Какие виды стен по характеру работы применяют в каркасных зданиях

Обновлено: 17.05.2024

Гражданские здания и их конструкции. Типы стен и требования к ним

Стены– важнейшие конструктивные элементы зданий. Они являются вертикальными ограждающими конструкциями, отделяющая помещение от окружающего пространства или соседнего помещения и нередко служат несущими элементами, на которые опираются перекрытие и покрытие.

Классификация стен

По назначению стены бывают наружные и внутренние.

Наружные стены – это конструкции, которые защищают здание от воздействий внешней среды и ограждают помещения.

Внутренние стены разграничивают общую площадь здания и разделяют помещения между собой.

По виду применяемых материалов стены могут быть:

каменные, из искусственных и естественных камней;
деревянные;
грунтовые или саманные;
из синтетических материалов.

По характеру работы стены бывают:

несущие, которые являются не только защитными конструкциями, а выполняют конструктивное назначение, на них опираются конструкции покрытия или перекрытия;
самонесущие, выполняющие ограждающие функции и воспринимающие нагрузку только от расположенных выше стен. Такие стены воспринимают горизонтальные ветровые нагрузки, и передают их на конструкции каркаса (балки и колонны), а вертикальные нагрузки от перекрытий воспринимают столбы или колонны;
навесные, выполняющие только защитные функции – характерны для каркасных домов.

По конструкции и способу устройства кладки каменные стены разделяют на четыре группы:

из мелкоштучных элементов (мелких камней);
из больших камней (блоков);
монолитные и крупнопанельные.

Стены из камней, а также из больших блоков выполняют в виде кладки с использованием известково-цементных, цементно-глиняных или цементных растворов.

Кладка – конструкция, выполненная из отдельных камней (естественных или искусственных), швы между которыми заполняют строительным раствором. Для обеспечения нормальной работы и монолитности стен кладку возводят с соблюдением правил, которые определяют ее сечение. Кладку стен делают с расположением камней горизонтальными рядами, чтобы вертикальные швы не совпадали, (рис. 1).

Перевязка швов – расхождение вертикальных швов. Перевязка швов обеспечивает равномерное распределение нагрузки и привлечение к совместной работе всех камней, которые образуют стену.

Монолитные стены выполняют с помощью специальной опалубки, в которую заключают материал стены. Опалубка в меру устройства стен передвигается по высоте.

Крупнопанельные стены монтируют из отдельных панелей заводского изготовления. Швы между панелями заделывают цементным раствором.

Требования к стенам

При разработке проекта здания особенное внимание следует уделять выбору конструктивной схемы здания и типу стен. При этом, в зависимости от назначения здания, стены должны удовлетворять следующим требованиям:

Т Е М А № 14

Современные каркасные здания являются самым распространенным типом зданий при строительстве объектов общественного назначения.

Несущий остов каркасного здания состоит из фундаментов, несущих стоек, балок и плит перекрытия, вертикальных связей. Связи обеспечивают неизменяемость пространственной геометрической формы и устойчивость здания. В несущем остове каркасного здания отсутствуют стены. В каркасных зданиях стены несут только ограждающую функцию и их выполняют в виде самонесущих или навесных стен из легких эффективных материалов.

Каркасные здания подразделяют:

а) по характеру работы несущего остова

рис.1 Схемы несущих остовов каркасных зданий:

а — рамная; б — рамно-связевая; в — связевая; 1 — ригели; 2 — вертикальные связи жесткости; 3 — жесткий диск перекрытия

· на сборные железобетонные,

· со стальным каркасом;

в) по расположению стоек каркаса — на системы с узким и широким шагом колонн;

г) по расположению ригелей

· перекрестным расположением ригелей.

· Возможна и безригельная система.

Рамная схема каркасаобладает жесткостью как в продольном, так и поперечном направлениях за счет жесткости узлов соединений ригелей и колонн. Каркас может выполняться из железобетона (сборного и монолитного) и металла. Но конструктивная сложность жестких узлов при строительстве из сборных элементов, трудоемкость их выполнения и повышенный расход стали ограничивают применение рамного каркаса. Его используют только при строительстве зданий, в которых не допускаются вертикальные связи жесткости (по планировочным соображениям) или в зданиях, подвергающихся большим динамическим воздействиям. В этих случаях каркас выполняют из монолитного железобетона, используя сборно-разборную инвентарную опалубку.

Монолитные перекрытия (рис. 2) при рамной схеме обычно устраивают в виде ребристой плиты с поперечным направлением главных балок (образующих вместе с колоннами главные рамы), с продольными второстепенными балками (ребрами) через 1,2. 1,5 м и плитой перекрытия толщиной 70. 80 мм. Высоту главных балок принимают равной 1/10. 1/12 пролета, ширину балок — 0,4. 0,5 их высоты. Продольные второстепенные балки, поставленные по осям колонн, образуют совместно с колоннами продольные рамы.

Рис. 2. Примеры решения монолитных перекрытий:

а — с главными и второстепенными балками (ребрами); 6 — с балками перекрестного направления и ребрами кессонного типа; в — безбалочное перекрытие с колонной, имеющей капитель; г — безбалочное перекрестного направления и ребрами по линиям равных моментов; д — то же, с балками

Иногда продольные и поперечные балки делают одного сечения и тогда получается перекрытие с перекрестным расположением ригелей. Ребра плит перекрытия в этом случае располагают в продольном или в поперечном направлениях или с перекрестным расположением, создавая кессонированный потолок. Монолитная плита перекрытия работает совместно с ребрами, образуя тавровое сечение балки, где плита находится в сжатой зоне (сечение 1 — 1 рис. 2).

