Конструирование гражданских зданий из крупных панелей

Крупнопанельными называют здания, монтируемые из заранее изготовленных на заводе крупноразмерных плит, называемых панелями, из которых собирают наружные и внутренние стены, перекрытия, перегородки, балконные площадки, специальные конструкции (приборы отопления, санитарно-технические кабины). Все эти сборные элементы изготавливают на заводах, должны иметь повышенную заводскую готовность – отделанные наружные и внутренние поверхности, вмонтированные окна и двери.

Панели классифицируются по следующим признакам:

- назначению в зависимости от вида здания: для жилых и общественных зданий; для производственных зданий и сооружений промышленных и сельскохозяйственных предприятий;

- условиям работы: для отапливаемых и неотапливаемых зданий и сооружений; при неагрессивной, слабо- и среднеагрессивной степени воздействия газообразной среды на панели;

- восприятию нагрузок: несущие; ненесущие.

- числу основных слоев: однослойные (рис.1); слоистые или многослойные (при числе основных слоев — два и более) Слоистые панели могут быть сплошными (без воздушных прослоек) и с воздушными про­слойками. Панели с воздушной прослойкой, расположенной за наружным слоем, в дальнейшем име­нуются панелями с экраном.

Рис. 1. Панели наружных стен:а – однослойная; б – двухслойная; в – трехслойная; 1 – конструктивно-теплоизоляционный бетон; 2 – защитно-отделочный слой; 3 – конструктивный бетон; 4 – эффективный утеплитель.

Слоистая (многослойная) панель — панель, имеющая несколько основных слоев, выпол­няемых из бетона или из бетона и небетонных теплоизоляционных материалов и изделий, в том чис­ле панель с экраном.

Сплошная панель — панель без воздушных прослоек и пустот.

Теплоизоляционный слой — один из основных слоев слоистой панели, предназначенный для выполнения теплоизоляционных функций. Теплоизоляционный слой в двухслойных панелях сплош­ного сечения выполняется из теплоизоляционного или конструкционно-теплоизоляционного бетона, в трехслойных — из небетонных теплоизоляционных изделий и материалов или из теплоизоляцион­ного бетона. Теплоизоляционный слой панели может выполняться из нескольких слоев теплоизоля­ционных изделий и материалов одного или разных видов.

Трехслойная панель — слоистая панель, имеющая три основных слоя. Трехслойная панель сплошного сечения имеет наружный и внутренний армированные бетонные слои и расположенный между ними теплоизоляционный слой. Трехслойная панель с экраном имеет внутренний армирован­ный бетонный, теплоизоляционный слой и наружный экран;

Бетонная панель — панель, прочность которой в стадии эксплуатации обеспечивается одним бетоном. Бетонная панель имеет конструктивную арматуру и может иметь расчетную, предназначен­ную для восприятия усилий, возникающих при изготовлении и транспортировании панели и при монтаже стены. Панель считается бетонной, если рабочая арматура имеется только на ограниченных участках (например, в опорных зонах, зонах концентрации напряжений от местной нагрузки).

Двухслойная панель — слоистая панель, имеющая два основных слоя. Двухслойная панель сплошного сечения имеет два армированных бетонных слоя: несущий и теплоизоляционный. Двух­слойная панель с экраном имеет внутренний слой из армированного конструкционно-теплоизоляционного бетона и наружный экран.

Железобетонная панель — панель, прочность которой в стадии эксплуатации обеспечивается совместной работой бетона и арматуры. Железобетонная панель имеет рабочую арматуру и конст­руктивную, а также может иметь расчетную арматуру, предназначенную для восприятия усилий, возникающих при изготовлении и транспортировании панели и при монтаже стены.

В полносборном бетонном домостроении расчетную толщину на­ружных стен принимают 200, 250, 300. 350, 400 мм для панельных и каркасно-панельных зданий.

