Облегченные конструкции кирпичных и каменных стен

Толщина кирпичных ограждающих конструкций при наружной температуре -30°С (что характерно для большинства районов центральной части России) должна составлять 64 см (2,5 кирпича), чтобы обеспечить нормальную тепловую защиту. Это довольно массивные стены и поэтому поиск вариантов повышения теплозащитных свойств стен при уменьшении их толщины продолжается. Варианты кладки стен облегченной конструкции приведены на рис. 1.

Рис. 1. Кладки стен облегченной конструкции: А — облегченная кирпично-бетонная; Б — с уширенным швом; В, Г, Д — с облицовкой теплоизоляционными плитами: Е — общий вид кирпично-бетонной кладки; ( - ) наружная плоскость стены; ( + ) — внутренняя плоскость стены: 1 — кирпич; 2 — легкий бетон; 3 — штукатурка; 4 — плитный утеплитель; 5 — наружная обшивка; 6 — воздушный зазор; 7 — деревянный каркас

Экономичная кирпичная кладка из полнотелого кирпича получается при образовании замкнутых воздушных прослоек шириной 5-7 мм. Такая кладка не только снижает расход кирпича на единицу объема стены, но и повышает ее теплотехнические свойства. Этот прием позволяет, кроме всего прочего, уменьшить толщину стен по сравнению со сплошной кладкой, не снижая их теплоизоляционных свойств. Выгода такого вида кладки очевидна. Объем кладки снижается не только за счет пустот внутри кладки, но и за счет уменьшения толщины стен.

Колодцевая кладка

Колодцевая кладка является одним из самых распространенных видов экономичного возведения кирпичных стен для малоэтажных зданий (рис. 2). Этот строительный прием позволяет снизить расход кирпича на 15 - 20% по сравнению со сплошной кирпичной кладкой. Варианты колодцевой кладки характеризуются различной капитальностью и устойчивостью (рис. 3). Слои в колодцевой кладке соединяют вертикальными диафрагмами, расстояние между которыми не должно превышать 1170 мм. На рис. 4 дан план кладки с примыканием внутренней стены. Само собой разумеется, что прочность стены при колодцевой кладке снижается. Поэтому на нижнем уровне плит перекрытия и на два ряда ниже оконных проемов по всему периметру наружных и несущих стен устраивают горизонтальные растворные диафрагмы (рис. 5). Такие диафрагмы образуются арматурной сеткой, которую заводят одновременно во внутренний и наружный слои кладки и защищают слоем песчано-цементного раствора. Недостатком колодцевой кладки является повышенная инфильтрация воздуха через воздушные полости. Чтобы избавиться от этого явления рекомендуют штукатурить стены, выполненные колодцевой кладкой.

Рис. 2. Колодцевая кладка: А — фрагмент кладки; Б — порядковая раскладка кирпичей при кладке прямого угла стены; 1 — утеплитель: 2 — диафрагма из тычковых кирпичей
Рис. 3. Варианты колодцевой кладки — вид сверху (в мм): а — колодцевая кладка в два кирпича; б — колодцевая кладка в 2,5 кирпича; в — модифицированная колодцевая кладка; 1 — кирпичная кладка; 2 — теплоизоляция; 3 — пенобетон

Рис. 4. Облегченная колодцевая кладка с примыканием внутренней стены (размеры в мм): а — кладочный план угла; б — кладочный план примыкания внутренней стены к наружной; 1 — поперечная вертикальная диафрагма: 2 — засыпной утеплитель
Рис. 5.Облегченные кладки с растворными диафрагмами: А — с кирпичными диафрагмами; Б, В — с растворными диафрагмами, армированными стальной арматурой; 1 — засыпка или легкий бетон; 2 - арматурная сталь; 3 - раствор

Возведение угла начинают с укладки наружной и внутренней тычковых верст (рис. 6). Продольные стены колодцев выкладывают ложковыми рядами. Второй ряд наружной и внутренней верст выкладывают ложками, поперечные стенки колодцев — тычками. Перевязку поперечных стенок с продольными осуществляют через ряд. Колодцы начинают засыпать утеплителем после сооружения 4-5 рядов кладки.

