Бескаркасные панельные здания

Пространственная жесткость бескаркасного панельного здания обеспечивается его несущим остовом, состоящим из поэтажно смонтированных поперечных и продольных стен – панелей, связанных между собой и с панелями перекрытий в единую жесткую систему.

Рис. 37. Конструктивные схемы бескаркасных крупнопанельных зданий:

а – с несущими стенами продольными; б – то же, поперечными; 1 – несущие стены продольные; 2 – то же, поперечные; 3 – перегородки; 4 – панели перекрытий; 5 – самонесущие панели наружных стен.

Панели перекрытий могут опираться на продольные или поперечные стены (рис. 37), или на те и другие (опирание по контуру).

Наиболее ответственными узлами в конструкции панельных зданий являются стыки стеновых панелей между собой и с панелями перекрытий (рис. 38). К стыкам предъявляются требования прочности, долговечности, звукоизоляции и простоты монтажа. Одновременно они должны обеспечивать хорошую теплоизоляцию и герметизацию наружных швов.

 

Рис. 38. Стыки панелей:

а – замоноличенный вертикальный; б – то же, горизонтальный; 1 – панель наружной стены; 2 – то же, внутренней стены; 3 – бетон; 4 – пороизоловый жгут; 5 – мастика; 6 – прокладка;

7 – дренажный канал; 8 – панель перекрытия; 9 – цементный раствор; 10 – анкер.

 

Так как материалы, применяемые в стыках панельных стен, имеют разные физико-механические свойства, разную долговечность (часто гораздо меньшую срока службы здания) особое значение имеет обеспечение высокого качества производства строительных работ и применение материалов только с хорошими физико-механическими свойствами.

В бескаркасных панельных зданиях предусматривается совмещенная крыша.

Карнизные плиты крепятся к панелям перекрытий, опираясь на стеновые панели.

Фундаменты бескаркасных панельных зданий выполняются из сборных железобетонных блоков подушек и бетонных блоков, на которые укладываются цокольные панели. В современном строительстве фундаменты под та­кие здания чаще устраивают в виде свай с забивкой их по контуру наружных и внутренних несущих стен.

Лестницы выполняются из сборных железобетонных площадок и маршей.

Плиты перекрытий встроенных лоджий панельных зданий опирают на несущие боковые внутренние железобетонные стены, которые требуют дополнительно утепляющих конструкций в виде отдельных доборных панелей наружных стен или объёмных элементов.

Особенность конструктивного решения выносных лоджий заключается в опасности возникновения разности осадочных деформаций лоджий и здания, особенно при большой этажности, так как перекрытия таких лоджий опираются на приставные боковые панельные стенки – «щёки».

Поэтому в многоэтажных зданиях проектируются конструкции навесных лоджий, «щёки» которых крепят на поперечные внутренние стены.

Боковые стены выносных лоджий проектируются несущими только в зданиях малой и средней этажности. При этом для обеспечения совместной осадки лоджий и здания стены лоджий опирают на участки фундаментов поперечных внутренних стен.

Балконы изготавливаются в виде железобетонной плиты, которая опирается своей хвостовой частью на стеновую панель и скрепляется при помощи сварки выпусков арматуры с панелью перекрытия.

Каркасные панельные здания

Каркасные конструкции применяются при возведении крупных общественных зданий, а также многоэтажных жилых домов, в которых необходимо создавать большие, свободные от перегородок помещения.

Каркасно-панельные здания могут быть как с полным, так и с неполным каркасом. Основным решением является первое, позволяющее возводить здания любой этажности с использованием легких навесных панелей. Неполный каркас, требующий несущих панелей, применяется в зданиях небольшой высоты.

Основным требованием к каркасу является обеспечение его прочности и пространственной жесткости.

Каркасы, как правило, выполняются из сборного железобетона. При большой этажности колонны нижних этажей иногда делают монолитными с жесткой арматурой.

Стальные колонны применяют в уникальных зданиях при наличии технико-экономических обоснований.

Расположение ригелей каркаса может быть как поперечным, так и продольным (рис. 39, а).

Рис. 39. Конструктивные схемы каркасных крупнопанельных зданий:

а – с полным каркасом и продольными ригелями; б – то же, безригельный вариант;

1 – стойки (колонны); 2 – продольные ригели; 3 – панели перекрытий, опирающиеся на ригели; 4 – то же, опирающиеся на колонны.

Встречается также и безригельный вариант с опиранием крупноразмерных элементов перекрытий непосредственно на колонны (рис.39, б).

По конструктивной схеме каркасы могут быть как рамного, так и рамно-связевого и связевого типов.

Колонны в каркасных схемах изготавливаются на высоту одного или двух этажей. Они опираются на железобетонные фундаменты стаканного типа, устанавливаемые в зависимости от нагрузки и местных грунтовых условий непосредственно на грунт или на свайные фундаменты.