Понятие "однослойная панель " условно, так как помимо основного бетонного слоя панель содержит наружный защитно-отделочный и внутренний отделочный слои. Фа­садный защитно-отделочный слой легкобетонных панелей выполняют из паропроницаемых декоративных бетонов и растворов, либо из обычных растворов (с последующей заводской окраской), керамических и стеклянных плиток, тонких плит естественного камня, каменных материалов. С внутренней стороны на панель наносят слой раствора плотностью 1800 кг/куб.м толщиной до 15 мм.

Внутренний отделочный слой панели — не основной слой панели, расположенный со сто­роны ее внутренней (обращенной в помещение) поверхности и служащий основанием, по которому производят последующую отделку стены и наносят различные покрытия, предназначенные для за­щитных или декоративных функций. Внутренний отделочный слой панели состоит из следующих одного или нескольких слоев: слоя из раствора, отделочного покрытия, гидро- или пароизоляционного покрытия и других слоев.

Наружный декоративный слой панели — не основной слой панели, расположенный со сто­роны ее наружной (фасадной) поверхности и предназначенный для выполнения только декоративных функций. Наружный декоративный слой панели состоит из отделочного покрытия (например, водоэмульсионных полимерцементных, известково-полимерных составов и красок), наносимого в один или два слоя, или облицовки, придающих поверхности панели требуемый цвет и фактуру и не вы­полняющих защитных функций.

Наружный защитно-декоративный слой панели — не основной слой панели, расположен­ный со стороны ее наружной (фасадной) поверхности и предназначенный для защиты в процессе эксплуатации основных слоев панели от внешних климатических воздействий и выполнения декора­тивных функций, состоящий из раствора или бетона, отделочного или облицовочного покрытия или слоев из других материалов и изделий, выполняющих защитные и декоративные функции.

Наружные стены из панелей однослойной конструкции следует проектировать из конструктивно-теплоизоляционных бетонов на пористых заполнителях с плотностью не более 1000 кг/кубм. При несущих наружных однослойных стенах из автоклавных ячеистых бетонов толщину стен следует назначать не менее 240 мм и не более 400 мм.

Бетонные панели двухслойной конструкции имеют несущий и утепляющий слои: несущий - из тяжелого или конструктивного бетона, утепляющий - из конструктивно-теплоизоляционного легкого бетона плотной или пористой структуры. Несущий слой толщиной не менее 100 мм располагают с внутренней стороны. Для фасадно-отделочного слоя применяют те же материалы, что и в однослойных. При их изготовлении так­же наиболее целесообразно формирование "лицом" вниз.

Конструктивное армирование двухслойных панелей в целом аналогично применяе­мому для однослойных, но имеет следующие отличия: рабочая арматура перемычек и связевые элементы располагаются в несущем внутреннем слое, а фасадно-отделочный слой дополнительно армируют сеткой. При применении утепляющего слоя крупнопо­ристой структуры, расположенные в нем арматурные элементы защищают от коррозии.

Бетонные панели трехслойной конструкции имеют наружный и внутренний слои из тяжелого или конструктивного легкого бетона и заключенный между ними утепляю­щий слой.

Бетонные слои панелей объединяют жесткими или гибкими связями (рис.2).

Рис. 2. Схема армирования трехслойной панели с гибкими Рис3. Детали сечений трехслойной панели со шпоночными связями

связями из отдельных стержней: 2 – подвеска

Кон­струкции гибких связей состоят из отдельных металлических стержней, которые обеспечивают монтажное единство панели при независимости статической работы ее бетон­ных слоев. Гибкие связи не препятствуют температурным деформациям наружного бе­тонного слоя, исключая возникновение температурных усилий в несущем слое. Эле­менты гибких связей выполняют из стойких к атмосферной коррозии низколегирован­ных сортов сталей или из обычной строительной стали с долговечным антикоррозион­ным покрытием.

Жесткие связи обеспечивают совместную статическую работу бетонных слоев, за­щиту соединительной арматуры от коррозии и простоту изготовления. Но их примене­ние сопровождается появлением теплотехнических недостатков: опасностью выпаде­ния конденсата на внутренней поверхности стен в местах теплопроводных включений (соединительных ребер) при резком похолодании и дополнительными тепдопотерями (рис.3)

Цокольные панели однослойные легкобе­тонные предназначены для применения в зданиях с ленточными и свайными фундаментами. Они выполняются из тех же легких бето­нов, что и панели несущих наружных стен.

