Основным конструктивным элементом крупнопанельного здания является стеновая панель. В связи с многообразием требований, которым должны удовлетворять наружные стеновые панели, проектирование их является довольно сложной задачей. Помимо общих требований, предъявляемых к наружным стенам (прочность, устойчивость, малая теплопроводность, морозостойкость, огнестойкость, небольшой вес, экономичность), изготовление и монтаж конструкции наружных стеновых панелей должны вестись с минимумом трудовых затрат; в них должны быть заложены совершенные конструкции стыков и высокая степень заводской готовности. Форма и отделка панелей должны соответствовать эстетическим требованиям, предъявляемым к зданиям в данном районе строительства.
Оптимальные конструктивные решения панелей найти трудно и потому, что они непрерывно видоизменяются и совершенствуются. В настоящее время разработано много вариантов стеновых панелей. Ниже дано описание наиболее применяемых из них и перспективных. На рис. 14, а показана несущая однослойная стеновая панель бескаркасного дома, изготовленная из керамзитобетона марки 75 с объемным весом 900 -1100 кг/мя. Толщина панели 340 мм. Наружная поверхность панели имеет фактурный слои толщиной 20 мм из декоративного бетона, а внутренняя - отделочный слой толщиной 10 мм из раствора, укладываемого в форму при бетонировании панели, После монтажа панели остается произвести шпаклевку и окраску ее внутренней поверхности.
Рас. 14. Однослойные стеновые панели:
а — конструкция керамзитобетонной панели; б — сопряжение наружное панели с внутренней;; в — то же, внутренних между собой; 1 — подъемная петля; 2- температурный шов; 3 — декоративный бетон; 4 — аффективный утеплитель; 5 — панель отопления; 6 — закладные стальные детали; 7 — стальные соединительные стержни; 8 — панель наружной стены; 9 — то же, внутренней; 10 — отделочный слой; г — из ячеистых бетонов; 1 — арматурная сетка; 2- подъемные петли; 3 — сварные каркасы; 4 – пазы для установки кронштейнов под подоконные доски
На рис. 14, б, в показано сопряжение и крепление керамзитобетонных панельных стен - наружной и внутренней и внутренних между собой. Панели скрепляют между собой приваркой стальных стержней или планок к закладным стальным деталям панелей наружных и внутренних стен. После сварки крепежные детали замоноличивают раствором идя бетоном для защиты их от коррозии и от воздействия на них огня в случае пожара. Небольшой объемный вес имеют однослойные стеновые панели, изготовленные из армобетонных автоклавного твердения.
В типовом проекте жилых крупнопанельных домов серии 1-468 предусмотрено применение стеновых панелей размером на комнату, изготовленных из ячеистых бетонов объемного веса 600 -700 кг/м3. Толщину панелей в зависимости от климатического района принимают от 30 до 320 мм (рис. 14,з). Торцовые стены домов этой серии состоят из двух стен: внутренняя несущая запроектирована на железобетоне, а наружная самонесущая - из ячеистого бетона.
Стеновые панели из ячеистых бетонов в первых построенных домах вмели снаружи фактурный слой из плотного раствора толщиной 30 -35 мм. Поскольку этот слой затрудняет выход водяных паров из помещения а усложняет технологию изготовления панелей, теперь в панелях домов серии 1-468 вместо фактурного слоя производят гидрофобную окраску наружной поверхности панелей, которая пропускает водяные пары и в то дав время предохраняет наружную поверхность от атмосферного увлажнения.
Рис. 15. Пример конструкции двухслойной стеновой панели из легкого бетона:
I — каркасы; 2 — несущий слой; 3 — отделочный слой; 4 — подоконная доска; 5 — слив; 6 — подъемные петли; 7 — крупнопористый (теплоизоляционный) бетон; 8 — закладные детали; 9 — закладные детали для крепления радиатора
Однослойные стеновые панели можно считать наиболее перспективными: по сравнению со слоистыми панелями они имеют много преимуществ вследствие простоты конструктивного решения и технологии изготовления, меньших затрат труда; кроме того, производство В.Х можно легко механизировать.
При отсутствии заполнителя, пригодного для получения легкого бетона объемным весом менее 1000 кг/м3, мощно применять двухслойные панели, несущий слой которых состоит из плотного легкого или тяжелого бетона марки 150 -200 с объемным несом более 1000 кг/м3, а утепляющий слой - из теплоизоляционного легкого или ячеистого бетона или жестких термоизоляционных плит. Толщина несущего слоя для стеновых панелей должна быть не менее 60 мм.
Несущий слой рекомендуется располагать с внутренней стороны помещения, чтобы он од непременно являлся и пароизоляционным. Теплоизоляционный слой снаружи защищают слоем декоративного бетона или раствора марки 50 -75 толщиной 15 -20 мм. В случае применения утеплителя в виде полужестких термоизоляционных плит или укладываемых способом заливки железобетонные несущие плиты двухслойных панелей проектируют с ребрами по контуру или часторебристыми. Высоту вертикальных ребер назначают в пределах 1/20 -1/15 от высоты панели, толщину плиты между ребрами - не менее 35 мм.
Ширину железобетонных ребер принимают не менее 40 мм, а в несущих панелях ширину горизонтальных ребер следует принимать 60 мм. На рис. 15 показана конструкция двухслойной панели наружной стены из легкого бетона. Трехслойные стеновые панели состоят и; двух железобетонных плит и слоя утеплителя между ними (рис. 16). В качестве утеплителя применяют полужесткие минераловатные плиты, минеральную пробку, цементный фибролит, асбестоцементные плиты, минераловатные маты на фенольной связке, маты из стекловолокна, а также жесткие утеплители - пеностекло, пенокерамические, пеносиликат.
Рис. 106. Трехслойная стеновая панель:
1 — сварные каркасы, покрытые бетоном; 2 — подъемные детали; 3 — тяжелый бетой; 4 — утеплитель; 5 — сварные сетки; в — накладные детали
Наружную и внутреннюю железобетонные плиты соединяют между собой сварными арматурными каркасами, предварительно о бетонированными легким или тяжелым бетоном. Предполагалось до сих пор, что применение легкого бетона должно исключать образование теплопроводных включений, вызывающих появление конденсата. Однако практика применения трехслойных панелей с соединительными ребрами, обетонированными легким бетоном, показала, что в зимнее время в зоне отрицательных температур арматурные стержни ребер увлажняются и корродируют.
Внутреннюю плиту трехслойной панели рекомендуется делать толщиной 80 мм вместо рамы применявшейся 40-50 мм. В этом случае утолщенная теплопроводная железобетонная плита становится как бы тепловым насосом, нагнетающим тепло из отапливаемого помещения внутрь панели. В результате точка росы перемещается в сторону наружной части панели, и соединительные ребра всегда оказываются в зоне положительных температур, что исключает возможность их коррозии при бетонировании тяжелым, а не легким бетоном.
Толщина - наружной плиты трехслойной панели должна быть не менее 50 мм. Толщину слоя утеплителя определяют теплотехническим расчетом. Если в качестве утеплителя принять цементный фибролит, то его толщина для Москвы будет 450 мм и общая толщина трехслойной стеновой панели составит 80 + 150 + 50 = 280 мм. Толщину обстонированных соединительных ребер панели принимают не менее 40 мм, а расстояние между ними - не более 1200 мм.
В зарубежном строительстве соединительные связи между наружной и внутренней плитами трехслойных панелей начали изготовлять из нержавеющей стали, что весьма целесообразно с точки зрения долговечности конструкции.
В строительной практике наиболее распространены одно- и трехслойные наружные стеновые панели, применение же двухслойных панелей весьма ограничено.
Несущие панели внутренних стен крупно панельных зданий Выполняют из огнестойких материалов: тяжелого и легкого бетона (шлакобетона, керамзитобетона, термозитобетона и др.); можно так же применять ячеистые и силикатные бетоны.
По конструкции несущие панели внутренних стен могут быть сплошными (рис. 17, я), пустотелыми (рис. 17, б), часторебристым (рис. 17, в) и с ребрами по контуру (рис. 17, г, 9). К числу прогрессивных ограждающих конструкций стен относятся панели из асбестоцемента, а также из полимерных материалов. Преимуществом этих панелей по сравнению с железобетонными является их легкость.
Асбестоцементные стеновые панели могут иметь каркасную и бескаркасную конструкции. Каркасная стеновая панель (рис. 18, а) состоит из двух асбестоцементных листов: наружного толщиной 10 мм, внутреннего каркаса между ними из асбестоцементных брусков специального профиля (рис. 18,б).
Каркас асбестоцементных панелей можно монтировать также из деревянных брусков. Внутрь панели закладывают утеплитель. Облицовочные асбестоцементные листы крепят к каркасу на прочном водостойком полимерном клее.
Асбестоцементная панель размером на комнату имеет каркас по своему контуру и по периметру оконного проема, причем горизонтальные оконные бруски каркаса устанавливают на всю ширину панели. Для повышения механической прочности брусков их армируют полосой прочного листового асбестоцемента.
Для усиления теплоизоляции панели в ее полость закладывают минераловатные войлок на связке (рис. 18,-б, в) или изоляционные древесноволокнистые плиты толщиной 12,5 мм в 2 -3 слоя с воздушными прослойками (рис. 18, г, д).
Чтобы предотвратить осадку войлока, первый слой его приклеивают к асбоцементной обшивке пароизоляционной обмазкой, например железным суриком на сланцевой олифе, и закладывают несколько противо осадочных полос (через 400 -500 мм), прижимающих основную массу утеплителя. Противоосадочные полосы располагают либо с одной наружной стороны (рис. 18,6), либо с обеих сторон (рис. 18, в). В последнем случае вследствие волнистой формы утеплитель меньше подвержен осадке.
Если панели утепляют древесноволокнистыми плитами, последние укладывают в два слоя с тремя воздушными прослойками (рис. 18, г) или в три с двумя прослойками (ряс. 18,5).
Бескаркасная панель состоят из наружного асбестоцементного диета толщиной 10 мм, которому придана коробчатая форма, в второго плоского асбестоцементного листа также толщиной 10 мм, образующего внутреннюю поверхность панели. Между листами укладывают утеплитель (минераловатные плиты).
Рис. 17. Несущие панели внутренних стен:
а — сплошная однослойная; б — многопустотная; в — часторебристая; г — с ребрами по контуру; д — опирания перекрытий на нижнее ребро стены; 1 — сварные каркасы; 2 — подъемные петли; 3 — закладные детали; 4 — сварные сетки; 5 — деревянные пробки для крепления плинтуса; в — то же, для крепления коробки; 7 — круглые или овальные пустоты; 8 — звукоизоляционная прокладка из древесноволокнистых плит
Толщина панели 140 мм, масса 1 м* около 70 кг. Масса каркасной панели толщиной 140 мм с каркасом из асбестоцементных брусков и минераловатные утеплителем достигает 80. К бескаркасному ткну относится также трехслойная панель, например, типа «сэндвич» из трех слоев фибролита, склеенных цементным раствором и облицованных с обеих сторон плоскими асбестоцементными листами.
При использования асбестоцементных панелей необходимо учитывать, что асбестоцементные листы в панелях при одностороннем их увлажнении и высушивании коробятся. Чтобы уменьшить водопоглощение и коробление листов, рекомендуется покрывать их гидрофобной жидкостью ГКЖ-10 или ГКЖ-11 (буквы ГКЖ означают «гидрофобная кремнийорганическая жидкость»). ГКЖ-10 представляет собой водный раствор этилсиликоната натрия, ГКЖ-11 - водный раствор метилсиликоната натрия.
Рис. 18. Асбестоцементные стоповые панели с асбестоцементным каркасом:
а — общий вид панели; б — конструкция утопления панели минераловатным войлоком с противоосадочными полосами с одной стороны; в — то же, с Двух сторон; г — утепление древесноволокнистыми плитами в два слоя; 6 — то же, в три слоя; 1 — элементы каркаса; 3 — асбестоцементные листы; 3 — минераловатный войлок; 4 — противоосадочные полосы; 5 — древесноволокнистые плиты; 6 — прокладка из древесноволокнистых плит.
Вопрос о применении для стеновых панелей пластических масс пока еще мало изучен, и такие панели применяют лишь в экспериментальном порядке. При проектировании стеновых панелей и других конструкций из пластмасс необходимо учитывать, что многие полимерные материалы сгораемы, причем образующиеся при их горении продукты разложения токсичны. Более безопасны в пожарном отношении пенополихлорвинил, который относится к трудносгораемым материалам, а также материалы, изготовленные с применением мочевино-формальдегидных полимеров.
На рис. 19, а показана конструкция стеновой панели из полимерных материалов, которая была применена в жилом доме, построенном в Москве в 4-м Вятском переулке. Панель имеет следующие слои, считая от внутренней к наружной поверхности: гипсовую сухую штукатурку 10 мм, алюминиевую фольгу 0,1 мм, твердую древо волокнистую плиту 4 мм. Далее заложен утеплитель - фанерные соты с пенопластовой крошкой на клеевой связке 80 мм, древесноволокнистая плита 4 мм. Наружная облицовка состоит из двух слоев мешковины и слоя стеклоткани, пропитанных полиуретановым связующим. Оконные коробки и переплеты изготовлены из алюминиевых сплавов.
Рис. 19. Стеновые панели из полимерных материалов:
а — с оконными переплетами из алюминиевого сплава; 1 — сухая штукатурка; 2 – твердая древесноволокнистая плита; 3 — утеплитель; 4 — древесноволокнистая плита; 5— мешковина и стеклоткань; 6 — алюминиевый оконный переплет; 7 — уплотнительная прокладка на резины; б — с оконными переплетами из пластмасс: 1 — наружный слой из стеклопластика толщиной 5 мм; газ — слои утеплителя; 4 — элемент оконной пробки; 9 — упругая прокладка ал пенополиуретана; б — декоративные вставки из цветного стеклопластика (вариант решения).
На рис. 19, б изображен другой вариант стеновой панели из пластмасс, примененной в Москве в экспериментальном доме в 10-м квартале Новых Черепушек. Панель эта - трехслойная: наружный слой выполнен из стеклопластика толщиной 5 мм, слой утеплителя - из пенополихлорвиниловых плит толщиной 103 мм и внутренний - из древесностружечных плит толщиной 12 мм. Оконные коробки и переплеты изготовлены из стекло-властика (см. рис. 174). К поперечным железобетонным балкам-стенкам панели прикрепляют на болтах.
Рис. 20. Сопряжение балконной плиты со стеной:
а — разрез; б — фасад; в — план; 1 — стеновая панель; 2 — балконная плита; 3 — стальные; планки; 4 — утеплитель; 5 — вырез в панели для балконной плиты.
Конструкция крепления балконных плит в панельных зданиях более сложна, чем в кирпичных из-за незначительной толщины панельных стен. На рис. 20 показано сопряжение балконной плиты с панельной стеной из двухслойных панелей с наружной железобетонной плитой. Консольная балконная плита между стеновыми панелями и крепится к стальным соединительным планкам, приваренным к закладным деталям панелей стен и перекрытия.