Применение современных методов исследования напряжений в конструкциях позволяет точно определять распределение усилий в теле конструкции. Используя данные таких исследований, итальянский инженер П. Л. Нерви выполнил монолитные плиты перекрытия с расположением ребер по линиям равных моментов, получив плиту с ребрами криволинейного очертания (рис. 2, д).

В безригельном варианте верх колонн делают с уширением (типа капители) для уменьшения пролета плиты, увеличения жесткости сопряжения с плитой и для зрительного завершения колонны, а плиту выполняют без ребер или сребрами по линиям равных моментов (рис. 2, г, д).

Для сокращения опалубочных работ и сроков строительства применяют сборно-монолитный каркас. В этом случае повторяющиеся элементы монолитного каркаса заменяют на сборные элементы, аузлы сопряжений замоноличивают. Например, второстепенные балки и плиты перекрытия заменяют на ребристые сборные плиты, опирание которых на балку выполняют замоноличенным, создавая жесткость соединения. Сборно-монолитные перекрытия могут быть и безбалочными.

Связевая схема каркасаотличается от рамной тем, что все горизонтальные усилия в ней в обоих направлениях воспринимаются жестким диском перекрытия и вертикальными элементами жесткости — связями и диафрагмами, поставленными в поперечном и продольном направлениях на каждом этаже друг над другом. Сопряжения ригелей и колонн выполняют шарнирно, что намного упрощает конструктивное решение этих узлов при сборных конструкциях. Шарнирные сопряжения ригелей и колонн практически обладают некоторой жесткостью, поэтому в малоэтажных зданиях (до трех этажей) допускается не ставить связи жесткости (после проверки расчетом).

Вертикальные элементы жесткости выполняют в виде решетчатых металлических конструкций («крестом» или «порталом») или в виде сплошных вертикальных стенок-диафрагм. Эти диафрагмы обычно выполняют из сборных железобетонных панелей, вставляемых в просветы между колоннами и ригелями, жестко закрепляя их сваркой закладных деталей. После проверки расчетом в диафрагмах допускается делать дверные проемы. Расположение связей жесткости определяется расчетом.

В зданиях башенного типа диафрагмы жесткости располагают в центре здания, имеющего в плане вид креста, двутавра или квадрата и образующего пространственное ядро жесткости (рис. 3). В протяженных зданиях можно использовать несколько ядер жесткости. Часто ядра жесткости выполняют из несущих стен (в частности, из монолитных железобетонных, возводимых в скользящей опалубке), внутри которых размещают лестничные клетки, шахты лифтов, вертикальные шахты для инженерных коммуникаций, вспомогательные помещения (санузлы, кладовые и др.).

Рис. 3. Схематические планы каркасных здания с ядром жесткости

а—в — варианты планировочных решений ядра жесткости; г — схема здания с двумя ядрами жесткости; б — деформации высотного здания с ядром жесткости при отсутствии и при наличии жесткой горизонтальной рамы в пределах верхнего технического этажа

Особым видом каркасных зданий связевой схемы являются здания, возводимые методом подъема этажей (рис. 4). К одной или двум башням, в которых расположены лестницы и лифты и которые являются ядрами жесткости, крепят безбалочные железобетонные плиты перекрытий. Эти плиты для всех этажей изготовляют на строительной площадке на нулевой отметке в виде своеобразного пакета: каждая плита, покрытая сверху пленкой или обмазкой (для предотвращения сцепления бетона), является днищем опалубки для плиты верхнего этажа. После установки сборных колонн каркаса на всю высоту здания и изготовления плит перекрытия всех этажей их поднимают домкратами и закрепляют плиты к колоннам на проектных отметках, начиная с самой верхней.

Рис. 4. Строительство здания методом подъема этажей:

1 — смонтированные этажи; 2 — подъем этажа на проектную отметку, 3 — башня-ядро жесткости; 4 — колонна каркаса

К стенам башен (ядер жесткости) плиты перекрытий крепят с расчетом на восприятие горизонтальных нагрузок. После этого несущий остов готов к восприятию всех горизонтальных (ядрами жесткости) и вертикальных (колоннами каркаса) нагрузок. Эта конструктивная схема дает возможность придавать зданию самую разнообразную форму в плане.

Пространственное ядро жесткости работает как консоль, заделанная посредством фундамента в грунт. Воспринимая значительные ветровые нагрузки при повышенной этажности здания, оно может подвергаться изгибу, нарушая горизонтальность этажей и вызывая деформации в навесных панельных стенах. Чтобы уменьшить указанные деформации, в пределах верхнего технического этажа устраивают жесткие конструкции рамного типа (рис. 2, д).

Разновидностью зданий с ядром жесткости являются здания с подвесными этажами. В этих зданиях перекрытия опираются не на колонны, а на металлические тяжи, которые, в свою очередь, подвешиваются к консольной пространственной конструкции, жестко закрепленной в верхней части башни — ядра жесткости (см. рис. Здания из объемных элементов каркасно-балочной системы). Тяжи выполняют из круглого, таврового или других профилей. Хорошо работая на растяжение, металл позволяет значительно сократить площадь поперечного сечения тяжей по сравнению с традиционными колоннами, работающими на сжатие и продольный изгиб и опирающихся на фундамент. Нижние этажи в таких зданиях могут отсутствовать.

