнять тщательно, заполняя раствором все вертикальные и горизонтальные швы с последующей расшивкой.

Для дополнительного повышения теплозащитной способности таких стен в их конст­рукции часто предусматривают воздушный прослоек с наружной стороны утеплителя. Толщину воздушного прослойка фиксируют пробками из материала утепляющих плит. Однако учет воздушных прослойков в теплотехническом расчете такой стены допускается только при выполнении наружной штукатурки. Использование в качестве утеплителя монолитного легкого бетона существенно повышает несущую способность слоистой стены, что позволяет применять ее в зданиях высотой до 9 этажей. В то же время в первые годы эксплуатации теплозащитные качества такой стены могут оказаться ниже расчетных из-за повышенного влагосодержания. Кроме того, применение такой кладки недопустимо при производстве работ в зимних условиях методом замораживания. В связи с этими ограничениями применение кирпично-бетонной кладки наиболее целесообразно в теплом климате.

Рис. 18. Кладка наружных стен с облицовкой: а, б из кирпича совместно с лицевым кирпичом; в — из керамических камней совместно с лицевым кирпичом; г — из кирпича совместно с лицевыми керамическими камнями; д — из кирпича с закладными облицовочными керамическими плитами; е — из кирпича и керамических камней; ж — то же, с облицовкой прислонными керамическими плитками на растворе; и — из кирпича с облицовкой плоскими плитами (каменными, бетонными), с прокладными рядами из тех же плит

 При выполнении утепляющего слоя из минеральных засыпок следует предусматривать меры по ограничению их осадки. В стенах с горизонтальными диафрагмами из тычковых рядов кладки последние служат ограничителями осадки, в стенах колодцевой кладки для ограничения осадки вводят через каждые шесть рядов дополнительные горизонтальные диафрагмы из слоя кладочного раствора, армированного сварной сеткой. Декоративные свойства каменной кладки из кирпича и естественного камня весьма высоки. Для фасадного ряда кладки применяют лицевой кирпич и лицевые керамические камни (стены с облицовкой), укладываемые вперевязку с камнями или кирпичом основного слоя.

Швы на фасаде между лицевыми камнями тщательно расшивают. Существуют разнообразные приемы декоративной кладки фасадного ряда, в том числе и без перевязки швов (рис. 17). Для кладки карнизов, поясков и других архитектурных деталей применяется профильный лицевой кирпич и камень.

При композиционной необходимости изменения цвета или фактуры плоскости фасадной стены применяют облицовку керамическими плитами. Среди них различают крупные закладные керамические неглазурованные толстостенные беспустотные плиты и прислонные глазурованные малогабаритные плитки. Последние прикрепляют к стене на растворе и используют для облицовки плоскости стены или ее отдельных элементов, например цоколей (рис. 18). Закладные плиты имеют высоту в 3-4 ряда кладки, их устанавливают в процессе возведения стены. Горизонтальный шов на ширину верхней кромки полки закладных плит выполняют незаполненным раствором для компенсации вертикальных деформаций осадки кладки. Облицовку прислонными плитками осуществляют не ранее чем через полгода после возведения стен. Для лучшего сцепления с раствором, на котором выполнена облицовка, кладку стены ведут впустошовку.

В отдельных случаях в соответствии с архитектурным решением применяют облицовку кирпичных стен плитами из декоративного бетона или естественного камня. При высоте бетонных плит до 300 мм облицовку осуществляют в процессе кладки, перевязывая ее прокладными горизонтальными рядами бетонных плит.

Детали каменных стен. Цоколи каменных стен выполняют из прочного полнотелого кирпича сплошной кладки (рис. 18). На расстоянии 15-20 см от верха отмостки укладывают горизонтальный гидроизоляционный слой, защищающий наземную часть стены от грунтовой влаги. Гидроизоляционный слой выполняют из двух слоев рубероида на мастике или из цементного раствора. В соответствии с композиционным решением иногда применяют облицовку кирпичного цоколя плитами естественного камня или прислонными керамическими плитками.

При выполнении цоколя из бетонных фундаментных блоков или цокольных панелей последние размещают с отступом внутрь от фасадной поверхности (так называемый цоколь с подрезкой). При этом в нависающей над цоколем наружной стене фасадные камни нижнего ряда кладки заменяют железобетонными брусками. Цоколь из бетонных блоков обычно облицовывают прислонными керамическими плитками, а цокольные панели имеют защитно-отделочный слой, выполненный на заводе из декоративного бетона или облицовочных плиток.

