3.4.1. Несущие, навесные и самонесущие стены. Требования предъявляемые к стенам промышленных зданий
Стены производственных зданий по сравнению со стенами гражданских зданий подвергаются более сложному комплексу внешних и внутренних силовых и несиловых воздействий. Поэтому к их конструктивному решению предъявляются не только общие, но и специальные требования, свойственные в каждом отдельном случае характеру технологического процесса. Так, например, ограждающие конструкции зданий, в которых размещены производства с химически агрессивными выделениями и производства, относящиеся по пожарной опасности к категориям А и В, должны иметь очертания, исключающие образование в помещении непроветриваемых пространств и скопление производственной пыли, а также облегчающие устройство антикоррозионной защиты, тщательный осмотр и ремонт конструкций в процессе их эксплуатации. Стены, потолки и внутренние конструкции помещений, в которых размещены производства с выделением сильно ядовитых или сильно агрессивных веществ (ртути, свинца, мышьяка, кислот и т.п.), должны иметь отделку, защищающую их от воздействия этих веществ, предотвращающую поглощение (сорбцию) последних и допускающую легкую очистку и мытье.
Наружные стены совместно с покрытиями защищают внутреннее пространство зданий от различных внешних воздействий. Поэтому они должны обладать необходимой прочностью, стойкостью против атмосферных воздействий и коррозии, иметь требующиеся тепло-, водо-, воздухо- и звукоизоляционные качества, быть долговечными и огнестойкими, обеспечивать индустриальность и экономическую эффективность строительства.
В зависимости от конструктивной схемы здания и по роду статической работы стены подразделяют на несущие, самонесущие и навесные.
Несущие стены воспринимают нагрузки от собственной массы, массы покрытий, перекрытий и в ряде случаев от подъемно-транспортного оборудования. Масса покрытия передается на стены посредством опирания несущих конструкций покрытия – балок или ферм – на продольные стены и плит покрытия – на торцовые. В современном промышленном строительстве несущие стены применяют редко, для их устройства используют кирпич, крупные и мелкие блоки и др.
В каркасных зданиях стены, являясь самонесущими, воспринимают нагрузки от ветра и собственной массы и передают их на каркас здания при помощи гибких или скользящих связей, не препятствующих осадке стен. Самонесущие стены выполняют в виде крупных панелей или блоков из каменных материалов. Такие стены опираются на фундаментные балки или самостоятельный фундамент, не связанный с фундаментами колонн. Самонесущие стены выполняют функций только ограждающих конструкций.
Навесные стены, воспринимающие нагрузки от собственной массы и ветровые нагрузки в пределах только одного этажа (в многоэтажных зданиях) или в пределах одного шага (одной панели) в одноэтажных каркасных зданиях, также выполняют функции ограждающих конструкций. Свою массу они передают на каркас через опорные стальные столики или обвязочные балки.
Материал и конструкцию стен выбирают, исходя из температурно-влажностного режима помещений, наличия агрессивной среды, климатических условий района строительства и особенностей технологического процесса.
3.4.2. Фахверк, его назначение и устройство
В производственных зданиях при большой высоте зданий и расстоянии между колоннами основного каркаса, превышающем предельную длину стеновых панелей, наружные стены весьма неустойчивы – под действием горизонтальных ветровых нагрузок они могут деформироваться и разрушаться. Для обеспечения устойчивости таких стен по линии наружных продольных стен и по линии торцовых стен необходимо устанавливать дополнительный каркас – фахверк, состоящий из колонн, ригелей и иногда – раскосов.
Для фахверка используют железобетонные колонны прямоугольного сечения с металлической верхушкой или стальные прокатные профили
I № 24–27 (при высоте этажа до 4,8 м). Для фахверков продольных стен при высоте этажа до 6 м применяют железобетонные колонны прямоугольного сечения 400x400 и 400x500 мм. Для зданий с высотой этажа дот 14,4 до 18 м применяют двухветвевые железобетонные колонны с верхней металлической частью.
