Полная версия

Главная arrow Строительство

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Материалы конструкций каркасных зданий

2.4.1. Конструктивные элементы каркасных зданий

Каркасные конструкции обладают высокой несущей способностью, малым весом, что позволяет возводить здания разного назначения и различной этажности с применением в качестве ограждающих конструкций широкого спектра материалов - более легких, менее прочных, но в то же время обеспечивающих основные требования по теплозащите, звуко- и шумоизоляции, огнестойкости. Это могут быть штучные материалы или панели (металлические типа «сэндвич» либо навесные железобетонные).

Наружные стены в каркасных зданиях не являются несущими. Поэтому прочностные характеристики стенового заполнения имеют значительно меньшую величину, чем в зданиях бескаркасного типа. Наружные стены многоэтажных каркасных зданий посредством закладных деталей крепятся к несущим элементам каркаса или опираются на кромки дисков перекрытий. Крепление может осуществляться и посредством специальных кронштейнов, закрепляемых на каркасе.

Для устройства более свободной планировки наиболее перспективным является вариант безбалочного каркаса - как в монолитном, так и в сборном или сборно-монолитном исполнении. В этом случае монолитные, сборно-мо нолитные или сборные перекрытия передают нагрузку непосредственно на колонны. Здания такого типа позволяют отказаться от типовой планировки квартир, в то время как в зданиях с поперечными или продольными несущими стенами это сделать практически невозможно.

Хорошо зарекомендовали себя каркасные дома и в сейсмически опасных районах. Для возведения каркаса используют металл, дерево, железобетон, причем железобетонный каркас может быть как монолитным, так и сборным. На сегодняшний день наиболее часто используется жесткий монолитный каркас с заполнением энергоэффективными стеновыми материалами.

Все большее применение находят легкие каркасные металлоконструкции. Данная технология имеет несколько основных достоинств. Во-первых, это быстрое возведение сооружения (короткий срок строительства). Во-вторых, это возможность формирования больших пролетов. И наконец, легкость конструкции, уменьшающая нагрузку на фундамент. Это позволяет устраивать мансардные этажи без усиления фундамента.

2.4.2. Каркасы

Здания с железобетонным каркасом

Железобетон - основной материал массового строительства гражданских и производственных зданий. Сборные железобетонные несущие конструкции являются наиболее долговечными и стойкими, они хорошо сопротивляется действию огня и коррозии.

Железобетонные каркасы - наиболее подходящий материал для возведения многоэтажных зданий и в сооружении небольших частных домов. Такая конструкция является прочной и выдерживает большой вес и этажность. Каркасы бывают сборными, сборно-монолитными и монолитными, каждый из них подходит для конкретного вида строительства.

К плюсам использования железобетонного каркаса в строительстве можно отнести:

  • - хорошую несущую способность;
  • - большой эксплуатационный период;
  • - большую длину пролетов (6 м).

Из-за того, что железобетонными каркасами можно создавать большие площадки, расширяется возможность в планировании внутреннего пространства. Среди недостатков можно назвать только большой вес конструкций.

Сборный железобетонный каркас (рис. 2.20) составляют три элемента: колонны, ригели, основы лестничных проемов.

Сборный железобетонный каркас здания

Рис. 2.20. Сборный железобетонный каркас здания

Эти элементы изготавливаются на производстве, что гарантирует их качество, после чего их привозят на строительную площадку и собирают методами монтажа в единую надежную конструкцию.

Монолитные каркасы (рис. 2.21) делают на строительной площадке путем армирования и заполнения опалубки конструкции бетонной смесью нужной марки. Преимущества использования:

  • - нет ограничения по форме и расположению элементов в конструкции здания;
  • - прочность - способность выдержать большие нагрузки;
  • - нагрузки между элементами в железобетонном каркасе рассредоточиваются, что дает возможность экономить используемые материалы.

Несмотря на то, что монолитный каркас широко используется в строительстве, его функциональные свойства стараются постоянно улучшать. Строители пытаются сделать его более прочным, уменьшить расход материалов. Одним из способов достижения такой цели является использование бетона более высокой марки. От этого уменьшается расход арматуры и бетона в каркасах. Оптимизацию монолитного железобетонного каркаса осуществляют по марке бетона, сечению железобетонной конструкции и количеству арматуры в бетоне.

Здание из монолитного железобетонного каркаса с ненесущими стенами из ячеистобетонных блоков

Рис. 2.21. Здание из монолитного железобетонного каркаса с ненесущими стенами из ячеистобетонных блоков

Здания с металлическим каркасом

Металл (сталь) применяют главным образом в несущих конструкциях покрытий больших пролетов и остове здания. Конструкции из металла рекомендуются в тех случаях, когда специфические условия производственного процесса (периодические тепловые воздействия) делают неце лесообразным применение железобетона. Металлический остов (рис. 2.22) может применяться при возведении каркасов высотных зданий в случаях ограничения несущей способности сборного железобетона и некоторых других случаях.

Металлический каркас здания

Рис. 2.22. Металлический каркас здания

Металлические опорные колонны совместно с балками создают облегченный прочный скелет строящегося здания, обеспечивающий сооружению жесткость, устойчивость и надежность.

Металлические колонны и балки отличаются по типам, но практически всегда они изготавливаются в виде прочных и надежных стоек и балок прямоугольного, двутаврового и швеллерного сечения из высокосортных марок стали.

Преимущества перед железобетонными конструкциями: высокая прочность; легкость сооружаемых объектов; быстрый монтаж и демонтаж; привязка к любой местности и видам почв; снижение себестоимости возводимого объекта; соблюдение санитарных норм строительства и эксплуатации.

Недостатки: низкая огнестойкость, требующая устройства дополнительной огнезащиты несущих конструкций.

Теплозащита здания выполняется путем устройства энергоэффективных стен, которые могут быть навесными ненесущими или самонесущими.

Особое место среди металлических каркасных систем занимают системы из термоэлементов - стальных профилей с перфорированными стенками, прерывающими «мостики холода».

Здания с деревянным каркасом

Наряду с железобетонными и металлическими каркасами давно и хорошо известны деревянные каркасные дома, в которых несущим элементом является деревянный каркас из цельной или клееной древесины.

Преимуществом применения древесины являются простота изготовления несущего остова здания и невысокая себестоимость, а недолговечность и горючесть являются существенными недостатками, ограничивающими сферу применения древесины в строительстве.

По сравнению с рублеными домами деревянные каркасные конструкции отличаются большей экономичностью за счет меньшего расхода древесины и минимальной подверженностью усадке.

Деревянный каркас наряду с металлическим каркасом широко используется в малоэтажном быстровозводимом строительстве. Элементами каркаса служит пиломатериал, изготовленный на заводах деревообработки. На строительной площадке производится монтаж элементов каркаса посредством крепления их шурупами, болтами и т. д. Данный вид каркаса применяется при строительстве жилых домов с этажностью не более двух этажей (рис. 2.23).

Деревянный каркас двухэтажного жилого дома

Рис. 2.23. Деревянный каркас двухэтажного жилого дома

Деревянные клееные конструкции применяют в строительно-ремонтной сфере. Деревянные конструкции неплохо противостоят агрессивному воздействию внешней среды, под действием которого интенсивно разрушаются бетон и сталь. Кроме того, огнестойкость несущих конструкций из дерева выше огнестойкости таких конструкций из стали. Использование клееных конструкций в зданиях с агрессивной газовой химической активностью обеспечивает экономию бетона и стали, поскольку исключается необходимость частых ремонтов для ликвидации последствий коррозии.

При возведении зданий применяют клееные конструкции двух разновидностей: ограждающие и несущие. К несущим древесным конструкциям традиционно относятся плоские конструкции типа балок, рам, ферм, панелей, арок и пространственных конструкций - оболочек, куполов и пр. Многослойную склеенную древесную несущую конструкцию иногда усиливают вклейкой вовнутрь композитной или металлической арматуры.

Примером эффективного применения клееных древесных конструкций может быть большепролетное каркасное здания Аквапарка «Н2О» в г. Ростове-на-Дону (рис 2.24), в котором применены колонны и фермы из такого материала.

Деревянные клееные конструкции колонн и ферм

Рис. 2.24. Деревянные клееные конструкции колонн и ферм

2.4.3. Наружные стены каркасных зданий

Наружные стены многоэтажных зданий из железобетонных и металлических каркасов аналогичны по конструктивности самонесущим или ненесу-щим стенам бескаркасных зданий.

Широкое применение в строительстве каркасных зданий торговых центров, промышленных и других объектов имеют трехслойные сэндвич-панели (рис. 2.25). Панелями «сэндвич» принято называть крупноразмерные конструкции в виде легких многослойных элементов, сочетающих в себе требуемые качества для наружных ограждающих конструкций: теплозащиту, механическую прочность, защиту от атмосферных воздействий, долговечность, огнестойкость и декоративность.

б

Рис. 2.25. «Сэндвич-панель»: а - структура панели; б - кровельная с минватой (верхняя), стеновая с ППС (средняя) и стеновая с минватой (нижняя)

«Сэндвич-панели» имеют трехслойную структуру с эффективным утеплителем в среднем слое, облицованным с внешних сторон листовым материалом. По своему назначению могут быть стеновыми и кровельными, представляющими единую систему быстровозводимых зданий. «Сэндвич-панели» выпускаются в основном самонесущими, но могут выпускаться также специальные конструкции для использования в качестве облицовочных изделий.

Конструкция таких панелей обеспечивает при возведении зданий:

  • - сжатые сроки монтажа, для которого не нужна специальная техника;
  • - небольшой вес панелей, позволяющий снизить массивность фундамента;
  • - возможность демонтажа с сохранением конструкцией своих свойств;
  • - богатый выбор декоративной отделки панелей;
  • - снижение затрат на капитальное строительство.

«Сэндвич-панели» применяются при строительстве объектов самого различного назначения: жилых, административных, промышленных зданий, спортивных и других сооружений. Широко применяются для строительства объектов автосервиса, моек, автозаправочных станций, складских помещений. Особенно важны хорошие теплоизоляционные свойства и способность не поглощать влагу для зданий и отдельных помещений с низким и высоким температурными режимами эксплуатации - холодильные и сушильные камеры, большие склады низкотемпературного хранения. Для помещений с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями выпускается специальное покрытие, которое может находиться в непосредственном контакте с пищевыми продуктами. Стойкая поверхность этого покрытия не боится санитарной обработки специальными моющими средствами и хорошо переносит как влажные условия, так и повышенную температуру, которая необходима на предприятиях пищевой промышленности. Подходят сэндвич-панели и в качестве ненесущих элементов, и для строительства в сейсмоопасных районах.

Выпускаемые производителями сэндвич-панели имеют разные размеры. Максимальные размеры панелей примерно следующие: длина - до 12 000 мм, ширина - до 1200 мм, толщина - от 50 до 300 мм. Расчет толщины панели производится в зависимости от ветровых нагрузок, пролета (расстояние между элементами несущего каркаса) и требуемого сопротивления теплопередаче.

В зависимости от назначения облицовка сэндвич-панелей может быть выполнена из листовых материалов: алюминия, нержавеющей и оцинкованной стали, фанеры, гипсокартонной плиты, ДСП, ДВП и т. д. Применяются ме таллические листы толщиной более 0,5 мм с полимерными покрытиями, как гладкие, так и профилированные. Например, если при строительстве офисного здания предполагается дальнейшая обработка стен обоями, разумно использовать сэндвич-панели, облицованные с внешней стороны крашеной оцинкованной сталью, а с внутренней - гипсокартонном.

В качестве утеплителя может применяться базальтовое волокно, минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан. Теплоизолирующие характеристики пенополистирола и пенополиуретана превышают характеристики минеральной ваты. Однако применение минеральной ваты оправдано для сооружений с повышенными требованиями по пожарной безопасности.

Выпускаются панели с противопожарной защитой, в которых между утеплителем и стальным листом находится слой из гипсокартонной плиты. Производятся также огнестойкие панели, в которых используется особо огнеупорная каменная вата, а поверхностный слой изготавливается из прокатанных и гальванизированных горячим способом стальных листов, покрытых пластиковым покрытием.

Панели выполнены таким образом, что стыки между ними являются герметически закрытыми, что исключает образование «мостика холода», проникновение воды внутрь помещений, перемещение пара. Теплоизоляция находится в водопаронепроницаемой оболочке в воздушно-сухом состоянии, что исключает появление грибков, плесени и, как следствие, запахов, сопровождающих, к сожалению, длительную эксплуатацию щитовых домов с недостаточно продуманной системой вентиляции.

Стеновые панели типа «сэндвич» имеют полную заводскую готовность, не требующую дополнительной отделки. Наружные и внутренние поверхности панелей, покрытых тонколистовой сталью, имеют антикоррозийное покрытие, покраску, отличающуюся высокой износостойкостью.

В наружных стенах малоэтажных зданий из металлического и деревянного каркаса используют, как правило, древесные и древесносодержащие изделия, теплоизоляционные органические и неорганические материалы. При этом несущие элементы каркаса располагают внутри стен. Каркас обшивается плитами из фанеры или цементно-стружечными плитами (ЦСП) с заполнением внутреннего пространства ограждающих конструкций эффективным плитным утеплителем (плитами из минеральной ваты, пенополистирола, пенополиуретана и пеноизола) или монолитным ячеистым бетоном (рис. 2.26, 2.27). Применяют также напыляемую теплоизоляцию (рис. 2.28).

Устройство наружных стен

Гидро-ветрозащита (супердиффузионная, мембрана Изоспан А)

Теплоизоляция(Rockwool

Лайт Баттс 150 мм)'

0SB3

снаружи (9 мм)‘

Наружная отделка (имитация бруса,-блокхаус, сайдинг и т. д.)

Контррейка "(брусок 20x40 мм)

Деревянный каркас ?(брус 150x50 мм с шагом 600 мм)

Пароизоляция

  • (Изоспан В)
  • 0SB3

изнутри (9 мм)

Внутренняя отделка (гипсокартон, вагонка и т. д.)

Рис. 2.26. Наружные стены каркасного дома из древесины

Фрагмент наружной стены каркасного дома из металла

Рис. 2.27. Фрагмент наружной стены каркасного дома из металла

Применение напыляемой пеноорганической теплоизоляции в каркасных зданиях

Рис. 2.28. Применение напыляемой пеноорганической теплоизоляции в каркасных зданиях

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>