Рамно-связевая схема каркаса состоит из плоских рам в одном направлении (обычно в поперечном) и вертикальных элементов жесткости в другом направлении, чем и обеспечивается общая устойчивость и жесткость здания. Навесные стены при условии жесткого и прочного их закрепления к несущему остову также могут служить вертикальными элементами жесткости. Рамно-связевая схема легко решается при применении сборных железобетонных элементов, так как жесткость сопряжений требуется обеспечить только в одном направлении, а не в двух, как при рамной схеме. По сравнению со связевой схемой сокращается количество диафрагм, или связей жесткости, что улучшает возможности гибкой планировки.

Сборные железобетонные каркасы,используя рамно-связевую и связевую схему, применяют весьма широко для зданий высотой до 30 этажей.

Монолитные железобетонные каркасыприменяют лишь для особых условий, указанных выше, используя рамную схему.

Металлический каркасиспользуют при строительстве высотных зданий без ограничения этажности. Но в целях пожарной безопасности металлический каркас должен быть обетонирован или облицован огнестойкими плитами. Желание включить обетонку в работу каркаса привело строителей к решению железобетонного каркаса с жесткой арматурой.

Фасады каркасных зданий значительно отличаются от фасадов зданий с несущими стенами. Последние представляют собой стеновую плоскость, увенчанную карнизом и декорированную горизонтальными тягами (поясками), рустом или вертикальными членениями в виде раскреповок, лопаток и пилястр. Эти членения и сравнительно небольшие оконные и дверные проемы не нарушают цельности стены.

В каркасных зданиях стены несут лишь ограждающие функции, что дает возможность выполнять их из легких материалов с большими (а подчас и сплошными) остекленными поверхностями. Схема фасада каркасного здания представляет собой сетку вертикальных и горизонтальных членений: вертикальные членения соответствуют стойкам каркаса, а горизонтальные — уровням междуэтажных перекрытий. Все элементы такого фасада (окна, подоконные панели, швы, нащельники разных типов) можно располагать в разных плоскостях, создавая рельефную поверхность. Сетка, соответствующая элементам каркаса, придает каркасным зданиях масштабность, т. е. дает соотношение к размерам человеческого тела, без которой при больших и все возрастающих размерах каркасных зданий они превратились бы в абстрактные геометрические объемы.

Для решения фасада каркасного здания важен шаг колонн каркаса .Применяют каркасы сузким и широким шагом колонн.

Узкий шагколонн (1.5. 3 м) позволяет расположить между колоннами лишь одно окно. Такой шаг принимают для административных зданий, где мелкие конторские помещения располагаются между перегородками, примыкающими к наружной стене в месте расположения стоек. Сами стойки такого каркаса могут иметь малое поперечное сечение (до 150x200 мм), не загромождая внутреннего пространства и почти сливаясь с примыкающими к ним перегородками.

Широкий шагболее универсален и поэтому более распространен в строительной практике. Между стойками могут располагаться два и более окон. Окна разделяют второстепенными ненесущими стойками (импостами), к которым могут примыкать перегородки.

Модульная фасадная сетка каркасных зданий достаточно монотонна и поэтому должна быть четко решена у своих границ: на углах, в первом и верхнем этажах, чтобы здание не казалось фрагментом, а было законченным целым. Особенно сложно решение угла. Необходимо подчеркнуть различное значение угла в зданиях с несущими стенами и каркасных. В первом случае угол, т. е. пересечение продольной и поперечной стены, является важным элементом жесткости и устойчивости всего здания. Поэтому он делается массивным, тщательно соблюдается перевязка швов кладки.

Рис. 5. Решение угла здания с несущими стенами (а) и каркасных зданий (б-д).

Угловое окно не устраивают из-за ослабления жесткости соединения стен в углах. Форма угла получается сама собой, в результате пересечения плоскостей стен (рис. 5, а).

Чтобы понять сложность решения угла каркасного здания, необходимо проанализировать работу угловой колонны. Анализ показывает (рис. 6), что угловая колонна наименее загружена из всех других колонн. Она несет лишь 1/4 нагрузки средней колонны и 1/2 нагрузки рядовой наружной колонны. Таким образом, естественное решение расстановки одинаковых колонн по фасаду неизбежно ведет к акцентированию угловой колонны, что противоречит логике работы каркаса, нарушает тектоническую правдивость. Сознательное утолщение углового элемента (за счет облицовки или другими средствами) является ошибкой архитектора. Одним из решений угла каркасного здания является решение его на консолях. Могут быть и другие решения углов, в том числе и полностью остекленный угол, при котором тектоничность каркасного здания не нарушается.

