Лекция 5 Стены , отдельные опоры и перегородки

Стены являются важнейшими конструк­тивными элементами зданий, которые служат не только вертикальными огра чивыми; обладать долговечностью; со­ответствовать степени огнестойкости зда­ния; обеспечивать поддержание необхо­димого температурно-влажностного ре­жима в помещениях; обладать доста­точными звукоизолирующими свойства­ми; быть технологичными в устройстве, обеспечивать максимально возможную индустриальность при возведении; быть экономичными, т. е. иметь минимальные расход материалов, массу единицы пло­щади, наименьшие трудозатраты и рас­ход средств; отвечать архитектурно-худо­жественному решению, поскольку стены являются, по существу, одним из ос­новных структурных частей зданий, фор­мирующих их архитектурный облик.

По роду применяемых материалов стены могут быть каменные (из искусственных и естественных камней), дере­вянные, грунтовые и из синтетических материалов.

По характеру работы стены бывают несущими, самонесущими и навесными. Несущими являются стены, которые вы­ступают не только в качестве огражде­ний; на них опираются также конструк­ции покрытия или перекрытия. При кон­структивной схеме с самонесущими стена­ми вертикальные нагрузки от перекрытий воспринимают столбы или колонны. В этом случае они воспринимают горизонтальные ветровые нагрузки, ко­торые передают их на конструкции каркаса (балки и колонны). Такие стены воспринимают только нагрузки от выше­расположенных стен. Применение навесных стен, которые выполняют только ограждающие функции, характерно для каркасных зданий.

По конструкции и способу возведения каменные стены делят на четыре группы: из мелкоштучных элементов (мелких камней); из крупных камней (блоков); монолитные и крупнопанельные.

Кладкой называют конструкцию, вы­полненную из отдельных камней (есте­ственных или искусственных), швы между которыми заполняются строительным раствором.

Для обеспечения нормальной работы и монолитности стен их возводят с со­блюдением правил, определяющих их разрезку. Так, кладку стен производят с расположением камней горизонтальными рядами, при этом вертикальные швы не совпадают. Несовпадение верти­кальных швов называют перевязкой, ко­торая обеспечивает равномерное распределение нагрузки и вовлечение в совмест­ную работу всех камней, образующих стену.

Для кладки стен из камней, а также устройства стен из крупных блоков и па­нелей используют известково-цементные, цементно-глиняные или цементные рас­творы.

Монолитные стены выполняют с по­мощью специальной опалубки, в кото­рую укладывается материал стены. Опа­лубка по мере возведения стен передви­гается по высоте.

Конструктивные решения домов из крупных блоков, крупных панелей и из объемных блоков, а также деревянных рассмотрены в соответствующих главах учебника. В данной главе рассмотрены конструктивные решения стен из мелко­штучных элементов.

5.2. Кирпичные стены

Кирпич является одним из основных сте­новых материалов. В современном строи­тельстве свыше 40% гражданских зданийвозводят из кирпича, при этом создаются большие возможности использования ар­хитектурно-художественных качеств этого материала (рис. 5.1).

Кирпичные стены выполняют из кера­мического и силикатного кирпича. Стандартный кирпич имеет размеры 120 х 65 х 250 мм. Применяют также по­луторный кирпич, имеющий высоту 88 мм (рис. 5.2).

Боковую поверхность кирпича, имею­щую размеры 120 х 65 или 120 х 88 мм, называют тычком кирпича. Ряд кирпи­чей, уложенный этими поверхностями, называют тычковым.

Поверхность кирпича, имеющую раз­меры 65 х 250 или 88 х 250 мм, назы­вают ложком. Ряд кирпичей, уложенный этими поверхностями (по фасаду), назы­вают ложковым.

Поверхность кирпича, имеющую раз­меры 250 х 120 мм, называют постелью.

Толщину горизонтальных швов кир­пичных стен принимают равной 12 мм, а вертикальных — 10 мм. С учетом швов однородные (сплошные) кирпичные стены могут иметь следующие толщины: 120, 250, 380, 510, 640, 770 мм и более, что со­ответствует 1/2; 1; 1 1/2; 2; 2 1/2 кирпича и более.

Способ размещения кирпичей в кладке стены с тем или иным чередованием ложковых или тычковых рядов для достиже­ния перевязки швов называют системой кирпичной кладки. Из многочисленных систем в практике современного строи­тельства широко применяют две — цеп­ную (двухрядную) и многорядную

(шестирядную). При цепной кладке (рис. 5.3, а) тычковые ряды чередуются ложковыми. Поперечные швы в этой си­стеме перекрываются на 1/4 кирпича, а продольные — на 1/2 кирпича. При многорядной кладке (рис. 5.3,б) пять ложковых рядов чередуются с од­ним тычковым. В каждом ложковом ряду поперечные вертикальные швы перекры­вают в 1/2 кирпича; продольные, обра­зуемые ложками, перевязывают тычковы­ми рядами через пять ложковых рядов. При кладке из кирпича высотой 88 мм четыре ложковых ряда чередуют одним тычковым.