Толщину цокольных панелей можно принимать на 50 мм меньше толщины наружных стеновых панелей.

Цокольные трехслойные панели проектируют с наружными и внутренними бетонными слоями из тяжелого бетона, между которыми предусматривают утеплитель и жесткие связи (реб­ра из тяжелого бетона). Их применяют в зданиях с ленточными фун­даментами.

Панели парапета проектируют однослойными из легкого бетона и трехслойными с наружным и внутренним слоями из тяжелого бетона и промежуточным утеплителем.

В однослойных парапетных панелях в верхней части предусмат­ривают четверть для опирания плит покрытия глубиной 120 мм и высотой 450 или 500 мм в зависимости от принятой толщины плиты покрытия. Толщина панелей парапета не должна превышать толщи­ну панелей наружных стен.

Горизонтальные размеры панелей парапета при теплом чердаке могут быть такие же как этажных панелей.

Внутренние стеновые панели проектиру­ются однослойными из бетона на пористых заполнителях, из авто­клавного силикатного и ячеистого бетонов. Допускается применять панели с пустотами.

Минимальная толщина панелей внутренних стен составляет для несущих стен 100 мм, для ненесущих - 80 мм. Наиболее распростра­нены панели из тяжелого бетона толщиной 160 мм для 5-этажных домов в качестве межквартирных стен, а для 9-этажных в качестве межквартирных и межкомнатных перегородок.

Широкое распространение в настоящее время получили легкобе­тонные панели внутренних стен, где в качестве крупного заполните­ля применяется искусственный керамзитовый гравий. Толщину па­нелей межквартирных внутренних стен из керамзитобетона обычно принимают 180-200 мм.

Проектируемые межквартирные стены из бетонных и железобе­тонных сплошных панелей являются наименее эффективными в от­ношении звукоизоляции, В связи с чем применяются и многопустот­ные панели, позволяющие уменьшить расход материалов при обес­печении равной звукоизолирующей способности. Однако при этом толщина конструкции возрастает до 240 мм.

В практике строительства нашли применение пустотные дегкобетонные панели для внутренних межквартирных стен толщиной 240 мм с приведенной толщиной бетона не менее 140 мм. Диаметр пус­тот при этом 140 мм, шаг пустот 200 мм.

Панели внутренних стен могут выполняться из мелкозернистых бетонов плотностью свыше 1800 кг/м³ и толщиной 140мм.

В жилых панельных зданиях несущие стены делятся на попереч­ные и продольные.

В настоящее время в массовом строительстве гражданских зда­ний наибольшее применение получили перекрестно-стеновая конст­руктивная схема с малым шагом поперечных стен и поперечно-сте­новые системы со смешанным или большим шагом Устойчивость крупнопанельного здания обеспечивается связями между конструктивными элементами путем сварки при монтаже зак­ладных изделий, предусмотренных в конструкциях панелей стен и перекрытий.

Вертикальные и горизонтальные стыки стеновых панелей долж­ны обладать необходимой прочностью, теплоизоляцией, воздухе- и водонепроницаемостью.

Герметизацию и теплоизоляцию стыков наружных стен в зависи­мости от природно-климатических условий, свойств материала и кон­струкций.

В закрытых и дренированных стыках устья по вертикали и горизонтали снаружи грунтуются, а затем заполняются упругими уплотняющими про­кладками и герметизирующими мастиками с за­щитным покрытием.

В дренированных и открытых сты­ках снаружи устраиваются: образующие лаби­ринтное сечение горизонтальные водозащитные гребни высотой соответственно от 80 до 120 мм, вертикальные декомпрессионные полости, в кото­рых конденсируется проникшая за зону изоляции влага, и водоотводящие фартуки, уложенные на пересечении вертикального и горизонтального сты­ков. Фартуки выполняются из атмосферостойких долговечных материалов.