Деревянные стеновые панели

Стены зданий и их элементы

Общие положения

Наружные стены – это не только конструктивные элементы, их внешняя сторона является элементом фасада здания. Поэтому стены (их конфигурация, вертикальные и горизонтальные членения, пропорции отдельных элементов, цоколи, карнизы, отделка и т.д.) определяют характер архитектуры и тектоники здания. В то же время фасад не существует независимо от назначения здания, его планировочной структуры, материа-лов и конструкций наружных стен, а является их отражением.

Воздействия на стены.Как наружные,так и внутренние стены зданий подверга-ются воздействию ряда факторов, тесно связанных с процессами, происходящими внутри и вне здания.

К силовым воздействиям относятся:

- нагрузка от перекрытий и покрытий (крыш);

- нагрузка от собственного веса стен;

- ветровая нагрузка (напор и отсос);

- нагрузка от неравномерной деформации грунта (осадки, пучение);

- сейсмические воздействия.

Несиловыми воздействиями являются:

- атмосферные осадки;

- водяной пар, содержащийся в воздухе помещений;

- влага почвы;

- солнечная радиация;

- температура наружного воздуха, ее перепады;

- агрессивные вещества, содержащиеся в воздухе;

- воздушный шум снаружи и внутри здания.

Рис. Нагрузки и воздействия на конструкцию наружной стены: P₁ – собственная масса стены; Р₂ – вертикальная нагрузка от перекрытия; Р₃ и М – вер-тикальная нагрузка и изгибающий момент от бал-конной плиты; W – давление ветра; R – солнечная радиация; А – атмосферные осадки; ΔT и W – пе-ременные температура и влажность воздуха; L₁, L₂

– внешний и внутренний шум; S₁, S₂ – сейсмиче-ские воздействия; Q – тепловой поток; Е – поток пара

Стеныдолжны удовлетворять следующимтребованиям:

- быть прочными и устойчивыми;

- обладать долговечностью, соответствующей классу здания;

- соответствовать степени огнестойкости здания;

- быть энергосберегающим элементом здания;

- отвечать требованиям воздухо- и звукоизоляции;

- быть индустриальными с целью повышения производительности труда;

- обладать, по возможности, минимальной массой и материалоемкостью;

- отвечать современным архитектурно-художественным качеством;

- быть экономичными в процессе строительства и эксплуатации.

Учет всех современных требований вызвал необходимость разделить наружные стены на отдельные по назначению слои. Стены стали многослойными, состоящими из функционально разделенных элементов: несущую способность обеспечивает более прочный конструктивный слой, защиту от охлаждения или перегрева – непрочный, но высокоэффективный теплоизоляционный слой и, наконец, придание хорошего вида – отделочные слои.

Внутренние стены проектируют из условий прочности и звукоизоляции. Эти два требования по своим физическим свойствам совпадают, чем плотнее материал внут-ренней стены, тем она более прочная и менее звукопроводная.

Однако и здесь слоистые конструкции с чередованием плотных и рыхлых слоев более эффективны по звукоизоляции, что в каждом отдельном случае должно устанав-ливаться расчетом.

Задача архитектора – разработать такое решение, при котором материалы стен, их конструкция удовлетворяли бы, по возможности, всем предъявляемым к ним требова-ниям и способствовали получению наиболее оптимального решения. В процессе про-ектирования необходимо учитывать в качестве исходных следующие основные пред-

посылки:

- характеристики здания (назначение, этажность, степень огнестойкости, темпера-турно-влажностный режим и т.п.);

- климатические факторы района строительства (температура наружного воздуха зимой и летом, атмосферные осадки, скорость ветра, инсоляция);

- номенклатуру имеющихся строительных материалов;

- технические возможности строительно-монтажных предприятий;

- особые условия строительства (сейсмические, грунтовые и т.п.);

- финансовые возможности заказчика.

Классификация стен.В зависимости от восприятия нагрузок стены зданий могутбыть несущими, самонесущими и ненесущими.

По положению в зданиистены подразделяют навнутренниеинаружные(попериметру здания).