Загруженность колонн каркасного здания (заштрихованы площади перекрытий, с которых нагрузка передается на внутреннюю, наружную рядовую и угловую колонны)

Рис. 6. Решение верха каркасного здания:

а — простая форма завершения соответствует характеру здания; б—архитектурный «мотив», который не находится в тектонической связи с конструкцией

Верх каркасных многоэтажных зданий решается значительно легче. Характерная для малоэтажных зданий скатная крыша с карнизом в многоэтажных зданиях перестает быть полезной и необходимой. Назначение скатной крыши — быстрое удаление воды и сброс снежного покрова, а также защита стен от атмосферных осадков. Карнизы у высоких зданий уже не могут защитить стены от дождя, а сброс воды и снега с большой высоты представляется весьма не современным решением при наличии в каждом городе ливневой канализации. Поэтому логически оправданным является завершение высоких зданий парапетом вокруг плоской кровли с внутренними водостоками. Конкретное решение верха здания зависит от общего решения каркаса и стенового заполнения и наличия верхнего технического этажа.

Колонны нижних этажей испытывают большие напряжения, чем колонны верхних этажей, поэтому нужно нижние колонны делать большего поперечного сечения. Но изменение поперечного сечения колонны по этажам увеличивает количество типоразмеров элементов при сборном строительстве и количество типов инвентарной опалубки при монолитном строительстве. Кроме того, различные сечения колонн усложняют сопряжения их с ригелями и плитами перекрытия, поэтому сечения колонн по всей высоте здания делают одинаковыми. Большие нагрузки в нижних колоннах воспринимаются за счет большего насыщения железобетонных конструкций арматурой и повышения прочности материалов.

Часто в общественных зданиях принятая сетка колонн удобна для всех этажей, кроме первого. Это объясняется тем, что на первом этаже размещаются просторные помещения вестибюля, гардеробов, ресторана или вообще первый этаж не ограждается стенами: устраивают стоянки для машин, места отдыха. В этих случаях возникает потребность расширения шага колонн по первому этажу. Эту проблему решают с помощью мощного ригеля на уровне перекрытия первого этажа (рис. 7). На ригель опираются колонны верхних этажей, а сам ригель покоится на колоннах первого этажа с расширенным шагом. Ригель и колонны первого этажа выполняют из монолитного или сборно-монолитного железобетона для создания жесткости в обоих направлениях за счет жесткого решения узлов сопряжений. Для облегчения веса и уменьшения габаритов ригеля можно применить У-образные или вилообразные колонны. Верхние концы таких колонн подводят под места опирания вышестоящих колонн.

Рис. 7. Решение каркасного здания с широко расставленными колоннами первого этажа:

1 –вертикальные колонны; II – У-образные колонны;

а – неудовлетворительное решение ранд-балки 1-го этажа из-за небольшой высоты при увеличенном пролете, г – то же, из-за увеличенной высоты при неизменившемся пролете ранд-балки, б, в – наиболее логичное решение ранд-балки

Расположение ригелей (главных балок рамной конструкции) в каркасных зданиях обычно принимают поперечным. Возможно и продольное расположение ригелей, а при рамной схеме — и с перекрестным расположением. Поперечное расположение ригелей обеспечивает возможности для максимального освещения помещений естественным светом, так как окна в этом случае могут быть подняты до низа плит перекрытия. Продольное расположение ригелей удобно при коридорной системе. В этом случае над коридором делают подвесной потолок и используют верхнюю зону коридора для прокладки инженерных коммуникаций. Расположение ригелей принимают с учетом расчетных данных и планировочных решений.

Для массового строительства применяют каркасы из сборного железобетона. Фундаменты для сборных железобетонных колонн делают столбчатыми стаканного типа.

Колонны приняты сечением 300X300 и 400X400 мм. Ригели таврового сечения имеют высоту 450 и 600 мм с опиранием плит перекрытия на нижнюю полку тавра. Ригели опираются на консоли колонн скрытого типа. При смонтированном перекрытии такие консоли не выступают внутрь помещения, являясь как бы продолжением нижней части ригеля. Плиты перекрытия бывают многопустотные (L = 3; 6; 7,2 и 9 м), ребристые (L = 3; 6 и 9 м), Т-образные и типа «двойное Т» (L = 9 и 12 м). Монтаж перекрытия начинают с установки связевых плит, расположенных по осям колонн . Для создания жестких дисков перекрытия плиты крепят к ригелям сваркой закладных деталей, швы между плитами замоноличивают.

Рис. 8. Детали каркасного здания:

а — опирание на ригель многопустотных плит длиной 3 и 6 м; б — то же. длиной 7,2 и 9 м; в — опирание ригеля на консоли колонн; г — T- и 2Т-образные плиты перекрытий; 1 — конструкция пола; г — бетон замоноличивания; 3 — связевая плита перекрытия

Наружные стены каркасных зданий выполняют самонесущими или навесными. Панели самонесущих стен изготовляют однослойными из легкого (толщиной 250, 300, 350 и 400 мм) и ячеистого (толщиной 250 и 300 м) бетона. Панели навесных стен трехслойные из легких теплозащитных материалов (поропласт, минераловатные плиты, пенополистирол), защищенных водонепроницаемым конструкционным листовым материалом (асбестоцемент, алюминий, стеклопластики).

К рамно-связевой относится схема каркаса с поэтажной установкой колонн (рис. 9). Ригели опирают на колонны, пересекая их, и жестко закрепляют сваркой закладных деталей.

