Панельные конструкции жилых зданий
Различают четыре основных типа конструкций стен по используемым материалам:
1) бетонные (из монолитного бетона, крупных блоков и панелей);
2) каменные (ручной кладки, из каменных блоков и панелей);
3) небетонные (фахверковые, панельные каркасные и бескаркасные);
4) деревянные (каркасно-обшивные, щитовые, панельные).
Наружные стены, как правило, имеют слоистую конструкцию. Их толщина определяется наибольшей из величин, полученных в результате статического и теплотехнического расчетов. В полносборном домостроении толщину наружной стены увязывают с ближайшей большей величиной из унифицированного ряда (300, 400 или 500 мм).
Наружные стены из крупных панелей могут быть несущими или ненесущими. Массовое применение панельных стен в различных странах определяет исключительное разнообразие их конструкций и вариантов разрезки (рис. 9.2.1).
Рис. 9.2.1.Варианты разрезки панелей наружных стен зданий
Рис. 9.2.2.Бетонные панели наружных стен (аксонометрическая проекция):
а – однослойная; б – двухслойная; в – трехслойная конструкция панели;
1 – конструктивно-теплоизоляционный бетон; 2 – защитно-отделочный слой; 3 – конструктивный бетон; 4 – эффективный утеплитель
Понятие «однослойная панель» - условное, поскольку помимо основного конструктивного слоя из легкого или ячеистого бетона, конструкция панели включает дополнительно два защитно-отделочных слоя (наружный толщиной 20…25 мм и внутренний толщиной до 15 мм). Наружный защитно-отделочный слой, обеспечивающий необходимую плотность и водонепроницаемость, заводят с фасадной стороны на торцы панелей (на всю глубину зоны герметизации стыков) и на всю глубину оконных и дверных откосов. Если такой прием технологически невозможен, то торцы панели защищают гидрофобной окраской или гидроизоляционными мастиками.
Бетонные панели трехслойной конструкции (рис. 9.2.2, в) имеют наружный и внутренний конструктивные слои и заключенный между ними утепляющий слой (плиты или маты из стекло- или минеральной ваты на синтетической связке, пеностекло, фибролит, пенопласт и др.). Бетонные слои объединяют гибкими или жесткими связями, обеспечивающими монтажное единство панели и отвечающими требованиям прочности. долговечности и теплоизоляции (рис. 9.2.3).
Рис. 9.2.3.Гибкие (а) и жесткие (б) связи в конструкции трехслойной панели:
1 – подвеска; 2 – распорка; 3 – подкос; 4 – ребро из бетона внешних слоев панели; 5 – легкобетонного ребро
Гибкие связи (рис. 9.2.3, а) состоят из отдельных металлических стержней и не препятствуют температурным деформациям наружного бетонного слоя панели. Элементы гибких связей выполняют из стойких к атмосферной коррозии сталей. Наружный бетонный слой выполняет преимущественно ограждающие функции. Нагрузка от него и слоя утеплителя через гибкие связи передается на внутренний конструктивный слой панели. Толщина наружного слоя не менее 50 мм, толщина внутреннего слоя не менее 80 мм в несущих и самонесущих стенах (в ненесущих стенах - минимум 65 мм).
Жесткие связи между слоями трехслойной панели (рис. 9.2.3, б) выполняют в виде системы поперечных армированных ребер, отформованных из тяжелого или легкого бетона. Такие связи обеспечивают совместную статическую работу бетонных слоев, защиту арматуры от коррозии, допускают применение утеплителя любого типа. Недостаток жестких связей – высокая теплопроводность. Они выступают как «мостики холода».
Конструктивное армирование трехслойных бетонных панелей на гибких связях выполняют в виде блока, собранного из поперечных каркасов по контуру панели во внутреннем слое панели, каркасов по контуру панели и проемов в ней, каркаса перемычки, элементов гибких связей, соединенных с арматурной сеткой фасадного слоя, подъемных петель и арматурных выпусков.
Для отделки фасадного слоя бетонных панелей используют плитку, дробленый естественный камень, цветные растворы и пр.
Все сборные элементы панельных зданий объединяют между собой стальными связями: панели наружных стен должны иметь связи с внутренними конструкциями и между собой не менее чем в двух уровнях по высоте этажа. Плиты перекрытий должны иметь связи между собой и со стенами. Стальные связи (монтажные петли, арматурные выпуски и пр.) должны быть защищены от воздействия огня и коррозии путем омоноличивания бетоном или нанесения специальных антикоррозийных покрытий.
Наружные стены подвергаются воздействию:
- вертикальных и горизонтальных (ветровых) нагрузок;
- неравномерных деформаций оснований;
- температурно-влажностных деформаций отдельных панелей.
9.2.4.Горизонтальные стыки панелей наружных стен:
а – контактный; б – платформенный; в – комбинированный профилированный; г - комбинированный плоский; д – монолитный; е – платформенный при несущих наружных стенах; 1 – панель наружной стены; 2 – плита перекрытия; 3 – опорный «палец» плиты перекрытия; 4 – раствор; 5 – бетон омоноличивания; 6 – упругая прокладка; 7 – панель внутренней стены
Горизонтальные стыки панелей обеспечивают передачу усилий сжатия от вертикальной нагрузки разными способами. Различают четыре типа горизонтальных стыков: контактный, платформенный, комбинированный, монолитный (рис. 9.2.4).