По роду основного материаланесущие и самонесущие стены могут бытьдере-

вянными, каменными, бетонными, комбинированными.Для стен используют сле-

дующие основные материалы и изделия:

- древесину (бревна, брусья, доски, панели);

- обожженную глину (кирпич, камни);

- силикатную массу (кирпич);

- природный камень;

- стабилизированный грунт (блоки);

- легкие бетоны (камни, блоки, панели, монолит);

- ячеистые бетоны (камни, блоки, монолит);

- тяжелые бетоны (панели, монолит).

В зависимости от типа и размера применяемых изделий стены бывают:

- из мелкоразмерных стеновых изделий – кирпичей, камней, мелких блоков;

- крупноэлементными–из стеновых элементов высотой от1/4до полной высо-ты этажа и более; крупноэлементные стены подразделяют на крупноблочные и круп-нопанельные.

По способу возведенияразличаютстены из кладки(сборки)мелкоштучных из-делий, сборные, монолитные, сборно-монолитные.

По конструктивным признакамстены бываютоднослойными(как правило,внутренние) и слоистыми, сплошными и пустотелыми.

По наличию и расположению теплоизоляциинаружные стены подразделяют

на:

- стены без специального устройства теплоизоляции–из конструкционно-

теплоизоляционных материалов (древесины, деревобетона, ячеистых бетонов, поли-стиролбетона);

- стены с теплоизоляционными слоями,располагаемыми внутри стены,с

наружной стороны конструкционного слоя стены, с наружной и внутренней сторон совместно.

По наличию специального воздушного зазора(прослойки)стены подразделяют

на:

- вентилируемые–с воздушными прослойками,располагаемыми либо внутриконструкционного слоя (между конструкционными слоями), либо между утеплителем

и защитной облицовкой;

- невентилируемые–без воздушной прослойки.

Здания стеновой конструктивной системы могут решаться в самых разнообразных вариантах (схемах) по расположению несущих стен – поперечных и продольных, внутренних и наружных, прямолинейных и криволинейных, параллельных, радиаль-ных, концентрических и т.п.. Определение (назначение) местоположения несущих стен находится в непосредственной зависимости от решения перекрытий (покрытий, крыш) здания – опираний или примыканий их элементов на стены.

В процессе проектирования следует учитывать в качестве исходных следующие основные предпосылки:

- климатические факторы района строительства (летнюю и зимнюю температуру наружного воздуха, атмосферные осадки, скорость ветра, инсоляцию);

- особые условия строительства (подработки, сейсмические, грунтовые и т.п.);

- характеристики здания (назначение, этажность, степень огнестойкости, темпера-турно-влажностный режим и т.п.);

- технические возможности строительных организаций;

- финансовые возможности заказчика.

Деревянные стены

Чисто деревянные стены выполняют из бревен или брусьев.

Дерево экологически чистый материал, оно «дышит». Бревенчатые и брусчатые стены накапливают тепло и равномерно распределяют его по помещению, поддержи-вая постоянный, комфортный температурно-влажностный режим.

Но дерево имеет недостатки – оно подвержено загниванию и возгоранию, дефор-мации с изменением влажности (сушка сырого дерева вызывает дугообразное и винто-образное коробление). Поэтому при рубке дома из сырого дерева возможна усадка стен на 4-5 см на метр высоты. Следует иметь в виду, что во влажной среде лучше приме-нять древесину лиственных пород, а в нормальной среде – хвойные породы древесины.

Рубленные стенывозводят из бревен венцами с соединением углов с остатком

(выбло, чашу) или без остатка (в лапу). Горизонтальные пазы и швы врубок заполняют паклей, льняным полотном, джутом.

В местах врубок и по длине венцов не реже, чем через два метра ставят деревянные шипы. Углы и врубки пересекающихся стен, в целях избежания их продувания, иногда зашивают дощатыми пилястрами.

Элемент фасадной стены

Порядовка стен наружной внутренней

Современная технология позволяет унифицировать бревна как строительный ма-териал. Технология изготовления бревен и брусьев в заводских условиях включает принудительную сушку в специальных камерах и отколибровку их по габаритам.

