Стены промышленных зданий

ТКП 45-3.02-113-2009 (02250) Тепловая изоляция наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений. Строительные нормы проектирования.

Стены промышленных зданий должны удовлетворять следующим требованиям, обеспечивающим:

- температурно-влажностный режим, необходимый технологическому процессу и комфортному труду людей;

- прочность и устойчивость при действии статических и динамических нагрузок;

- огнестойкость и долговечность;

- индустриальность;

- эстетичность;

- экономичность.

Выбор материала стен зависит от температурно-влажностного режима помещения и климатических условий района строительства. Так, цеха с избыточным выделением тепла проектируют с «холодными» ограждениями не только в южных, но нередко и в средних климатических поясах.

Наружные стены зданий со взрывоопасными производствами (категории А и Б) устраивают легкосбрасываемыми от воздействия взрывной волны. К легкосбрасываемым относят «холодные» стены из асбестоцементных, алюминиевых и стальных листов, а также «теплые» стены из этих листов с легким утеплителем.

Классифицируют стены промышленных зданий, как и гражданских по статической работе на: несущие, самонесущие и навесные; по материалу и технологии возведения на: каменные (ручной кладки), бетонные (из монолитного бетона, крупных блоков или панелей), стены из небетонных материалов (фахверковые и каркасно-панельные); по конструктивному решению на: однослойные и многослойные.

Ненесущие (навесные) стены выполняют ограждающую функцию, а свой вес они полностью передают на колонны каркаса, за исключением нижнего подоконного яруса, опирающегося на фундаментные балки. Нагрузка от ненесущих стен передается на колонны через обвязочные балки в стенах из мелкоразмерных изделий, а в панельных стенах – через стальные опорные столики.

Ненесущие (подвесные) стены состоят из стального фахверка и заполнения. Эти стены подвешивают к концам консолей покрытия, разгружая тем самым несущие конструкции средних участков покрытия. Фахверк заполняют из легких листовых или панельных элементов.

Самонесущие стены из панелей применяют при большой массе и большой толщине панелей (не менее 300 мм), имеющих сплошное сечение. Высота таких стен ограничивается и зависит от прочности материала и толщины стены, шага колонн, величины ветровой нагрузки и т.п. Самонесущие стены на всю высоту здания наиболее эффективны для производств с влажными и мокрыми процессами, а также с химически агрессивной средой.

Несущие стены применяют в зданиях с неполным каркасом или бескаркасных. Выполняют их из кирпича или мелких блоков.

В многопролетных одноэтажных промышленных зданиях торцовые стены по конструктивным схемам и материалу не отличаются от продольных. Но из-за большого расстояния между продольными рядами колонн в торцах предусматривают дополнительные колонны (стойки фахверка) с шагом 6 или 12 м, которые обеспечивают необходимую устойчивость торцовых стен, а в панельных зданиях являются необходимыми элементами каркаса для крепления стеновых панелей.

Стены из кирпича и мелких блоков проектируют для зданий небольших размеров; с влажной и агрессивной средой помещений; с большим числом ворот, дверей и технологических проемов.

Такие стены возводят аналогично стенам гражданских зданий. Для обеспечения устойчивости их крепят к колоннам анкерами, клямерами или хомутами, которые устанавливают с шагом 70-100 мм по всей высоте стены (рис.50). Прочность их крепления определяют расчетом на ветровые нагрузки.

Рисунок 50 - Крепление кирпичных стен к колоннам

В высоких стенах и при наличии в них ленточных проемов в каркас вводят обвязочные балки, размещаемые над проемами и служащие сплошными перемычками. Обвязочные балки опирают на стальные столики-консоли и крепят к колоннам с помощью стальных планок, привариваемых к закладным деталям. Опирание обвязочных балок на колонны изображено на рис. 51.

Рисунок 51 - Крепление обвязочной балки к колонне

Стены из крупных блоков по сравнению с кирпичными имеют лучшие технико-экономические показатели. Их изготавливают из легкого бетона. Блоки подразделяют на угловые, рядовые, перемычечные. Крепят их к колоннам гибкими Т-образными анкерами из стержней диаметром 10 мм. Одни концы анкеров закладывают в горизонтальные пазы блоков, а другие приваривают к закладным элементам колонн.

Стены из железобетонных и легкобетонных панелей позволяют снизить массу зданий, улучшить качество и уменьшить трудоемкость их возведения на 30-40 %.

По расположению в стене панели подразделяют на рядовые; угловые удлиненные; перемычечные, усиленные для восприятия ветровой нагрузки от оконных заполнений; подкарнизные и парапетные; парапетные.

По теплоизолирующим свойствам панели подразделяют на железобетонные однослойные - для неотапливаемых зданий и легкобетонные однослойные, а также железобетонные трехслойные – для отапливаемых зданий.

