Панельные стены

Панель — сборный элемент стены толщиной от 200 до 400 мм, вы­сотой не менее одного этажа, длиной, равной одному либо двум моду­лям, соответствующим шагу поперечных стен.

По конструктивным схемам крупнопанельные здания можно раз­делить на следующие три типа: бескаркасные, в которых нагрузка от перекрытий и крыши передается на несущие стены; каркасные, в ко­торых она воспринимается каркасом; панельно-каркасные, в кото­рых элементы каркаса объединены со стеновыми панелями в единую несущую конструкцию.

Бескаркасные панельные здания могут быть сконструированы: а) с тремя продольными несущими стенами — двумя наружными и одной внутренней; б) с несущими поперечными стенами с опирани- ем плит перекрытий на поперечные стены или по контуру.

Конструктивные схемы бескаркасных панельных зданий, у кото­рых несущими являются только поперечные стены, применяют в тех случаях, когда наружные стены, изготовленные из легких материа­лов, имеют малую толщину, и поэтому их желательно освободить от нагрузки, передаваемой перекрытиями.

Каркасные здания включают полный или неполный каркас. В том и другом случае расположение прогонов (ригелей) бывает как попе­речное, так и продольное.

Наружные стены в зависимости от характера их работы в здании могут быть: несущие, воспринимающие собственный вес и нагрузки от перекрытий и крыши, самонесущие, воспринимающие только собственный вес, и навесные, вес которых передается поэтажно на каркас здания.

Панели наружных стен по своей конструкции подразделяются на одно-, двух- и трехслойные; однослойные изготовляют из легких или ячеистых бетонов (шлакобетона, керамзитобетона, пенобетона, газо­бетона и др.); двухслойные обычно состоят из железобетонной обо­лочки и утеплителя из минеральных теплоизоляционных материалов (пенобетона, газобетона, пеностекла и др.), трехслойные — из двух тонких железобетонных оболочек, между которыми расположен уте­плитель.

Трехслойные панели, изготавливаемые в соответствии с совре­менными теплотехническими нормами, обладают высокой степенью заводской готовности, в них можно применять такие эффективные утеплители, как пенополистирол и минераловатные плиты. По срав­нению с трехслойными на изготовление двухслойных панелей бетона расходуется меньше, однако опасность накопления влаги в этих па­нелях больше, чем в трехслойных, в которых внутренняя железобе­тонная плита замедляет проникновение водяного пара из помещения в панель.

В бескаркасных зданиях широко применялись однослойные па­нели. Легкобетонные однослойные панели при толщине от 200 до 400 мм до 2000 г. удовлетворяли требованиям теплозащиты и прочно­сти и могли быть несущими. Преимущества однослойных панелей по сравнению с многослойными заключаются в сокращении расхода ме­талла, меньшей трудоемкости изготовления, снижении стоимости и более благоприятном влажностном режиме при эксплуатации зда­ния. Однако однослойные панели не удовлетворяют действующим нормам по теплотехническим требованиям.

Важнейшим конструктивным элементом крупнопанельного зда­ния является стеновая панель. Помимо общих требований, предъяв­ляемых к наружным стенам (прочность, устойчивость, малая тепло­проводность, морозостойкость, огнестойкость, небольшой вес, эко­номичность), конструкция наружной стеновой панели должна обес­печивать надежность конструкции стыка.

Стыковые соединения в крупнопанельных домах должны обеспе­чивать соединения панелей; воспринимать усилия, возникающие в элементах здания в процессе монтажа и процессе эксплуатации; по­стоянно воспринимать температурные воздействия и при этом обес­печивать водо- и воздухонепроницаемость, а также теплозащиту внутренних помещений.

Стык между панелями сборных наружных стен является одним из важнейших элементов, определяющим качество наружной стены в период эксплуатации, а также ее долговечность. Опыт крупнопанель­ного строительства показал, что недооценка комплексных физи­ко-технических аспектов работы стыкового соединения приводит к ощутимым потерям.

Для панелей наружных стен в настоящее время применяются два типа стыков: закрытый и открытый (рис. 2.15).

Наибольшее распространение в индустриальном домостроении получили закрытые стыки, принцип работы которых заключается в обеспечении водо- и воздухонепроницаемости их с внешней стороны.

Конфигурация устья закрытых вертикальных стыков обычно принимается одинаковой независимо от вида материала стены; в го­ризонтальных стыках она может быть разной. В однослойных и двухслойных легкобетонных стенах, а также в однослойных стенах с экра­ном на относе применяют плоский горизонтальный стык, в который вводится водозащитный гребень высотой не менее 80 мм. Водозащит­ный гребень в однослойных легкобетонных стенах часто не выполня­ет своих функций, так как в нем в процессе транспортировки и мон­тажа возникает большое число трещин и сколов, особенно в месте расположения монтажных петель.