Оцилиндрованные бревна и брусья имеют постоянное поперечное сечение, а ста-ночная выборка «чашки» и «гребня» создает плотное соединение венцов.

Оцилиндрованные бревна

Стены, возведенные из оцилиндрованных бревен, дают незначительную осадку. Благодаря станочной выборке продольного паза и угловым соединениям венцов, бревна плотно прилегают друг к другу. В пазы прокладывают уплотнительный материал, чем исключают продувание стен.

Угловые сопряжения

Рубка с остатком Лапа с присеком Простая лапа

Проектное Повернутое

Сопряжение бревен по длине

Шип Нагель

Врубка балок в наружные стены Врубка балок во внутренние стены

Рубленные стены большой протяженности для устойчивости усиливаются сжи-мами из брусьев или окантованных бревен. Болты, стягивающие сжимы ставятся через

1,2-1,5 м.

Конструктивное решение сжима рубленых стен

Рубленные стены могут отделываться снаружи обшивкой, а изнутри штукатуркой. Обшивка делается или горизонтальная, или вертикальная из досок толщиной 2-2,5 см. Если устраивается горизонтальна обшивка – к стенам прибиваются вертикальные

бруски или рейки-прибоины на расстоянии 0,8-1,0 м друг от друга. Прибоины должны врезаться в бревна и располагаться вертикально.

Обшивка прибивается снизу, причем доски сплачиваются или в ножовку, или в четверть. На углах прибиваются вертикальные доски.

Когда обшивка вертикальная, рейки прибиваются в пазах между венцами, а об-шивка делается или в разбежку, или в четверть.

Обшивку выполняют после осадки стен, не ранее чем через год после окончания рубки.

Брусчатые стенывозводят из бруса прямоугольной формы,упрощающая сборкудома. Наружные и внутренние стены устраиваются из бруса равной высоты. Между ря-дами прокладывают уплотнительный материал. Для уменьшения продуваемости через швы и простоты сборки в брусьях делают шпунты и гребни – профилированный брус.

Прямоугольные шипы и цилиндрические нагели служат для соединения рядов брусьев между собой и размещаются на расстояниях 1,5-2,0 м.

При устройстве наружных углов здания и для сопряжения внутренних стен с наружными применяют прием врубки в лапу.

Фрагмент фасада брусчатой стены

Сопряжение стен в полдерева

Оцилиндрованный брус может в углах здания соединяться с остатком при помощи крестообразного замка. Благодаря продольным пазам в оцилиндрованном брусе, при сборке в стенах здания образуются замкнутые воздушные полости, повышающие тер-мическое сопротивление.

Наружный угол (план) Угловая лапа Крестообразный замок

Сопряжение стен впритык

Последнее достижение технологии строительства из дерева – применение клеен-ного бруса. Такой брус, обладая всеми достоинствами натуральной древесины, почти полностью лишен ее недостатков.

Склеивание бруса производят из высушенных досок под давлением в специальных прессах. Клеенный брус не подвержен гниению, поражению насекома-ми и не горит. Стена из клеенного бруса не дает усадку.

Каркасные и каркасно-щитовые стенысобирают или непосредственно на пло-щадке, или из заводских элементов.

Каркасные стены поэлементной сборки

Схемы каркасов

Одноэтажное здание

Двухэтажное здание

Деревянный каркас–это пространственная конструкция из стоек,установлен-ных на нижнюю обвязку и соединенных верхними обвязками, балками перекрытий и подкосами в жесткую систему. Все соединения отдельных элементов осуществляют на гвоздях. По стойкам каркаса выполняют внутреннею и наружную обшивки, а про-странство заполняют утепляющим материалом, (сыпучие материалы, маты и т.п.). Со стороны теплого помещения перед утеплителем прокладывается пароизоляция, что со-здает ему осушающий режим.

Каркас для двухэтажных зданий собирают из стоек, установленных с шагом 0,6 м.

