3. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТЕН РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ

4. Архитектурные условия

В решениях фасадов одноэтажных зданий для применения металлических стен необходимо соблюдать два основных условия: вертикальное расположение наружных листов и минимум сопряжений (особенно горизонтальных) стен с оконными и другими проемами. Вертикальность наружных обшивок предопределяется тем, что они должны быть, как правило, профилированными. При этом продольное профилирование (с протяжением гофров вдоль листа) по эффективности и технологическим условиям предпочтительнее, чем поперечное. В то же время листы с продольным профилированием неприемлемы для горизонтального расположения, при котором их гофры противостояли бы стоку воды по стене и способствовали задержанию снега, накоплению грязи, что в конечном счете ускоряло бы износ защитных покрытий.

Профилирование листов необходимо по многим конструкторским и архитектурным соображениям и, прежде всего, для придания им изгибной жесткости и устойчивости. В конструкциях, стен механические свойства стали или алюминия плоских обшивок, работающих на изгиб и сжатие, испрльзуются плохо даже при больших затратах металла на подкрепление листов. Это приводит обычно к существенному повышению общего расхода материалов по сравнению с применением обшивок из профилированных листов. Кроме того, профилирование необходимо для устранения начальной волнистости металлических (особенно алюминиевых) листов, возникающей обычно при прокатке. Как показали исследования И. волнистость алюминиевых облицовок трехслойных панелей значительно снижает несущую способность последних вследствие потери устойчивости листов при низких напряжениях или отрыва их от пенопласта среднего слоя. При использовании в трехслойных панелях профилированных листов увеличивается поверхность сцепления металла со средним слоем. Заметим также, что при погрузке, разгрузке, перевозке, складировании и монтаже панелей профилированные листы значительно надежнее, чем плоские, для которых вероятность загиба краев, углов, образования вмятин, разрывов гораздо большая (рис. 78).

Профилированные листы предпочтительны и с архитектурной точки зрения, так как создают на фасаде выигрышные тени и полутени, исключают волнистость, морщины, блики, уменьшают проявление пятен и другой неоднородности поверхности.

Второе условие — минимум сопряжений металлических стен с проемами — определяется тем, что в горизонтальных плоскостях этих стен (под и над проемами) трудно защитить теплоизоляционные материалы от непосредственного контакта с атмосферой и от ее воздействий.

Указанные обстоятельства создают опасность потери важных свойств и снижения долговечности утеплителей стен под воздействием атмосферы. Обнаженный пенопласт неблагоприятен и в противопожарном отношении. Кроме того, участки стен, прилегающие к проемам, особенно по горизонтали, оказываются ослабленными в теплотехническом отношении (см. рис. 76, б). Даже при тщательном конструировании нелегко исключить вероятность охлаждения участков стен вблизи проемов и выпадения на них конденсата.

Разрыв сплошности металлических стен горизонтальными проемами отрицательно сказывается также на затратах труда в строительстве. Например, для зданий с высотой металлических стен в пределах длины стальных листов и панелей (12 м) при разрыве стен одним ярусом проемов приходится поднимать и прилаживать вдвое больше элементов, чем при отсутствии проемов, а также раздельно крепить их к подоконным и надоконным ригелям, что значительно увеличивает трудоемкость конструкций. При большем же числе ярусов окон затраты труда возрастают почти в прямой зависимости. При специфичных для металлических стен формах откосов проемов довольно сложными и трудоемкими являются работы по устройству их обрамлений, в частности горизонтальных — при ленточном остеклении. Для образования этих обрамлений требуется также дополнительный расход металла, теплоизоляционных, уплотняющих и других материалов, что вместе с увеличением трудоемкости стен повышает стоимость конструкций.

Все сказанное не означает, что устройство металлических стен невозможно или недопустимо при наличии на фасадах окон — раздельных или ленточных и даже расположенных в несколько ярусов. Для таких случаев могут быть приняты соответствующие конструктивные решения. Однако для технической и экономической эффективности применения металлических стен необходимо соблюдать указанные выше условия.

Описанные выше особенности металлических стен характеризуют те свойства, присущие новым конструкциям и новым материалам, которые составляют техническую основу происходящих изменений во внешнем облике зданий, в промышленной архитектуре.

Эти изменения выражаются, с одной стороны, в отрицании традиционных форм фасадов с их горизонтальным членением и наличием ленточного остекления; с избыточными, зачастую не оправданными функционально, остекленными поверхностями; с гладкими плоскостями стен. С другой стороны, происходит становление новых форм с вертикальным рисунком фасада, рельефностью его поверхностей, лаконичным использованием остекления и другими своеобразными чертами, отражающими современность в архитектуре зданий.

В строении фасадов с металлическими стенами выделяются три типичных решения, которые можно неограниченно индивидуализировать и разнообразить, используя для этого различные архитектурные средства: разные профили металлических обшивок, их фактуру, цвет, блеск и многие их комбинации. Одно из этих решений состоит в ритмичном сочетании вертикальных и равновысотных участков стен и окон.