Проемы оконные и дверные в каменных стенах выполняют с устройством четвертей с наружной стороны по вертикальным и верхней граням. Четверти защищают от инфильтрации стык кладки со столярным блоком аполнения проема.

Рис. 19. Детали каменных стен:а, б — перемычка сборная железобетонная; в — то же, с закладным стальным уголком; г — то же, рядовая; д — каменный карниз; е — железобетонный карниз; ж — парапет; 1 — брусковая перемычка; 2 — балочная перемычка; 3 — профильный кирпич; 4 — стальной уголок; 5 — арматурный стержень; 6 — цементный раствор; 7 — карнизная железобетонная плита; 8 — анкерная балка; 9 — парапетный камень

Размер четверти в кирпичной кладке 65х120 или 88х120, в каменной — 100х100 мм. В стенах из блоков естественного камня четверти не устраивают. Проемы перекрывают, как правило, сборными железобетонными перемычками, воспринимающими вертикальную нагрузку от вышележащей кладки, а в несущих стенах — и от перекрытий. Промышленность сборного железобетона выпускает стандартные брусковые и балочные перемычки (рис. 19, а, б).

Брусковые перемычки имеют сечение 120х75 и 120х150, а балочные — 120х220 и 120х300 мм. Перемычки обычно проектируются комбинированными из нескольких элементов — в самонесущих стенах только из брусковых, со смещением фасадного бруска на один ряд вниз для образования четверти, в несущих из брусковых и одной-двух балочных, воспринимающих нагрузку от перекрытий. Железобетонные перемычки могут не выявляться на фасаде при применении лицевого профильного кирпича. В некоторых случаях могут быть применены традиционные конструкции рядовых перемычек из армированной кладки на цементном растворе.

Рис. 20 Однослойная панель из керамических камней: 1 — арматурный каркас; 2 — подъемная петля; 3 — паз для заполнения стыка

Венчающая часть наружных стен выполняется в виде карниза при наружном водоотводе с крыши или парапета при внутреннем водоотводе. Карниз в каменных стенах часто выкладывают из кирпича или камня, однако величина выноса таких карнизов по условиям прочности ограничена половиной толщины стены, а последовательный напуск кирпича для образования свеса должен составлять в каждом ряду не более ‘/з камня. При необходимости устройства карниза с большим выносом его выполняют из сборных железобетонных плит, заанкеренных в кладку.

Парапет представляет собой часть стены, возвышающуюся над крышей, выполненную в сплошной кладке. Толщину стены в зоне парапета принимают уменьшенной до 1 камня. Возвышение парапета над поверхностью крыши должно составлять не менее 300 мм. Верхнюю плоскость кладки парапета защищают от увлажнения сливом из оцинкованной стали или бетонным парапетным камнем.

Стены из кирпичных и каменных панелейпроектируют несущими и самонесущими, преимущественно однорядной разрезки. Несущие конструкции стен из кирпичных панелей имеют горизонтальную и вертикальную разрезки.

Материалами панелей служат глиняный или силикатный кирпич, пустотелый кирпич или керамические камни, природный пиленый камень. В качестве плитных утеплителей используются пенополистирол, минеральные и стекловатные плиты на синтетической связке, цементный фибролит и др. В зависимости от природно-климатических условий и выбранных материалов конструкций применяют одно-, двух- или трехслойные панели.

Однослойные панели проектируют из керамических камней толщиной в 1, 1/2 или 2камня без защитно-отделочного фасадного слоя.

Двухслойные панели имеют внутренний несущий слой толщиной не менее 1/2 кирпича, слой плитного утеплителя и фасадный армированный защитно-отделочный слой толщиной не менее 50 мм.

Рис. 21 . Трехслойная виброкирпичная панель: а — с внешними слоями толщиной в 1/4 кирпича; 6 — то же, толщиной в 1/2 кирпича; 1 — арматурный каркас; 2 — подъемная петля; 3 — закладная деталь; 4 — утеплитель

Трехслойные панели имеют внутренний и наружный слои Толщиной 1/4 или 1/2 кирпича и слой утеплителя. Наружный слой может быть выполнен из лицевого кирпича или из обычного кирпича и фасадного защитно-отделочного слоя из декоративного бетона толщиной 20-25 мм. С внутренней стороны панели любой конструкции покрыты отделочным слоем из раствора толщиной 15-20 мм.

В панелях предусматривают конструктивное армирование в виде пространственного каркаса, с которым связаны подъемные петли и закладные детали для соединений с другими конструкциями.

Связи каменных панелей с внутренними конструкциями, прочность и изоляционные свойства стыков обеспечиваются теми же методами, что и в стенах из бетонных панелей.