Рис. 9. Варианты сборного каркаса:

а — с применением Н-образных рам высотой на два этажа; и- с поэтажной установкой колонн; 1 — стойка рамы; 2 — ригель рамы; 3 — поперечная стенка жесткости (изготавливается вместе с рамой); 4 — отдельно монтируемый ригель; 5 — стык Н-образных рам; 6 — колонна, устанавливаемая на ригель; 7 — ригель с двумя консолями; 8 — продольная стенка жесткости

Совместная работа колонн и ригелей создает поперечную раму. Такое решение дает возможность устройства консольных свесов ригелей, что целесообразно для некоторых видов зданий.

В последнее время все чаще используют при строительстве каркасных зданий плоскостные элементы рам в виде Н-образных, крестообразных или замкнутого профиля конструкций. Такие конструкции намного сокращают количество трудоемких и сложных узлов сопряжений ригелей с колоннами. Двухэтажные рамы с двумя колоннами и двумя ригелями образуют основу несущего остова трехпролетного корпуса (рис. 9). Средний пролет перекрыт обычными ригелями. Использование рамных элементов в различных комбинациях позволяет создавать сложные объемные композиции с богатой пластикой фасадов.

При устройстве в каркасном здании этажей без наружных стен (здание на столбах или здание с этажом-террасой) надо помнить о замкнутом контуре утепления здания и о необходимости пропуска через открытые этажи сантехнических коммуникаций — водопровода, канализации, отопления (рис. 10).

Рис. 152. Устройство открытых этажей в каркасных зданиях:

1 — этаж; 2 — междуэтажное перекрытие; 3 — утепленное и водонепроницаемое перекрытие (типа крыши-террасы); 4 — утепленное перекрытие; 5 — утепление колонн; 6 — технический этаж; 7 — открытый этаж

Как классифицируются стены по характеру статической работы?

Стены по характеру статической работы классифицируются на: несущие, самонесущие, ненесущие (навесные).

Несущие стены, это стены, которые кроме собственной массы воспринимают нагрузку от других частей здания (перекрытий и крыши).

Самонесущие стены, это стены, которые несут нагрузку только от собственной массы стен всех этажей здания.

Ненесущие (навесные) стены, это стены, которые не воспринимают статической нагрузки.

Какие структурные части здания создают несущий остов?

Фундаменты, стены, столбы, перекрытия являются структурной частью здания и создают несущий остов. Все эти основные конструкции, принимающие нагрузки, возникающие в зданиях, составляют несущий остов, то есть совокупность горизонтальных (перекрытия) и вертикальных (стены, столбы, стойки, колонны и т.д.) конструктивных элементов.

Что такое брандмауэры?

Брандмауэры – это противопожарные стены, выполненные из несгораемых материалов и предназначенные для воспрепятствования распространению огня на соседние помещения или здания. Брандмауэры выполняются из несгораемых материалов — камня, бетона или железобетона, и должны иметь предел огнестойкости не менее 4 час. Брандмауэры должны опираться на фундаменты. В зданиях с железобетонными каркасами с замоноличенными и защищенными в узлах соединениями арматуры брандмауэры могут возводиться непосредственно на каркасах. Брандмауэры делаются на всю высоту здания, разделяя сгораемые и трудно сгораемые покрытия, перекрытия, фонари и др. конструкции и должны возвышаться над сгораемыми кровлями не менее чем на 60 см, а над несгораемыми кровлями на 30 см. Двери, ворота, окна, крышки люков и др. заполнения проемов в брандмауэрах должны быть несгораемыми с пределом огнестойкости не менее 1,5 часа. Общая площадь проемов не должна превышать 25% площади брандмауэра. Брандмауэры рассчитываются на устойчивость в случае одностороннего обрушения при пожаре перекрытий, покрытий и других конструкций и в связи с этим на возможное наиболее невыгодное перераспределение нагрузок. Наибольшие допустимые площади между брандмауэрами зависят от назначения и степени пожарной опасности здания, степени его огнестойкости и этажности и регламентируются строит, нормами и правилами проектирования соответствующих зданий.

Основные типы конструкций каркасных стен

Чтобы получить по-настоящему добротный дом, стоит разобраться в некоторых особенностях каркасных технологий. Те или иные конструкции имеют как свои плюсы, так и определённые недостатки, развиваются и совершенствуются параллельно друг другу.

Каркасные дома бывают разные. Есть очень бюджетные, которых большинство. Но есть и такие, которые способны простоять под сотню лет даже в нашем климате. Решающее значение в этом деле имеет не конкретная технология, а то, кто и как их строит.

Классическая каркасная технология

Ещё эту технологию иногда называют «каркас со сквозными стойками». В конструкции данного типа стойки стен проходят сквозь все перекрытия не прерываясь и скрепляются верхней обвязкой, на которую опирается крыша. Изначально использовались деревянные балки (или даже брёвна).

Яркий представитель каркасного домостроения - фахверковый дом, хотя часто его выделяют в отдельную классификацию, поскольку основные несущие конструкции не зашиваются в принципе и видны снаружи.

Классический обшиваемый со всех сторон каркасник сегодня строят из бруса 150х150 мм. Материал этот сравнительно дорог, поэтому брус используют только в наиболее нагруженных местах, в основном применяют сдвоенную и строенную 150 мм доску.

Собирается «скелет» каркаса прямо на объекте, после чего утепляется и обшивается. В процессе строительства дома древесина легко набирает влагу из воздуха, а шанс намочить ещё не законченный каркас в нашем климате весьма велик. Просушить его полностью после этого практически невозможно. Такой метод строительства каркасного дома, пожалуй, наиболее удобен и практичен для самостоятельного строительства и не имеет ограничений по воплощению любых архитектурных задумок.

