Особенности конструкции наружных стен многоэтажных зданий

Наружные стены в каркасных зданиях, решенные по принципу навесных и освобожденные от несущих функций, стали заполнением каркаса.

В каркасных многоэтажных зданиях Москвы наружные стены выполняются двух разновидностей: 1) однослойные керамзитобетонные панели толщиной 30—34 см с ленточной разрезкой; 2) многослойные панели с внутренним и наружным слоем из железобетона и эффективным утеплителем в виде пеностекла, фибролита, стиропора и др.

Наружные панели поставляются промышленностью в комплекте с унифицированным каркасом. Панели опираются на перекрытия либо на ригель, либо на краевой элемент перекрытия настил-распорку и крепятся на сварке к колонне каркаса (рис. 12.1, а).

В целях сокращения количества типоразмеров панелей принята система «разрезки» стен с применением угловых элементов (рис. 12.1, б).

Для армирования панелей применяются пространственные арматурные каркасы (см. рис. 12.1, а). Стыки между панелями выполняются с замоноличиванием и дополнительной герметизацией.

Представляет интерес опыт применения трехслойных железобетонных панелей с облицовкой каменными материалами в уникальных многоэтажных зданиях (рис. 12.2). Надежное крепление облицовки обеспечивается кроме ее непосредственного сцепления с бетоном анкерами из нержавеющей стали. Во избежание конденсации паров воздуха, фильтрующихся из помещения, в зоне панелей под облицовкой предусмотрены (см. рис. 12.2) каналы для вентиляции током воздуха.

В целях получения более разнообразных архитектурных решений фасадов номенклатура наружных панелей постепенно расширяется. Так, в последнее время разработан и освоен промышленностью комплект изделий для лоджий и балконов (рис. 12.3), а также широкая номенклатура различных типов наружных панелей.

Для придания архитектурной выразительности используют различные облицовки панелей, в частности керамической плиткой (в том числе и глазурованной керамикой), стеклянной плиткой — «ириской» либо различными присыпками — гранитной или мраморной крошкой, эрклёзом¹.

В отделке наружных панелей намечено использовать метод обнажения зерен заполнителя путем вымывания или травления кислотами, обработкой металлическими щетками, пескоструйными аппаратами, шлифовальными кругами, создание рельефной поверхности путем укладки на дно формы резиновых ковриков и т. д.

Наружные стены каркасных домов могут выполняться также в виде кирпичного заполнения, что создает дополнительные возможности для придания архитектурной выразительности многоэтажным зданиям. Кирпичная кладка опирается в каждом этаже на ригели или на настилы — распорки перекрытий (рис. 12.4). В таком решении достаточно просто выполняются лоджии или эркеры, т. е. создаются разнообразные пластичные композиции фасадов. Естественно, что возведение зданий такой конструкции значительно проще и менее трудоемко, чем домов с несущими кирпичными стенами, в которых с ростом этажности резко увеличивается толщина несущих стен и соответственно усложняется их выполнение. Кирпичное заполнение можно выполнять облегченным, например толщиной в один кирпич, с утеплением изнутри теплоэффективными плитными материалами типа пеностекла, фибролита и др.

Рассмотренные варианты наружных стен для каркасных зданий далеко не оптимальны и определяются сегодня только реальными возможностями московской промышленности. Значительный вес наружных стен противоречит самому характеру каркасного строительства, особенность которого состоит в применении легких ограждений. Поэтому сейчас широко ведутся экспериментальные работы по созданию новых, более совершенных легких навесных панелей.

Новая архитектура общественных многоэтажных зданий, для которой характерны развитые остекленные плоскости фасадов, требует применения материалов, отличающихся долговечностью и высокими декоративными качествами. Этим требованиям в полной мере отвечают ограждающие конструкции, выполненные с применением алюминиевых сплавов.

Алюминиевые конструкции в течение длительного времени сохраняют хороший внешний вид без значительных затрат на эксплуатацию и восстановление. Применение их позволяет создавать многообразные архитектурные решения, добиваться выразительного внешнего оформления зданий.

Учитывая, что в ближайшие годы металлургическая промышленность сможет выделить для нужд строительства значительное количество алюминия, необходимо использовать это время как подготовительный период к предстоящему широкому применению этого материала в строительстве. Если до сих пор дефицитность и высокая стоимость алюминиевых сплавов препятствовали их широкому применению в строительных конструкциях, то в дальнейшем в связи с увеличением их выпуска и созданием специализированных заводов для производства строительных конструкций из алюминия стоимость последних будет значительно снижена.

Широкое применение получают в каркасном строительстве ограждения в виде легких навесных стеклопанелей. Такая конструкция применена, в частности, на зданиях Гидропроекта, СЭВ и ряде других.

Рассмотрим особенности конструкции стеклопанели на примере здания Гидропроекта. Панели выполнены размером 3X3,6 м (рис. 12.5 и 12.6). Их несущей основой служит металлический фахверк. Заполнение — в виде утепляющих панелей, которые состоят из двух асбестоцементных листов с заключенным между ними пеностеклом. Наружную фактуру стены создает цветное закаленное стекло (стемалит). Конструкция несущего фахверка выполнена раздельной, что позволяет создать температурный разъем и соответственно обеспечить необходимые теплотехнические качества панели в целом.

