Тип, форма и толщина панелей

Панели наружных стен проектируют, как правило, многослойными. Однослойные панели могут изготавли­ваться из малотеплопроводных материалов (например, легкого полистиролбетона или ячеистого бетона), класс прочности которых должен соответствовать воспринима­емым нагрузкам, а толщина, кроме того, учитывать кли­матические условия района строительства.

Бетонные трехслойные панели имеют внутренний и наружный слои из тяжелого или легкого конструкцион­ного бетона, между которыми предусматривается утепля­ющий слой (рис. 11.63). Минимальный класс по прочно­сти на сжатие тяжелого бетона В15, легкого - В10. Для

слоя утеплителя применяют наиболее эффективные ма­териалы в виде плит из полистирольного пенопласта или пенополиуретана. Используют и заливочные пенопласты, полимеризующиеся во внутренней полости панели.

Бетонные слои панели объединяют гибкими и, реже, жесткими связями. Конструкции гибких связей (рис. 11.64) состоят из отдельных стальных или стеклопласти-ковых стержней, которые обеспечивают единство бетон­ных слоев при независимости их статической работы. В трехслойных панелях с гибкими связями наружный бетон­ный слой имеет только ограждающие функции. Нагрузка от его веса и веса утеплителя передается через гибкие связи на внутренний бетонный несущий слой. Наружный слой проектируют толщиной не менее 65 мм и армируют сварной сеткой. Толщину внутреннего слоя трехслойных панелей по условиям анкеровки гибких связей, закладных деталей, арматурных выпусков назначают не менее 100 мм. Армирование производится сварными каркасами.

Фасадная защитно-декоративная отделка панелей вы­полняется толщиной 20-25 мм из паропроницаемых деко­ративных бетонов или растворов с керамическими или стек­лянными плитками, тонкими плитками пиленого природно­го камня, дроблеными каменными материалами и т.п.

Наружные стеновые панели изготавливают, как пра­вило, с установкой в них оконных и дверных блоков.

Перспективными являются вентилируемые бетонные панели, представляющие собой полносборные конструк­ции, но, в отличие от традиционных, с воздушным проме­жутком между теплоизоляционным и наружным слоями (рис. 11.65а). Существует также способ возведения панель­ных вентилируемых стен (не являющихся полносборными в чистом виде) с использованием однослойных бетонных па­нелей и теплоизоляционных панелей (рис. 11.65 б). В этом случае основным несущим слоем является внутренняя па­нель из любого конструкционного материала, к которой крепится слой теплоизоляции, оставляется воздушный промежуток (вентиляционный зазор не менее 30 мм) и ус­танавливается наружная бетонная панель-экран.

Таблица 11.2. Зависимость конструкций наружных панелей

В.А. Пономарёв. АРХИТЕКТУРНОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ

Вентилируемые конструкции наружных стен являются оправданными (оптимальными) с точки зрения законов строительной физики. Поэтому подобным вариантам на со­временном этапе развития панельного домостроения уде­ляется большое внимание. Преимущества вентилируемых стен подробно рассмотрены в начале настоящей главы.

Панели внутренних стен (рис. 11.66) проектируют преимущественно бетонными. Бетонная панель - панель с конструктивной арматурой, прочность которой в стадии эксплуатации обеспечивается одним бетоном. К бетонным панелям относятся и такие, в которых рабочая арматура расположена только на ограниченных участках (например, в перемычке над проемом, консольном выступе, опорных зонах) и отсутствует вертикальная рабочая арматура. Уве­личение несущей способности стен экономически целесо­образно обеспечивать повышением класса бетона пане­лей, а не введением расчетного армирования.

Железобетонные панели (с расчетным вертикальным армированием) применяют редко, главным образом в

Раздел III. КОНСТРУИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ МАЛОЭТАЖНЫХ И МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

нижних этажах высотных зданий при необходимости уве­личения несущей способности стены и сохранении ее унифицированной толщины.

Бетонные крупные панели для внутренних стен зда­ний изготавливают, как правило, из тяжелого бетона клас­сов В7, 5 и выше. При технико-экономическом обоснова­нии и наличии соответствующих материалов такие пане­ли могут быть легкобетонными классов В5 и выше.

Панели могут иметь:

• выступы, вырезы, пазы, ниши, стальные заклад­
ные изделия и др. конструктивные элементы, предназна­
ченные для опирания панелей на другие конструкции зда­
ния, а также для опирания и закрепления элементов лест­
ниц и других примыкающих конструкций;

• вырезы и углубления в торцевых зонах и других
местах примыканий к панелям смежных конструктивных
элементов, предназначенных для образования шпоночно­
го соединения после замоноличивания стыков;

• стальные закладные изделия и арматурные вы­
пуски для соединения со смежными конструкциями зда­
ния, детали для крепления санитарно-технических и элек­
тротехнических устройств и оборудования;

• замоноличенные стояки системы отопления;

• каналы или замоноличенные трубки, коробки для
выключателей и штепсельных розеток, ответвительные
коробки, предназначенные для скрытой сменяемой элек­
тропроводки, а также отверстия для прокладки других
инженерных коммуникаций.

Внутренние стены крупнопанельных зданий имеют, как правило, однорядную разрезку, т.е. номинальная высота панелей равна высоте этажа (2, 8 м - для жилых, 3, 3 м - для общественных зданий). По длине стен применяют разрез­ку, соответствующую размерам конструктивно-планиро­вочных ячеек. В соответствии с этим номинальная длина панелей принимается кратной укрупненным модулям 6М, 12М и 15М и составляет от 1200 до 7500 мм.

Толщину панелей внутренних несущих стен определя­ют в зависимости от прочности среднего сечения панели (прочности бетона), компоновки узла опирания плит пе­рекрытий на панели, требований звукоизоляции. Толщи­на панелей составляет от 100 до 300 мм (с интервалами

через 20 мм). В основном применяются панели из тяже­лого бетона толщиной 160 мм, что удовлетворяет основ­ным требованиям.

Дверные проемы в панелях проектируют замкнутыми с верхней и нижней перемычками {рис. 11.67) или с верх­ней перемычкой и нижней арматурной связью (рис. 11.66 б). При расположении проемов у границ конструктивно-планировочной ячейки используют Г- и Т-образные пане­ли (рис. 11.66 в, г).

Армирование панелей (см. рис. 11.67) предусмотре­но из сварных арматурных каркасов. В качестве конструк­тивной арматуры применяют стержневую арматурную сталь классов А-l и Bp-I.

Стыки. Эксплуатационные качества крупнопанельных домов во многом зависят от конструктивного исполнения стыков панелей между собой и с другими элементами здания. Стыки между панелями наружных стен должны быть герметичными (иметь малую воздухопроницаемость и исключать протекание дождевой воды внутрь конструк­ции), не допускать образования конденсата в месте сты­ка (вследствие недостаточных теплозащитных свойств), обладать достаточной прочностью, чтобы предотвратить появление трещин.

По расположению различают горизонтальные и вер­тикальные стыки.

Горизонтальные стыки. Наружные и внутренние па­нельные стены подвергаются вертикальным и горизон­тальным нагрузкам. В соответствии с условиями стати­ческой работы стен в их горизонтальных стыках возника­ют сжимающие усилия от вертикальных нагрузок и уси­лия сдвига при изгибе стены в своей плоскости от нерав-

Рис. 11.67. Конструкция внутренней стеновой панели: 1 - расчетная арматура перемычки над проемом; 2 - конструк­тивная арматура; 3 - подъемная петля; 4 - петлевой арматурный выпуск; 5 - рифление боковых граней; 6 - закладная деталь

Г

В.А. Пономарёв. АРХИТЕКТУРНОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ

номерных деформаций основания, от изменений темпе­ратуры наружного воздуха, от горизонтальных силовых воздействий из плоскости стен (от ветра).

Передачу усилий сжатия осуществляют различными способами, применяя четыре типа горизонтальных сты­ков [рис. 11.68): контактный, платформенный, комби­нированный и монолитный.

В контактном стыке усилия передаются через слой цементно-песчаного раствора непосредственно от пане-

ли на панель, в платформенном - через опорную часть плит перекрытий, в комбинированном - и через раствор­ный шов, и через плиты перекрытий, в монолитном - че­рез бетон замоноличивания стыка.

Контактный горизонтальный стык с опиранием плит перекрытий на стеновые панели «пальцами» (специаль­ными опорными выступами плит, рис. 11.68 а) обладает максимальной несущей способностью. Его применяют для наиболее нагруженных стен различной конструкции.

Профилированный платформенный стык {рис. 11.68 в) предусматривают для наружных стен из трехслойных па­нелей с гибкими связями.

Плоский комбинированный стык (рис. / 1.68 г) приме­няют, главным образом, для внутренних стен с опирани­ем перекрытия с одной стороны (например, стен лестнич­ных клеток).

Монолитный (платформенно-монолитный) стык (рис. 11.68 д) используют в России преимущественно в сейс­мическом строительстве и очень широко - за рубежом.

Вертикальные стыки бетонных панелей стен по гео­метрической форме и характеру статической работы раз­личают бесшпоночные и шпоночные (рис. 11.69). В

КОНСТРУИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ МАЛОЭТАЖНЫХ И МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

бесшпоночных стыках вертикальные торцы панелей име-ю^т постоянную по высоте форму сечения, в шпоночных --а стыкуемых торцах предусматривают чередующиеся зыступы и углубления, за счет которых после замоноли--ивания образуются бетонные шпонки.

Шпоночные соединения, в свою очередь, подразде­ляют на бетонные и железобетонные. В бетонных шпоноч-< ых вертикальных стыках сопротивление сдвигу оказыва­ет -олько бетон замоноличивания, в железобетонных -»ие и поперечная, и продольная арматура шпонок. Поле­зной арматурой служат стальные выпуски из стыкуе-imx панелей, продольной - непрерывная арматура в сты-е Наиболее распространенное решение вертикальных тыков - бетонное шпоночное соединение, которое име-т высокую жесткость и лучшие изоляционные качества, ем бесшпоночное.

Связи панелей. Устойчивость наружных стен обес-эчивается пространственным взаимодействием наруж-*х панелей с плитами перекрытий и примыкающими лтденними панелями стен. Исходя из необходимости звместной работы сборных элементов, их соединяют эжду собой стальными связями, которые воспринима-г растягивающие усилия в вертикальных стыках панелей ен Усилия сжатия при этом воспринимает бетон замо-пичивания колодца (канала) стыка.

В качестве элементов связей используют стальные этажные детали (петли, болты, арматурные выпуски и или штампованные и сварные детали (замки само- ис-а~м. Т-образные анкеры и др.) (рис. 11.70).

все разнообразие решений связей в вертикальных *ках сводится к следующим основным типам:

• сварные;

• замоноличиваемые типа «петля-скоба»;

• замковые самофиксации;

• железобетонные шпоночные.

Сварные связи выполняют, приваривая накладки из

глой или полосовой стали к закладным деталям или

1а*уэпым выпускам панелей. Наиболее распростране-

-е" евые выпуски (в наружных панелях) и штампован-

из стальной полосы закладные детали (во внутрен-

панелях). Для устройства сварных связей используют

ке анкеры-связи, которые представляют собой Т-об-

^ые элементы, изготовленные из полосовой стали и

полагаемые в стыке «на ребро». При этом в стеновых

глях предусматривают концевые выпуски арматуры (в

ier, ax габарита форм), которые приваривают после

кзвки панелей к концам анкеров (рис. 11.70з). Свар-

связи универсальны: выполняются при различной

ности зданий, при обычных и сложных грунтовых ус-

ях в сейсмостойком строительстве. Они являются

вным конструктивным решением соединений внут-

их стеновых панелей (рис. 11.70 а-г).

; вязь типа «петля-скоба» (рис. 11.70 д-ж) образу-

установкой стальных скоб в петлевые арматурные

: ки панелей с последующим замоноличиванием ка-

бетон которого препятствует разгибанию и выдер-

чло концов скоб из петель и защищает от коррозии.

1 = петля-скоба» менее трудоемки, чем сварные, но

ают последним в прочности и деформативности.

> му их применение ограничено, и обычно они высту-

s качестве дополнительной (второй по высоте эта-

! язи к первой - сварной.

амковая связь самофиксации (рис. 11.70 и) обра-= насадкой при монтаже жесткой консольной за-

Рис. 11.70. Связи панелей:

а-г - сварные внутренних панелей из круглой стали; д-ж - связи типа «петля-скоба»; з - сварная связь из Т-образного элемента; и - замковая связь самофиксации; к - железобетонная связь; 1 - стержень из гладкой или арматурной стали; 2 - стальная скоба; 3 - стальной Т-образный анкер; 4 - стальной элемент замковой связи самофиксации; 5 - закладная деталь; 6 - петлевой арма­турный выпуск; 7 - стержневой арматурный выпуск; 8 - верти­кальная арматура; 9 - бетон замоноличивания; 10 - панель внут­ренней стены; 11 - панель наружной стены

В.А. Пономарёв, АРХИТЕКТУРНОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ

кладной детали в виде горизонтального разомкнутого кольца («замок») в одной панели на вертикальный сталь­ной стержень, закрепленный на жесткой консольной за­кладной детали в другой панели. Являясь одновременно монтажной и рабочей, замковая связь позволяет ускорить монтаж и обеспечить сокращение трудозатрат. Благода­ря ее жесткости, связь устанавливают только в одном уровне по высоте этажа.

Железобетонные шпоночные связи {рис. 11.70 к) в вертикальных стыках представляют собой монолитные жесткие соединения, превращающие сборные конструк­ции панелей здания в сборно-монолитные. Для этого в же­лезобетонных стыках предусматривают регулярные гори­зонтальные сварные соединения выпусков поперечной ар­матуры из панелей в 4-6 уровнях по высоте этажа, рифле­ние граней панелей, установку вертикальной продольной арматуры в канал стыка и его замоноличивание бетоном. Вертикальные железобетонные шпоночные связи наибо­лее прочны и жестки, работают на растяжение и сдвиг, но требуют больших затрат труда на их выполнение. Поэтому выполняют такие связи только при необходимости (по тре­бованиям прочности в домах повышенной этажности).

Рис. 11.71. Герметизация стыков наружных стен: а - закрытый; б - дренированный; в - открытый стык (варианты); 1 - упругая прокладка; 2 - герметизирующая мастика; 3 - защит­ное покрытие; 4 - обклейка рулонным гидроизоляционным ма­териалом; 5 - утепляющий вкладыш; 6 - бетон замоноличивания; 7 - водоотводящий фартук; 8 - водоотбойная преграда

Стальные связи устраивают чаще всего в двух уров­нях: в верхней части панелей под перекрытием и в ниж­ней зоне панелей.

Изоляция стыков. Для обеспечения нормальной ра­боты наружных стен в период эксплуатации значительную роль играют стыковые соединения между панелями.

Сопряжения наружных панелей между собой и с внут­ренними панелями должны быть прочными, долговечны­ми, водо- и воздухонепроницаемыми, иметь достаточную теплозащиту и быть несложными по способу исполнения.

По признакам, характеризующим работу стыков по обеспечению воздухо-водозащитных свойств, их подраз­деляют на закрытые, дренированные и открытые.

К закрытым стыкам (рис. 11.71 а) относятся стыки, у которых для обеспечения воздухо-влагозащитных свойств предусматривается одна общая основная зона. Для герме­тизации закрытых стыков применяют уплотняющие упру­гие прокладки (пенополиэтиленовые и др.) с нанесением с внешней стороны герметизирующей мастики (тиоколовой, уретановой, акриловой или силиконовой).

К дренированным стыкам (рис. 11.71 б) относятся стыки, у которых дождевая вода, попавшая внутрь стыка, удаляется путем дренирования и за счет испарения. Гер­метизацию дренированного стыка выполняют аналогично закрытому с дополнительным устройством декомпресси-онного канала, дренажного отверстия и водоотводящего фартука в зоне пересечения вертикальных и горизонталь­ных швов, служащих для отвода проникшей в стык воды.

К открытым стыкам (рис. 11.71 в) относятся стыки, у которых для обеспечения воздухо-водозащитных свойств предусматриваются две конструктивные зоны, из которых одна предназначена для обеспечения воздухоза-щитных, другая - водозащитных свойств. Перед основной зоной воздухоизоляции имеется свободная часть, сооб­щающаяся с наружным воздухом. Для гидроизоляции от­крытых вертикальных стыков применяют водоотбойные экраны из металлических или пластмассовых лент или резиновых профилей, горизонтальных - фартуки и проти-водождевые гребни панелей.

Обеспечению теплоизоляции панельных наружных стен способствует утепление всех горизонтальных и вер­тикальных стыков панелей специальными вкладышами из теплоэффективных материалов с предварительной об-клейкой стыка рулонным гидроизоляционным материа­лом (см. рис. 11.71).

Таким образом, для обеспечения нормальных эксплуа­тационных качеств стен из крупных панелей при устройстве их стыков применяют различные материалы, имеющие са­мые разнообразные физико-механические свойства:

• крепежные (сталь);

• утепляющие (минеральная вата, стекловата, пе-
нопласты);

• гидроизолирующие (пластмассы, резина, ме­
таллы);

• связующие (бетон и растворы);

• герметизирующие (вспененный полиэтилен, по-
роизол, гернит, мастики).

Все эти материалы имеют разную долговечность, ча­сто гораздо меньшую срока службы здания. При констру­ировании стыков панелей и их исполнении необходимо особое внимание уделять обеспечению высокого каче­ства производства строительных работ, применяя для этого материалы только с высокими физико-механиче­скими свойствами.

Раздел Ш. КОНСТРУИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ МАЛОЭТАЖНЫХ И МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

11.5. Монолитнобетонные стены

Способы возведения стен с использованием моно­литного бетона существенным образом отличаются от способов строительства с использованием лесоматериа­лов, мелкоштучных и крупных изделий.

Технология упрощенно состоит в следующем: непо­средственно на стройплощадке монтируются специаль­ные формы - опалубки, повторяющие контуры возводи­мого конструктивного элемента (стены, колонны и т.п.), в которые по проекту устанавливается арматура и залива­ется конструкционный или конструкционно-теплоизоля­ционный бетон. После затвердевания бетона опалубоч­ные элементы либо демонтируются (при использовании сборно-разборных опалубок), либо становятся частью конструкции (при использовании несъемных опалубок).

Если еще в недалекие годы в стране предпочтение отдавалось полносборному строительству, а монолит применялся редко (для участков, где невозможно исполь­зовать сборные элементы), то в настоящее время архи­тектурно-конструктивная и экономическая перспектив­ность монолитного домостроения общепризнанны.

Основные преимущества монолитного строительства:

• возможность создания гибких планировочных
решений при требуемых высотах этажей;

• возможность проектирования разнообразных
уникальных по форме конфигураций и высот зданий;

• отсутствие проблем по герметизации стыков, так
как монолитные стены не имеют монтажных швов;

• возможность снижения нагрузок на фундаменты
вследствие меньшей толщины и, соответственно, веса
стен, что снижает затраты на возведение фундаментов;

• технология практически не нуждается в завод­
ских базах стройиндустрии, позволяет использовать ме­
стные строительные материалы и промышленные отходы.

Недостатком (ограничением) монолитного домостро­ения следует признать дополнительные трудности бетони­рования конструкций в холодное время года, требующего применения специальных методов производства работ, что приводит к их удорожанию. Кроме того, для возведе­ния монолитных конструкций требуются качественная опа­лубка, высококвалифицированный персонал, соблюдение всех технологических процессов при их жестком контроле.