При всей кажущейся простоте каркасный дом является довольно сложной инженерной конструкцией. Основа такого дома - каркас, который имеет скрытое расположение. И то, на сколько грамотно он собран, просушен и защищён в процессе подготовки, сильно повлияет на срок службы. Поэтому качественное каркасное строительство в российских условиях порой становится нетривиальной задачей.

Стандартная технология требует сухой калиброванной древесины. При возведении каркаса очень важно избежать использования леса, имеющего дефекты. Если попадётся хотя бы пара-тройка досок или брусьев с грибком или гнилью, в процессе эксплуатации деревянные элементы конструкции, имеющие здоровую древесину, могут быть заражены, что отрицательно скажется на теплопроводности древесины и на её физических свойствах.

Так что обработка деревянного каркаса антисептиком обязательна. При этом под словом «обработка» необходимо понимать обязательное нанесение на дерево предписанного производителем количества антисептического состава (по нормам расхода на м 2 ) по принципу: покрасил / впиталось / покрасил. А не простое промазывание кисточкой там и тут.

В первую очередь поражению подвержены закладные бревна и нижний брус обвязки. Так же не стоит пренебрегать и качеством гидроизоляции деревянной конструкции от фундамента дома.

Однако самая большая проблема в строительстве каркасника в нашей стране - это отсутствие хорошего сухого пиломатериала. Проблема очевидна, решение понятно: чем меньше влаги в дереве, тем лучше.

Сложность может возникнуть с поиском действительно высушенной древесины и, как обычно, с человеческим фактором: по бумагам будет один процент влажности, а на самом деле другой. Ведь зачастую закуп материала отдаётся на откуп строителей и те набирают сырой древесины с ближайшего строительного рынка.

В сыром дереве всегда и грибок скорее появиться, и «ведёт» после высыхания эти доски и брусья так, что они становятся «винтами» и «саблями». Да и влага внутри каркаса совсем не улучшает свойства утеплителя.

Каким должен быть показатель влажности используемой для сборки каркаса древесины? Строительные эксперты утверждают, что до 15%. В некоторых источниках можно встретить и 22%. В нормативных документах по строительству фигурирует показатель не более 25%. В реальности чем меньше, тем лучше.

Другой неожиданный для многих самодеятельных застройщиков момент - стабильность размеров пиломатериала вообще и в отдельно взятом экземпляре доски или бруса в частности. При разбросе толщин стоек каркаса в полсантиметра его последующая отделка становится весьма незаурядным и, можно сказать, «творческим» процессом.

До недавнего времени для изготовления несущего каркаса применялся только деревянный брус. Хотя, казалось бы, высокая степень надёжности металлического профиля лучше обеспечивает необходимую для этого стабильность размеров. Ведь он, в отличие от древесины, не подвержен влиянию влажностных и температурных воздействий.

Причина, по которой металл раньше не использовался в каркасных конструкциях, кроется в его высокой теплопроводности. Ведь элементы проходят сквозь всю толщу стен, соприкасаясь с холодным воздухом снаружи здания и тёплым внутри него. Это приводит к образованию «мостиков холода» и является причиной значительных теплопотерь, приводит к промерзанию внутренних поверхностей стен. В таком месте выделяется конденсат, от разрушительного влияния которого ни саму стальную конструкцию, ни другие материалы уже не спасти.

Для снижения тепловых потерь потребовалось уменьшить толщину металла (ведь чем тоньше сталь, тем меньше теплопотери) и увеличить путь прохождения тепла. Для этого в конструкциях наружных стен стали использовать стальной оцинкованный тонкостенный перфорированный профиль с поперечным сечением от 0,7 до 3 мм.

Принципиальное отличие термопрофиля от обычного в том, что он имеет специальные расположенные в шахматном порядке просечки, увеличивающие путь прохождения теплового потока. Такое решение снижает естественную теплопроводность металлических конструкций на 80-90%, никак не сказываясь на их прочностных характеристиках. Проблем со сборкой такого каркаса обычно не возникает. Отдельные элементы соединяются между собой при помощи саморезов или заклёпок, без сварки.

Каркасно-щитовая технология

Такие дома строятся следующим способом. Сначала на фундаменте собирается перекрытие до уровня чернового пола, затем оно используется как основание для стен, на котором удобно проводить дальнейшую сборку каркаса. После установки стен, поверх них устанавливается следующее перекрытие.

Это так называемая «платформенная» технология. Стеновые конструкции при этом, как правило, собирают отдельно и затем монтируют на платформу.

Более продвинутым стал принцип сборки таких стен-щитов не на самой стройплощадке, а на специализированном производстве. И это реальный способ упростить и уменьшить объём работ на стройплощадке, минимизируя риски строительства. В заводских условиях гораздо проще проконтролировать качество сборки панели, а шанс намочить деревянную основу или утеплитель в данном случае сводится к нулю.

Процесс итоговой сборки ускоряется в разы. На заводе щиты собираются до полной комплектации, то есть помимо утеплителя и обшивки в них монтируются окна, двери, коммуникации, происходит первичная (по-нашему «черновая») отделка стен и на объект поступают в прямом смысле готовые стены и перекрытия. Само же строительство дома на готовом фундаменте и вовсе занимает буквально 2-3 дня. Остаётся только декоративная часть отделки и коммуникации. В Европе многие каркасники строят именно так. У нас эта технология получила название «немецкой».

