Сайт инженера-проектировщика
Свежие записи
Стены
Стены зданий.
Стена — вертикальный конструктивный элемент здания, который защищает помещение от воздействия внешней среды и отделяет от окружающего пространства (внешняя стена) или соседнего помещения (внутренняя стена).
Стены могут быть разделены по следующим основным признакам:
По характеру статической работы:
а) несущие стены — опираются на фундамент и воспринимают нагрузки от собственного веса, ветра, перекрытий и покрытия (крыши) ;
б) самонесущие — такие, воспринимающие нагрузки от собственного веса стен всех этажей и ветра;
в) ненесущие (навесные) — такие, опирающихся на другие конструкции здания поэтажно или навешены на каркас и нагруженные только собственным весом и ветром. Используются только в каркасных зданиях.
По месту расположения:
а) внешние и внутренние;
б) продольные и поперечные.
По материалам:
а) каменные (из искусственного и природного камня)
в) грунтовые (из глины, самана и т.п.);
г) из полимерных материалов (пластмасс);
По конструкции и способу возведения:
а) из мелкоштучных элементов (кирпича, керамических камней, легкобетонных камней, природного камня, стеклоблоков)
б) из больших блоков (бетонных, кирпичных, природных пород)
г) монолитные (с легкого бетона, глинобитные и др.).
По конструктивным признакам (по структуре):
а) однородные (однослойные) или слоистые;
б) сплошные или полые.
В большинстве случаев стены является основным элементом, обеспечивающим конструкционную прочность всего сооружения. В течение десятилетий эксплуатации они должны без проблем нести нагрузку от собственного веса, веса перекрытий и кровли, инженерных агрегатов и коммуникаций, а также всего интерьерного убранства помещений.
Конструкции стен подвержены влиянию сложного комплекса внешних и внутренних воздействий. Характером воздействий обусловлены требования к ним: прочность и устойчивость; долговечность; теплотехнические характеристики (теплоизоляция, теплостойкость, воздухонепроницаемость); звукоизоляция; соответствие степени огнестойкости здания; экономичность и индустриальность; архитектурно-художественные требования. Долговечность стен зависит от их морозо-, влаго- и биостойкости.
С древних времен дерево широко применялось как строительный материал, но с наступлением индустриализации, деревянные конструкции стали вытесняться железобетонными и металлическими конструкциями, которые обладали более высокими прочностными характеристиками и долговечностью.
С появлением современных защитных антисептических материалов использование деревянных конструкций возобновилось. Дерево стали подвергать современной обработке, стали развиваться технологии мощеных клееных элементов. Деревянные конструкции стали широко применяться в качестве несущих стеновых конструкций.
Мы рассмотрим следующие типы деревянных стен:
Помимо стен, деревянные элементы используются как несущие конструкции пола, перекрытий, кровли, внутренние и наружные отделочные материалы и др.
Как классифицируются стены по характеру статической работы?
Стены по характеру статической работы классифицируются на: несущие, самонесущие, ненесущие (навесные).
Несущие стены, это стены, которые кроме собственной массы воспринимают нагрузку от других частей здания (перекрытий и крыши).
Самонесущие стены, это стены, которые несут нагрузку только от собственной массы стен всех этажей здания.
Ненесущие (навесные) стены, это стены, которые не воспринимают статической нагрузки.
Какие структурные части здания создают несущий остов?
Фундаменты, стены, столбы, перекрытия являются структурной частью здания и создают несущий остов. Все эти основные конструкции, принимающие нагрузки, возникающие в зданиях, составляют несущий остов, то есть совокупность горизонтальных (перекрытия) и вертикальных (стены, столбы, стойки, колонны и т.д.) конструктивных элементов.
Что такое брандмауэры?
Брандмауэры – это противопожарные стены, выполненные из несгораемых материалов и предназначенные для воспрепятствования распространению огня на соседние помещения или здания. Брандмауэры выполняются из несгораемых материалов — камня, бетона или железобетона, и должны иметь предел огнестойкости не менее 4 час. Брандмауэры должны опираться на фундаменты. В зданиях с железобетонными каркасами с замоноличенными и защищенными в узлах соединениями арматуры брандмауэры могут возводиться непосредственно на каркасах. Брандмауэры делаются на всю высоту здания, разделяя сгораемые и трудно сгораемые покрытия, перекрытия, фонари и др. конструкции и должны возвышаться над сгораемыми кровлями не менее чем на 60 см, а над несгораемыми кровлями на 30 см. Двери, ворота, окна, крышки люков и др. заполнения проемов в брандмауэрах должны быть несгораемыми с пределом огнестойкости не менее 1,5 часа. Общая площадь проемов не должна превышать 25% площади брандмауэра. Брандмауэры рассчитываются на устойчивость в случае одностороннего обрушения при пожаре перекрытий, покрытий и других конструкций и в связи с этим на возможное наиболее невыгодное перераспределение нагрузок. Наибольшие допустимые площади между брандмауэрами зависят от назначения и степени пожарной опасности здания, степени его огнестойкости и этажности и регламентируются строит, нормами и правилами проектирования соответствующих зданий.