На полки ригелей опирают панели перекрытий. Рядовые панели приняты многопустотными. Связевые панели предусмотрены двух типов: пустотные или санитарно-технические с отверстиями для пропуска труб.

Вертикальные стенки-диафрагмы жесткости выполняются из сборных железобетонных панелей толщиной 120 мм, соединяемых с элементами каркаса и между собой.

В центральной части высотных зданий размещаются пространственные элементы используемые для размещения лифтовых и коммуникационных шахт, лестничных клеток. Эти элементы закрепляют в фундаментах и соединяют с перекрытиями, образующими поэтажные горизонтальные связи, которые воспринимают передаваемые на стены горизонтальные (ветровые) нагрузки.

Пространственная жесткость каркасных высотных зданий обеспечивается, кроме того, техническими этажами. Они используются для размещения инженерного оборудования.

Наиболее ответственными местами сборного каркаса являются его узлы,в которых стыкуются между собой отдельные элементы. Они должны обеспечивать надежную работу конструкций, быть долговечными, обладать простотой устройств и, кроме того, допускать возможность производства работ в зимнее время, приобретать прочность сразу после сборки, обеспечивать при монтаже точность взаимного расположения элементов.

Стеновые панели в полнокаркасных зданиях применяются навесные или самонесущие.

Крыша зданий делается совмещенной и конструктивно решается аналогично крышам бескаркасных зданий.

Наиболее целесообразным типом лестниц для каркасно-панельных зданий является железобетонная со сборными укрупненными элементами, состоящими из марша с двумя полуплощадками, опирающимися на ригели каркаса.

Основания высотных каркасно-панельных зданий испытывают большие нагрузки, поэтому наиболее рациональными являются фундаменты из железобетонных свай.

Оборудование санитарных узлов размещается в специальных санитарно-технических кабинах, доставляемых на стройки в готовом виде и устанавливаемых на месте в процессе монтажа зданий.

 

Кирпичные здания

 

В качестве стенового ограждения широко применяют искусственные камни. Это обусловлено большими запасами сырья и рядом положительных эксплуатационных свойств каменных конструкций: долговечностью, прочностными характеристиками, стойкостью против атмосферных воздействий и огня, возможностью возводить здания и сооружения практически любой конфигурации.

Кирпичные стены обеспечивают высокую степень герметизации, теплозащиты и звукоизоляции помещений. Кирпич используют для возведения наружных и внутренних несущих стен и перегородок, лифтовых шахт, колонн, стен лестничных клеток и т. д.

Наружные кирпичные стены в многоэтажных каркасных зданиях могут быть несущими – воспринимающими горизонтальные усилия от плит перекрытий; самонесущими (ограждающими) – прикрепленными к стальному или железобетонному каркасу и несущими нагрузку только от собственной массы и навесными – опирающимися на обвязочные балки или пояса над полосой ленточного остекления. В навесных стенах кирпичная кладка приобретает чисто архитектурное назначение с целью создания оригинальности и выразительности фасада.

К конструктивным особенностям кирпичных стен можно отнести прочность кладки, которая зависит от качества выполнения каменных работ, конструктивных особенностей возводимых каменных конструкций, условий их эксплуатации и свойств кирпича и раствора.

Кирпич и камни керамические выпускают полнотелыми (сплошными) и пустотелыми пластического и полусухого прессования.

В зависимости от условий работы для обеспечения устойчивости и повышения несущей способности отдельных элементов (столбы, стенки и простенки) их усиливают металлической арматурой. В кладке арматуру размещают в горизонтальных швах. Под влиянием сил трения и сцепления арматура работает как одно целое с выложенной и набравшей прочность кладкой.

В зданиях с кирпичными наружными и внутренними стенами и перегородками ведущим процессом является кирпичная кладка.

Недостатком сплошной кладки из полнотелого глиняного и силикатного кирпича является ее значительная теплопроводность, так как толщина кладки, определенная теплотехническим расчетом, часто является по условиям прочности излишней.

Экономична кладка из полнотелого кирпича с образованием замкнутых воздушных прослоек шириной 5-7 см (кладка с воздушной прослойкой). В этом случае расход кирпича сокращается на 15-20 %. Распространена и экономична конструкция наружных кирпичных стен при так называемой колодцевой кладке, при которой стену фактически выкладывают из двух самостоятельных стенок толщиной в полкирпича, соединенных между собой вертикальными и горизонтальными кирпичными мостиками с образованием замкнутых колодцев (рис. 40. 41).

Рис. 40. Облегченные кирпичные стены:

а – кладка колодцевая; б – кладка с воздушной прослойкой;

1 – легкий бетон; 2- вертикальная кирпичная диафрагма; 3 – воздушная прослойка.

