Наряду с этой конструкцией проходят проверку в экспериментальном строительстве однослойные стены из полистиролбетона плотной 250-350 кг/м3 в двух вариантах - мелкоблочном из камней ЮНИКОН (разработка МНИИТЭП и ВНИИЖелезобетона) и монолитном (разработка НИИЖБ).
Однако основной объем капитального строительства реализуется с применением слоистых стен многослойных модификаций.
Основным и наиболее массовым типом слоистой конструкции стены является трехслойная с внешними слоями из тяжелого или конструктивного легкого бетона (панельная, монолитная или комбинированная), кирпича, блоков из автоклавного ячеистого или легкого бетона и средним слоем из эффективного утеплителя с коэффициентом теплопроводности в пределах 0,1-0,04 Вт/м °С.
В качестве таких утеплителей применяют минераловатные и стекловатные плиты, плиты пенополистирола, пеностекла, фибролита и др.
В соответствии со строительно-технологической системой возведения здания получили распространение трехслойные и двухслойные наружные стены полносборной, монолитной и комбинированной конструкции (табл. 17.1).
Любая из этих конструкций должна удовлетворять требованиям прочности, долговечности, минимальной деформативности, теплоизоляции, взаимодействия с внутренними несущими конструкциями здания и обладать архитектурно-декоративными свойствами.
Требования прочности удовлетворяют применением для внешних слоев конструкций материалов с высокой прочностью на сжатие (тяжелых бетонов класса не менее В15, легких конструктивных бетонов - В10, кирпича марок 75 и выше и т.п.), предусмотренных проектом способами взаимосвязи между конструктивными слоями стены и связей стены с внутренними конструкциями здания.
Связи между внешними слоями стен проектируют жесткими или гибкими. При наличии жестких связей внешние слои конструкции работают совместно, что с точки зрения требований прочности наиболее целесообразно. Конструкция жестких связей в зависимости от материала решается различно: в кирпичной - перевязкой кладки через 4-6 рядов по горизонтали или по вертикали (колодцевая кладка), в бетонной панельной - устройством тонких армированных ребер, расположенных по контуру панели и проемов в ней (рис. 17.4).
В несущих стенах с гибкими связями между слоями все вертикальные нагрузки от крыш и перекрытий передают только на внутренний несущий слой, на него же через систему гибких связей передают нагрузку от утепляющего и внешнего слоев. При этом последний становится только ограждающим.
В качестве гибких связей, как правило, используют нержавеющую и другие стойкие к атмосферной коррозии марки низколегированной стали, либо стержни горячека-танной стали классов А-1, А-2 Вр1 с противокоррозионным покрытием.
Совместную работу наружных и внутренних стен обеспечивают в кирпичных стенах перевязкой кладки стен в бетонных панельных - бетонными дискретными шпоночными связями (либо петлевыми связями) и сваркой по закладным деталям и арматурным выпускам, в бетонных монолитных - единым монолитным сечением пересекающихся внутренних стен и внутреннего монолитного слоя наружной стены с постановкой в местах их пересечений гнутых вертикальных арматурных каркасов (рис. 17.5).
Как видно из рис. 7.4 и 7.5 в конструировании несущих слоистых стен возникает противоречие между требованиями прочности и строительной теплотехники.
Устройство жестких связей обеспечивает большую прочность и равномерность распределения нагрузок в конструкции стены, но сопровождается возникновением сквозных теплопроводных включений, вызывающих избыточные теплопотери и неравномерное распределение температур на внутренней поверхности стены.
При гибких связях обеспечивается практическая непрерывность теплоизоляционного слоя при перегрузке внутреннего несущего и возможном неравенстве долговечности внешних слоев конструкции и металла связей.
Выход из отмеченных противоречий в конструктивном "смягчении" недостатков принимаемых связей. В трехслойных железобетонных стенах с жесткими связями влияние теплопроводных включений существенно снижает замена тяжелого бетона слоев и ребер конструктивным легким бетоном, а распределение температур на внутренней поверхности стены выравнивается путем утолщения (и соответственного с повышением прочности и тепловой инерции) внутреннего слоя.
В стенах с гибкими связями путем к выравниванию долговечности связей и материала стен служит увеличение количества связей (или их сечений), а к повышению прочности внутреннего бетонного слоя замена в нижних этажах конструктивного армирования расчетным и повышение класса бетона по прочности на сжатие.