При разработке конструкции панели был проведен анализ трех вариантов фахверка (табл. 12.1). Приведенные в таблице данные показывают, что вариант конструкции из стальных профилей наиболее экономичен. Однако такое решение неприемлемо для наружных ограждений домов повышенной этажности в связи с неизбежной коррозией стальных конструкций, расположенных снаружи, и ненадежностью существующих антикоррозионных покрытий, восстановление которых в этих условиях крайне сложно. Наиболее рациональной с точки зрения экономической целесообразности и долговечности является конструкция, в которой логически сочетаются стальные конструкции, расположенные с внутренней стороны (т. е. в условиях, благоприятных с точки зрения защиты от коррозии), и алюминиевые конструкции — снаружи. Детали такой конструкции показаны на рис. 12.5 Алюминиевые профили для создания выразительного внешнего вида и повышения антикоррозионных свойств анодируются.

Панели первой группы могут применяться в виде подоконных и междуоконных вставок или в сочетании с фахверком глухих участков стен. Подобного типа конструкция с заполнением в виде феноло-формальдегидного пенопласта применена, в частности, для наружных ограждений здания СЭВ (рис. 12.7).

Панели-вставки могут быть объединены с оконными блоками посредством металлического, металлодеревянного или деревянного каркаса в конструкции размером на комнату или в оконные панели размером 6X1,5 м в зданиях с ленточной разрезкой фасада.

Одним из основных факторов, препятствовавших применению панелей с пенопластом в строительстве, были ограничения противопожарных норм проектирования. Однако в соответствии с последними указаниями органов пожарной охраны допускается применять навесные стеновые панели с заполнением трудносгораемыми утеплителями, защищенными со всех сторон несгораемыми материалами, предотвращающими скрытый переход огня из одной панели в другую. Феноло-формальдегидный пенопласт марки ФРП-1 относится к категории трудносгораемых материалов и, таким образом, по своей огнестойкости может быть применен для навесных панелей многоэтажных зданий.

Технология изготовления асбестоцементных панелей с феноло-формальдегидным пенопластом, которая имеет все предпосылки для организации высокомеханизированного производства, предусматривает заполнение асбестоцементных «форм» пенопластом путем его вспенивания. В зависимости от свойств исходных компонентов, принятой рецептуры, конструкции изделия, способов и условий заливки можно получать пенопласт объемным весом 40—100 кг/м³. Общая продолжительность цикла от момента смешивания компонентов до получения готового пенопласта составляет 5—15 мин. Равновесная влажность материала около 6%. Влагопоглощение 0,7%. Предел прочности при сжатии 2 кГ/см².

В конструкциях панелей с применением асбестоцементных листов предстоит еще отработать саму конструкцию панели, в частности безметалльную. Нет еще удачных решений «свободного» крепления асбестоцементных листов к различным видам профилей из алюминиевых сплавов. Нужно найти способы разнообразной долговечной отделки асбестоцементных фасадных листов.

Разновидность навесных ограждений представляет конструкция (рис. 12.8 и 12.9), в которой сочетаются керамзитобетонные утепляющие панели, являющиеся к тому же несущей основой, и декоративные ограждающие элементы в виде алю-миниевого или стального фахверка с заполнением, например цветным стеклом (стемалитом), листовым анодированным алюминием или ситаллом. Такая конструкция отличается простотой и более низкой стоимостью (табл. 12.2). Она применена на здании Института хирургии им. Вишневского, гостиницы «Националь» и др.

Серьезной задачей, от правильного решения которой непосредственно зависят конструктивные качества ограждений, является обеспечение надежного крепления стекла. Эта задача решается применением резиновых профилей, которые надеваются на специально предусмотренные в алюминиевых конструкциях выступы и с помощью резинового штапика зажимают стекло (см. рис. 12.6—12.8).

Оконные переплеты в алюминиевых панелях могут быть раздельной конструкции, в которой оба переплета — внутренний и наружный — выполняются из алюминиевых сплавов.

В последнее время значительное распространение, благодаря своей экономичности, начинают получать деревоалюминиевые переплеты (рис. 12.10). В этой конструкции наружная часть створок из алюминия, а внутренняя — несущая — из дерева. Такое сочетание материалов в конструкции позволяет увеличить прочность и срок службы блока, значительно улучшить внешний вид. Стоимость деревоалюминиевых оконных блоков в 2—2,5 раза ниже, чем стоимость переплетов из дуба.

Обобщение опыта применения конструкций ограждений в каркасных зданиях повышенной этажности позволяет сделать некоторые выводы о направлениях дальнейшего развития этих конструкций в московском строительстве.

В жилых каркасных домах будут применяться, как и в панельном домостроении, однослойные керамзитобетонные панели с полосовой «разрезкой» (горизонтальной и вертикальной) и с «разрезкой» на конструктивную ячейку, т. е. на высоту этажа. Номенклатура этих панелей, значительно расширенная, создаст возможность для строительства зданий различной конфигурации, с разнообразными решениями фасадов, с набором навесных лоджий и эркеров. Эти конструкции включаются в состав Единого каталога изделий для московского строительства.

Для общественных зданий кроме керамзитобетонных панелей будут применяться легкие навесные ограждения комплексной конструкции на основе алюминиевого фахверка и асбестоцементных утепляющих панелей. Предпосылкой для развития предлагаемых конструктивных решений послужит создание в Москве современных предприятий по изготовлению асбестоцементных конструкций, а также алюминиевых строительных конструкций, что позволит значительно снизить стоимость этих изделий.

Примечания

1. Эрклёз представляет собой куски застывшей стекломассы различной формы и цвета; в виде «окола» он подается в дробильное отделение, где измельчается на различные фракции 20—40, 10—20 и 5—10 мм.