Рис. 41. Облегченные кирпичные стены:

а,б – с заполнением из легкого бетона; в – с термовкладышами;

1 – легкий бетон; 2 – термовкладыш.

Рис. 42. Стены с плитными утеплителями:

а – с плитами на растворе; б – с плитами на относе;

1 – плитный утеплитель; 2 – раствор; 3 – воздушная прослойка; 4 – вертикальный маяк;

5 – фольга; 6 – расшивка швов; 7 – затирка.

 

По конструкции эти стены бывают двух видов:

- стены первого вида состоят из двух параллельных, надежно связанных между собой стенок, каждая с заполнением промежутка между ними каким-либо дешевым малотеплопроводным материалом или с воздушной прослойкой.

- стены второго вида состоят из сплошной кладки и внутренней облицовки из гипсошлаковых или других теплоизолирующих плит. Утеплитель устанавливается или вплотную к кладке на растворе или чаще «на относе» для образования воздушной прослойки (рис. 42).

В кирпичных зданиях междуэтажные перекрытия укладывают из железобетонных плит по стенам и ригелям. Ригели (прогоны) опирают на железобетонные подушки, которые закладывают в кирпичные стены по ходу кладки.

В зависимости от последовательности выполнения отдельных процессов здания могут возводиться дифференцированным, комплексным или смешанным методами.

При дифференцированном (раздельном) методе все работы на здании ведут последовательно: сначала возводят внутренние конструкции каркаса на всю высоту, затем выкладывают все наружные стены и после этого выполняют отделочные работы. Метод позволяет широким фронтом вести отдельные работы, создает условия для сокращения продолжительности этих работ, но их последовательное выполнение без совмещения может привести к удлинению общего срока возведения здания.

Комплексный (совмещенный) метод обеспечивает параллельное выполнение монтажных и каменных работ на соседних участках. Метод позволяет значительно сократить срок строительства при оптимальном совмещении монтажа и кладки.

При смешанном (комбинированном) методе возможен монтаж каркаса до определенного уровня, выполнение каменной кладки до этого уровня, продолжение работ в той же последовательности. Метод применим при колоннах в каркасе здания высотой в 2-3 этажа.

Лестничные марши и площадки монтируют по мере возведения стен здания. Промежуточную площадку и первый марш устанавливают по ходу кладки внутренних стен лестничной клетки. Вторую (этажную) площадку и второй марш по окончании кладки этажа.

Основания кирпичных зданий испытывают большие нагрузки, поэтому наряду с ленточными и столбчатыми фундаментами наиболее рациональными являются свайные железобетонные фундаменты.

 

Монолитное домостроение

Принцип монолитного строительства в России применяется с начала прошлого века, однако он все время совершенствуется. Современные монолитные здания мало похожи на дома с вековой историей. Главное отличие современных зданий – в опалубке, которая применяется для «заливки» монолитных стен; в качестве бетона и начинке монолита.

На заре монолитного строительства опалубка была, как правило, одноразовой. Ее сколачивали из необструганных досок, заливали в опалубку бетонный раствор, а затем доски отрывали от застывшей монолитной стены. Позже стали сколачивать дощатые щиты, которых хватало на несколько раз. Весьма неразборчиво в середине прошлого века подходили и к наполнителям бетона. Стены представляли собой смесь бетона и вскрышной горной породы. В период «хрущевского» и «брежневского» панельного строительства монолитные дома строили реже, но сейчас они снова отвоевывают солидный сегмент рынка у кирпичных и панельных зданий. Сегодня на рынке в широком ассортименте представлены различные типы опалубок, в том числе, многофункциональные конструкции.

К наиболее многофункциональным строительным системам следуют отнести пластиковую опалубку, поскольку одни и те же конструктивные элементы опалубки годятся для заливки стен, колонн, межэтажных перекрытий, балок и других несущих опор и конструкций здания. Отдельные модули опалубки можно соединять в различные формы таким образом, чтобы внутри «конструктора» оставались узкие полости. В них устанавливают арматуру и заливают бетонный раствор. А когда бетон просыхает, опалубку снимают с готовых монолитных стен, после чего ее устанавливают для сооружения следующей стены или перекрытия (рис. 43).

Рис. 43. Подготовка опалубки.

 

Для того чтобы конструкция соответствовала строительным нормам, «заливные» стены и перекрытия необходимо надежно состыковать между собой. Для этой цели при сооружении стены длинные прутья арматуры выводят за границы опалубки: арматура получается длинней, чем подготовленный к заливке участок стены. В результате из готового монолита торчат длинные металлические прутья. Их основания аккуратно «оборачивают» специальными закладками, например, сделанными из ПВХ, чтобы при заливке бетоном следующего участка вокруг прутьев оставалась полость. В дальнейшем это даст возможность соединить вертикальную арматуру с горизонтальной – той, которая будет уложена «с запасом» в монолитные межэтажные перекрытия. Аналогичным образом собирают опалубку, предназначенную для заливки перекрытий.