Рис. 6. Угловая облегченная колодцевая кладка (размеры в мм): 1 — поперечная вертикальная диафрагма; 2 — засыпной утеплитель

Углы с трехрядными диафрагмами значительно повышают прочность сооружения (рис. 7). Особенностью этих стен является сплошная кладка в углах. Сооружение угла начинают с укладки двух трехчетверок в наружной версте. С первого по третий ряд ведут сплошную кладку с однорядной системой перевязки. В уровне четвертого ряда оставляют место для укладки утеплителя. Поверх утеплителя делают растворную стяжку, по которой в той же последовательности продолжают укладку угла диафрагмами.

Рис. 7. Угловая кладка с трехрядными диафрагмами: 1 — утеплитель; 2 — растворная стяжка; 3 — участок сплошной кладки; 4 — растворная стяжка; 5 — диафрагмы из трех рядов кладки

Анкерные и кирпично-бетонные кладки(облегченные)

Это две параллельные стены, между которыми уложен слой легкого бетона. Кирпичи, уложенные тычком и выступающие внутрь кладки, обеспечивают анкеровку продольных стен с бетоном (рис. 8). Кладку стен начинают с укладки двух трехчетверок в первом ряду наружной и внутренней верст. Далее кирпич, уложенный тычком, чередуют с двумя кирпичами, уложенными в ложок. Во втором и третьем рядах кладки кирпичи укладывают ложком. Полость между стенами начинают заполнять бетоном после сооружения 3-5 рядов кладки. Пространство между верстовыми рядами может заполняться легким бетоном или другими наполнителями, увеличивающими теплосберегающие свойства ограждающих конструкций. В стенах с поперечными вертикальными стенками используют легкие бетоны марки 10 и ниже, изготовленные на местных вяжущих без применения портландцемента. Стенки связывают между собой тычковыми рядами, заходящими в бетон на 1 /2 кирпича и расположенными через каждые три или пять ложковых рядов кладки. Тычковые ряды выкладывают в одной плоскости или вразбежку в шахматном порядке в зависимости от принятой толщины стен. Можно связывать продольные стены и отдельными кирпичами, укладываемыми в продольных стенках тычками через два ряда по высоте. Стены возводят поясами, высоту которых определяют расположением тычковых рядов. Если тычковые ряды размещаются в одной плоскости, то кладку начинают с тычкового ряда. Затем выкладывают два ложковых ряда сначала с наружной, потом с внутренней версты. Промежуток между стенками заполняют легким бетоном или утеплителем.

Рис. 8. Анкеровка кладки кирпичами, уложенными тычком: 1 - анкеровочные кирпичи; 2 - утеплитель

Современные строительные технологии используют в качестве утеплителя плиты из пенопласта, что снижает теплопроводность стен вдвое, а применение для этой цели пенобетона позволяет еще повысить физико-механические характеристики стены.
Минимальная величина опирания пустотных плит перекрытия и покрытия на кирпичные стены по нормативной литературе составляет минимум 120 мм.Стена в 250 мм очень редко используется, тем более когда она является несущей, чаще всего все же стараются прибегнуть к стандарту 380 мм. Это объясняется также и повышенной прочностью полученной конструкции стены, так как перевязка обеспечивает однородную работу всех штучных элементов, распределяя нагрузку на различные блоки, предотвращая ее концентрацию в одном месте, вызывая возникновение критической сосредоточенной нагрузки.

4. Основные виды объемно-пространственных блоков в строительстве жилых домов. Три вида конструктивных схем зданий с использованием объемно-пространственных блоков.

Фактором, определяющим широкое применение объёмных блоков (ОБ), является прежде всего их индустриальность. По данным экономического анализа, преимущества ОБ (на примере Краснодарского ДСК) по сравнению с крупными панелями состоят в следующем: на завод переносится 80% трудозатрат, сроки строительства сокращаются в 4—5 раз, трудоемкость на стройплощадке уменьшается в 2,6—2,8 раза, расход бетона на 25—28%.

Панельно-блочная система (ПБС) представляет собой комбинированную систему, в которой вертикальные нагрузки воспринимается объёмными блоками и панелями перекрытий. Индустриальное зданий при такой системе повышается. Появляется возможность укрупнения шага несущих конструкций и, следовательно, создания более гибких планировочных решений.

