Навесные светопрозрачные фасады: основные типы
Навесными светопрозрачными фасадами (навесными наружными стенами) в широком понимании называют ненесущие ограждающие конструкции здания, которые «висят» на несущем каркасе здания подобно занавесу или шторе. Поэтому в англоязычной технической литературе эти стены так и называют «curtain wall». Навесные фасады не только преобразили внешний облик городов, но и изменили весь комплекс технических характеристик зданий, особенно с точки зрения энергосбережения и обеспечения комфорта для людей. Концепция навесных стен остается одной из самых устойчивых концепций современной теории архитектуры и поэтому с конца 19-го века ненесущие фасады являются основой практически всех модернистских архитектурных течений [1].
Светопрозрачные фасадные конструкции
ГОСТ 33079–2014 определяет светопрозрачные фасадные конструкции как «наружные ненесущие стены, состоящие из каркаса, крепежных элементов, уплотнителей и светопрозрачного и/или непрозрачного заполнения».
Ниже наряду с термином «светопрозрачная фасадная конструкция» будем для краткости применять также такие выражения как «светопрозрачный фасад», «навесная стена» и просто «фасад».
Словами «светопрозрачный» и «стена» светопрозрачные навесные фасады отделяются от навесных вентилируемых фасадов, которые также являются навесными, но не являются светопрозрачными и не являются стенами.
В самом общем понимании светопрозрачная фасадная конструкция — это рамная конструкция, которая может включать большое разнообразие материалов, форм и функций. Не смотря на множество внешних форм и видов, в основе большинства светопрозрачных навесных стен лежат одни и те же фундаментальные конструкционные принципы (рисунок 1).
Рисунок 1 — Типичная светопрозрачная фасадная конструкция [2]
Основными компонентами навесных светопрозрачных фасадов являются вертикальные стойки, горизонтальные ригели, панели заполнения и элементы крепления.
Стойки и ригели, которые обычно изготавливают из прессованных алюминиевых профилей, образуют несущий каркас навесного фасада. Этот каркас является аналогом несущего каркаса здания из колонн и балок.
Стойки, как правило, устанавливают вертикально от одного этажа до следующего этажа с горизонтальными ригелями между смежными стойками. Таким образом, стойки и ригели образуют каркас, в который устанавливаются панели заполнения — стеклянные, металлические, каменные, а также из других материалов.
Заполнение
Наиболее часто в фасадном каркасе устанавливают заполнение из стекла, обычно с помощью резиновых уплотнителей или силиконовых герметиков (рисунок 2), а также иногда с помощью точечных крепежных элементов (рисунок 3).
Рисунок 2 — Остекление стоечно-ригельного фасада:
по горизонтали — декоративная крышка, по вертикали — структурный силиконовый герметик [1]
Рисунок 3 — Остекление, поддерживаемое точечными креплениями из нержавеющей стали [1]
Металлические или каменные панели заполнения могут потребовать дополнительных крепежных элементов, чтобы поддерживать значительный вес этих панелей.
Панели заполнения подразделяют на прозрачные и непрозрачные. Прозрачные панели — это в основном изделия из стекла, непрозрачные панели — из стекла, металла, камня, терракоты и других материалов, сзади которых обычно располагается воздушная полость, герметичный короб и тепловая изоляция.
Кронштейны крепления
Вся конструкция из стоечно-ригельного каркаса и панелей заполнения прикрепляется к несущей строительной конструкции системой кронштейнов. Типичными кронштейнами навесного фасада являются стальные уголки или швеллеры (см. рисунок 1) со специальными мерами по защите их от коррозии. Эти кронштейны передают ветровые и статические нагрузки от навесного фасада на несущий строительный каркас. Система крепления навесной стены позволяют компенсировать отклонения от номинальных размеров, как несущей конструкции, так и самого навесного фасада путем регулировки в трех измерениях (осях x, y и z).
Стандартные и специальные системы навесных стен
Системы навесных стен можно классифицировать как стандартные и специальные.
Большинство производителей навесных стен предлагают стандартные системы, различные компоненты которых можно просто выбрать из каталога. Эти системы имеют заранее проработанные узлы, которые прошли все необходимые испытания. Такие системы обычно являются более дешевыми. Обычно они имеют возможность выбора типов своих компонентов по конструкции стеклопакетов, несущей способности стоек и ригелей, свойствам материалов заполнения и т. д. Стандартные системы обычно выбирают для маломасштабных или малобюджетных проектов или для навесных стен без особых уникальных характеристик или эстетических требований.
Для уникальных зданий с крупным финансированием разрабатывают специальные системы, чтобы обеспечить специфические технические требования или особое эстетическое выражение. Специальные системы требуют обширных испытаний и контроля качества как в ходе проектирования, так и в процессе строительства. В отличии от них стандартные системы уже прошли полный цикл необходимых испытаний и поэтому требуют только ограниченного объема испытаний и проверок в процессе строительства.
Кроме того, что навесные стены подразделяются на стандартные и специальные, они еще классифицируются по методу их изготовления и монтажа. Хотя встречаются и смешанные системы, большинство навесных стен относятся к двум основным категориям: ригельно-стоечные фасады и модульные фасады.
Стоечно-ригельные системы
В стоечно-ригельных фасадах отдельные детали монтируются одна за другой — стойка за стойкой, ригель за ригелем — непосредственно на строительной площадке (рисунок 4).
Рисунок 4 — Монтаж стоечно-ригельного навесного светопрозрачного фасада [1]
Сначала вертикальные стойки закрепляют на несущей конструкции здания, затем между ними устанавливают ригели и в конце — панели заполнения вместе с другими вспомогательными деталями, такими как устройства для затенения или декоративные детали. Большинство стоечно-ригельных систем являются стандартизированными, готовыми комплектами деталей, которые всегда доступны для поставки со склада.
Это обеспечивает им относительно низкую стоимость по сравнению со специальными, часто уникальными, системами. Другим преимуществом стоечно-ригельных систем является низкая стоимость их доставки на строительную площадку, так все ее компоненты легко и компактно упаковываются и могут доставляться на место отдельно.
Основной недостаток стоечно-ригельных систем вытекает из метода их монтажа на строительной площадке, а именно, более медленным темпом работ, большой долей стоимости рабочей силы и повышенного потенциала для проблем с качеством и точностью выполнения работ, по сравнению с заводской сборкой. Поэтому стоечно-ригельные навесные стены обычно ограничиваются зданиями малой и средней высоты.
Модульные системы
Модульные системы навесных стен состоят из готовых модулей, которые собираются в контролируемых заводских условиях и затем доставляются на строительную площадку (рисунок 5). Типичная модульная единица навесного фасада имеет ширину от 1,2 до 3 метров и высоту в один или два этажа с креплением за каждое междуэтажное перекрытие или несущие балки.
Рисунок 5 — Монтаж модульной светопрозрачной навесной стены [1]
Каждая модульная фасадная панель прибывает на строительную площадку уже полностью застекленной и готовой к монтажу. Поэтому монтажные работы на строительной площадке сводятся к минимуму. К преимуществам модульных систем относится также более жесткий контроль качества в процессе изготовления и более быстрый монтаж на стене здания. Кроме того, модульные системы обладают большей способностью компенсировать перемещения здания под воздействием прогибов, ветровых нагрузок и температурного расширения-сокращения.
К недостаткам модульных систем относится более высокая стоимость их доставки на строительную площадку и необходимость последовательного монтажа. Дело в том, что смежные стеновые модули соединяются друг с другом специальными замками (см. ниже рисунок 8) и поэтому должны монтироваться в особой последовательности, тогда как стоечно-ригельные системы позволяют монтировать стены более свободно.
Алюминиевые профили для навесных стен
Различия в методах монтажа между двумя этими системами становятся понятными при сравнении деталей их конструкции. Вертикальные и горизонтальные элементы каркаса в обоих типах конструкции состоят из прессованных алюминиевых профилей, которые проходят вертикально от одного этажа до другого на расстоянии около 1,5 м. Типичное заполнение проемов в обоих случаях — это однокамерные стеклопакеты. Алюминий как строительный материал обладает высоким отношением прочность/вес, что очень важно для создания легких ограждающих конструкций здания. Кроме того, алюминий хорошо воспринимает различные виды защитно-декоративных покрытий, такие как окраска (жидкая и порошковая) и анодирование.
Главное преимущество алюминия заключается в том, что легко поддается экструзии.
Этот процесс заключается в том, что нагретый алюминий продавливается через специальные матрицы с образованием профилей со сложным сечением. Стойки и ригели стоечно-ригельных систем прессуются в виде прямоугольных коробчатых профилей со специальными пазами для установки уплотнителей. Вертикальные стойки закрепляют кронштейнами к междуэтажным перекрытиям, а уже на них устанавливают горизонтальные ригели.
В образовавшиеся проемы устанавливают стеклопакеты и прикрепляют их к стоечно-ригельному каркасу специальными прижимными планками винтами-саморезами. Давление, которое передается от прижимных планок на стеклопакеты через уплотнители, обеспечивает их надежное крепление к алюминиевому каркасу. Прижимная планка обычно отделяется от стойки и ригеля пластиковым или резиновым терморазрывом, чтобы снизить потери тепла в зимнее время. Снаружи на прижимную планку обычно устанавливается самозащелкивающаяся крышка, которая также представляет из себя алюминиевый профиль. Эта крышка скрывает детали крепления прижимной планки и обеспечивает каркасу декоративный вид (рисунок 6).
Рисунок 6 — Состав стоечно-ригельного светопрозрачного навесного фасада [2]
Вертикальная стойка в стоечно-ригельной системе — это один цельный профиль (рисунок 7). В отличие от него в модульном фасаде вертикальный элемент состоит из двух смежных элементов соседних модулей, которые образуют замковое соединение (рисунок 8). Иногда такую вертикальную стойку называют динамической потому, что она позволяет некоторое относительное перемещение между смежными модулями под воздействием температурного расширения или сокращения. Это дает модульной системе в целом большую гибкость по сравнению со стоечно-ригельной системой.
Рисунок 7 – Поперечное сечение стоечно-ригельного светопрозрачного навесного фасада [1]
Рисунок 8 — Поперечное сечение
модульного светопрозрачного навесного фасада [1]
Герметизация стыков
Чтобы обеспечить герметичность стыков между двумя модулями применяют уплотнители.
Вариант модульной стены, который показан на рисунке 9, включает так называемое структурное остекление, когда стеклопакет «вклеивается» в свою раму с помощью высокопрочного силиконового герметика вместо уплотнителя, прижимной планки и крышки, как это показано на рисунке 9. Структурное остекление дает декоративный эффект непрерывной плоской стеклянной поверхности за счет минимума видимых алюминиевых профилей.
Известно, что при применении силиконовых герметиков необходима высокая культура производства и жесткий контроль качества. Поэтому структурное остекление применяют в основном только при применении модульных систем навесных стен, которые изготавливаются в контролируемых заводских условиях. По этой причине применение структурного остекления для стоечно-ригельных систем, которые полностью монтируются в условиях строительной площадки весьма ограничено, но, тем не менее, применяется (см. например, рисунок 2).
Необходимо отметить, что модульные системы могут также применять более традиционные методы остекления с прижимной планкой и наружной крышкой.
Материалом для рамных элементов большинства навесных стен являются прессованные алюминиевые профили из сплавов 6060 и 6063, однако в специальных системах навесных стен возможно применение и других материалов, например, нержавеющих сталей.
Источники:
1. Scott Murray, Contemporary Curtain Wall Architecture, Princeton Architecture Press, New York, 2009.
2. ГОСТ 33079–2014 — Конструкции фасадные светопрозрачные навесные. Классификация. Термины и определения.
Конструкция НВФ (навесного вентилируемого фасада) и преимущества применения — Статьи
Навесной фасад представляет собой конструкцию, состоящую из материалов облицовки и подоблицовочной констукции которая, в свою очередь, крепится к стене таким образом, чтобы между защитно-декоративным покрытием и стеной оставался воздушный промежуток.
Применение навесного вентилируемого фасада и теплоизоляционного слоя существенным образом повышают звукоизоляционные характеристики ограждающей конструкции, поскольку фасадные панели и теплоизоляция обладают звукопоглощающими свойствами в широком диапазоне частот (например, звукоизоляция стены из легкого бетона повышается в 2 раза при устройстве навесного фасада с применением отделочных панелей).
К вспомогательным элементам систем вентилируемых фасадов относятся: уплотнительные ленты (EPDM) между панелью и профилем подоблицовочной конструкции, декоративные уголки и вставки для закрытия торцов и зазоров между панелями, перфорированные металлоконструкции для вентиляции системы снизу и вверху: заклепки и кляммеры для крепления панелей к профилям. Подоблицовочная конструкция может крепиться как на несущую, так и на самонесущую (в каркасном варианте) стену, выполненную из различных материалов (бетон, кирпич). Применяют вентилируемые фасады не только в новом строительстве, но и при реконструкции старых зданий.
Наличие воздушного промежутка в вентилируемом фасаде принципиально отличает его от других типов фасадов, т.к. благодаря перепаду давления этот промежуток работает по «принципу действия вытяжной трубы». В результате чего из ограждающей конструкции в окружающую среду удаляется атмосферная и внутренняя влага. Вентилируемый воздушный промежуток снижает и теплопотери, т.к.
он практически является температурным буфером (воздух в нем примерно на три градуса выше, чем снаружи).
Наружный экран из облицовочных материалов защищает расположенный за ним слой теплоизоляции, а также ограждающую конструкцию, от атмосферных воздействий. Летом он выполняет функцию солнцезащитного экрана, отражающего значительную часть падающего на него теплового потока. Рассмотрим в разрезе систему НВФ с применением фасадных панелей компании ООО «ТД ЛТМ», рисунок 1:
Рисунок 1 – Система НВФ с облицовкой плитами LTM
Благодаря специально разработанной схеме монтажа вентилируемого фасада к стене конструкция имеет возможность поглощать термические деформации, возникающие при суточных и сезонных перепадах температур. Это позволяет избегать внутренних напряжений в материале облицовки и несущей конструкции, что исключает появление трещин и разрушение облицовки.
Из вышесказанного ясно, что вентилируемый фасад является современным конструктивным решением, которое можно применять как для новых, так и для реконструируемых зданий.
Его использование защищает материал наружных стен от влаги и резких температурных перепадов. Такой фасад отличается длительным сроком службы, он долгое время сохраняет привлекательный внешний вид и не нуждается в ремонте. Монтаж вентилируемых фасадов не требует особой предварительной подготовки поверхности наружных стен, что является дополнительным достоинством навесных вентилируемых фасадов.
Можно выделить ряд преимуществ, к ним можно отнести:
— монтаж облицовочных панелей позволяет придать зданию архитектурный дизайн и претворить в жизнь самые смелые и неожиданные проекты, благодаря широкой палитре цветов отделочного материала и неограниченного формообразования фасадов из фасадных панелей компании ООО «ТД ЛТМ»;
— возможность реконструкции фасада и придания старому зданию обновленный экстерьер;
— система крепления подконструкции при монтаже вентилируемого фасада позволяет при необходимости произвести дополнительную теплоизоляцию дома;
— облицовочный материал, используемый в системах навесных вентилируемых фасадов, является экологически чистым, не загрязняет окружающую среду и не вредит здоровью;
— навесные фасады имеют высокие эксплуатационные свойства, например фасадные плиты марки LTM устойчивы к изменениям температуры в широком диапазоне, имеют возможность поглощать термические деформации, возникающие при суточных и сезонных перепадах температур, что позволяет избежать внутренних напряжений в материалах облицовки и несущей конструкции, и, как следствие, исключает возможность появления трещин и разрушения облицовки.
Монтаж вентилируемого фасада с применением панелей LTM обеспечит зданию превосходную тепло- и шумоизоляцию;
— еще одним несомненным достоинством навесных фасадных систем является то, что теплоизоляция в данной конструкции расположена снаружи. Наружный экран защищает расположенный за ним слой теплоизоляции от атмосферных воздействий, а летом отражает значительную часть падающих на него солнечных лучей, что предотвращает перегревание здания. При монтаже вентилируемого фасада не используются «мокрые» процессы, что позволяет проводить фасадные работы в любое время года.
Оптимизация теплоизоляции в системах вентилируемых навесных фасадов
Открытый доступ
| Проблема | Веб-конференция MATEC. Том 279, 2019 10 -я Международная научная конференция Building Defects (Building Defects 2018) | |
|---|---|---|
| Номер статьи | 03002 | |
| Количество страниц) | 6 | |
| Секция | Строительный дизайн и технологии | |
| ДОИ | https://doi. org/10.1051/matecconf/201927903002 | |
| Опубликовано онлайн | 12 апреля 2019 г. | |
MATEC Web of Conferences 279 , 03002 (2019)
Мальцева Ирина 1 * , Елохов Александр 2 , Борисов Виталий 3 и Верховский Алексей 9 0067 4
1 УрФУ, кафедра строительства и архитектуры, 620002 Екатеринбург, Россия
2 Институт пассивного дома, производственный отдел, 117405 Москва, Россия
3 ООО «ПАРК», 127473 Москва, Россия
4
Автор, ответственный за переписку: [email protected]
Реферат
Система навесных вентилируемых фасадов существует давно и в настоящее время широко применяется при строительстве новых и реконструкции существующих зданий различного назначения.
Как показывает практика, проблемы, связанные с эксплуатацией этих фасадных систем, обычно вызваны ошибками в проектировании, подборе комплектующих и монтаже системы. Вентилируемый фасад представляет собой многослойную ограждающую конструкцию, в состав которой входит слой утеплителя. Минераловатные плиты идеально подходят для данной фасадной системы, так как обладают низкой теплопроводностью, стойкостью к перепадам температур и отличной паропроницаемостью, что позволяет полностью раскрыть потенциал вентилируемой воздушной прослойки. В статье рассмотрены два способа монтажа теплоизоляции: однослойный и двухслойный с различными видами воздушной прослойки: закрытой, слабо и сильно вентилируемой. В соответствии с требованиями российских и европейских нормативных документов влияние зазоров между теплоизоляционными плитами в однослойной и двухслойной конструкции на снижение сопротивления теплопередаче навесных фасадных систем с воздушным зазором оценивалось по формуле расчет двумерных температурных полей.
Также был определен коэффициент теплотехнической однородности. В результате предложены оптимальные варианты теплоизоляции и типы оснований для крепления теплоизоляции.
© The Authors, опубликовано EDP Sciences, 2019 г. разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.
Показатели текущего использования показывают совокупное количество просмотров статей (просмотры полнотекстовых статей, включая просмотры HTML, загрузки PDF и ePub, согласно имеющимся данным) и просмотров рефератов на платформе Vision4Press.
Данные соответствуют использованию на платформе после 2015 года. Текущие показатели использования доступны через 48-96 часов после онлайн-публикации и обновляются ежедневно в рабочие дни.
Влияние способа крепления облицовки на расчетную схему каркаса навесной фасадной системы
Строительные конструкции, здания и сооружения
Авторов:
Галямичев Александр Викторович Назаров, Михаил Александрович Морина, Анна Андреевна Морина, Елена Андреевна Макаров Алексей Игоревич
Реферат:
В настоящее время энергоэффективность и эстетическая привлекательность зданий являются одними из важнейших показателей при строительстве зданий и сооружений.
Навесные фасадные системы (ФС) приобретают все большую актуальность как при строительстве зданий, так и при их реконструкции. Их использование позволяет, с одной стороны, «одеть» фасад в современные отделочные материалы, а с другой – повысить теплоизоляционные показатели ограждающей конструкции и защитить ее от вредных атмосферных воздействий. Широкое использование таких современных фасадных конструкций, как ВФС, требует повышенного внимания к качеству их проектирования. Во-первых, это связано с необходимостью сочетания несущих, ограждающих, теплоизоляционных и эстетических качеств. Одним из вопросов проектирования ГПС является учет такого фактора, как влияние крепления облицовки к несущему основанию на статический расчет каркаса (направляющие профили, кронштейны, узлы крепления облицовки к направляющей профиль и др.). В данной статье рассматриваются конструктивные особенности ВПС, их преимущества и недостатки, подробная классификация, а также виды крупноформатной облицовки ВПС и способы их крепления к несущему каркасу.