ЛЕКЦИЯ+23РЭА
.docЛЕКЦИЯ 23. Перекрытия, устройство полов и подвесного потолка
Перекрытия членят здания по высоте на этажи. Они выполняют одновременно и несущие, и ограждающие функции, а их форма и внешняя отделка во многих случаях используются для получения акустического комфорта и улучшения художественных качеств интерьера.
Как несущий конструктивный элемент здания перекрытия воспринимают и передают на несущие стены или отдельные опоры постоянные и временные нагрузки, обусловленные опиранием на них других конструктивных элементов зданий (например, перегородок), а также размещаемых на перекрытии людей, мебели и различных видов инженерного оборудования. В многоэтажных зданиях перекрытиям обычно придают функции жестких диафрагм (связей), обеспечивающих устойчивость здания.
Роль перекрытий, как ограждающих конструкций, сводится к функциональной изоляции помещений, расположенных в разных этажах, и предельно возможному устранению неблагоприятного влияния на людей и оборудование процессов, протекающих в смежных по высоте пространствах.
Суммарная площадь всех перекрытий здания может составлять или да же превышать общую площадь всех расположенных в здании помещений. Конструкции перекрытия трудоемки и материалоёмки. Стоимость 20 % стоимости всего здания. По местоположению в здании и эксплуатационному назначению перекрытия могут быть (рис. 1): надподвальные, отделяющие первый этаж от подвала или полуподвала; цокольные, отделяющие первый этаж от подполья или сквозного этажа; междуэтажные, разделяющие типовые этажи; чердачные, отделяющие верхний этаж от чердака.
Все перекрытия, кроме чердачного, включают в себя конструкцию пола. По чердачному перекрытию при необходимости движения по чердаку обслуживающего персонала укладываются ходовые доски. Пол подвальных (полу-подвальных) помещений устраивают обычно по бетонным плитам, а при её отсутствии непосредственно по грунту.
Факторами, определяющими материал и конструкцию перекрытия, являются действующие на него силовые и несиловые воздействия.
Силовые воздействия вызывают напряженное состояние и деформации его элементов, наиболее ярко проявляющиеся в прогибах. Несиловые воздействия вызывают необходимость придавать перекрытиям надлежащие акустические, теплотехнические и другие качества, отвечающие требованиям эксплуатации. В общественных зданиях, требующих повышенного комфорта, внутренней среды, достижению поставленной цели может быть подчинена форма или отделка нижней поверхности перекрытия или предусмотрено устройство подвесных потолков.
Максимальный прогиб потолка в зависимости от материала конструкции перекрытия и класса капитальности здания не должен превышать 1/200 … 1/400 доли пролета. При больших прогибах возникают видимые на глаз трещины, портится интерьер, ухудшаются эксплуатационные качества перекрытия и снижается его долговечность.
Предел огнестойкости перекрытий многоэтажных зданий принимается в пределах 0,75…1 ч.
Конструктивная схема перекрытий определяется способом передачи воспринимаемых ими силовых воздействий на стены и отдельные опоры. По этому признаку перекрытия разделяются на балочные и безбалочные или плитные. В перекрытиях балочного типа основные несущие функции выполняют балки, изготовленные из материалов, хорошо работающих на изгиб. Балки укладывают на расстоянии 0,6…1 м одна от другой на стены или прогоны, опирающиеся на отдельные опоры - колонны (см. Лист 48 и 52 сборника «Конструктивные решения малоэтажных зданий» Луков А.В. и Ковалев А.О.).
Пролеты балок ограничивают размерами допускаемого прогиба. Поэтому длина балок из дерева при массовом строительстве обычно не превышает 4,5…б м и 6…9 м — из железобетона и металла.
Пространство между балками заполняют материалом или изделиями, обеспечивающими перекрытиям требуемые эксплуатацонные и изолирующие качества, огнестойкость и долговечность.
Заполнение укладывается так, чтобы нижняя его поверхность была в одной плоскости с нижней поверхностью балок. Это дает возможность иметь ровную и гладкую поверхностьпотолка.
Пол настилается поверх балок.
Конструктивные элементы балочных перекрытий имеют ограниченные размеры и массу, обычно не превышающую 100…150 кг. Поэтому перекрытия такого типа относятся к категории мелкоразмерных, и монтаж их производится с использованием средств малой механизации.
При использования железобетонных или металлических балок пространство между ними заполняют сборными изделиями из несгораемых материалов, например железобетонных плит, легкобетонных, керамических блоков. При отсутствии готовых балок перекрытия могут устраиваться сборно-монолитными с вкладышами из пустотелых керамических блоков. Последние укладывают сплошными рядами на небольшом расстоянии (60…120 мм) один от другого. В пространстве между рядами укладывают арматурные каркасы, после чего производится их бетонирование с устройством поверх блоков плиты толщиной 30…50 мм. При строительстве зданий из монолитного железобетона перекрытия также делают монолитными с выступающими ребрами, выполняющими роль балок.
При использовании деревянных балок заполнение между ними может выполняться из сгораемых материалов. Однако в целях улучшения интерьера и повышения степени огнестойкости нижняя поверхность перекрытия для защиты от возгорания подбивается гипсокартонными листами или оштукатуривается (см. Лист 51, 53 и 54 сборника «Конструктивные решения малоэтажных зданий» Луков А.В. и Ковалев А.О.). Концы деревянных балок, опирающиеся на наружные стены, где вероятно возникновение неблагоприятного температурно-влажностного режима, защищаются от возникновения гнилостных процессов антисептированием и производят гидроизоляцию.
Перекрытия плитного типа являются безбалочными. Их несущую основу составляют плиты, непосредственно опирающиеся на вертикальные ограждения. В зданиях ячейковой структуры с ограниченными размерами планировочно-конструктивных ячеек плиты могут опираться по двум, трем и четырем сторонам.
Плиты для таких перекрытий выпускаются в виде панелей размером на планировочно-конструктивную ячейку здания (комнату) или в виде отдельных узких панелей — настилов. Сечение панелей может быть сплошным, шатровым, пустотелым. Настилы устраиваются сплошные, пустотелые, ребристые и в виде 2Т.
Над зальными помещениями, допускающими наличие в них вертикальных опор, плитные перекрытия опирают на систему колонн, расположенных с сеткой 6х6 или 6х9 м. Колонны имеют круглую или квадратную форму и заканчиваются вверху расширением — капителью, обеспечивающей более надежное опирание плиты на колонну. Такие перекрытия называют безбалочными. Они устраиваются монолитными и сборными. Разрезка плит безбалочного перекрытия на отдельные сборные элементы может быть различной.
Для того чтобы перекрытия плитного типа, включающие панели или настилы, могли играть роль жестких диафрагм, все швы соединения панелей и плит между собой и места примыкания их к опорам заполняются цементным раствором. Плотная заделка стыков одновременно повышает изолирующие качества перекрытий.
Выровненная поверхность плитных перекрытий служит одновременно основанием для непосредственной укладки по ним изолирующих слоев, обеспечивающих перекрытиям заданные эксплуатационные качества, и является основанием для настилки полов. При повышенных требованиях к изолирующим и художественным качествам перекрытий могут устраиваться подвесные потолки и «плавающие» полы, не имеющие жесткой связи с несущей частью перекрытия.
Междуэтажные перекрытия разделяют здание по высоте на этажи. Параметры воздушной среды по этажам гражданских зданий обычно идентичны, поэтому определяющим фактором в оценке изоляционных качеств междуэтажных перекрытий является их звукоизоляция, обеспечивающая защиту от воздушного и ударного шумов.
По способам достижения нужной звукоизоляции перекрытия могут быть акустически однородные и акустически неоднородные. Акустически однородные перекрытия состоят из несущих плит, нижняя поверхность которых является потолком, а верхняя — основанием для настилки непосредственно по ней пола. Защита от воздушного шума, достигается доведением массы перекрытия до определенной величины. В жилых зданиях между помещениями квартир, например, где индекс изоляции воздушного шума 50 дБ, масса 1 м2 сплошной железобетонной плиты должна быть не менее 400 кг, что при тяжелом бетоне соответствует толщине плиты 16 см.
Конструируя перекрытие, нужно иметь в виду, что масса его не устраняет опасность передачи ударного шума. Поэтому пол должен иметь специальные, предназначенные для гашения ударного шума сплошные или ленточные упругие прокладки.
Акустически неоднородные перекрытия включают несколько слоев, один из которых — несущий — может иметь толщину, определяемую прочностными расчетами. Остальные слои предназначены для доведения требуемой звукоизоляции до величины, определяемой акустическими расчетами (см. Листы 62…69 сборника «Конструктивные решения малоэтажных зданий» Луков А.В. и Ковалев А.О.). Эти слои выполняются из материалов, хорошо поглощающих звуковые колебания, передаваемые через конструкцию, и включают воздушные прослойки частично или полностью заполненные звукоизоляционным материалом. При повышенных требованиях к звукоизоляции перекрытия устраиваются с подвесным потолком.
При конструировании междуэтажных перекрытий важно исключить возникновение щелей и неплотностей, а также акустических мостиков, способных резко ухудшить звукоизоляционные качества перекрытий.
Балочные перекрытия относятся к акустически неоднородным, поскольку они включают в себя материалы и изделия, имеющие различные физико-технические характеристики. Требуемый уровень звукоизоляции в них достигается тщательной заделкой всех неплотностей между элементами заполнения, а при необходимости и укладкой по ним слоя тощего бетона или раствора.
Изоляция ударного шума достигается устройством упругого основания под пол в зависимости от его конструкции сплошь по всему основанию или в виде ленточных прокладок.
Прогиб перекрытий по деревянным балкам не должен превышать 1/200…1/300 пролета и по абсолютной величине не превышать 10…15 мм, так как больший прогиб становится заметным для глаза, что портит интерьер.
В перекрытиях плитного типа (безбалочных) верхняя поверхность панелей или настилов служит основанием для настилки непосредственно по ней звукоизолирующих материалов и пола. Когда масса плит полностью удовлетворяет требованиям изоляции воздушного шума, задача сводится только к защите от ударного шума. При устройстве по таким плитам пола из рулонных материалов на упругой подоснове звукоизоляция обеспечивается полностью.
При недостаточной массе плиты возникает необходимость дополнительной ее пригрузки. Если пригрузочные плитные материалы уложить по упругому основанию, то при любом материале покрытия пола требования звукоизоляции будут учтены полностью. При устройстве пола по лагам звукоизоляционные упругие прокладки могут быть полосовыми, что более экономично.
Чердачные перекрытия в зависимости от характера использования чердака могут быть утепленными, если чердак устраивается холодным, и неутепленным, если чердак будет теплым.
Силовые воздействия, определяющие конструкцию чердачного перекрытия, включают массу установленного на нем санитарно-технического оборудования, нагрузки, определяемые опиранием на него элементов крыши и движением по перекрытию обслуживающего персонала.
Несиловые воздействия на чердачное перекрытие определяют прежде всего температурные условия чердака. В холодных чердаках температура воздуха будет близка к температуре наружного воздуха. Основным фактором, определяющим изолирующие свойства чердачного перекрытия, являются его теплозащитные качества (см. Лист 68 сборника «Конструктивные решения малоэтажных зданий» Луков А.В. и Ковалев А.О.). Теплозащитные качества чердачного перекрытия должны при холодных чердаках исключать большие потери тепла верхнего этажа в зимнее время и излишнее его поступление в летнее время.
Теплозащитные качества чердачного перекрытия исчисляют по минимуму приведенных затрат. Теплозащитный слой должен быть защищен от увлажнения конденсационной влагой, возникающей в его толще в результате диффузии водяных паров В этих целях под него укладывается пароизоляционный слой.
При холодных чердаках теплый воздух помещений под влиянием теплового подпора будет стремиться проникнуть через перекрытие на чердак. Это вызывает необходимость тщательной заделки всех щелей и неплотностей и оценки перекрытия по воздухопроницаемости. В свою очередь, холодный воздух чердака под влиянием ветрового подпора будет стремиться проникнуть через перекрытие в помещения. Поэтому, чтобы не допустить проникания его через теплоизоляционный слой до несущих элементов перекрытия, утепляющий слой должен не иметь сквозных пор или быть защищен сверху материалом, обладающим высокой воздухонепроницаемостью.
Очень важно, чтобы чердачное перекрытие, являющееся теплоограждающим элементом, не имело мостиков холода, на которых со стороны помещения может выпадать конденсат.
Подвальные перекрытия, отделяющие подвал от первого этажа, конструируют обычно по аналогии с междуэтажными перекрытиями.
Необходимость устройства цокольного перекрытия возникает когда в здании нет подвала и нужно отделить первый этаж от холодного подполья. В этом случае основное изолирующее качество цокольного перекрытия его теплоизоляционные свойства. Особенность конструирования его теплозащитных качеств определяется направлением теплового потока, который будет двигаться сверху вниз (из теплого помещения в холодное).
Таким образом, пароизоляционный слой будет располагаться поверх теплоизоляционного слоя. Во избежание накопления влаги в подпольном пространстве оно должно быть проветриваемым. Для этого в цоколе устраивают вентиляционные отверстия.
Полы. Пол — непременный элемент каждого помещения. С ним человек соприкасается непосредственно и повседневно. От его качественных характеристик зависят комфорт, гигиеничность и удобство эксплуатации помещения.
Полы настилаются по перекрытиям или непосредственно по грунту. Их поверхность систематически подвергается механическим воздействиям, обусловленным хождением людей, передвижением мебели, перестановкой различного вида оборудования, сухой и влажной уборкой и очисткой.
В конструкции пола могут быть выделены следующие элементы, которые в зависимости от назначения и вида пола могут сочетаться в различных вариантах: покрытие — верхний слой, непосредственно подвергающийся эксплуатационным воздействиям; прослойка — промежуточный слой, связывающий покрытие с нижележащим элементом или служащий постелью; стяжка — выравнивающий слой, образующий по утеплителю или специальной подсыпке жесткое и ровное основание для покрытия; изоляционный слой — влаго-, тепло- или звукоизоляционный в зависимости от выполняемых перекрытием функций; подстилающий слой — элемент, передающий на стены или распределяющий по основанию нагрузку, воспринимаемую полом.
При использовании для устройства пола штучных материалов (доски, щиты, плиты) дополнительными элементами являются: лаги — несущий элемент пола, передающий нагрузку на основание через расположенные на определенном расстоянии друг от друга отдельно стоящие опоры; столбики под лаги — вспомогательный элемент пола в виде отдельных опор, устраиваемых из кирпича или бетона (преимущественно при полах на грунте).
Полы обычно именуют по материалам, из которых выполняют покрытие (дощатый, паркетный, плиточный, линолеумный и др.). Они должны обладать хорошей сопротивляемостью истиранию, что особенно важно на путях постоянного движения большого числа людей, сопротивляемостью удару, иметь малый показатель теплоусвоения его поверхностью (см. учебное пособие «Климат местности и микроклимат помещений» Луков А.В и Холщевников В.В §3.4), быть нескользкими, бесшумными, непыльными, легко очищаться от загрязнения, а в ряде случаев обладать влагостойкостью и водонепроницаемостью. Важным качеством полов, особенно общественных зданий, где по полам происходит массовое движение людей, вызывающее их истирание, является их ремонтопригодность, позволяющая производить восстановительные работы без перерыва в эксплуатации.
С покрытием полов постоянно соприкасается нога человека. Температура поверхности пола близка к температуре воздуха в помещении (16…18 °С). Температура же тела человека намного выше (36,6 °С). Поэтому ступня человека, даже в повседневной обуви, будет подвергаться переохлаждению, нарушая терморегуляцию организма. Чтобы опасность переохлаждения была небольшой, температурный перепад для пола не должен превышать 2…2,5 °С, а показатель теплоусвоения его поверхности 12…14 Вт/(м2- °С). Этот фактор имеет особое значение при наличии холодного подполья и устройстве пола непосредственно по грунту.
Подбирая материал конструкции пола, нужно иметь в виду, что показатель теплоусвоения поверхности, например, бетонного пола в 3 раза больше, чем у деревянного.
При жестком покрытии пола хождение по нему, особенно в обуви, падение на него твердых предметов, а также передвижение мебели без принятия специальных предохранительных мер способны вызвать акустический дискомфорт за счет возникновения и распространения ударного шума. Поэтому при выборе материала для покрытия пола учитывают включение в состав покрытия упругих прокладок. В связи с этим используют рулонные материалы с мягкой подосновой или ворсовые коврового типа. При применении жестких (паркет, доски, древесно-волокнистые плиты и др.) или рулонных материалов без эластичной подосновы звукоизоляционный слой вводится в конструкцию пола.
Полы с твердым покрытием, не имеющие жестких связей с несущими элементами перекрытия, часто именуют плавающими. Они весьма эффективно поглощают энергию удара, поэтому их изолирующая способность достаточно высока — 30…40 дБ. У мягкого покрытия изолирующая способность не столь велика и не превышает 10…20 дБ. Это связано с тем, что мягкое покрытие по условиям износостойкости и сжимаемости под нагрузкой обычно ограничено по толщине.
В помещениях, в которых вероятно увлажнение полов (санитарные узлы, душевые и др.) или проникание сырости из грунта, каменные или керамические полы должны включать гидроизоляционные слои и иметь уклон к устраиваемым в полу трапам.
В первых этажах зданий без подвалов, помещения которых предназначены для длительного пребывания людей, особенно детей и больных, пол должен быть теплым. Это достигается устройством покрытия пола из материалов с низким показателем теплоусвоения и вентиляцией подпольного пространства воздухом помещения. Для этой цели в покрытии пола делаются врезные вентиляционные решетки или устраиваются специальные щели, прикрытые щелевыми плинтусами. Вентиляция подпольной воздушной прослойки одновременно устраняет опасность возникновения в элементах, выполненных из древесины, гнилостных процессов.
Материал и конструкцию пола выбирают в зависимости от назначения и эксплуатационного режима помещений, его рисунок и отделку поверхности — исходя из поставленных архитектурных задач. Поэтому в зданиях общественного назначения, для которых характерно интенсивное движение людей и в которых рисунок пола наиболее активно участвует в оформлении интерьера, к полам предъявляются повышенные требования.
Номенклатура полов включает следующие их виды: деревянные из обычных шпунтованных досок или клееных щитов; паркетные из штучного, мозаичного наборного паркета и паркетных досок; из рулонных материалов; из пластиковых плиток; из каменных и керамических плиток; монолитные (бесшовные). Дощатые полы устраивают из оструганных шпунтованных досок шириной 100—120 мм и толщиной (после острожки) 29 мм. Для обеспечения изоляции в случае раскрытия щелей между досками под ними прокладывают сплошной слой водонепроницаемой бумаги - с проклейкой швов. Под лаги укладывают упругие звукоизолирующие прокладки.
Паркетные полы устраивают из мелких дощечек твердых пород заводского изготовления — клепок толщиной 12…17 мм. Их настилают по дощатому настилу («черному» полу) или, что более индустриально, по монолитной стяжке. При настилке паркета по «черному» полу применяют шпунтованную клепку, обеспечивая плотное соединение клепок между собой.
Более индустриальны полы из специальных паркетных щитов, изготовляемых в заводских условиях, или из паркетных досок. Паркетные щиты набирают в заводских условиях из мозаичного паркета.
Паркетные доски выполняют толщиной 250…270 мм, длиной 1,2…3 м. Доски соединяют между собой в шпунт и после укладки пола по лагам гладкость пола выверяется двухмерной рейкой, так как поверхность досок лакируется без предварительной циклевки.
Полы из рулонных материалов устраиваются по сплошным монолитным или сборным стяжкам на холодной водостойкой мастике. Наиболее распространены линолеумы на упругой основе, без упругой основы и коврового типа (ворсовые). Линолеумы на упругой основе и ворсовые можно настилать непосредственно по несущей плите перекрытия и закреплять плинтусами. В местах стыкования рулонов необходимо дополнительное крепление. Для обеспечения ровной гладкой поверхности по несущей плите устраивают выравнивающую стяжку.
При настилке линолеумов без упругой подосновы по несущей плите укладывают звукоизолирующий слой.
Полы из керамических плиток отличаются износостойкостью, влагостойкостью, гигиеничностью, хорошо сопротивляются различным видам агрессивных воздействий, удобны в эксплуатации. Как недостаток таких полов следует отметить их жесткость и достаточно большой показатель теплоусвоения. Наибольшее применение они находят в вестибюлях, коммуникационных помещениях, санитарных узлах и подсобных помещениях. Плитки настилают на цементном растворе по жесткому основанию, при необходимости под ним укладывают гидроизоляционный слой.
К монолитным бесшовным полам относят цементные, монолитные, террацовые, мозаичные и др. Устраиваются они по бетонному основанию с прокладкой при необходимости соответствующих изоляционных слоев. Монолитные полы делают обычно двухслойными. Первый слой в этом случае выполняет роль стяжки и дает возможность второй слой сделать более качественным как по прочности, так и эстетическим показателям.
По периметру сопряжения полов с вертикальными ограждениями устраивают плинтусы, прикрывающие в этих местах швы со звукоизолирующими прокладками.
Подвесной потолок размещается на определенном расстоянии от перекрытия или покрытия, диктуемом его назначением и условиями эксплуатации. Рассчитывается он только на те нагрузки — постоянные и временные, которые непосредственно на нем могут возникать.
Наиболее распространены подвесные потолки в тех зданиях, к которым предъявляются повышенные требования как к внутренней отделке интерьера, так и к созданию наилучшего акустического комфорта. Когда одна из функций подвесного потолка является явно преимущественной, их соответственно называют декоративными, акустическими или осветительными.
В ряде случаев подвесные потолки устраиваются по функционально-технологическим условиям, вызванным необходимостью повышенной изоляции помещений от внешней среды или выделения пространств, используемых для прокладки коммуникаций. Если подвесные потолки служат преградой между помещениями, отличающимися температурными условиями, то такие потолки рассматриваются как теплоизоляционное ограждение.
Выбор типа и конструкции подвесного потолка основывается на его функциональном назначении и принимаемой системе обслуживания. По последнему признаку подвесные потолки разделяются на проходные, обслуживаемые сверху передвигающимся по ним обслуживающим персоналом, полупроходные при передвижении по потолку согнувшись, и непроходные, обслуживаемые снизу с помощью передвижных инвентарных стремянок.
К силовым воздействиям, определяющим прочностные качества потолка, относится их масса (каркас и его заполнение), масса устанавливаемого на нем оборудования, а при проходных потолках и масса передвигающегося по нему обслуживающего персонала (сосредоточенный груз 150 кг). К несиловым воздействиям относится световое облучение, создаваемое скрываемым с его помощью источником света, и движение потоков воздуха под влиянием разности давлений в над- и подпотолочном пространстве.
Конструкция каркаса потолка включает расположенные в его плоскости прогоны, укрепленные с помощью подвесок к покрытию или перекрытию. В тех случаях, когда расстояние между прогонами существенно превышает размер применяемых панелей или плит заполнения, устраиваются дополнительные прогоны — направляющие, к которым уже крепится заполнение.
Конструкции, совмещенные с элементами инженерного оборудования зданий
Инженерное оборудование зданий составляют санитарно-технические системы отопления, вентиляции (включая кондиционирование воздуха), холодного и горячего водоснабжения, канализации, а также системы электрооборудования, слаботочные системы радио, телефона и телевидения. Здания повышенной этажности и многоэтажные дополнительно оснащают системами вертикального транспорта (лифты) и мусороудаления.