Номинальная длина всех панелей составляет 6 и 12 м. Панели имеют номинальную высоту 900, 1200, 1800 мм. Подкарнизные панели выпускают высотой 1500 мм. Приторцовые панели удлиняют приваренными к ним угловыми блоками. Длина доборных блоков определяется толщиной панели и размерами привязки основных колонн к координационным осям здания (рис.52).

Рисунок 52 - Угол здания при привязке «0»

Железобетонные однослойные панелиприменяют для неотапливаемых зданий. При шаге колонн 6 м железобетонные панели имеют сплошное сечение толщиной 70 мм, а при 12-метровом шаге колонн – панели проектируют ребристыми с высотой контурных ребер 300 мм (рис.53).

Рисунок 53 - Навеска железобетонных панелей на колонну в местах устройства опорных консолей

Легкобетонные панели для отапливаемых зданий с шагом колонн 12 м проектируют плоскими однослойными. Перемычечные панели (надоконные и подоконные) со стороны примыкания оконных заполнений усилены горизонтальными ребрами (рис.54б).

Из легкобетонных панелей устраивают как навесные, так и самонесущие стены. Для навесных панелей характерно ленточное остекление, а для самонесущих – раздельные оконные проемы.

Раскладку панелей по высоте следует делать так, чтобы один из горизонтальных швов располагался на 0,6 м ниже верха колонн. Этот шов делит стену по высоте на два яруса. Панели нижнего яруса крепятся к колоннам, а верхнего – к конструкциям покрытия. Высота первого яруса, в зависимости от собственной массы и несущей способности панелей составляет 12-24 м, а последующих ярусов 4,8-6 м.

В навесных стенах панели над оконными проемами и внизу ярусов на глухих участках опирают на стальные консоли, приваренные к колоннам (рис. 54). Для размещения полки уголка, образующего опорную консоль, между колонной и панелями сохраняют зазор 30 мм. Промежуточные панели ярусов крепят к колоннам на гибких связях, допускающих небольшие перемещения стен относительно каркаса, какие могут возникать от температурных или осадочных деформаций в здании (рис. 54).

а)

б)

Рисунок 54 - Навеска легкобетонных панелей на колонну:

а) при шаге колонн 6 м; б) при шаге колонн 12 м

Панели торцовых стен крепят к стальным или железобетонным фахверковым колоннам и к приколонным стойкам фахверка, располагаемым между основными колоннами и наружной стеной (рис.54).

Заполнение швов панельных стен осуществляют упругими синтетическими прокладками шириной 60-80 мм и герметизирующими мастиками.

Железобетонные трехслойные панели обладают повышенной прочностью и теплоустойчивостью по сравнению с однослойными легкобетонными. Их применяют, в основном, в самонесущих стенах.

Номинальная длина трехслойных панелей составляет 6 м, а высота – 1,8 и 1,2 м. Простеночные панели имеют длину 1,5 и 0,75 м. Углы зданий ограждают доборными блоками.

Конструкция трехслойной железобетонной панели состоит из железобетонных слоев, обжимающих внутренний слой из пенополистирола. Внутренний железобетонный слой толщиной 70 мм воспринимает собственную массу стены и ветровые нагрузки. Железобетонные слои связаны гибкими связями.

Стальные трехслойные панели(«сэндвич») применяют для отапливаемых зданий. Стены состоят из вертикально расположенных стеновых панелей и горизонтальных ригелей, к которым крепят панели (рис. 55). Ригели крепят болтами к опорным консолям. В продольных стенах их приваривают к основным колоннам и стойкам фахверка, а также к опорным стойкам стропильных ферм.

Рисунок 55 - Стена из панелей «сэндвич» вертикальной разрезки

Стеновая трехслойная панель представляет собой конструкцию, в какой между двумя металлическими обшивками запрессован утеплитель. В качестве обшивки, в основном применяют стальные или алюминиевые профилированные листы, а для утеплителя используют пенополистирол или базальтовое волокно на синтетическом связующем. Конструктивные типы трехслойных панелей отличаются в основном формой продольных кромок, что приводит к различным конструктивным решениям вертикальных стыков панелей.

На рис. 56 изображен вертикальный стык унифицированных типовых панелей с утепляющим слоем из пенополиуретана. В таких панелях вертикальный стык осуществляется заведением гребня в паз, горизонтальный имеет прямоугольное сечение. В шов закладывается прокладка из пенополиуретана, покрытая снаружи герметизирующей мастикой.

Различают угловые и рядовые панели. К ригелям панели крепят сквозными болтами (М8) с увеличенной шайбой с наружной стороны (рис.56). Расстояния между ригелями по высоте стены принимают равным 1,8; 2,4; 3 и 3,6 м. Выполняют ригели из холодногнутых швеллеров.