Недостатком подобного подхода являются габариты элементов. Ведь их ещё необходимо как-то довезти до места и установить, а значит без внушительной и дорогостоящей техники и кранов не обойтись. В наших условиях сроки поставки панелей на объект зачастую не выдерживаются, что влечёт дополнительные расходы застройщика на простой грузоподъёмной техники.

Да и сама перевозка таких панелей по нашим дорогам не улучшает их качеств. Обычно в них закладывают в качестве утеплителя минеральную вату, которая при тряске сбивается, съезжает и образует в конструкциях полости без утеплителя.

Другая опасность такой технологии кроется в стыках готовых панелей. Изначально они не должны требовать ручной подгонки. Но в наших условиях при сборке такого дома часто приходится работать и топором. А если рабочим наплевать на качество, результат может быть непредсказуем.

Хотя именно эта проблема решается достаточно просто. Поскольку продолжительность процесса сборки целого дома измеряется днями и стыков совсем немного (десятки, даже не сотня), значит владелец вполне может выделить несколько дней и лично поприсутствовать при сборке дома для контроля качество монтажа.

Каркасно-панельная технология

К ней относят дома, построенные по SIP технологии. Большинство конструктивных элементов такого дома совмещают и несущие, и изоляционные функции. При строительстве не нужен отдельно возводимый каркас. Его роль выполняют верхний и нижний обвязочный брус и бруски, стыкующие панели. Панели сами по себе и являются основным несущим элементом конструкции. Их торцевые стыки закрываются брусками, фактически выполняющими роль соединения «шип-паз».

В основе технологии лежит структурная утеплённая панель SIP (Structural Insulated Panel). Изготавливается она из двух базовых материалов: плотного вспененного пенополистирола и OSB плиты. В результате на выходе получаем стандартную конструкционно-изоляционную панель. Европейцы вместо пенополистирола используют пенополиуретан - он более симпатичен в плане экологии, да и теплоизоляционные свойства выше.

Толщина «сэндвича», по всем параметрам подходящая для нашего климата, установлена в 164 мм для внешних стен, 224 мм для перекрытий и 124 мм для внутренних перегородок дома. Стена выдерживает вертикальную нагрузку в 10 тонн на SIP панель стандартной ширины 1,25 м и поперечную в 2 тонны на 1 м 2 . То есть имеет более, чем пятикратный запас прочности. Часто из SIP панелей выполняют и перекрытия, и конструкцию кровли.

Стоимость SIP строительства получается сравнимой со стоимостью дома из обычного (не клееного и не сушеного) бруса, однако если брус ещё требует утепления, то здесь уже всё это присутствует. Да и отделка деревянных стен обойдется дороже за счёт плохой геометрии бруса, да и его усыхание добавит немало проблем.

Сегодня существует возможность закупить не просто панели, а уже готовый домокомплект, который на месте уже собирается как конструктор. Панели в нём уже раскроены и имеют заданные геометрические размеры. «Дуракоустойчивость» такой технологии весьма высока - при сборке дома остаётся лишь заполнить стыки монтажной пеной. Дом площадью в 150-200 м 2 может быть собран на готовом фундаменте за 2-4 недели, что вполне позволяет застройщику лично проконтролировать процесс.

Такие стены не дают усадки, что позволяет не только ускорить процесс строительства, но и избежать проведения дополнительных работ (выравнивания, утепления, заделки трещин и т.д.). Сезонность при таком строительстве практически не имеет значения. Хотя необходимо учитывать, что монтажная пена ограничивает диапазон работ до -10-15°C, поскольку теряет свои свойства при более низкой температуре.

Размер панелей определяет стандартную высоту потолков в 2,8 или 2,5 м, однако простота стыковки конструкций позволяет наращивать высоту до требуемого размера. Правда, обратной стороной подобных «излишеств» становится резкое увеличение стоимости домокомплекта. То же происходит и в том случае, когда застройщик желает видеть не типовой, а в архитектурном плане немного более изысканный проект.

Всё дело в том, что заводские комплекты «заточены» под размер и оптимальный раскрой материала. Индивидуальный подход неизбежно влечёт увеличение количества отходов. Для удешевления строительства из SIP панелей возводится только тёплый контур дома, а несущие балки перекрытия, стропильную систему крыши и перегородки возводят из привычного пиломатериала.

Опасность огня

Сама возможность того, что дом может сгореть, пугает любого нормального человека. Почему-то каменные стены успокаивают. Парадокс: пожара боятся все, но в абсолютном большинстве частных домов нет обычного огнетушителя.

А ведь пожарная безопасность любого дома, и не только каркасного, обеспечивается целым рядом мероприятий: обработка огнезащитными составами, соблюдение стандартов устройства электропроводки, правильная эксплуатация нагревательных приборов и печей, соблюдение пожарных требований к застройке (противопожарные разрывы, брандмауэры и т.д.) и просто банальное соблюдение простейших правил пожарной безопасности.