В контактном стыке усилие передается через слои раствора непосредственно с панели на панель. В платформенном – через торец (платформу) плиты перекрытия, опирающейся на стену. В комбинированных горизонтальных стыках усилие передается путем непосредственного контакта двух стеновых панелей, а также через торец плиты перекрытия, в монолитных стыках – через бетон омоноличивания стыка. Горизонтальные стыки могут иметь специальную профилировку с противодождевым гребнем (рис. 9.2.4, б, в, д, е).
Контактный горизонтальный стык с опиранием плиты перекрытия на стеновую панель «пальцами» (специальными опорными выступами) обладает максимальной несущей способностью. Его применяют для наиболее нагруженных стен. В трехслойных стенах применяют преимущественно горизонтальные профилированные платформенные стыки. Монолитные стыки целесообразны для сейсмостойкого строительства.
Вертикальные стыки панелей наружных стен между собой и с внутренними конструкциями воспринимают усилия сдвига, растяжения и сжатия. По геометрической форме и характеру работы различают бесшпоночные (вертикальные торцы панелей имеют постоянную по высоте форму сечения) и шпоночные (на торцах выполнены чередующиеся выступы и углубления) вертикальные стыки. Растягивающие усилия в стыках воспринимают стальные связи: сварные, замоноличиваемые типа «петля-скоба», болтовые и замковые самофиксирующиеся.
Сварные связи выполняют по арматурным выпускам из панелей или приваркой накладок к ним и закладным деталям панелей. Сварные связи – основное конструктивное решение растянутых соединений во внутренних конструкциях зданий. В наружных стенах, где требуется проводить трудоемкие работы по защите сварных связей от коррозии, часто применяют другие виды связей. Например, связи «петля-скоба» образуют установкой стальных скоб в петлевые арматурные выпуски панелей. Прочность и деформативность таких связей зависит от прочности бетона омоноличивания, препятствующего разгибанию и выдергиванию концов скоб из петель. Болтовые соединения менее трудоемки, но более деформативны. Замковая связь самофиксации достигается при монтаже насадкой консольной закладной детали (замок – разомкнутое горизонтальное кольцо) на вертикальный стержень, закрепленный на закладной детали другой панели.
Конструкция вертикального стыка панелей должна исключать появление конденсата на его внутренней поверхности, возможность сквозных протечек по стыкам и ограничивать их воздухопроницаемость допускаемыми пределами.
Теплоизоляционная способность стыков крупных панелей обеспечивается соответствующим выбором материалов, дополнительным утеплением мест примыканий вкладышами из материалов малой теплопроводности (рис. 9.2.5).
Рис.9.2.5.Теплоизоляция угловых стыков
панелей наружных стен:
а – вкладышами; б – утепляющим скосом;
в – замоноличенным стояком отопления;
г – отдельно стоящим стояком отопления
Защита вертикальных стыков от протечек определяется выбором соответствующих климатическим условиям материалов и системы водозащиты (рис. 9.2.6): закрытые, дренированные, открытые или комбинированные стыки.
Рис. 9.2.6.
Изоляция рядовых вертикальных стыков панелей наружных стен:
а – закрытый стык; б – дренированный; в, г – варианты открытого стыка; 1 – защитное покрытие (полимерцементный раствор 10…15 мм);
2 – герметизирующая мастика 20 мм; 3 – уплотняющая прокладка 30…40 мм; 4 – наклеенная лента гидроизолирующего материала; 5 – утепляющий вкладыш; 6 – бетон замоноличивания; 7 – водоотводящий фартук; 8 – водоотбойная лента; 9 -канал декомпрессии
Закрытые стыки (рис. 9.2.6, а) имеют загеметизированное синтетическими мастиками устье стыка. Наличие упругих прокладок дает герметикам возможность свободных деформаций. В устье предусматривают компенсаторы зазора (бетонные приливы, исключающие плотное смыкание панелей в устье).
Дренированные стыки (рис. 9.2.6, б) аналогичны закрытым, но дополнены устройствами (позволяющими поэтажно отводить наружу воду, проникшую в стык) – декомпрессионными полостями в виде вертикальных цилиндрических каналов и водоотводящими фартуками, расположенными в местах пересечения вертикальных и горизонтальных стыков панелей.
Открытые стыки имеют открытое устье (рис. 9.2.6), в которое попадает вода, но ее попадание в толщу ограждения исключено за счет специальных конструктивных мер. В вертикальных стыках устанавливаю враспор специальные водоотбойные ленты (экраны из алюминиевой, неопреновой или резиновой ленты).
Воздухо- и водонепроницаемость всех типов вертикальных стыков дополнительно обеспечивается обклейкой их с внутренней стороны лентой из биостойкого гидроизоляционного материала. С внутренней стороны стыков предусмотрена специальная расширенная полость, позволяющая выполнять:
- обклейку стыка изоляционной лентой (с компенсационной складкой по оси стыка);
- монтаж внутренних стен, которые заводятся в стык наружных панелей на глубину 30 мм;
- монтаж плит перекрытия;
- установку с уровня смонтированного перекрытия утепляющих вкладышей и замоноличивание полости вертикального стыка.
Дополнительными конструктивными мерами защиты стыков могут служить нащельники и накладки, специальная профилировка фасадных поверхностей, однако их применение в большинстве случаев ограничено по архитектурным, экономическим или технологическим соображениям.