Конструкции стен каменных домов: нагрузка, воздействие стен, классификация стен, требования к стенам
Конструкции стен каменных домов.
Нагрузки и воздействия на стены зданий
Стены являются одной из конструкций несущего остова, как в стеновых, так и в каркасных конструктивных системах.
Из всех конструкций здания наружные стены подвергаются, пожалуй, самым многочисленным и разнообразным нагрузкам и воздействиям.
Нагрузки силового характера:
Воздействия несилового характера:
Понятно, что дом должен выстоять под таким разнообразием нагрузок и не потерять своей архитектурной привлекательности.
Внутренние стены подвержены меньшему воздействию, но к ним тоже предъявляются достаточно высокие требования.
Классификация стен
Как это часто бывает во всякого рода классификациях, любой предмет, фактор, явление и т.п. можно отнести к разным группам по разным показателям. То же не минует и стены, классификацию которых мы приводим.
По положению в здании стены называют:
Функции наружных и внутренних стен в основном совпадают, но имеют и различия, о чём будет рассказано ниже.
По статической работе наружные и внутренние стены могут быть:
К внутренним самонесущим стенам часто относят перегородки. Однако в практике строительства принято разделять перегородки и самонесущие стены по тому признаку, что самонесущие стены являются более массивной конструкцией, нежели перегородки. Например, стена, выложенная в один кирпич (толщиной 250 мм) классифицируется как самонесущая, а стена в четверть (65 мм) или даже в полкирпича (120 мм) возводится в качестве перегородки. Кроме того, есть материалы, которые могут применяться только в перегородках (например, гипсокартон). Разница кроется в передаче нагрузки: нагрузка от перегородки передаётся на перекрытие, как и от мебели, например; поэтому фундамент под перегородки не возводится. Под самонесущие стены требуется фундамент, параметры которого устанавливаются расчётом.
По функциональному назначению стена может являться:
По строительным материалам стены современных малоэтажные домов могут быть:
По способу возведения (технологии):
По конструктивному решению:
Требования к стенам
Стены малоэтажных домов выполняют, как правило, несущие и всегда ограждающие функции. Стенам есть что нести и от чего ограждать. Отсюда и разносторонние требования к стенам, выполнение которых ставит целью создание комфортного и надёжного жилища. Для чёткого понимания полной роли стен в деле проектирования жилого дома разделим все требования по их функциональному назначению.
Требования к стенам как к несущим конструкциям
Прочность каменных стен малоэтажного дома, как правило, достаточная. Нагрузки в малоэтажном доме небольшие, а толщину стен часто назначают исходя не из расчёта на прочность, а из других соображений: из условий опирания конструкции перекрытия на стены, жёсткости стен, параметров кладочного материала, устройства вентиляционных каналов и других.
Устойчивость стены должна быть обеспечена, чтобы стена не «завалилась». Требование тоже вполне выполнимо: ведь стена не стоит сама по себе, с ней связаны другие стены, примыкает или опирается перекрытие, что в комплексе создаёт пространственно устойчивую систему.
Жёсткость стен необходима, чтобы исключить: а) перекос стены в своей плоскости (приведёт к трещинам) и б) выпирание стены из своей плоскости, что при запредельном изгибе может привести к потере устойчивости. Так, кирпичная стена толщиной 250 мм достаточно прочная и способна воспринимать значительные нагрузки. Однако при тех же нагрузках такая стена высотой более 4. 5 м (точные величины показывают соответствующие расчёты) может деформироваться, выйти из своей плоскости. Значительные деформации приведут к потере устойчивости стены и к её разрушению.
Влияет и нагрузка на стены. Из этих соображений, толщина несущей кирпичной стены для двухэтажного дома с балочным деревянным перекрытием принимается равной не менее 380 мм, хотя по прочности достаточно было бы 250 мм.
Долговечность наружных стен определяется сопротивлением атмосферным воздействиям (колебаниям температуры, влажности, морозостойкости и т.д.). Долговечность достигается подбором качественных строительных материалов, характеристики которых диктуют их применение в данной климатической зоне. Прочность в этом деле не всегда является определяющим фактором: к примеру, силикатный кирпич более прочен, чем глиняный обыкновенный, но он менее морозо- и влагостоек и потому менее долговечен.