Каркасно-блочные (КБС) и каркасно-панельно-блочные(КПБС) системы. Основным несущим элементом зданий был каркас рамного типа. Из-за отсутствия легких эффективных материалов для ограждающих конструкций блоков эта система распространения не получила. В практике уже не раз бывали случаи, когда приходилось отказываться от той или иной конструктивной системы из-за каких-либо второстепенных факторов (отсутствие транспортных средств, эффективных материалов и т. д.). Каркасно-блочные системы рассчитаны на передачу вертикальных нагрузок на пространственный каркас, что требует резкого уменьшения массы объёмных блоков.

Каркасно-блочная система основана на сочетании каркаса и объемных блоков, причем последние могут получать применение в системе в качестве ненесущих или несущих конструкций. Ненесущие объемные блоки используют для поэтажного заполнения несущей решетки каркаса. Несущие устанавливают друг надруга в три-пять ярусов на горизонтальных несущих платформах (перекрытиях) каркаса, расположенных с шагом в три-пять этажей. Система применялась в зданиях выше 12 этажей.

Блочно-стеновая (блочно-панельная) система основана на сочетании несущих столбов из объемных блоков и несущих стен, поэтажно связанных друг с другом дисками перекрытий. Применялась в жилых зданиях высотой до 9 этажей в обычных грунтовых условиях.

Ствольно-стеновая система сочетает несущие стены и ствол с распределением вертикальных и горизонтальных нагрузок между этими элементами в различных соотношениях. Применялась при проектировании зданий выше 16 этажей.

Ствольно-оболочковая система включает в себя наружную несущую оболочку и несущий ствол внутри здания, работающих совместно на восприятие вертикальных и горизонтальных нагрузок. Совместность перемещений ствола и оболочки обеспечивается горизонтальными несущими конструкциями отдельных ростверковых этажей, расположенных по высоте здания. Система применялась при проектировании высотных зданий.

Каркасно-оболочковая система сочетает в себе наружную несущую оболочку здания с внутренним каркасом при работе оболочки на все виды нагрузок и воздействий, а каркаса - преимущественно на вертикальные нагрузки. Совместность горизонтальных перемещений оболочки и каркаса обеспечивается так же, как в зданиях оболочково-ствольной системы. Применялась при проектировании высотных зданий.

5. Три основных вида архитектурной композиции. Различие между такими средствами архитектурной композиции как ритм и метр.

Различают четыре вида архитектурной композиции: фронтальную, объемную, высотную и глубинно-пространственную.

Признаком, отличающим фронтальную композицию, является распределение элементов формы по двум координатам в вертикальном (по высоте здания) и горизонтальном (по протяженности здания) направлениях (например, фасады зданий).

Объемная композиция представляет собой форму, развитую по трем координатам, воспринимаемую со всех сторон. На восприятие объемности формы влияют: вид ее поверхности, положение и ракурс формы относительно зрителя, высота горизонта, оптимальное положение зрителя, обусловленное нормальным углом зрения 30° и расстоянием, удобным для обзора, характер членения ее поверхности и массы.

В случае нескольких обособленных объемов возможно доминантное и бездоминантное соподчинение. Композиционный центр должен быть ориентирован на главные точки зрения.

Высотная композиция отличается преобладанием размера высоты сооружения над его размерами в плане. В архитектуре прошедших веков ведущим приемом гармонизации высотного проема служило его членение на ярусы, массивность которых убывало по высоте, а ярусов пропорционально согласовывались с учетом перспективных искажений их действительных размеров при восприятии композиций с основных точек зрения.

Глубинно-пространственная композиция отличается развитием преимущественно по глубиной координате. Такая композиция используется в организации открытых пространств и внутреннего пространства интерьеров, имеющих продольно осевое построение.

Ритм и метр являются средствами гармонизации и обеспечения единства архитектурной композиции за счет повторяемости элемента. Ритм - закономерное чередование одинаковых или однохарактерных элементов композиции и интервалов между ними, динамично развивающиеся по вертикали и горизонтали, либо по обоим направлениям. Метр - простейшая и наиболее распространенная форма ритма, точное повторение форм и интервалов между ними. Метр может быть простым, при одинаковом чередовании одной формы или сложным, при чередовании группы или двух форм.

6. Виды объемно-планировочных решений гражданских зданий, факторы, определяющие их.

1. Функционально-пространственные требования:

- обеспечение правильного соотношения площадей жилых и подсобных помещений и рациональное взаимное расположение помещений, в соответствии с их функциональным назначением и взаимосвязи.