В этом плане из всего семейства каркасников наиболее защищены от возможных возгораний дома из СИП-панелей. В качестве утеплителя в них используется не поддерживающий горения пенополистирол, кроме того, за счёт особенностей устройства, в таких стенах нет воздушных промежутков, через которые очаг возгорания мог бы получать кислородную подпитку. Сами же по себе негорючие стены не являются гарантией от пожара. Пожары происходят в любых домах. Если горят не сами стены, то хорошо горит то, что находится внутри.

Подводя итог можно сказать, что каркасные дома бывают разные. Есть очень бюджетные, которых большинство. Но есть и такие, которые способны простоять под сотню лет даже в нашем климате. Однако подобные каркасные дома пока редки, ведь их строительство держится на абсолютном энтузиазме владельцев и опыте исполнителей работ, что, к сожалению, в наших реалиях является достаточно редким сочетанием.

Стены каркасного дома - полный обзор

Как правильно делаются стены каркасного дома, в этой статье сделаем полный обзор этой тем. Рассмотрим следующие вопросы:

В чём отличие каркасных стен от без каркасных
Какие существуют стены у каркасного дома
Утепление стен каркасного дома
Толщина стен каркасного дома
Пирог стены каркасного дома
Пароизоляция и ветрозащита для стен каркасного дома
Плиты стен каркасного дома

Чем отличаются стены каркасных домов

Основным отличием стен каркасного дома от других, является конечно же наличие в них каркаса. К примеру в обычной стене из кирпича, блока, или бруса, никакого каркаса нет.

Какие преимущества даёт применение каркаса

Каркас принимает на себя все несущие нагрузки, передающиеся на стены. За счёт этого, прочие функции, такие как утепление, звукоизоляция, эстетическая привлекательность и т.д., можно делать другими строительными материалами, более подходящими для этих целей.

Например, сравним каркасную стену с кирпичной:

В кирпичной стене: один и тот же материал (кирпич) несёт на себе нагрузку, является утеплителем в стене, он же звукоизоляция, и эстетическую привлекательность фасаду так же придаёт кирпич.
Что в результате имеем. Кирпич плох как утеплитель, поэтому стену делают (по крайней мере в центральной части России) толщиной в 2,5 кирпича (примерно 65 см). При этом несущая способность в сотни раз превышает необходимую, для существующих нагрузок достаточно было бы и пол кирпича.

Таким образом, чтобы все предъявляемые к стене требования выдержать, в случае с кирпичом, приходится прибегнуть к большому расходу материала, а это, и толстые стены, и большой удельный вес, в разы повышающий требования к фундаменту, соответственно и цена строительства.

В каркасной стене основные функции распределяются между разными материалами. Так:

Несущие нагрузки обеспечивает каркас. При этом он обеспечивает необходимое сопротивление нагрузкам, без избытка как у кирпича, за счёт чего конструкционных материалов (пиломатериала) нужно гораздо меньше.
Утепление и звукоизоляция обеспечиваются за щёт базальтовых, минераловатных, либо других типов утеплителя. У всех утеплителей теплопроводность гораздо ниже чем у конструкционных материалов, поэтому и толщина нужна меньше.
Эстетическая привлекательность придаётся стенам за счёт отделочных материалов

Всех характеристик, присущих для стен дома, перечислять не буду, обращу лишь внимание на следующий факт:

Общий объём материалов, необходимых для каркасной стены, намного меньше чем у бескаркасных стен, соответственно толщина стен, их масса, а так же себестоимость тоже ниже.

Какие стены бывают у каркасных домов

Стены каркасных домов можно поделить по различным признакам:

несущие и ненесущие
утеплённые или холодные
можно найти ещё кучу других признаков, по которым их можно поделить, но я думаю этим вообще не стоит забивать голову.

Лучше расскажу вот о чём:

Как сделать правильный пирог каркасной стены. Основные принципы

В основе каркасных стен всегда лежит каркас, он может быть деревянным, металлическим, железобетонным, либо из каких-то иных конструкционных материалов. Для загородного домостроения обычно применяют деревянные каркасы.
Пространство между элементами каркаса заполняется утеплителем. Это, как правило, материал с низкой плотностью, а значит и низкой теплопроводностью.
Для домов с деревянным или металлическим каркасами применяют базальтовые либо минеральные ваты, пенополистирол, эковату.
В строениях с железобетонным каркасом для утепления используют ячеистый бетон, пеноблоки и.т.д.
Если стены утеплены паропроницаемыми материалами, такими как базальтовая или минеральная вата, со стороны улицы необходимо делать паропроницаемую ветрозащитную мембрану с вентзазором

Внутри и снаружи стены с каркасом могут быть отделаны любым подходящим отделочным материалом.

Зачем нужен вентзазор и паропроницаемая мембрана

В материалах с низкой плотностью, таких как базальтовая или минеральная вата, при определённых условиях перепадов температуры и влажности в воздухе образуется точка росы, в них образовывается конденсат. Если не обеспечить эффективное удаление влаги из стен, возникает сразу несколько проблем:

Их теплопроводность увеличится - значит в доме будет холоднее
От влаги утеплитель даст усадку
Снижается срок эксплуатации.

При наличии в пироге стены со стороны фасада вентиляции в виде зазора решает все эти проблемы, однако в таком случае утеплитель может продуваться.

Для того, чтобы исключить продувание и при этом обеспечить вывод влаги из стены, вместе с вентзазором на утеплитель устанавливается паропроницаемая мембрана.

Читайте также: