1.5.1. Конструктивні схеми великопанельних будинків
Зведення будинків з дрібнорозмірних елементів потребує великих витрат праці, не дозволяє широко використовувати засоби автоматизації і механізації. Одним із шляхів підвищення ступеню індустріалізації будівельного виробництва є будівництво великопанельних будинків.
Рис. 1.1. Схеми розрізування зовнішніх стін на панелі:
а — горизонтальна, на одну кімнату; б — те ж саме, на дві кімнати; в, г — те ж саме, розрізування на смуги.
Великопанельними називають будинки, що монтуються з заздалегідь виготовлених великорозмірних площинних елементів стін, перекрить, покрить. Ці збірні конструкції (панелі) мають підвищену заводську готовність — оброблені зовнішні і внутрішні поверхні, вмонтовані вікна і двері. За конструктивною схемою великопанельні будинки діляться на безкаркасні і каркасні. Галузь застосування безкаркасних будинків — переважно в масовому житловому будівництві. Каркасні системи доцільніше використовувати в будівництві громадських будинків, тому що ці системи дають можливість одержати порівняно великі обсяги і площі помешкань. Важливим етапом проектування великопанельних будинків є вибір схеми розрізування стін, що залежить від виду будинку, його розмірів, умов монтажу. У безкаркасних будинках найбільше поширення одержало однорядне розрізування стін, при якому висота панелі відповідає висоті поверху із шириною панелі на одну кімнату (рис. 1.1. а) або на дві кімнати (рис. 1.1. б). У каркасно-панельному будівництві частіше використовують дворядне розрізування (рис. 1.1. в).
Стінні панелі в залежності від місця розташування в будинку можуть бути зовнішніми і внутрішніми, за характером статичної роботи — несучими, що ненесуть навантаження та самонесучі. За конструктивним рішенням розрізняють панелі одношарові і багатошарові.
1.5.2. Безкаркасні великопанельні будинки
Безкаркасні будинки в порівнянні з каркасними складаються з меншого числа збірних елементів і відрізняються простотою монтажу. У цих будинках зовнішні і внутрішні стіни сприймають усі навантаження, що діють на будинок. Просторова жорсткість і усталеність забезпечується взаємним зв'язком між панелями стін і перекрить.
У безкаркасних будинках розрізняють такі варіанти обпирання панелей перекрить: на подовжні несучі стіни (рис. 1.2. а); на поперечні несучі стіни; за контуром — на подовжні і поперечні стіни (рис. 1.2. б); за трьома сторонами — на подовжні несучі і поперечні стіни (рис. 1.2. в)
Найбільш відповідальними вузлами в конструкції панельних будинків є стики стінових панелей між собою і панелями перекрить. Стики між панелями зовнішніх стін повинні бути герметич-
ними (тобто мати малу повітропроникність і виключати проникнення атмосферної вологи усередину конструкції), не припускати утворення конденсату в місці стику (унаслідок недостатніх теплозахисних властивостей), мати достатню тривкість, щоб охороняти стик від появи в ньому тріщин. Одночасно до стиків пред'являються вимоги довговічності, звукоізоляції і простоти монтажу.
За розташуванням розрізняють стики горизонтальні і вертикальні. Вертикальні стики за засобом зв'язків панелей між собою поділяють на пружноподатливі і жорсткі (монолітні).
Рис. 1.2. Конструктивні схеми безкаркасних великопанельних будівель
При устрої пружноподатливого стику панелі з'єднують за допомогою сталевих зв'язків (накладок), що приварюються до заставних деталей панелей, що стикуються. У паз, утворений чвертями, входить стінна панель поперечної стіни. Для герметизації стику в його вузьку щілину заводять ущільнений шнур гермету на клеї або пароізолу на мастиці. З зовнішньої сторони стик промащують спеціальною мастикою — тіоколивим герметиком. Для ізоляції від проникнення вологи з внутрішньої сторони стику наклеюють на бітумній мастиці вертикальну смужку з одного прошарку гідроізолу або руберойду. У вертикальну криницю стику уставлюють вкладиші і заповнюють важким бетоном. Більш надійними є жорсткі монолітні стики. Виконуються вони за допомогою випущених із елементів сталевих петель, що сполучаються, які з'єднуються при монтажі скобами з круглої сталі діаметром 12 мм з наступним замонолічуванням бетоном. У вертикальних стиках панелей невеличкої товщини застосовують утеплюючи вкладиші з пінополістиролу або мінераловатних плит, обгорнених пергаментом. Герметизація від проникнення вологи і продування досягається введенням у конструкцію стику
пружної прокладки з пароізолу, покритого спеціальною мастикою. Повітряна порожнина, що утворюється усередині стику, служить дренажним каналом, по якому падаюча усередину шва волога стікає вниз і випускається на рівні цоколю назовні. В даний час застосовують також безметальні шпоночні шви. При цій конструкції надійність спряження зовнішніх стін із внутрішніми забезпечується більш глибоким закладом цих елементів у глиб стику і наявністю рифлень на гранях, що стикуються. При залитті монтажних зазорів цементним розчином останній, розтікаючись, утворює растворні шпонки, що забезпечують щільний зв'язок між елементами, що сполучаються. На рівні перекрити, крім того, ставляться сталеві кріплення.
У горизонтальних стиках верхню стінну панель викладають на нижню на цементному розчині. Верхня панель звичайно має так званий протидощовий бар'єр або зуб у вигляді гребеня, що закриває горизонтальний стик зверху. На похилій частині шва розчин не вкладають, а створюють повітряний зазор, у межах якого припиняється капілярний підсос вологи ззовні через розчин. З зовнішньої сторони стик заповнюють пароізолом або гернітом із покриттям їх мастикою, що герметизує.
З'єднання панелей внутрішніх стін здійснюється шляхом зварювання зверху сполучних стержнів діаметром 12 мм до деталей, що закладаються. Вертикальні шви між панелями заповнюють пружними прокладками з антісептированих м'яких деревинно-волокнистих плит, обгорнених толем, а вертикальний канал заповнюють дрібнозернистим бетоном або розчином марки 100. Внаслідок того, що матеріали, що застосовуються в стиках панельних стін, мають різні фізико-механічні властивості, різну довговічність (часто набагато меншу за термін служби будинку), особливе значення має забезпечення високої якості виробництва будівельних робіт і застосування матеріалів тільки з гарними фізико-механічними властивостями.
Східці в безкаркасних панельних будинках виконують із збірних залізобетонних маршів і площадок у панелях поперечних стін, що захищають сходову клітину, передбачені спеціальні заставні консолі. Після монтажу і закріплення маршів стики бетонуються з попереднім опрацюванням проти корозії. Балконні залізобетонні плити спираються своєю хвостовою частиною на стінну панель і скріплюються за допомогою зварювання випуском арматури з панеллю перекриття. Карнизні плити кріпляться до панелей перекрить, спираючись на стінні панелі.
Фундаменти безкаркасних панельних будинків виконуються із збірних залізобетонних блоків подушок і бетонних блоків, на які викладаються цокольні панелі. У сучасному будівництві фундаменти під такі будинки частіше влаштовують у вигляді свай із забиванням їх по контуру зовнішніх і внутрішніх несучих стін.
1.5.3. Каркасні великопанельні будинки
Каркасно-панельні будинки можуть бути як із повним, так і з неповним каркасом. Основним рішенням є перше, що дозволяє будувати будинок будь-якої поверховості з використанням легких навісних панелей. Неповний каркас, що потребує несучих панелей, застосовується лише в будинках невеличкої висоти. Основною вимогою до каркасу є забезпечення його тривкості і просторової жорсткості. Крім того, каркаси повинні бути економними за вартістю і витратою металу, індустріальними. Каркаси, як правило, виконуються зі збірного залізобетону. При великій поверховості колони нижніх поверхів іноді роблять монолітними з жорсткою арматурою з прокатних профілів. Як виняток, в унікальних будинках можуть застосовуватися сталеві колони.
Розташування ригелів каркасу може бути як поперечним, так і подовжнім (рис. 1.3.а,б). Застосовується також безрігельний варіант з опиранням багаторозмірних елементів перекрить безпосередньо на колони. За конструктивною схемою каркаси можуть бути рамні, рамно-зв'язкові і зв'язкові. Рамна система складається з колони, жорстко сполучених із нею ригелів перекрить, що розташовуються у взаємно перпендикулярних напрямках і забезпечують у такий спосіб жорстку просторову систему (рис. 1.3. в). З'єднання колони і ригелів складні і трудомісткі, потребують значної витрати металу. Ця система має обмежене застосування.
У рамно-зв'язкових системах досягається спільна робота рам і вертикальних стінок зв'язків (діафрагм). Стінки діафрагми розташовують по усій висоті будинку, жорстко закріплюють у фундаменті і до колон, що примикають. Вони можуть бути плоскими, розміщеними в напрямку, перпендикулярному напрямку рам, і просторовими, коли додатково такі стінки діафрагми влаштовуються й у площині рам.
Рис. 1.3. Конструктивні стіни каркасних великопанельних будівель
Колони виготовляються на висоту одного або двох поверхів. Колони спираються на залізобетонні фундаменти склянкового типу, що встановлюються в залежності від навантаження і місцевих ґрунтових умов безпосередньо на грунт або на пальові фундаменти.
Ригелі уніфікованого каркасу мають тавровий перетин висотою 450 мм. На полки ригелів обпирають панелі перекрить. Прийняті багатопустотні рядові панелі.
Зв'язкові панелі передбачені двох типів — теж пустотні або капілярно технічні короткого перетину з отворами для пропускання труб.
Вертикальні стінки діафрагми жорсткості виконують із збірних залізобетонних панелей товщиною 120 мм, що з'єднуються з елементами каркаса і між собою зварюванням заставних деталей.