Получается неглубокое «корытце» большой площади, как правило, «накрывающее» участок от одной несущей стены до другой. Конструкция опалубки продумана таким образом, чтобы горизонтальные монолитные плиты ровно ложились на капитальные стены здания, с учетом нагрузки, которую просчитывают на стадии проектирования. В опалубку укладывают каркас, сделанный из арматуры. В местах пересечения горизонтально уложенной арматуры с вертикальной, прутья прочно соединяют между собой, после чего стыки заливают бетоном.

В будущих стенах, прежде чем заливать опалубку бетоном, необходимо предусмотреть проемы для окон и дверей. Для этой цели, как правило, сколачивают прямоугольники из досок, которые по размерам соответствуют проектной форме дверей и окон. Доски необходимо плотно подгонять «под опалубку», чтобы бетон не «просачивался» под давлением в оконные и дверные проемы.

Также технология монолитного домостроения, как правило, предусматривает вертикальные проемы, предназначенные для стыковки наружных стен с внутренними монолитными перегородками. Многие строительные системы задуманы таким образом, что сначала опалубку устанавливают на нижнем этаже, а затем, по мере заливки бетона и затвердевания монолита, опалубочную систему поднимают и монтируют на этаж выше. Аналогичным образом действуют в том случае, когда здание имеет, к примеру, форму вытянутого прямоугольника. Опалубку сначала поэтапно перемещают вдоль стены, а потом уже по вертикали.

Состав бетонного раствора замешивают в соответствии с проектом. Иногда предусматривают добавки, например, керамзит, которые уменьшают прочность монолита, но улучшают теплоизоляционные свойства.

Монолитные стены и перекрытия, которым отведена роль несущих конструкций, как правило, укрепляют арматурой. Внутри здания стены часто делают из более легких материалов, в частности, панельные или блочные. Наружные стены в «монолитном» доме также могут быть панельными. Нередко монолитными делают колонны и перекрытия зданий, то есть несущий основной каркас, а к ним крепят панели в качестве наружных и внутренних стен. Также на несущую монолитную конструкцию может быть навешан металлический каркас и к нему крепятся термоструктурные сэндвич панели. Затем на здании монтируют подвесной фасад и получается монолитно-панельный дом.

Широко распространены здания отлитые из бетона с помощью опалубки, с последующей облицовкой стен здания кирпичом.

Одним из недостатков строительства монолитных зданий заключается в том, что весь технологический цикл происходит на улице под открытым небом. А поскольку большая часть года в наших краях – это зимний и осенне-весенний период, соответственно, качество возводимых конструкций может пострадать из-за мороза и атмосферных осадков. Согласно технологическим предписаниям, бетон следует укладывать при температуре не более пяти градусов. При более низких отметках ухудшается качество бетона и надежность конструкции. Если же бетон будет застывать в лютый мороз, то вода замерзнет, стена увеличится в размерах, монолит не только потеряет прочностные свойства, но может повредить опалубку.

Эту проблему стараются решить различными способами:

- закладкой нагревательного кабеля (прогрев не только влечет удорожание проекта, но также приводит к некоторому усыханию воды в растворе);

- при приготовлении бетона в бетонную смесь вводят специальные добавки, которые препятствуют замерзанию воды и сохраняют прочностные свойства монолита.

Возможны и другие приемы разогрева. Например, в бетонный раствор замешивают изначально прогретый щебень или другой наполнитель. Иногда прямо на стройплощадке бетонируемый участок огораживают «стенками» из целлофана или другой недорогой пленки, а затем включают тепловые пушки.

Опалубку, предназначенную для строительства монолитных зданий, выпускают различной формы, из металла или пластика. Любая опалубочная конструкция состоит из особо жесткого каркаса и палубы. Форма палубы обуславливает форму монолитной конструкции.

Пластиковая опалубка имеет ряд преимуществ: не требуются подъемные механизмы; удобство крепления опалубки; возможность использования одной и той же опалубочной системы для строительства стен, перекрытий, фундамента и других частей здания. Это позволяет отливать замысловатые бетонные изгибы, сводчатые потолки и прочие сложные формы.

Не менее распространена металлическая опалубка. Опалубочные щиты изготавливают из алюминиевого профиля и стальных комплектующих.

Опалубки могут быть крупнощитовыми и мелкощитовыми, также они разнятся по способу извлечения из застывшего монолита. Бывают одноразовые опалубки, сделанные из древесно-стружечных, теплоизоляционных или других материалов, которые застывают вместе с бетоном, и остаются в монолитных стенах.

Деревянные здания