Примером использования его может служить здание завода профилированного настила в Челябинске (см. рис. 43). Второе решение фасадов включает окна ленточные, горизонтальные, но неперерезающие тело металлической стены. Такие окна могут, в зависимости от функциональных условий, располагаться либо в нижней части фасада, между железобетонным цоколем и металлической стеной, либо вверху стены или и снизу, и сверху (рис. 79, 80). Третье решение — безоконное (рис. 81) — применимо для многих зданий. По сведениям различных источников известно, что даже такие цехи, как литейные, построенные в США в последние 15 лет, не имеют окон [39]. Американские специалисты считают, что этим достигается экономия в строительстве и эксплуатации зданий. Но главным образом безоконные здания с металлическими стенами получают распространение в связи со значительным и ускоренным развитием ряда новых производств, требующих стабильности внутреннего климата или строгой технологической гигиены и уменьшения в связи с этим влияния внешней среды на влажность, температуру и чистоту воздуха в помещениях.

Во всех этих решениях соблюдены указанные выше условия рационального применения металлических стен — наружные обшивки вертикальны и металлические части стен не прорезаются горизонтальными проемами. Кроме того, на фасадах исключены или сведены к минимуму пояса, сливы, сандрики и другие элементы, задерживающие воду, снег, пыль и способствующие загрязнению поверхностей стен и ускоренному их износу. Помимо указанных трех типичных решений фасадов возможны и другие, менее характерные, пример которых показан на рис. 82.

При проектировании зданий с металлическими стенами архитектор может в любом решении фасадов широко оперировать игрой светотени, подбирая соответственно профиль листов для наружной поверхности стен. Такие возможности создаются и при использовании некоторых видов трехслойных панелей, имеющих облицовки различной формы (см. рис. 56), но особенно они широки для конструкций послойной сборки (см. рис. 3). Заметим, что в отечественных и зарубежных сортаментах профили для наружной обшивки стен приняты, в отличие от настилов покрытий, несимметричными относительно горизонтальной оси. Считают, что несмотря на незначительное увеличение массы профилей это полностью оправдано с архитектурной точки зрения. Симметричные профили монотонны, образуют поверхность однообразную, лишенную теней и полутеней.

Выбирая средства архитектурной выразительности экстерьеров и интерьеров зданий, проектировщик обладает большими возможностями использования цвета и фактуры для металлических наружных стен и внутренних поверхностей. Предприятия, производящие за рубежом различные покрытия металлических листов, предлагают для них до 20—30 расцветок с гладкими или тиснеными (для некоторых видов покрытий) поверхностями либо отделку пленками (преимущественно для интерьеров) — гладкими или имитирующими ткани, кожу, дерево и другие материалы.

Но для промышленного строительства можно считать достаточным набор из 5—6 цветов металла. При выборе покрытия необходимо исходить из его защитной способности и долговечности для конкретных условий эксплуатации. Однако не для каждого вида покрытия, удовлетворяющего этим требованиям, возможен любой цвет. Надо также учитывать устойчивость выбираемого цвета при воздействии солнечного, особенно ультрафиолетового облучения, характерного для данной местности. Для трехслойных панелей следует иметь в виду, что некоторые цвета могут предопределять сильный солнечный нагрев металлической облицовки, который отрицательно сказывается на напряженно-деформированном состоянии конструкции. При расчете трехслойных панелей учет разницы температур наружной и внутренней облицовок определяет в значительной мере деформации конструкции и напряжения в материалах. В связи с этим ряд зарубежных фирм, указывая расчетные и конструктивные схемы стен из изготовляемых ими панелей, разделяют обычно расцветки на несколько групп и рекомендуют для них (при прочих равных условиях) различные расстояния между опорами панелей [73]. Так, фирма «Глерос» (США) производит панели некоторых расцветок меньшей длины, чем панели других расцветок. И все-таки возможности выбора цвета или нескольких цветов для фасада остаются достаточно широкими. Ценным их дополнением является возможность получения цвета с желаемым уровнем блеска: матовым, полуматовым, шелковым (нормальным) или сатинированным (высоким), который при заказе может задаваться числовой характеристикой (величиной, измеряемой фотоэлектрическим методом).

Колоритные композиции становятся одним из важнейших архитектурно-художественных приемов формирования облика промышленных зданий. В частности, специальные металлические (листовые) профили, используемые для разделки углов зданий, примыканий стен к цоколю и кровле, обрамления проемов и т. п., имеют нередко цвет, отличный от плоскости стены, благодаря чему они выделяются на фасаде, значительно обогащая его в декоративном смысле. В зарубежной практике такие листовые профили поставляются обычно в полном наборе, вместе с панелями или профилированными листами для стен, одной фирмой.

Арон Шаевич Дехтяр
Облегченные конструкции металлических стен промышленных зданий
1979