При ненесущих слоистых стенах острота проблемы прочности конструкций уменьшается. Возникает обратная задача исключения случайной передачи нагрузки на ненесушую стену. С этой целью в зоне пересечения перекрытием внутреннего слоя не-несущей наружной стены под перекрытием устанавливают упругие прокладки, а вертикальную нагрузку от наружных стен передают на перекрытие поэтажно, опирая внутренний слой наружной стены на него по слою цементно-песчаного раствора. Чтобы предупредить смещение стены из плоскости под действием горизонтальных воздействий (например, ветрового отсоса) наружную стену крепят к внутренней стальными связями (в панельных стенах) и армированием - в монолитных (рис.7.6).
Следующим после требований прочности служит при конструировании наружных стен требование долговечности и трещиностойкости наружного слоя, которое удовлетворяется применением высоких классов или марок стенового материала по прочности на сжатие (см. выше), его соответствия требованиям к марке стенового материала по морозостойкости для каждого климатического района (см. СниП 11-03.01-84*) и конструктивными мероприятиями. К числу таких при бетонных стенах является назначение толщины внешнего слоя не менее 60мм, армирование его сетками с ячейкой не более 100, исключающей трещинообразование и выход на фасадную поверхность продуктов атмосферной коррозии арматуры, а также дополнительное армирование наружного слоя в углах проемов дополнительными Г-образными арматурными сетками. Особое внимание в конструировании стен уделяется теплоизоляции всех сопряжений наружных стен с внутренними и перекрытиями, как зон формирования теплопроводных включений,
Соответственно в эти сопряжения вводят вертикальные и горизонтальные вкладыши из несгораемых теплоизоляционных материалов. Поскольку в большинстве слоистых стен применяют сгораемые и трудносгораемые утеплители при гибких связях между конструктивными слоями возникает опасность распространение огня при пожаре через утепляющие слои.
Защитой от этого служат вкладыши из несгораемых утеплителей во всех вертикальных и горизонтальных сопряжениях наружных стен с внутренними конструкциями, а в трехслойных панелях с гибкими связями дополнительная "окантовка" их торцов несгораемым утеплителем, (см. рис. 17.6).
Радикальным способом устранения влияния теплопроводных включений служит применение "альтернативной" монолитной слоистой конструкции с внешними слоями и соединительными ребрами из теплоизоляционного материала и внутренним - из конструктивного бетона (рис. 17.7). Внешние слои и ребра в такой конструкции образуют пустотелые блоки оставляемой опалубки из пенополистирола, отделываемые мокрой штукатуркой или наружной облицовкой. В настоящее время такие конструкции находят применение в строительстве зданий малой и средней этажности и при надстройках в процессе реконструкции.
Архитектурные требования у внешнему защитно-декоративному слою наружных бетонных или комбинированных стен удовлетворяют различными способами в соответствии со строительной системой и ролью проектируемого здания в застройке. В массовом полносборном строительстве для фасадного слоя применяют облицовку керамическими плитками различных размеров и цвета, стеклянными плитками, тонкими плитками пиленного естественного камня, либо отделкой декоративными бетонами на белом или цветном цементе, бетонами с крупным заполнителем из мраморного, гранитного или стеклянного щебня, либо покраской стойкими к атмосферным воздействием красителями (на основе ПВАЦ, ЦГТВХ) или гидрофобными эмалями.
Применение цветных облицовок и покрасок в их различных сочетаниях и размещении явилось новым композиционным средством в архитектурной композиции массовой застройки, которое активно перенесено в архитектуру индивидуальных и уникальных объектов.
В комбинированных слоистых наружных стенах с внутренними монолитными бетонным слоем наружный слой выполняют из того же бетона, кладкой лицевого кирпича или навеской полносборных железобетонных "скорлуп".
Наконец, для наружного слоя стен уникальных (строящихся или реставрируемых) зданий применяют навесную облицовку из плит естественного камня или керамогранита. Навеска осуществляется по каркасу из нержавеющей стали закрепленному (через утеплитель) к каменному (бетонному) внутреннему слою стены. Образованная в зоне размещения каркаса воздушная прослойка, сообщающаяся с наружным воздухом, обеспечивает осушающую вентиляцию наружных стен (вентилируемые фасады - рис. 17.8).
Детали конструирования наружных стен существенно различаются. Поэтому их рассмотрение приведено применительно к каждому конструктивно-технологическому типу стены.