Огнестойкость стен должна обеспечиваться в соответствии с требованиями.
Требования к стенам как к ограждающим конструкциям
Ниже приведённые требования относятся к санитарно-гигиеническим и обеспечивают комфортность проживания.
Звукоизоляция означает защиту помещений от внешних шумов. Наука говорит, что даже если человек не замечает шума, это не означает, что шум не действует на мозг неблагоприятным образом. Поэтому природная тишина так благотворна и успокаивающая.
Подавляющая часть проникающего извне в здание антропогенного, т. е. не природного, шума передаётся через наружные стены и их элементы:
Но не только шум извне может беспокоить жильцов. Внутри здания так же могут возникать различные шумы.
Какие же конструктивные решения принимают, чтобы обеспечить тишину в доме в целом и в его отдельных помещениях?
Преградой прониканию звука через неплотности в элементах наружных стен служит тщательная заделка узлов примыканий: оконных коробок, например.
Изоляция от ударного шума внутри здания обеспечивается применением упругих прослоек между отдельными элементами конструкции или в местах соединения конструкций между собой.
Теплоизоляция внутреннего пространства дома обеспечивает благоприятный температурный режим в жилище. Наружные стены имеют большую площадь и, более того, на промежуточных этажах это единственная конструкция, через которую «уходит» тепло. Поэтому теплоизоляция наружных стен должна быть особенно тщательно не только разработана, но и выполнена без брака. Основы теплотехнического расчёта были приведены в главе 1, а мы напомним, что теплозащитные свойства материала зависят от его теплопроводности, которая характеризуется коэффициентом теплопроводности X.
Теплопроводность разных материалов, понятно, неодинакова. У кирпича теплопроводность выше, чем у дерева, а дерево держит тепло хуже, чем минеральная вата или любой другой теплоизолирующий материал. Существует такая зависимость: чем выше плотность материала, тем выше его коэффициент теплопроводности, а это означает, что материал с большей плотностью лучше передаёт тепло и, стало быть, его теплозащитные свойства хуже.
Надо сказать, что некоторые материалы со временем изменяют свой коэффициент теплопроводности: к примеру, минеральная вата может потерять свои свойства в результате уплотнения или увлажнения.
На основе коэффициента теплопроводности рассчитывается термическое сопротивление стены R.
Как применить это на практике? В характеристиках материала всегда указывают коэффициент теплопроводности X. Зная эту величину и толщину слоя 8, можно легко прикинуть величину R и сравнить её с нормативной.
Инфильтрация (воздухопроницаемость). Как составляющая компонента комфортности жилища, инфильтрация характеризует интенсивность проникания воздуха в помещение извне, со стороны улицы. Инфильтрация не рассматривает проветривание помещений через окна — одного из способов проникания свежего воздуха.
Благодаря инфильтрации в помещении создаётся воздухообмен. В ограниченных пределах инфильтрация выполняет полезную работу:
Это интересно. Учёные доказали, что в непроветриваемом и лишённом инфильтрации помещении состав воздуха в 50 раз хуже, чем на самом загруженном перекрёстке; в таком помещении скапливаются вредные газы (в том числе газ радон), «фонит» мебель, накапливаются микроорганизмы и возникают прочие неприятности.
Проникание воздуха происходит постоянно и осуществляется через:
Разумеется, благо инфильтрации в её разумных пределах. При слишком сильном воздухообмене происходит охлаждение помещения, что делает жилище некомфортным или требует дополнительного его подогрева.
Непроницание влаги в материал стен.
С точки зрения влажностного режима наружные стены в нашей полосе находятся в очень неблагоприятных условиях, а влажность влияет на долговечность здания. Для проникания влаги в стену есть много путей:
Зачастую во влаге содержатся агрессивные вещества, способные при проникании в конструкцию вызвать коррозию. Причём коррозировать может не только арматура в железобетонных изделиях или металлические конструкции, но и кирпич, бетон.
Устранить увлажнение стены атмосферной влагой сложно, но принять меры к уменьшению влияния этого явления можно, для этого:
Грунтовая капиллярная влага отсекается гидроизоляцией, прокладываемой на стыке фундамента и стены.
Гигроскопичность некоторых материалов нивелирует их хорошие показатели по другим характеристикам. Можно наблюдать, как стены из силикатного незащищённого кирпича темнеют, пропитываясь влагой. Делая своё «чёрное дело», влага разрушает кирпич.
Как предотвратить паропроницание и тем самым сохранить долговечность стены, включая её теплозащитные свойства, посмотрим в соответствующих разделах.