Зв'язкові системи є основними для громадських будинків великої поверховості. У них досягається велика жорсткість, простіше вирішуються вузли сполучення ригелів із колонами і знижується витрата сталі. Жорсткість таких будинків досягається застосуванням просторових зв'язкових елементів, що проходять по усій висоті будинку й утворюють так зване ядро жорсткості (рис. 1.4.).
Рис. 1.4. Схеми будівель із зв'язковими елементами
а — коробчатими; б — Х-образними; в — круглими
Просторові елементи розміщають звичайно в центральній частині висотних будинків і використовують для розміщення ліфтових і комунікаційних шахт, сходових клітин. Ці просторові зв'язкові елементи закріплюють у фундаментах і з'єднують із перекриттями, що утворюють щоповерхові горизонтальні зв'язки (диски), що сприймають горизонтальні (вітрові) навантаження, що передаються на стіни. Іноді залізобетонне ядро жорсткості влаштовується монолітним, методом ковзної опалубки до монтажу каркасу, а потім використовується для розміщення на нього монтажних кранів. Просторова жорсткість каркасних висотних будинків забезпечується, крім того, створенням спеціальних жорстких горизонтальних дисків, що утворюють так звані технічні поверхи. Вони використовуються для розміщення інженерного устаткування. Такі горизонтальні диски разом із вертикальними забезпечують велику жорсткість будинків.
Істотне значення в збірному каркасному будівництві має схема членування каркасу на окремі складові частини. Найбільш відповідальними місцями збірного каркасу є його вузли, у яких стикуються між собою окремі елементи. Вони повинні забезпечувати надійну роботу конструкцій, бути довговічними, мати простоту устрою і, крім того, припускати можливість виконання робіт у зимовий час, набувати тривкості відразу після складання, забезпечувати при монтажі точність взаємного розташування елементів. Стики звичайно здійснюються зварюванням сталевих де-тайей, що закладаються. Найбільше простим стиком двох збірних залізобетонних колон є стик із плоскими торцями колони (рис. 1.5. а), що постачені звареними оголовниками, привареними до арматури. Верхній оголовник, щоб уникнути позацент-рової передачі навантажень, має сталеву центруючу прокладку товщиною 3 мм. Випуски арматури з'єднують зварюванням і стик замонолічують дрібнозернистим бетоном або цементним розчином. Замість сталевої прокладки верхній оголовник може мати центруючий бетонний виступ (рис. 1.5. б).
При обпиранні колони одна на одну через ригелі (платформний стик) здійснюють зварюванням сталевих деталей, що закладаються, наявних у торцях колон і в опорних площинах кінців ригелів (рис. 1.5. в). Цей тип стику простий в устрої і має достатню жорсткість. За цим же принципом вирішується платформний стик при безригельному варіанті будинку. На верхній кінець колони обпирають панелі перекрить розміром на кімнату, а на них встановлюють колону поверху, що лежить вище.
Кінці ригелів спираються на консолі колони. В уніфікованому рамнозв'язковому каркасі ригель спирається на сховану (невидиму в закінченому виді) консоль колон. Невидимої в змонтованому вигляді вона стає тому, що в кінцях ригеля з нижньої сторони передбачені чверті для опирання панелей перекрить. Сполучення досягається зварюванням заставних деталей ригеля і колони, після чого усі шви і зазори між елементами, що стикуються, заповнюються розчином і місце стику оштукатурюється.
Рис. 1.5. Стики колон:
а — зі звареним оголовником; б — плоский з центруючим виступом;
З — випуски арматури; 4 — центруючий бетонний виступ;
в — платформний: 1.2 — нижня і верхня колони; 3 — ригель;
4 — стовщення на кінці ригеля; 5 — плити перекриття;
6 — деталі, що закладаються; 7 — шви зварювання
Стінні панелі в каркасних будинках, як правило, бувають навісними і рідко (тільки в будинках невеличкої висоти) такими, Що самонесуть. Навісні стінні панелі в залежності від їх становища можуть кріпитися до колон, ригелів і крайніх зв'язкових плит. Ріплення це здійснюється за допомогою сталевих елементів, що приварюються до деталей, що закладаються.
Дах каркасних будинків робиться сполученим і конструктивно вирішується аналогічно дахам безкаркасних панельних будинків.
Східці для каркасно-панельних будинків застосовують збірні залізобетонні з двома напівплощадками, що спираються на ригелі каркасу, основні або додаткові.
Внаслідок того, що навантаження на підстави, що передаються каркасними будинками при їх великій висоті, є значними, то найбільш раціональними фундаментами в цих умовах є паляні, з залізобетонних палей, що мають суцільний або трубчастий переріз. Опалення помешкань у панельних будинках часто здійснюється спеціальними залізобетонними панелями з вмонтованими в них у процесі виготовлення регістрами (трубами у виді змійовиків) із підключенням останніх до загальної мережі центрального водяного опалення.