Многорядная кладка несколько проще, чем двухрядная, поэтому производительность труда каменщиков при этой систе­ме может быть выше.

В зданиях высотой 7 этажей и более кладку стен ведут с установкой стальных анкерных связей в уровне перекрытий каждого этажа. Связи укладывают в углах наружных стен и в местах примы­кания внутренних.

Если стена в последующем с лицевой поверхности (фасадная часть) не будет оштукатуриваться, то вертикальные и го­ризонтальные швы между кирпичами должны быть полностью заполнены раствором для уменьшения воздухопрони­цаемости стен и придания стене хороше­го внешнего вида. Для этого производят «расшивку» швов, т. е. шов уплотняют и придают его внешней поверхности определенную форму. Обрабатывают по­верхность шва специальным инструментом — расшивкой, который придает шву форму валика, выкружки или треугольни­ка и др. (рис. 5.4). Если поверхность стены будет оштукатурена, то кладку ве­дут «в пустошовку», оставляя лицевые швы незаполненными на глубину 10... 15 мм для обеспечения хорошей связи шту­катурного слоя со стеной (рис. 5.4, в). Существенным недостатком стен из полнотелого кирпича (керамического или силикатного) является его большая плот­ность и относительно большая теплопро­водность, обусловливающая необходи­мость возведения наружных стен в райо­нах среднего климатического пояса тол­щиной 21/2 кирпича. В этих случаях целесообразно применение пустотелого кирпича, обладающего меньшей тепло­проводностью, который позволяет умень­шить толщину стены на 1/2 кирпича.

Для этого применяют кирпич с 32 или 78 отверстиями при плотности черепка 1800 кг/м³. Снизить плотность материала кирпича помогает введение в шихту вы­горающих добавок (чаще всего опилок), на месте которых после обжига остаются поры. Такой пустотелый кирпич с по­ристым черепком получил название лег­кого.

Несущую способность массивных стен из керамического кирпича можно полностью использовать только в нижних этажах многоэтажных зданий и сооруже­ний. Для экономии кирпича целесообраз­но применение так называемых облег­ченных кирпичных стен, в которых кир­пич частично заменен эффективными теп­лоизоляционными материалами. Облег­ченные кирпичные стены подразделяют на две группы.

К стенам первой группы относятся:

1. Кирпично-бетонные, с заполнителем из легкобетонной массы (рис. 5.5, а, б) или термовкладышей из готовых камней из легкого или ячеистого бетона (рис. 5.5,в). Применение термовкладышей более эффективно, так как позволяет сократить производство мокрых строи­тельных процессов при возведении зда­ния и повысить производительность тру­да. Связь между лицевыми стенками создается внутренними поперечными диа­фрагмами, располагаемыми через 3...4 ложковых ряда по длине стены и расчле­няющими ее на ряд колодцев. Иногда в качестве термоизоляционного материа­ла (для зданий высотой не более двух этажей) применяют засыпку из шлака или керамзита. Этот вид кладки назы­вают кладкой системы Н. С. Попова и Н. М. Орлянкина.

2. Колодцевые стены (рис. 5.6), в ко­торых возводятся две наружные стенки толщиной 1/2 кирпича, связанные между собой вертикальными кирпичными диа­фрагмами, располагаемыми через 3...4 ложка по длине стены и расчленяющими стену на ряд колодцев. Эти колодцы за­полняют в процессе кладки легким бето­ном.

3. Стены с воздушной прослойкой состоят также из двух стенок, из которых внутренняя является несущей, а наружная толщиной 1/2 кирпича связывается с ней тычковыми рядами через каждые 4...5 ложковых рядов. Между стенками оста­вляют воздушную прослойку толщиной 50 мм, которая по теплозащитным свой­ствам равна кладке в 1/2 кирпича. Таким образом, при таком конструктивном ре­шении можно получить 20...25% эконо­мии кирпича и раствора.

К стенам второй группы относятся кирпичные с утеплителем из теплоизоля­ционных панелей (рис. 5.7), состоящие из несущей части (собственно кирпичной стенки) и теплоизолирующей части в ви­де гипсовых, гипсошлаковых, пенобетонных и других панелей. Утеплитель располагают обычно «на относе», т. е. оставляют между собственно стеной и панелью воздушную прослойку толщи­ной 20...40 мм, повышающую теплозащитные свойства стен.

Панели в плоскости перекрытий опи­рают на их конструкции - плиты или балки. К стене крепят гвоздями, заби­ваемыми в деревянные антисептированные пробки. Эта конструкция стены позволяет не производить внутреннее ош­тукатуривание стен. Панели после со­ответствующей подготовки окрашивают или оклеивают обоями. Вместо панелей можно применять плиты, установку ко­торых ведут по гипсовым маякам, нане­сенным на поверхность кладки с расче­том, чтобы на них пришлись стыки плит. Плиты устанавливают с перевязкой швов и крепят к кладке специальными стальными креплениями.

Стены из мелких блоков и природных камней

Наряду с кирпичом широкое применение в качестве стенового материала получили керамические и легкобетонные мелкие блоки.

Керамические пустотелые блоки (камни) обладают меньшей те­плопроводностью, чем кирпич, что по­зволяет уменьшить толщину стен. На­ибольшее распространение получили ке­рамические камни размерами 250 х 120 х 138 мм с 7 или 18 вертикальными щелевыми пустотами. Они пригодны для возведения мало- и многоэтажных зданий. Семищелевые керамические камни предпочтительно укладывать в стены по двухрядной системе (рис. 5.8), так как при этом щели располагаются перпендикулярно тепловому потоку. Если же их расположить параллельно теплово­му потоку, то в них может возникнуть циркуляция воздуха и конвекция, увеличивающая теплопроводность стены. Многорядная система кладки в этом случае недопустима также и потому, что при неточной укладке ложковых рядов попе­речные стенки камней окажутся над пу­стотами, что может вызвать в кладке опасные местные перенапряжения.

Стены из легкобетонных камней по сравнению с кирпичными имеют меньшую плотность и теплопро­водность. Эти качества позволяют не­сколько сократить толщину стены.

Применяют трехпустотные камни с крупными пустотами (рис. 5.9). Они имеют размеры 390 х 190 х 188 мм. В тычковых рядах" используют спе­циальный тычковый камень с гладкими торцами. Кладку стен обычно ведут по трехрядной системе (рис. 5.9, в, г),

Стены из камней со щелевидными пустотами (рис. 5.10) имеют несколько лучшие экономические показатели по сравнению с трехпустотными камнями за счет более высоких теплозащитных свойств, так как в узких щелевидных пустотах, не сообщающихся между собой, не возникает циркуляция воздуха. Поскольку щелевидные пустоты сверху закрыты, укладку раствора в гори­зонтальных швах ведут обычным спосо­бом, так же как при сплошных камнях, но при этом исключены затруднения, мо­гущие возникнуть при кладке из трехпустотных камней.

Стены из природного камня целесообразно возводить при наличии в районе строительства горных пород с пористой структурой, обладающих малой плотностью и легко подвергаю­щихся механической обработке. Такими камнями являются, например, известня­ки-ракушечники (в Причерноморье), инкермановский известняк (в Крыму), артикский туф (в Армении) и др.

Из пористых пород изготовляют камни размером 390 х 190 х 188 мм. Кладку стен ведут по двух- или трехрядной ложковой системе. Стены из этих камней имеют красивый внешний вид и не требуют штукатурки.

Стены из природных камней непра­вильной формы устраивают в редких слу­чаях, главным образом из бутовой плиты для возведения хозяйственных построек.

Среди местных стеновых материалов наряду с природными камнями особое место занимают стеновые грунтовые ма­териалы, которые вырабатывают без об­жига из грунтов, обладающих необходи­мой связностью. Строительство домов из этого стенового материала характерно для безлесных районов с сухим климатом и продолжительным летом (Средняя Азия, Северный Кавказ, Крым, Украина).

Стены из грунтовых мате­риалов возводят монолитными (в опа­лубке) или из заранее изготовленных бло­ков, которые называют грунтоблоками. К ним относят: сырец, или сырцовый кирпич, который изготовляют из жирной глины без добавок; саман — сырцовый материал, состоящий из глины с добав­кой органического волокнистого мате­риала (чаще всего соломенной сечки). Ес­ли в глину -добавляют навоз, то такой материал называют лемпачом. Для повы­шения водостойкости грунтоблоков в их состав вводят добавки извести, смолы или битума. Такие блоки называют терролитовыми. Следует иметь в виду, что стены из грунтоблоков дают после возве­дения осадку до 5 %, а монолитные (глинолитные) - до 18 %.

Кладку стен из грунтоблоков ведут обычно: наружных - в 1 1/2 камня, а вну­тренних — в один блок. Грунтоблоки обычно имеют размеры 380 х 185 х 120, 390 х 190 х 140, 330 х 160 х 120 мм. Для обеспечения устойчивости этих стен они должны иметь толщину не менее 50 см и свободный пролет не более 20-кратной толщины стены. Здания из грунтоблоков недолговечны.