Эстетические требования
Безусловно, красота в архитектуре первостепенна для восприятия облика дома. Это относится не только к форме здания, но и к отделке фасадных плоскостей и поверхностей. Сюда же относится и требование поддержания эстетического вида. Например, рельефный облицовочный материал, конечно, красив, но он очень подвержен загрязнению, становясь со временем совсем не привлекательным. Бороться с этим загрязнением непросто. То же можно сказать и о пористых отделочных материалах, например, мраморе или туфе.
СТЕНЫ КАМЕННЫХ ДОМОВ
КОНСТРУКЦИИ СТЕН КАМЕННЫХ ДОМОВ
Нагрузки и воздействия на стены зданий
Стены являются одной из конструкций несущего остова, как в стеновых, так и в каркасных конструктивных системах.
Из всех конструкций здания наружные стены подвергаются, пожалуй, самым многочисленным и разнообразным нагрузкам и воздействиям. На рис. 4.1 показаны нагрузки, действующие на наружную стену здания.
Рис. 4.1. Нагрузки и воздействия на конструкцию наружной стены:
I — собственная масса стены; 2 — вертикальная нагрузка от перекрытия; 3 — вертикальная нагрузка от балконной (лоджии, эркера) плиты; 4 — нагрузка от крыши; 5 — изгибающий момент от балконной плиты; 6 — солнечная радиация; 7— тепловой поток; 8— перемена температуры и влажности; 9— атмосферные осадки; 10— ветровая нагрузка;
II и 12 — внешний и внутренний шумы; 13 — поток пара; 14 — тепловой поток
Понятно, что дом должен выстоять под таким разнообразием нагрузок и не потерять своей архитектурной привлекательности.
Внутренние стены подвержены меньшему воздействию, но к ним тоже предъявляются достаточно высокие требования.
Классификация стен
Как это часто бывает во всякого рода классификациях, любой предмет, фактор, явление и т.п. можно отнести к разным группам по разным показателям. То же не минует и стены, классификацию которых мы приводим.
Функции наружных и внутренних стен в основном совпадают, но имеют и различия, о чём будет рассказано ниже.
К внутренним самонесущим стенам часто относят перегородки. Однако в практике строительства принято разделять перегородки и самонесущие стены по тому признаку, что самонесущие стены являются более массивной конструкцией, нежели перегородки. Например, стена, выложенная в один кирпич (толщиной 250 мм) классифицируется как самонесущая, а стена в четверть (65 мм) или даже в полкирпича (120 мм) возводится в качестве перегородки. Кроме того, есть материалы, которые могут применяться только в перегородках (например, гипсокартон). Разница кроется в передаче нагрузки: нагрузка от перегородки передаётся на перекрытие, как и от мебели, например; поэтому фундамент под перегородки не возводится. Под самонесущие стены требуется фундамент, параметры которого устанавливаются расчётом.
Гражданские здания и их конструкции. Типы стен и требования к ним
Типы стен и требования к ним
Стены– важнейшие конструктивные элементы зданий. Они являются вертикальными ограждающими конструкциями, отделяющая помещение от окружающего пространства или соседнего помещения и нередко служат несущими элементами, на которые опираются перекрытие и покрытие.
Классификация стен
По назначению стены бывают наружные и внутренние.
Наружные стены – это конструкции, которые защищают здание от воздействий внешней среды и ограждают помещения.
Внутренние стены разграничивают общую площадь здания и разделяют помещения между собой.
По виду применяемых материалов стены могут быть:
По характеру работы стены бывают:
По конструкции и способу устройства кладки каменные стены разделяют на четыре группы:
Стены из камней, а также из больших блоков выполняют в виде кладки с использованием известково-цементных, цементно-глиняных или цементных растворов.
Кладка – конструкция, выполненная из отдельных камней (естественных или искусственных), швы между которыми заполняют строительным раствором. Для обеспечения нормальной работы и монолитности стен кладку возводят с соблюдением правил, которые определяют ее сечение. Кладку стен делают с расположением камней горизонтальными рядами, чтобы вертикальные швы не совпадали, (рис. 1).
Перевязка швов – расхождение вертикальных швов. Перевязка швов обеспечивает равномерное распределение нагрузки и привлечение к совместной работе всех камней, которые образуют стену.
Монолитные стены выполняют с помощью специальной опалубки, в которую заключают материал стены. Опалубка в меру устройства стен передвигается по высоте.
Крупнопанельные стены монтируют из отдельных панелей заводского изготовления. Швы между панелями заделывают цементным раствором.
Требования к стенам
При разработке проекта здания особенное внимание следует уделять выбору конструктивной схемы здания и типу стен. При этом, в зависимости от назначения здания, стены должны удовлетворять следующим требованиям:
