Изменение нормативных требований к термическому сопротивлению наружных стен зданий вывели этот вопрос при проектировании зданий на первое место. Нерациональный выбор конструкции стенового ограждения способен привести к увеличению себестоимости 1 м² полезной площади до 30%. В то же время рациональный выбор ограждающей конструкции способен не увеличивать стоимость строительства, либо увеличивать на 8−10%, с учётом уменьшения нагрузки на фундаменты. Анализ наиболее удачных решений, применяемых ведущими строительными организациями, позволил сформулировать три основных принципа, руководствуясь которыми можно получать наиболее рациональные конструкции наружных стен: 1) принцип дифференцирования функций несущих и теплоизолирующих слоев- 2) принцип максимального использования прочностных свойств несущих слоев- 3) принцип экономической целесообразности применения материалов. Достаточно полно этим принципам отвечает стена с наружной самонесущей кирпичной верстой на всю высоту здания, с вентилируемой прослойкой, отделяющей её от внутренней части стены. В этом случае наружная кирпичная верста воспринимает все климатические воздействия — ветер, дождь, солнечную радиацию, а вентилируемая прослойка препятствует влагона-коплению в теплоизоляционных слоях стены.
Заложенные в нормах [1], [2] методы расчёта каменных стен основаны на эмпирических формулах, расчёт конструкций ведётся по недеформируемой схеме. Анализ существующих методик расчёта самонесущих каменных стен с гибкими связями показал, что учёт одновременного действия нескольких силовых факторов (собственный вес, температурный перепад, усадка и т. д.) производится по принципу суперпозиции. Наиболее подробно такая методика приведена в рекомендациях ЦНИИЭПжилища [3], выпущенных в 1990 году. Причём согласно ним связи рекомендуется устанавливать только в уровне междуэтажных перекрытий. Преимущества такого решения очевидны: 1) резко снижаются требования к конструкционным качествам внутренней части стены из-за отсутствия необходимости заанкеривания в них гибких связей- 2) мостики холода неизбежно возникающие в местах прохождения связей, способных снизить термическое сопротивление стен до 20%, локализуются в уровне перекрытий и решение этой проблемы становится значительно легче. Однако в [3] не верно оценивается влияние дополнительного изгибающего момента от температурного перепада из-за грубости начальных посылок расчёта.
В настоящем исследовании сделана попытка устранить эти неисследованные факторы и уточнить модель деформирования стены под действием силовых и температурных воздействий. Цель диссертационной работы заключалась в разработке новой методики проектирования и расчёта позволяющей выбрать рациональную систему возведения самонесущей стены, подверженной одновременному воздействию собственного веса и температурного перепада, определить требуемые жёсткости связей и шаг их установки.
1. Обзор технических решений современных наружных ограждающих конструкций жилых и общественных зданий.
5.3. Выводы по главе.
Применение аналитической методики расчёта для кирпичных стен с гибкими связями позволит рационально выбирать их жесткостные характеристики и шаг установки. Установка гибких связей раскрепляющих самонесущие наружные каменные стены только в уровне междуэтажных перекрытий позволит получить значительный экономический эффект, по сравнению с рекомендуемыми сейчас нормами [1] равномерным распределением связей по всей внутренней плоскости стен.
С использованием разработанных во второй главе критериев качества выполнен альбом перспективных решений наружных ограждающих конструкций. В альбом помимо апробированных решений вошли и новые, проектирование которых осуществлялось с использованием разработанных критериев качества для оценки проектных решений. Все представленные в альбоме варианты стеновых ограждений имеют значения критерия комфортности меньше единицы.
С использованием решений представленных в альбоме, запроектированы стеновые конструкции жилых и общественных зданий, строительство которых в г. Новосибирске ведёт ОАО «АТОН», ООО НИПТиПЦ «Сибстройреконструкция».
Заключение
.
Получены новые данные о распределении температуры по толщине однослойной кирпичной стены от действия солнечной радиации в условиях переменной облачности.
Уточнены зависимости температуры наружной поверхности ограждения от температуры наружного воздуха. Для определения температурного перепада М получены формулы: вс^ м Л.
Уточнена модель деформирования самонесущей каменной стены на гибких связях при совместном действии силовых и температурных воздействий. Проведён массовый численный эксперимент: решены задачи о термоупругом деформировании при действии собственного веса самонесущих стен, оснащённых системами гибких связей, связывающих стену с жёстким каркасом.
Разработана новая методика проектирования и расчёта, позволяющая выбрать рациональную систему возведения самонесущей стены, определить требуемые жёсткости связей и шаг их установки. Приведены результаты её использования для стен различной высоты. Проведено сравнение аналитических и численных решений тестовых задач. Получено приемлемое согласование результатов.
По результатам численных расчётов можно сделать следующие выводы: 1) нерациональный подбор жесткости связей и шага их установки способны привести к резкому локальному росту горизонтальных смещений стержня. Простое увеличение жёсткости связей приводит к росту усилий в них и возникает проблема их анкеровки в каменной кладке- 2) для конструкции самонесущей стены раскрепляемой гибкими связями важнейшим параметром является шаг их установки.
Проведено сравнение аналитических и численных решений задач. Установлены границы применимости предложенной аналитической методики для проектировочного и проверочного анализа самонесущих каменных стен на гибких связях.
Установка гибких связей раскрепляющих самонесущие наружные каменные стены только в уровне междуэтажных перекрытий обеспечивает минимальные затраты по сравнению с рекомендуемыми сейчас нормами равномерным распределением связей по всей внутренней плоскости стен.
Разработаны и обоснованы критерии качества проектных решений ограждающих конструкций.
Разработан альбом рациональных решений наружных ограждающих конструкций с использованием самонесущих стен из каменной кладки с гибкими связями.
Эффективность использования полученных результатов при проектировании ограждающих конструкций жилых и общественных зданий подтверждается практическим опытом проектирования и строительства.