Каркас наружных стен двухэтажных зданий состоит, из основных стоек с шагом 1,2 м и промежуточных между ними, нижней обвязки, промежуточной и верхней обвязок со-ответственно под балками междуэтажного и чердачного перекрытий, распорок, располо-женных между стойками в уровне низа, верха и середины оконных проёмов каждого этажа.

Для обеспечения жесткости наружных стен в их плоскости, как минимум в край-них пролетах, устанавливают раскосы.

Монтажная схема плоскости стены

Каркас может быть решен по типу «платформы» – стойки последующего этажа опираются на платформу перекрытия предыдущего этажа.

При каркасной конструкции стены фасадная плоскость может быть выполнена из

кирпича толщиной 120 мм с вентилируемым зазором перед утеплителем. Соединение облицовочной кирпичной плоскости с каркасом осуществляется при помощи металли-ческих крепежных элементов.

Вентиляция зазора осуществляется через продухи из щелевых кирпичей, уложен-ных на рубероид под оконными проемами. Вверху стены воздушный зазор имеет сво-бодный выход в чердачный объем.

При возведении каркасной наружной стены с внутренним несущим слоем из бру-са, элементы каркаса должны иметь возможность свободного перемещения относитель-но сруба. Оконные и дверные балки крепят к элементам каркаса, а элементы внутрен-них откосов к срубу. Такие стены предназначены исключительно для применения в ле-соизбыточных районах.

Каркасно-щитовой дом

Схема каркасно-щитового дома

Устройство щита

Панельные и щитовые домасобираются из готовых заводских изделий.Нагрузкив таких домах воспринимаются рамными обвязками панелей и щитов. Панели и щиты соединяются между собой и с элементами перекрытия гвоздями, образуя устойчивую жесткую систему.

Конструкция панели представляет собой деревянный каркас, обшитый с наружной и внутренней сторон отделочными материалами, и расположенного между обшивками утеплителя.

Для наружной обшивки каркасных и панельных (щитовых) стен могут при-меняться цементно-стружечные плиты, обшивки из шпунтованных досок и др. Для внутренней обшивки – гипсокартонные листы, по которым прокладывают пароизоля-ционный рулонный слой из полиэтиленовой пленки или пергамина, предохраняющий от увлажнения утеплитель.

Использование крупнолистовой обшивки обеспечивает жесткость панелей, а при применении мелколистовых или погонных изделий устанавливают в панели дополни-тельные раскосы.

В качестве утеплителя применяют пенополистирольные или минераловатные пли-

ты.

Оконные и дверные блоки монтируют в панелях в процессе их изготовления. Требования по экономии энергоресурсов диктуют многослойную конструкцию

наружных стен. Поэтому бревенчатые и брусчатые стены обшивают теп-лоизоляционными материалами. При этом фасадную плоскость выполняют из различ-ных материалов – доски, блок-хаус, кирпич, пластмассы (сайдинг) и даже алюминие-вые профили.

При эксплуатации деревянные конструкции подвержены гниению и пожарной опасности. Поэтому в заводских условиях деревянные элементы пропитывают антипи-ренами, повышающие огнестойкость, и антисептиками, защищающие от гниения. Кро-ме того применяются конструктивные методы, повышающие надежность деревянных зданий. Так деревянные конструкции отделяют от печей воздушным зазором или огне-стойкими материалами. Утеплители применяют на основе базальтового волокна, по-вышающего огнестойкость.

Обшивка стен сайдингом возможна при любом конструктивном варианте стены – деревянная, кирпичная, бетонная. Сайдинг легкий отделочный материал, нетоксичный, негорючий, стойкий к атмосферным воздействиям. Кроме того ему можно придать раз-личную цветовую палитру.

Аналогично построению раздела каменных стен, в разделе деревянные стены приве-дены конструктивные решения брусчатых, бревенчатых стен, даны конструктивные узлы каркасных и панельных деревянных домов.

Приведены примеры декоративного оформления окон и карнизов.

Деревянные стеновые панели

Общий вид

Сопряжение панелей по высоте Сопряжение рядовых панелей

Деталь наружной стеновой панели

Сопряжение продольных и торцевых па-нелей