- планировка жилых комнат определяется их функциональным назначением, составом и размещением мебели, созданием свободных пространств для передвижения, эстетическими требованиями, модульно-координационной системой параметров и связью с соседними помещениями.

- планировка жилого дома должна предусматривать деление на две зоны: жилую (личные жилые комнаты и общесемейные комнаты) и подсобно-хозяйственную (помещения личной гигиены, хозяйственные, коммуникационные и помещения для хранения вещей). Четкое выявление в планировке дома соответствующих зон.

- обеспечение возможности вариантного размещения запланированных зон и создание свободного, незатесненного пространства.

2. Инженерно-строительные требования.

Конструктивные решения несущего остова жилого дома могут быть стенового, каркасного или смешанного вида. Выбор конструктивной системы жилого дома определяет статическую роль каждой из его конструкций. Материал конструкций и технику их возведения определяют при выборе строительной системы здания.(подробнее...)

3. Экономические требования

Создание максимальных удобств и комфорта при предельно экономичном и рациональном использовании ее пространства. Определяются они как совокупность едино­временных и постоянных затрат.

4. Архитектурно-художественные требования

Связаны свободой выбора формы и обеспечения художественной выразительности облика здания. Усиление выразительности облика здания создается различными приемами размещения и группировки окон, балконов, лоджий, а также выделением частей фасадов выступами, разной фактуры или цветом поверхностей, отвечающих композиционному строю здания.

7. Жилые здания, их классификация и предъявляемые требования.

По назначению здания разделяются на четыре основных вида: жилые, общественные, промышленные и сельскохозяйственные.
Жилые дома предназначены для длительного или временного жилья людей. К ним относятся дома с квартирами, общежития, гостиницы. В свою очередь, каждый тип жилого дома имеет разновидности по величине и архитектурному и конструктивному решению.
Общественные здания предназначены для кратковременного пребывания людей (несколько часов) в связи с осуществлением в них различных функциональных процессов общественной и личной жизнедеятельности людей (занятия умственным трудом, питание, зрелища, медицинское обслуживание, спорт, отдых и т.д.). В соответствии с функциональным назначением общественные здания разделяются на различные подвиды (учебные здания, здания общественного питания, зрелищные здания, лечебные здания и др.)
Промышленные здания служат для осуществления в них производственных процессов различных отраслей промышленности. Они разделяются на производственные, подсобные, энергетические, складские.
К сельскохозяйственным относятся только здания производственного назначения, т.е. такие, в которых осуществляются производственные процессы, связанные с сельским хозяйством. Здания для содержания скота и птицы, для хранения и ремонта сельскохозяйственной техники и т.п. жилые дома и общественные здания в колхозах и совхозах, а также здания промышленных предприятий по переработке продуктов сельского хозяйства относятся к соответствующим видам зданий.

Основными требованиями, которым должно отвечать любое здание, являются:

1. функциональная (или технологическая) целесообразность, т.е. здание должно быть удобно для труда, отдыха или другого процесса, для которого оно предназначено;
2. техническая целесообразность, т.е. здание должно быть сделано так, чтобы надежно защитить людей от вредных атмосферных воздействий (низких температур, осадков, ветра). Быть прочным, т.е. выдерживать различные внешние воздействия (например, нагрузки от находящихся в здании людей, машин, оборудования). Долговечным, т.е. не терять своих качеств во времени;
3. архитектурно – художественные качества, т.е. здание должно быть красивым, привлекательным по своему внешнему виду, благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей;
4. экономическая целесообразность, характеризующаяся тем, чтобы при минимальной затрате труда, средств и времени получить максимум качественной продукции, в данном случае полезной площади. Кроме того, требование экономичности должно распространяться не только на единовременные затраты (при строительстве), но и на эксплуатационные расходы в течение всего срока использования здания по назначению.

При проектировании здания должна учитываться совокупность всех перечисленных требований. Поэтому отдельные задачи, вытекающие из этих требований, не могут решаться самостоятельно, в отрыве друг от друга. Проект должен быть результатом согласованного, взаимоувязанного решения с учетом всех требований, обеспечивающих полноценное использование здания по назначению, технические и эстетическое качества и экономичность при строительстве и эксплуатации.