Следует помнить, что хотя торцовые стены одноэтажных зданий не воспринимают нагрузок от кранов и несущих конструкций покрытия, однако они, как правило, имеют большую высоту и протяженность, и образуют большие поверхности, которые воспринимают значительную ветровую нагрузку. В связи с этим для обеспечения устойчивости в торцовые стены всегда вводят фахверк.
При шаге колонн каркаса здания 12 м и более между ними по линии наружных стен с шагом 6 м устанавливают фахверковые колонны, которые опираются на отдельные самостоятельные фундаменты. Элементы фахверка воспринимают массу стен и действующие на стены ветровые нагрузки. Фахверковые колонны жестко заделывают в стаканы фундаментов и шарнирно соединяют с элементами покрытия по типу скользящей опоры, которая воспринимает только горизонтальные ветровые нагрузки.
3.4.3. Стены из кирпича
Кирпичные несущие и ненесущие стены возводят в настоящее время для сооружения небольших зданий (объемом не более 5000 м3), для участков стен с большим числом технологических проемов и в тех районах, где кирпич является местным строительным материалом, поскольку стены из кирпича трудоемки в исполнении, кладка их удлиняет сроки строительства и повышает стоимость зданий. Применение кирпичных стен целесообразно также в зданиях с влажной агрессивной средой.
Толщина наружных кирпичных стен отапливаемых зданий зависит от необходимой прочности и теплотехнических требований и составляет 120 ÷ 510 мм (она кратна размеру кирпича): стена, выполненная в 1/2 кирпича, имеет толщину 120 мм; стена, выполненная в один кирпич, – 250 мм; в 1,5 кирпича – 380 мм; в 2 кирпича – 510 мм. Если толщина несущей стены, определенная по теплотехническим расчетам, оказывается недостаточной для восприятия расчетных нагрузок, то в местах опирания несущих конструкций для повышения ее прочности устраивают пилястры – выступы, чаше всего расположенные с внутренней стороны стены (рис.3.10.).
 |
При больших внутренних горизонтальных нагрузках на стены, возникающих, например, на складах сыпучих материалов, для повышения несущей способности стен устраивают выступы с наружной стороны, называемые контрфорсами.
Под несущие кирпичные стены устраивают ленточные фундаменты; самонесущие кирпичные стены опираются на фундаментные балки, уложенные на обрезы фундаментов; под кирпичные стены обязательно устройство гидроизоляции из цементно-песчаного раствора и гидроизоляционной прокладки.
Верхнюю часть кирпичной стены при наружном водостоке заканчивают карнизом, который образуется напуском последних рядов кладки стен. Для карнизного свеса применяют также сборные железобетонные карнизные плиты – для зашиты кирпичной стены от атмосферной влаги. В нижней части кирпичной стены с целью зашиты ее от механических и химических разрушений выполняют утолщение – цоколь. В углах отапливаемых каркасных зданий с кирпичными стенами предусматривают утолщение стен для предотвращения их промерзания. При устройстве оконных и дверных проемов в кирпичных стенах над проемами укладывают железобетонные перемычки.
3.4.4. Стены из крупных блоков
Стены из крупных блоков более индустриальных по сравнению со стенами из кирпича.
В зависимости от районов строительства толщину блоков наружных стен принимают 300, 400 и 500 мм, а внутренних – 300 мм. Блоки применяют рядовые, парапетные и карнизные с номинальной высотой 600 и 1200 мм и номинальной длиной кратной укрупненному модулю 500 мм.
Блоки изготавливают из легких (керамзитобетон, шлакобетон) или ячеистых бетонов с объемной массой 1200 – 1600 кг/м3. С наружной и внутренней стороны блоки имеют фактурный слой из цементного штукатурного раствора, что позволяет свести к минимуму отделочные работы на строительной площадке.
3.4.5. Стены из крупных панелей
Стены промышленных зданий из крупных панелей являются наиболее индустриальными и эффективными конструкциями по сравнению со стенами из других материалов. Преобладающее применение панелей по сравнению со стенами из кирпича и крупных блоков объясняется меньшей трудоемкостью возведения стен и уменьшением собственной массы 1 м3 такой стены в 2 – 3 раза.
