Глава 8 СТЕНЫ § 26. КЛАССИФИКАЦИЯ СТЕН. НЕСУЩИЕ И КАРКАСНЫЕ СТЕНЫ КАМЕННЫХ ЗДАНИЙ

Стоимость стен гражданских зданий составляет 35—40% стоимости всего здания, а стен одноэтажных промышленных зданий большой площади при малом количестве внутренних стен — не менее 9—10%.

В зависимости от необходимого температурно-влажностного режима помещений, климатических условий района постройки и особенностей технологического процесса выбираются наиболее рациональные в данных условиях эксплуатации тип и материал стен здания. При этом учитываются наличие местных материалов, возможное ускорение темпов строительства, экономические предпосылки и пр. Вопросы огнестойкости сггн решаются в зависимости от капитальности здания и условий производства (огнеопасность и пр.).

Требования звукоизоляции предъявляются в основном к стенам жилых и общественных зданий. В промышленных зданиях звукоизоляция стен учитывается в сравнительно редких случаях, например, при особенно шумных технологических процессах' (мотороиспытательные станции и пр.).

Каменные стены выполняются из обычного глиняного (красного) или из силикатного кирпича, из легкобетонных, керамических или естественных камней. В последнее время стены жилых (многоэтажных) и промышленных зданий устраивают из крупных железобетонных панелей (утепленных или неутепленных) .

Деревянные стены распространены в" строительстве жилых малоэтажных домов, а в промышленном строительстве— для зданий с ограниченным сроком эксплуатации.

В зависимости от расположения в здании стены могут быть наружные и внутренние; по конструктивному признаку — несущие и каркасные.

Наружные стены служат главным образом для защиты (ограждения) помещений от внешних атмосферных воздействий и для поддержания в помещении необходимой температуры и влажности воздуха.

Внутренние стены предназначены для разделения смежных помещений и для звукоизоляции.


Стены, воспринимающие нагрузки от перекрытий, покрытий, оборудования и пр. называются несущими. В таких стенах несущие и ограждающие функции не разграничены.

Каркасные стены. Нагрузки на стены производственных зданий как по интенсивности, так и по характеру распределения существенно отличаются от нагрузок в подсобно-производственных, жилых и общественных зданиях. Если в последних нагрузки от перекрытий на стены можно считать более или менее равномерно распоелеленными, то в производственных зданиях очень часто имеют место значительные сосредоточенные нагрузки, а также удары и сотрясения, вызываемые станками, подъемными кранами и пр. Кроме того, в промышленных зданиях нередко устраивают такие широкие оконные проемы, что междуоконные простенки по своим размерам недостаточны для восприятия приходящихся на них нагрузок. В этих случаях стена ис-^ пользуется только как ограждающая конструкция, а сосредоточенные нагрузки передаются на каркас, образуемый преимущественно из железобетонных или стальных колонн (стоек) и ригелей, поддерживающих отдельные участки стены по высоте. Такие стены называются каркасными.

Если собственный вес стены полностью передается на фундамент (ригели по высоте стены отсутствуют), а другие нагрузки— на каркас, стена называется самонесущей.

Нижняя часть наружной стены, называемая цоколем, служит как бы базой, посредством которой стена опирается на фундамент. При расположении цоколя непосредственно у поверхности земли или тротуара, он находится в особенно неблагоприятных условиях вследствие влияния наледей, снега, дождевой и талой воды. Поэтому для кладки цоколя или его облицвки применяют атмосфероустойчивые и морозостойкие материалы.

Цоколь имеет также весьма существенное- архитектурное зиа- чение, создавая впечатление устойчивости здания. Горизонтальная линия цоколя выделяет «поле» стены с оконными проемами, простенками и архитектурными деталями.

Как несущие, так и каркасные каменные стены зданий могут быть сплошные или облегченные.

Сплошная кладка стен требует большого расхода кирпича и раствора. Например, если исходить из теплотехнических свойств сплошной кирпичной кладки, то для средней полосы СССР необходимая толщина наружных стен жилых зданий составляет 272 кирпича, или 64 см ( 56,а). Однако по расчету на прочность кирпичные стены можно делать значительно тоньше, так как во многих случаях механические свойства стены в 2!/г кирпича полностью не используются. В этом случае для повышения теплозащитных свойств стен кладку их следует выполнять из многодырчатого кирпича или облегченной конструкции— с пустотами, повышающими термическое сопротивление стены.

Предельное отношение высоты к толщине наружных и внутренних стен нормировано. Так, при растворе марки 10 высота стены (этажа) может превышать ее толщину в 10—14 раз, при растворе марки 4 в 9—12 раз и т. д. При малых расстояниях

между поперечными стенами высота стены может быть увеличена.

Наружные стены промышленных зданий для помещений с нормальным температурно-влажностным режимом выполняются, как правило, толщиной не более чем 51 см, т. е. в 2 киприча ( 56,6).

При наличии значительных тепловыделений от производственных агрегатов, а также в многопролетных зданиях, когда влияние охлаждения стен мало отражается на температурном режиме помещений, целесообразно толщину стен производственных зданий уменьшать до 38 см, т.е. до IV2 кирпичей ( 5^в). Устойчивость стен при большой их высоте обеспечивается в этом случае установкой стального или железобетонного каркаса, наличие которого позволяет строить здания любой высоты при ограниченной толщине стен.

Для получения прочной каменной стены необходимо соблюдать при кладке правильную перевязку отдельных камней, т. е. такой порядок укладки их в пределах каждого ряда и в соседних рядах кладки по высоте, при котором сквозные вертикальные швы отсутствуют. Такая перевязка создает прочный массив, который в этом случае хорошо сопротивляется действующим на него усилиям.

«Цепная», или «русская», кладка ( 56,6'И д) получается при чередовании ложковых и тычковых рядов кирпичей с обязательным применением «трехчетверток», т.е. неполных кирпичей в углах стены. В «ложковой», или «многорядной», кладке ( 56,г) пять ложковых рядов кладки перекрываются на шестом ряду тычками.

В перевязке, предложенной проф. JL И. Онищиком, допускается совпадение поперечных вертикальных швов в трех лежащих один над другим рядах кладки. Такая система кладки особенно эффективна при возведении столбов и простенков, так как дает возможность обойтись без трехчетвертных кирпичей. Кроме того, достигается повышение производительности труда каменщиков.

Кирпичная кладка в зависимости от назначения сооружения или отдельного его элемента ведется на известковом или сложном растворе; толщина швов принимается: вертикальных — не более 10 мм, гризонтальных — не более 12 мм. Толщина кирпичных стен всегда принимается кратной половине кирпича, т. е. 1, IV2, 2, 27г кирпича и т. д. что с учетом толщины вертикального шва дает соответственно 25, 38, 51, 64 см. При этом длинная сторона кирпича — ложок — принимается за целый кирпич, а тычок (ширина) —за половину.

Стены из многодырчатого кирпича -могут быть выполнены тоньше, чем из сплошного кирпича, в силу повышенных теплозащитных свойств материала: коэффициент теплопроводности многодырчатого кирпича в зависимости от количества

отверстий находится в пределах от 0,45 до 0,55 ккал!м час град (для сплошного кирпича 0,66), что позволяет уменьшить толщину стен зданий для средней полосы СССР при кладке из кирпича со 105 отверстиями до 38 см ( 57,а), а с 31 отверстием— до 51 см. Стена из кирпича с 60 отверстиями выполняется с уширенным швом или с воздушной прослойкой.

Стены из многодырчатого кирпича получают в настоящее время самое широкое распространение. Их применение позволяет снизить стоимость здания на 7—8%.

Стены из пустотелых керамических камней представляют собой дальнейший этап развития эффективных стен. Существующие типы стеновых керамических камней имеют размеры, кратные кирпичу, поэтому и градации толщины стен получаются такие же, как в кирпичной кладке. Стены из керамических камней возводятся с наружной штукатуркой ( 57,6) или облицовкой кирпичом ( 57,в).

Облегченные конструкции стен, в которых часть кладки заменена менее теплопроводными заполнителями, дают экономию кирпича по сравнению со стенами из сплошной кладки до 40—50% и экономию вяжущего до 30—35% без ухудшения их теплозащитных свойств. Так, на 1 м2 сплошной стены толщиной 51 см расходуется 210 шт. кирпича, а на облегченную стену — не более 116 шт.

Облегченная кладка стен была впервые введена в строительную практику русским инженером А. И. Герардом в 20-х годах прошлого столетия. Стены системы Герарда выполнялись в виде двух тонких стенок толщиной по V2 кирпича каждая, расположенных с зазором 16—20 см и соединенных в отдельных местах стальными скобами или тычковыми рядами кирпича. В качестве засыпки применялся шлак.

На основе идеи А. И. Герарда лауреаты Сталинской премии Н. С. Попов, Н. М. Орлянкин и Р. Н. Попова разработали ряд новых конструкций облегченных стен. В стенах, выполняемых по системе Н. С. Попова, Н. М. Орлянкина и Р. Н. Поповой, в качестве утеплителя применяются тощие бесцементные бетоны, шлакобетон или готовые шлакобетонные вкладыши ( 58,а и б). Естественно, что кладка стен с шлакобетонными вкладышами более индустриальна, чем стен с засыпкой или монолитным шлакобетоном.

В теплотехническом отношении облегченная стена толщиной 51 см при соответствующем подборе заполнителей равноценна сплошной стене толщиной 64 см. В зависимости от климатических условий, объемного веса раствора и легкого бетона возможно применение более тонких облегченных стен; в таких стенах тычковые ряды располагаются в шахматном порядке ( 58,в).

Оконные и дверные проемы обрамляют кирпичом, а для крепления коробок для переплетов и дверей в боковые грани проемов закладывают деревянные антисептированные пробки размером в кирпич (25X12X6,5 см).

Облегченные стены с засыпками допускаются в зданиях до трех этажей включительно. При заполнении пустот легким бетоном марки 8 или 15 облегченная кладка может применяться и в зданиях высотой до шести этажей.

К облегченным видам кладки относится также «колодцевая кладка», предложенная арх. С. А. Власовым. Конструктивной особенностью колодцевой кладки является обязательное наличие жестких вертикальных связей в виде поперечных стенок ( 58,г), расположенных на расстоянии от 53 до 105 см, т. е. от 2 до 4 кирпичей. Горизонтальные связи-диафрагмы здесь отсутствуют. Таким образом, создаются вертикальные «колодцы»

на высоту этажа, заполняемые шлаком или легким бетоном. Шлак следует засыпать слоями 12—15 см с тщательной утрамбовкой во избежание последующей его осадки.

Применение колодцевой кладки разрешается в стенах зданий высотой до шести этажей.

Стены облегченной кладки, отвечая всем теплотехническим требованиям, обладают в то же время значительно меньшим весом и требуют более легких фундаментов, что имеет существенное значение при строительстве на слабых грунтах, при возведении надстроек, при заполнении каркасов. Облегченные кладки не допускаются для зданий с динамическими нагрузками, для простенков шириной 64 см и менее, для стен помещений с влажным режимом производства, ч/Стены из легкобетонных камней могут выполняться как на тяжелых, так и на легких растворах тех же составов и марок, что и для кирпичной кладки. В зависимости от климатических условий района строительства можно путем подбора материалов и состава бетона изменять объемный вес камней, их прочность и теплотехнические свойства.

Обычно стены отапливаемых зданий из легкобетонных пустотелых камней применяются толщиной в 2 камня, т. е. 39 см ( 59,а) и 27г камня (49 см.). Для кладки стен можно применять камни небольшой механической прочности, но с высокими теплозащитными свойствами, с облицовкой стены отборным или облицовочным кирпичом ( 59,6), керамическими облицовочными камнями или плитами.

Кладка стен из легкобетонных камней по сравнению с кирпичной имеет следующие преимущества: а) уменьшается вес стен и фундаментов и расход раствора; б) снижается трудоемкость; в) используются местные материалы; г) экономится топливо.

Стоимость стен из шлакобетонных камней на 18—20% ниже стоимости кирпичных стен.

Стены из крупных блоков (камней), заготовляемых на заводе, возводятся с полной механизацией транспортирования камней, их подъема и укладки в стены. Крупные блоки изготовляют из шлакобетона объемным весом 1 250— 1 350 /сг/ж3, с защитой лицевой стороны камня атмосфероустой- чивой штукатуркой (одновременно с изготовлением камня).

Размеры крупных блоков для стен зданий зависят от технологии их изготовления, транспортабельности камней, архитектурно-конструктивного решения здания. В практике строительных организаций наиболее часто применяются камни шириной во всю толщину стены и размерами по фасаду от 1 до 3 ж при весе от 1 до 1,5 г и более. Такой вес камней позволяет монтировать здания' наиболее распространенными башенными кранами.

Стены из естественных камней распространены в южных районах СССР, где имеются такие легкие горные породы, как артикский туф, ракушечник, украинские известковые туфы и т. п. Кладка стен ведется из камней правильной формы, размером преимущественно 39X19X19 см, с обязательной перевязкой.

Каркасные стены проектируются так, чтобы они удовлетворяли основному правилу: п|тм гпбд^пттрн^и достаточной прочности „ не допускать излишних запасов в толщине стены. Как отмечено выше, это достигается тем, что все нагрузки от покрытий, перекрытий и др. передаются на каркас, основными элементами которого являются колонны, фундаментные балки, обвязочные балки (ригели), а иногда еще и подкрановые балки ( 60).

Материалом для каркаса стен здания служат преимущественно железобетон и сталь. В отдельных случаях при небольшой высоте и относительно небольших нагрузках могут быть применены и кирпичные столбы. При выборе материала для каркаса учитываются главным образом величина пролета, характер нагрузок, требования огнестойкости и технико-экономи- ческие соображения. Как указывалось выше, руководящие указания по вопросам выбора материала каркаса даны в «Технических правилах по экономному расходованию металла, цемента и леса в строительстве» (ТП 101-51). Правилами предусматривается сокращение случаев применения стальных конструкций. Таким образом, основным материалом каркаса промышленных зданий является железобетон.

Размеры поперечного сечения железобетонных колонн определяются расчетом, однако из условий необходимой жесткости эти размеры должны быть:

а)         для колонн, не несущих крановых нагрузок, — не менее Я/20 при деревянных покрытиях и Я/25 ,при стальных и железобетонных несущих конструкциях покрытия, где Я — высота колонны, считая от верха фундамента до верха консоли, на которую опираются конструкции покрытия;

б)        для колонн, несущих крановые нагрузки, размеры сечения нижней части колонн (ниже подкрановых балок) принимаются: больший размер поперечного сечения колонны — не менее Ян/14 при кранах грузоподъемностью до 10 г и не менее Ян/10-*-Ян/12 ори кранах более 10 г; меньший размер (ширина сечения) колонны независимо от схемы конструкции покры!- тия и грузоподъемности крана должен быть не менее #н/25, где #н — высота нижней части колонны, считая от верха фундамента до верха подкрановых балок или до верха консоли, на которую опирается подкрановая балка.

Во всех случаях размеры поперечного сечения железобетонных колонн должны быть не менее 30X30 см.

Для установки стропильных ферм покрытия в колоннах предусматриваются консоли, так как верхняя часть железобетонных колонн имеет, как правило, меньшие размеры поперечного сечения по сравнению с нижней частью колонны, несущей дополнительную (иногда очень большую) нагрузку от крана ( 61,а). Для опирания обвязочных и подкрановых балок также предусматриваются консоли. Обвязочные балки, служащие оконными перемычками, подкрановые и фундаментные балки, располагаемые вдоль стены в виде сквозных поясов, являются связями, обеспечивающими продольную жесткость здания.

Стальные колонны каркасных стен зданий выполняютея из различных прокатных профилей — швеллеров, двутавров и уголков ( 61,6), соединяемых между собой стальными планками, обычно на сварке. При легких кранах в целях упрощения конструкции колонн им придают одинаковый профиль по всей высоте ( 61,в). При значительных крановых нагрузках нижняя часть стальной колонны делается решетчатая, а верхняя — со сплошной стенкой

В промышленных зданиях стены могут располагаться по отношению к колоннам каркаса различно: без заглубления колонны в стену ( 62,а) или с частичным заглублением ( 62,6). Однако толщина стены против колонны принимается во всех случаях не менее 7г кирпича ( 62,6), чтобы защитить колонны от охлаждения, а в помещениях повышенной влажности предупредить появление на колоннах конденсата. Связь кладки стены, располагаемой на обвязочных балках с железобетонными колоннами достигается выпуском из них стальной арматуры через 70—80 см по высоте колонны. При стальных колоннах связь окладки с колоннами достигается при помощи анкеров ( 62, виг).

Пример заполнения железобетонного каркаса многоэтажного здания показан на  63.

Стены неотапливаемых, чаще всего одноэтажных промышленных зданий нередко выполняют толщиной в V2 кирпича (12 см). Малая устойчивость таких стен обусловливает необходимость устройства каркаса ( 64,а).

В связи с большим весом таких стен они в последнее время заменяются стенами из асбестоцементных листов.

Стены из абестоцементных листов большого размера целесообразны в неотапливаемых и складских зданиях, в том числе в цехах со значительными избыточными тепловыделениями (мартеновские, литейные и другие цехи), особенно на юге нашей страны. Нижние, наиболее повреждаемые части стены

на высоте 2—3 м от пола могут быть выполнены из обычных материалов— кирпича, шлакобетонных или керамических камней и пр.

Панельные стены собирают из крупных конструктивных элементов — панелей, изготовляемых на заводе (включая отделку их поверхности) и устанавливаемых на место краном. Стеновая панель состоит из наружной железобетонной ребристой плиты с утеплением в случае необходимости из пенобетона или пеносиликата, на который наносится слой пароизоляции и далее внутренний отделочный слой ( 65,а). Лицевая поверхность панели офактурена цветным бетоном толщиной 1 см.

По материалам сайта: http://www.bibliotekar.ru