Особенности наружных стен
На конструкцию и тип наружных стен оказывают влияние следующие особенности зданий со стальным каркасом.
В зданиях со стальным каркасом нагрузки воспринимаются колоннами, так что оно не нуждается в несущих наружных стенах. Поэтому предпочтительны легкие стены. В конструкцию стен можно полностью или частично включать колонны.
Следует обращать внимание на положение колонн, размещенных в плоскости наружных стен, позади стен или перед ними.
Для опирания наружных стен могут использоваться наружные колонны, что дает экономию на фасадных стойках.
Наружные стены удобно крепятся к несущим конструкциям с помощью болтовых и сварных соединений.
Ветровые связи с диагональными стержнями решетки оказывают большое влияние на конструкцию наружных стен.
Следует обратить внимание на относительную свободу деформаций наружной стены и несущей конструкции, так как деформации стального каркаса от температурных изменений, вертикальных временных нагрузок и горизонтальных ветровых сил, а также вследствие колебаний из-за ветрового напора в высоких зданиях часто больше, чем при строительстве из тяжелых материалов (железобетон, кирпич).
Допуски в стальном каркасе благодаря точному предварительному изготовлению меньше, чем в конструкциях из других материалов.
Монтаж наружных стен часто можно объединить с монтажом стального каркаса.
Наружные стены (однослойные или многослойные) должны быть обязательно сборными.
Назначение наружных стен
Наряду с ограждением помещений от наружного пространства наружные стены должны выполнять многочисленные функции.
1. Защита от влажности
В самой простой форме это требование понимается как защита от дождя и снега.
Наружная стена должна быть также непроницаема для осадков и при ветровом напоре.
Важная функция наружной стены — защита от конденсата. Зимой теплый и влажный воздух помещений образует в наружных слоях стен конденсат. Если в теплое время года эта влага не успеет высохнуть, то накопление ее в стенах может продолжаться в течение нескольких лет. В результате может начаться разрушение стен из-за замерзания влаги в порах стены. Поэтому зачастую требуется устройство с внутренней стороны наружных стен- сплошной пароизоляции. Наиболее трудными местами являются переходы от наружных стен к кровле.
В очень влажных помещениях с неизбежными выпадениями конденсата на наружных стенах могут быть устроены специальные пористые слои, действующие как накопитель конденсата, которые испаряют накопленную воду в теплый период.
2. Защита от проникания воздуха
В наипростейшей форме это требование понимается только как защита от ветра. В полноценных наружных стенах требуется непроницаемость от ветрового напора.
Желательно также уплотнение стен для защиты от прохождения воздуха изнутри.
3. Теплозащита
Противосолнечная защита путем затенения окон и закрытых плоскостей стен.
Может быть предусмотрена постоянная защита от солнца выступающими экранами (вертикальными или горизонтальными) или облицовкой стеновых плоскостей. Возможна также подвижная защита от солнца — жалюзи и маркизы.
Противосолнечная защита путем отражения лучей от глухих стеновых плоскостей достигается их светлой окраской, а при остекленной поверхности — металлическим напылением.
Важнейшая функция каждой полноценной наружной стены — это изоляция от проникания тепла с ограничением его определенным количеством тепла в единицу времени.
Числовая мера k — в м2·°С·ч/ккал.
Благодаря накоплению тепла в массивных наружных стенах возможно естественное выравнивание температур — летом тепло накапливается за день вследствие солнечной радиации, за ночь оно вновь отдается наружу; зимой тепло, накопленное благодаря отоплению в течение дня, здание отдает также в ночные часы.
Легкие наружные стены могут аккумулировать тепло только в незначительном количестве. Поэтому аккумуляция тепла в фасадах с большой поверхностью остекления имеет лишь ограниченное значение.
4. Звукоизоляция
Защита от шума извне, прежде всего от шума, создаваемого движением уличного транспорта и самолетами.
Звукоизоляция между этажами и помещениями одного этажа. В звукоизолирующих перегородках или перекрытиях внутренние слои легких наружных стен легко проводят звук в соседние помещения.
Поглощение звука во внутренних помещениях с высокими акустическими требованиями.
5. Противопожарная защита
Наружная стена должна оградить здание от переброски огня от этажа к этажу. Официальные требования регулируют в большинстве случаев огнестойкость наружных стен и длину пути переброски огня.
Необходима изоляция внутренней зоны перекрытия, если внутри нее находятся не защищенные от пожара несущие элементы. Эта зона защищена от пожара сверху несущим перекрытием, снизу — подвесным потолком. Наружная стена должна снаружи перекрывать пространство внутри перекрытий.
Конструкция наружной стены должна создавать препятствие переброске огня из внутренних зон перекрытия в верхние этажи, если в этих зонах лежат горючие кабели или воздуховоды, по которым могли бы пройти горячие газы.
6. Статический расчет
Восприятие и передача боковых сил на колонны и перекрытия.
Восприятие и передача ветровых сил (напор и отсос) на несущие конструкции.
Передача собственного веса наружной стены на несущие конструкции.
В порядке исключения: передача нагрузок от перекрытий или покрытий.
Комбинация требуемых свойств
Все качества не всегда необходимы для каждой стены. Самые невысокие требования предъявляются к таким открытым зданиям, как галереи, балконы, перроны, открытые гаражи или такие части здания, как, например, перила как средство, гарантирующее от падения; решетки или легкие экраны как зрительное ограждение помещений.
Дополнительные требования ставятся при проектировании неотапливаемых зданий, например складских помещений: непроницаемость для атмосферных осадков, непроницаемость для ветрового давления, противопожарная защита.
К полностью защищенным отапливаемым зданиям добавляются еще многие требования, среди которых на первом месте требование теплоизоляции.