Рисунок 56 - Вертикальный стык панелей «сэндвич»: 1 – ригель;

2 – болт М8; 3 – прокладка из пенополиуретана;

4 – шайба диаметром 40 мм

Цоколь в стенах из панелей типа «сэндвич» выполняют из кирпича, бетона или легкобетонных панелей (толщиной определенной теплотехническим расчетом) высотой не менее 0,9 м.

На рис. 57 изображено устройство парапета стены, выполненной из стальных трехслойных панелей типа «сэндвич».

Рисунок 57 - Устройство парапета из панелей «сэндвич»:

1– наружная грань колонны; 2– ригель; 3 – самонарезающие болты; 4 – болты; 5 – погонажные изделия из тонколистовой стали; 6 – комбинированные заклепки; 7 – герметик; 8 – антисептированный брусок; 9 – толевые гвозди; 10 – шурупы; 11 – бортики из минераловатных плит повышенной жесткости

Металлические стены послойной сборки устраивают как для отапливаемых, так и для неотапливаемых зданий. В отапливаемых зданиях стены проектируют многослойными с утеплителем, в неотапливаемых – однослойными без теплоизоляционного слоя. Многослойные металлические стены представляют собой конструкцию, состоящую из наружной и внутренней обшивок стальными листами, среднего, теплоизоляционного слоя из минераловатных плит, противоветрового барьера и слоя пароизоляции. Эти стены приняты навесной конструкции – все нагрузки, приходящиеся на них, воспринимают ригели и передают их на колонны и приколонные стойки фахверков. Такие стены имеют привязку к координационной оси 180 мм. Относ внутренней грани стен от наружной грани колонн или фахверковых стоек на 180 мм позволяет размещать там ригели, к которым крепят панели.

Ригели крепят к опорным консолям, которые в продольных стенах приваривают к основным колоннам и к опорным стойкам стропильных ферм, а в торцевых стенах – к фахверковым и приколонным стойкам.

Расположение и конструкции приколонных стоек аналогичны принятым для стен из панелей «сэндвич».

На рис. 58 приведена конструкция стены послойной сборки и отдельных ее деталей.

а)

1- рядовой ригель; 2-болт; 3-

опорная консоль; 4- полиэти-

леновая пленка; 5- ст. лист;

6- минераловатные плиты;

7-бумага;8-самонарезающий

винт; 9- заклепка

б)

1- комбинированная заклепка;

2-Z-образныйпрофиль;

3- полиэтиленоваяпленка; 4- мин.ватные

плиты; 5-болт; 6-цем.-песч. раствор;

7- гнутый профиль; 8-цоколь; 9-опорная

консоль; 10-слив из оцинкованной стали;

11-костыль; 12-прокладка из фанеры;

13- самонарезающий винт; 14-уголок;

15- бумага мешочная; 16-листовая обшивка

Стены из волнистых асбестоцементных листов применяют в неотапливаемых зданиях и в цехах с избыточными выделениями тепла на высоте не менее 3 м. Нижняя часть стен, подвергающаяся увлажнению и механическому воздействию, выполняется из железобетонных панелей или кирпичной кладки.

Асбестоцементные листы имеют длину 2800 мм, ширину 1000 мм, толщину 8 мм, высоту волны 50 мм. Листы крепят к ригелям с вертикальной нахлесткой 100 мм. Ригели располагают с шагом 2,7 м по высоте. Приваривают ригели к столикам, размещаемым на наружной грани каркаса. Зазор между ригелем и колонной позволяет разместить крепежные элементы. К ригелям асбестоцементные листы крепят с помощью крюков, пропущенных сквозь гребни листов.

Асбестоцементные каркасные панели применяют в отапливаемых зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом (W ≤ 70%) для стен с вертикальной разрезкой.

Номинальные размеры асбестоцементных панелей составляют: длина – 1,8; 2,4; 3 м; ширина – 1,5 м и 0,5; 0,43 м – для угловых и вставочных панелей.

Каркасные асбестоцементные панели применяются двух типов: с деревянным и асбестоцементным каркасом.

Панель с деревянным каркасом имеет две обшивки из плоских асбестоцементных листов, между которыми размещен утеплитель из жестких минераловатных плит, закрепленный деревянными прижимными рейками. Каркас панели состоит из деревянных брусков сечением 64х124 и 64х144 мм. К каркасу асбестоцементные листы крепятся оцинкованными шурупами. Для крепления панелей к стальным ригелям в деревянном каркасе закреплены стальные уголки с приваренными гайками.

Панель с асбестоцементным каркасом состоит из асбестоцементных швеллеров – гнутых или изготовленных экструзионным способом, высотой 170 мм, из двух асбестоцементных листовых обшивок и утеплителя из жестких минераловатных плит. Крепление обшивок к каркасу осуществляют на эпоксидном клее со швом на всю ширину полки швеллера. Торцы панелей закрывают деревянными досками толщиной 40 мм.

Асбестоцементные панели обоих типов имеют вентилируемую прослойку в связи, с чем в деревянных элементах предусмотрены вентиляционные прорези.

Стены из асбестоцементных панелей с деревянным и асбестоцементным каркасами относятся к категории трудносгораемых конструкций.

Конструктивно навесные стены из асбестоцементных панелей решены навесными и имеют привязку к координационным осям, аналогичную привязке металлических стен (180 мм).

На рис. 59, 60 изображены конструкции стен из асбестоцементных каркасных панелей.

а) б)

Рисунок 59 - Детали стен из асбестоцементных каркасных панелей:

а) сопряжение панели с цоколем;

б) крепление панелей к колонне

1 – колонна каркаса; 2 – стальной ригель; 3 – стальной опорный

столик; 4 – стальной закладной уголок для крепления панели;

5 – болт; 6 – стеновая панель; 7 - продух; 8 – цоколь; 9 – рези-

новая пористая прокладка; 10 – слив из оцинкованной стали;

11 – набетонка из легкого бетона; 12 – цементный раствор

Каждый ряд панелей устанавливают на стальные столики, приваренные к стальным ригелям, воспринимающим вертикальную и ветровую нагрузки от панелей. К ригелям панели крепят с помощью болтов, ввинчиваемых одним концом в гайки, заделанные в панелях, а ; другим - закрепляемых к стальному ригелю фахверка (60 б). Нижние панели устанавливают на цокольную часть стены, которая выполняется из легкобетонных блоков, панелей или кирпича (рис.60 а).

1 – колонна каркаса; 2 – стальной

ригель; 3 – стальной опорный

столик;

4 – стальной закладной уголок;

5 – болт; 6 – стеновая панель;

7 – продух; 8 – окно со стальными

переплетами

Рисунок 60 - Сопряжение асбестоцементных каркасных панелей

с окном

Изоляция стыков асбестоцементных каркасных панелей приведена на рис. 60.

а) б)

1- стеновая панель; 2- ригель;

4- мастика; 5- стальной слив;

6- нащельник; 7- прокладка;

8- утеплитель

Рисунок 61 -. Горизонтальный (а) и вертикальный (б) стыки асбестоцементных каркасных панелей

Стены из экструзионных асбестоцементных панелей имеют горизонтальную разрезку и предназначены для отапливаемых зданий с нормальным температурно-влажностным режимом, с неагрессивной или слабоагрессивной газовой средой.

Стены эти решены навесными при шаге колонн и стоек фахверка 6 м. Нижние панели устанавливают на цоколь, выполненный из кирпича или легкобетонных панелей (рис. 13).

На глухих участках стен и над проемами панели опирают на столики, предусмотренные на колоннах и стойках фахверка (рис. 14). Номинальная длина панелей составляет 6 м, высота 0,6 м, толщина 120-180 мм. В качестве утеплителя применяются жесткие минераловатные плиты.

1- крепежный элемент; 2- панель;

3- резиновая прокладка; 4- деревянный

брусок; 5- клей; 6- ДВП изоляционная;

7- наружная грань колонны; 8- слой

рубероида; 9- гнутый уголок;

10- закладная деталь; 11- панель

цоколя; 12- уголок; 13- слив;

14- цементный раствор

Рис.62. Сопряжение экструзионной панели с цоколем

В стенах из экструзионных асбестоцементных панелей надоконными проемами предусматривают ветровые ригели, необходимые для крепления переплетов и воспринимающие ветровую нагрузку с соответствующей площади остекления. При наличии нескольких ярусов оконных проемов ветровые ригели устанавливают также и под проемами.

Для крепления стен выше уровня верха колонн к оголовкам колонн и опорам стропильных ферм приваривают стальные надставки из сварного тавра. Крепления панелей к колоннам, надставкам и стойкам фахверка осуществляют с помощью специальных соединительных деталей.

1- колонна;

2- гнутый швеллер;

3- опорный столик из уголка;

4- соединительный элемент;

5- соединительный рядовой элемент

Рис. 14. Крепление экструзионной панели к колонне

Стыки между панелями утепляют теплоизоляционными вкладышами, уплотняют пористыми резиновыми прокладками и промазывают нетвердеющими мастиками (рис.15). Нащельники и фасонные элементы для устройства сливов, обрамления проемов и др. элементов выполняют из оцинкованной кровельной стали.

Для повышения долговечности и эстетичности стены из экструзионных панелей окрашивают атмосферостойкими перхлорвиниловыми или акриловыми красками или сополимерными эмалями.

1 – пористая резиновая прокладка;

2 – герметизирующая мастика

3 - мастика КН-2 или КН-3

Рис. 15. Горизонтальный стык стеновых экструзионных панелей