Самонесущие и навесные панельные стены применяют в отапливаемых и неотапливаемых производственных зданиях; панели крепят к колоннам каркаса здания. В целях унификации размеры панелей по высоте приняты: 0,9; 1,2; 1,5 и 1,8 м, т.е. кратными модулю 300 мм, а по длине – равными шагу колонн 6 или 12 м.
Неутепленные панели используют для неотапливаемых зданий с шагом колонн 6 и 12 м. Они имеют вид железобетонных плоских или ребристых плит длиной 6 и 12 м и шириной 1,2 и 1,8 м, изготавливают их из тяжелого бетона М 300 с предварительно напряженной арматурой (рис.3.11.).
Утепленные стеновые панели, применяемые для стен отапливаемых промышленных зданий с шагом колонн 6 м, бывают двух типов: сплошные (однослойные) из легких или ячеистых бетонов и трехслойные – из двух железобетонных плит со слоем утеплителя между ними. Толщина сплошных панелей, изготавливаемых из автоклавных и ячеистых бетонов с объемной массой 800 ÷ 1200 кг/м, – 160, 200, 240 и 300 мм. Эти панели офактуривают с обеих сторон цементно-песчаным раствором М 100 толщиной 20 мм.
Однослойные панели из легких бетонов применяют в производственных зданиях с влажностью воздуха не более 75 % и неагрессивной
средой; панели из ячеистых бетонов – в зданиях с относительной влажностью не более 60 % и с неагрессивными газовыми средами. Нижние стеновые панели опирают на фундаментные балки, верх которых на 30 мм ниже отметки чистого пола первого этажа.
Составные трехслойные железобетонные панели отапливаемых зданий применяют только при отсутствии панелей из легких или ячеистых бетонов. Их выпускают длиной 6 м, шириной 1200 и 1800 мм и толщиной 280 (300) мм.
В качестве утеплителя используют минераловатные плиты с объемной массой 300 кг/м3.
3.4.6.Стеновые ограждения из асбестоцементных листов
Ограждающие конструкции наружных стен из волнистых асбестоцементных листов устраивают в неотапливаемых зданиях и сооружениях, а также в горячих цехах со значительными выделениями тепла. Нижние, наиболее повреждаемые части стен на высоту до 2 – 3 м от уровня чистого пола обычно выполняют из кирпича или другого прочного стенового материала, что обусловлено необходимостью защиты людей от потоков холодного наружного воздуха и удобством размещения дверных и воротных проемов. Асбестоцементные листы усиленного профиля длиной 2300 – 2800 мм, шириной 1000 мм и толщиной 8 мм крепят к фахверку при помощи специальных кляммер и болтов.
3.4.7. Внутренние стены и перегородки
При проектировании промышленных зданий следует применять как можно меньше внутренних стен и перегородок, по возможности отказываясь от них совсем.
Внутренними стенами необходимо выделять помещения, в которых располагаются технологические процессы, связанные с выделением в рабочую зону вредных веществ, газов, пыли, а также особо шумные процессы. Внутренние стены желательно располагать по разбивочным осям здания. Выполняют их из тех же материалов, что и наружные, принимая их толщину минимальной – только по условиям устойчивости.
Внутренние стены можно проектировать как противопожарные преграды – брандмауэры. В большинстве случаев внутренние стены выполняются из кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в 1/2, 1 и 1 кирпича; при большой высоте стен для обеспечения устойчивости их усиливают пилястрами. Брандмауэры устраивают толщиной не менее чем в 1 кирпича. Индустриальными являются внутренние стены из сборных железобетонных панелей длиной 6 м и толщиной 60 ÷ 80 мм. Панели крепят к колоннам каркаса или фахверка, часть стен выполняют из асбестоцементных листов.
Перегородки в зданиях промышленных предприятий рекомендуется проектировать из легких материалов каркасными с учетом возможностей их демонтажа. Такие перегородки могут быть деревянными, металлическими (остекленными и сетчатыми), сборными железобетонными. В зависимости от материала толщина перегородок может быть различной – от 6 до 20 см, высота перегородок – 2,5 ÷ 3 м.