Рис. 2.15. Горизонтальные (а), вертикальные закрытые (б) и открытые (в) сты­ки наружных крупнопанельных стен:

I — панель наружной стены; 2 — защитное покрытие (цементный раствор или полимерный со­став); 3 — герметизирующая мастика; 4 — панель верхнего этажа; 5 — прокладка из гернита или пороизола; б—слой раствора; 7 — междуэтажное перекрытие; 8 — утепляющий пакет из мине­ральной ваты или пенополистирола; 9 — слой рубероида; 10 — монолитный бетон; 11 — панель внутренней стены; 12— водоотбойная лента; 13 — декомпрессионная полость; 14— водоотбойная лента, зажатая фартуком; 15—оцинкованный фартук

Легкий бетон панелей наружных стен различных типов в устье стыка на всю глубину зоны герметизации должен иметь плотную структуру или быть защищен гидрофобизующим составом. Кроме того, устья стыков покрывают гидроизолирующими мастиками или клеями типа КН-2, КН-3.

Для обеспечения правильной установки герметиков в устьев сты­ков предусматривают бетонные выступы (компенсаторы), которые исключают возможность полного смыкания наружных панелей.

Дальнейшим развитием конструкции закрытого стыка является дренированный стык, в котором устроены водоотводящие отверстия, фартуки в местах пересечения вертикальных и горизонтальных сты­ков, а также декомпрессионная полость в канале вертикального сты­ка. Дренированные стыки позволяют исключить одну из причин про­течек закрытых стыков — накопление воды в полости стыка из-за не­плотности герметизации.

В вертикальных стыках открытого типа с наружной стороны уста­навливают водоотбойную ленту из алюминиевых сплавов или поли­мерных материалов, а с внутренней — устраивают расширенную по­лость для утепления и замоноличивания. Изнутри стык оклеивается изоляцией.

В вертикальном стыке имеются: устье, паз с водоотбойной лен­той, декомпрессионная полость (пространство между водоотбойной лентой и утеплителем) и грунтовочное покрытие; в горизонтальном стыке — устье, водозащитный гребень, «зуб» панели и грунтовочное покрытие.

В пересечении вертикального и горизонтального стыков — «кре­стовине» водозащитные функции выполняет алюминиевый слив.

Устье обеспечивает отвод до 80 % дождевой воды, остальную воду отводит алюминиевая гофрированная лента. Алюминиевый слив обеспечивает поэтажный отвод воды. Декомпрессионная полость вы­равнивает давление по обе стороны водоотбойной ленты.

Тип стыка и виды герметиков выбирают в зависимости от кон­струкции и материала наружных панелей, а также района строи­тельства.

Двухслойные стеновые панели широко применялись в бескаркас­ных и каркасных зданиях.

В качестве примера можно привести самонесущие двухслойные стеновые панели, применявшиеся в каркасных зданиях, построен­ных в седьмом квартале по Новопесчаной улице в Москве.

Панель состоит из железобетонной плиты толщиной 30 мм с реб­рами, обращенными внутрь, утепляющего слоя из газобетона толщи­ной 260 мм и внутреннего отделочного слоя из цементного раствора толщиной 10 мм. Снаружи панель облицована керамическими плит­ками толщиной 20 мм. Общая толщина простеночной панели составляет 320 мм. Толщина межоконных панелей-вставок 220 мм при тол­щине газобетона 160 мм. Панели крепили к плитам перекрытий соеди­нительными стальными крюками, которые приваривали к подъемным петлям панелей. Крепежные стальные детали замоноличивали легким бетоном.

Трехслойная стеновая несущая панель, изготовляемая кассетным способом, состоит из железобетонной плиты толщиной 50 мм, распо­лагаемой с внутренней стороны стены, утеплителя из двух слоев по­лужестких минеральных плит толщиной 120—150 мм (в зависимости от климатического района) и наружной железобетонной плиты тол­щиной 40 мм. Плиты соединяли между собой вертикальными тонки­ми железобетонными или легкобетонными армированными ребра­ми.

Трехслойные наружные стеновые панели, изготовленные спосо­бом вибропроката, скомплектованы из двух прокатных ребристых железобетонных скорлуп, между которыми размещен утеплитель из двух слоев полужестких минераловатных плит толщиной 50 мм каж­дый. Внутренние стеновые панели отличаются от наружных тем, что в них отсутствует утепляющий слой.

Железобетонные ребристые скорлупы имеют ребра высотой 70 мм, расположенные в двух взаимно перпендикулярных направле­ниях с шагом 300 мм и плиту толщиной от 15 до 40 мм.

По технологическим условиям плита скорлуп выполнялась неар- мированной, арматура в виде перекрестных сварных каркасов разме­щается только в ребрах. Связь между двумя скорлупами одной панели осуществлялась с помощью сварки стальных накладок и закладных деталей в ребрах скоруп. Стальные связи панелей защищались от кор­розии покрытием антикоррозионным составом.

Прокатные панели отличались высоким качеством лицевой по­верхности и точностью геометрических размеров.

На рис. 2.16, а показана деталь вертикального стыка прокатных стеновых панелей, а на рис. 2.16, б — деталь крепления панелей тор­цовой стены к перекрытию.

В широких масштабах осуществлялось экспериментальное строи­тельство крупнопанельных жилых домов с тонкостенными вибро­кирпичными панелями, изготовление которых рекомендовалось производить в специальных цехах или на кирпичных заводах.

Такие панели, имеющие легкое армирование, изготовлялись на горизонтальном стенде с применением вибрирования, которое значительно улучшало заполнение швов. В результате панель при­обретала новые качества: получался материал, имеющий большую прочность, чем обычная кладка. Виброкирпичные стеновые панели, благодаря высокой прочности, были тонкими (толщиной в 1 и 1/2 кирпича), причем кладка выполнялась без перевязки швов и с использованием половняка.

Рис. 2.16. Трехслойная стеновая панель, изготовляемая вибропрокатным мето­дом:

а — деталь вертикального стыка наружных панелей; б — деталь крепления панелей торцовой стены к перекрытию; 1 — раствор; 2— конопатка; 3— минераловатные плиты; 4— монтажные связи; 5— нижняя скорлупа перекрытия (верхняя скорлупа условно не показана); 6— торцовая наружная панель

Виброкирпичные стеновые панели использовали в качестве несу­щих элементов для наружных и внутренних стен жилых зданий высо­той не более пяти этажей.

Наибольший экономический эффект достигался при использова­нии виброкирпичных панелей в зданиях с несущими поперечными стенами.

Конструктивное решение виброкирпичных панелей наружных стен в значительной мере определяется типом применяемого утепли­теля.

При наличии мягких утеплителей, например минераловатных плит, панели изготавливали трехслойными, состоящими из двух сте­нок толщиной 0,25 кирпича с утеплителем по середине. Эти панели применяли в зданиях высотой не более трех этажей.

Необходимо иметь в виду, что домам из виброкирпичных панелей свойствен и ряд недостатков: нетехнологичность изготовления пане­лей, основанная главным образом на применении ручного труда, рез­кое снижение несущей способности при наличии эксцентриситета в передаче нагрузок от несущих панелей верхних этажей на нижераспо­ложенные панели.

В настоящее время в соответствии с прилож. 1, п. 26 предусмотре­но значительное возрастание приведенного сопротивления теплопе­редаче ограждающих конструкций. Для стен жилых зданий этот пока­затель увеличивается в 3,0—3,5 раза. По теплотехническим и эконо­мическим критериям наружные стены сплошной (однородной) кон­струкции, в том числе легкобетонные, кирпичные, деревянные и ячеистобетонные, не в полной мере соответствуют этим нормам. По­этому независимо от основного строительного материала стены ее конструкция должна быть, как правило, многослойной с использова­нием эффективного утеплителя.

Практика показала, что эффективным может считаться утепли­тель, теплопроводность которого не превышает 0,09 Вт/(м • К). Для вновь строящихся зданий можно применять утеплители как на мине­ральной, так и на синтетической основе. Для панельных конструкций по новым теплотехническим требованиям в полной мере соответст­вуют только трехслойные панели с гибкими связями или в отдельных случаях с железобетонными шпонками. Трехслойные панели с гибки­ми связями толщиной 450 мм имеют приведенное сопротивление теп­лопередаче в случае использования тяжелого бетона до 4,0 (м² • К)/Вт.

Существенно меняется конструкция наружных стен из кирпича. Так, колодцевая кладка кирпичных стен толщиной 770 мм при ис­пользовании утеплителя с X = 0,04 Вт/(м • К) обеспечивает термиче­ское сопротивление теплопередаче не более 2,85 (м² • К)/Вт, что мо­жет быть недостаточно для разных регионов страны.

Проблему утепления стен существующих зданий технически ре­шают путем их утепления с наружной или с внутренней стороны. Бо­лее целесообразно и экономичнее утепление снаружи здания, позво­ляющее увеличивать возрастание теплоаккумулирующей способно­сти массивной части стены. Например, при наружной теплоизоляции кирпичных стен они при отключении источника тепла остывают в шесть раз медленнее, чем с внутренней теплоизоляций такой же тол­щины. Из этого следует, что в первую очередь нужно обеспечивать хорошую теплоизоляцию наружной части конструкции.

Переход на новые теплотехнические нормативы позволяет при небольшом удорожании стоимости ограждающих конструкций эко­номить от 30 до 60 % тепла. Наиболее экономичным является вариант утепления с оштукатуриванием фасадной поверхности; при утепле­нии и облицовке фасада кирпичом стоимость возрастает до 30 %, а устройство «вентилируемых» фасадов обходится еще дороже.

За счет экономии тепла увеличение единовременных затрат во вновь строящихся зданиях окупается в течение 7—8 лет, а в сущест­вующих домах — 12—15 лет.