Классификация стеклянных фасадов

ЛЕКЦИЯ 15

ВИТРАЖИ. ФАСАДНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОСТЕКЛЕНИЯ.

1. Системные профили

2. Стекло, защитные пленки, стеклопакеты

3. Стоечно-ригельная конструкция

4. Фасадные системы со структурным остеклением

5. Тепло-холодные фасадные системы (облицовочные фасады)

6. Вентилируемые стеклянные фасады

Классификация стеклянных фасадов

Когда мы говорим «современные стены и фасады», то первая ассоциация, которая возникает при этом - это большие стеклянные поверхности, отражающие голубое небо, проплывающие мимо величавые облака, кроны деревьев или урбанистический пейзаж. Стеклянные поверхности по прихоти архитектора могут принимать самые причудливые формы: пирамиды, конусы, многогранники с острыми углами или, наоборот, с мягкими и плавными переходами от одной грани к другой. Криволинейные поверхности решаются несколькими прямолинейными сегментами или с использованием изогнутого стекла.

Подобные здания прекрасно вписываются не только в новые кварталы с полностью современной застройкой, но и в исторические центры городов с фоновой застройкой зданиями прошлых веков. Благодаря современным технологиям, в стеклянных фасадах все конструктивные элементы могут быть спрятаны, и только поверхности из специального стекла будут отражать окружающие архитектурные шедевры, полностью сливаясь с ними.

Фасадные системы - это специально разработанные конструкции для создания остекления, как на отдельных участках наружных стен, так и по всей площади наружных стен дома. Накопленный опыт строительства домов с фасадным остеклением позволяет определить основные типы светопрозрачных фасадных систем.

Прежде чем вести речь о подобных фасадах, необходимо попытаться их классифицировать по различным критериям:

· По применяемым материалам. Для устройства подобных фасадов используются различные виды стекол или стеклопакетов, которые удерживаются профилями, специально разработанными для фасадных систем. Для фасадных профилей применяются следующие материалы: алюминий, сталь и ПВХ. Все эти материалы имеют свои плюсы и минусы, о чем пойдет речь ниже.

· По теплоизолирующей способности фасадные системы можно разделить на теплые, холодные и тепло-холодные. Холодные системы для фасадов отапливаемых зданий не применяются.

· По конструктивному решению и технологии возведения светопрозрачные фасадные системы могут быть;

- стоечно-ригельные фасадные системы;

- фасадные системы с сплошным структурным и полуструктурным остеклением;

- фасадные системы со сплошным "спайдерным" остеклением.

Стеклянные фасады могут быть с видимыми элементами крепления стекол, как горизонтальными, так и вертикальными (такую конструкцию часто называют стоечно-ригельной) и со структурным остеклением (со скрытыми элементами крепления). Существует также промежуточный вариант, когда на фасаде присутствуют только горизонтальные или вертикальные членения из алюминиевых профилей (полуструктурное остекление).

· По способу крепления к основным конструктивным элементам здания фасадные профильные системы делятся на навесные и самонесущие.

· Несколько особняком стоит еще один тип фасадной конструкции - вентилируемые стеклянные фасады - двойные фасадные системы.

Основу любой фасадной системы составляютметаллические стойки, которые закрепляются на несущих элементах здания - стенах, перекрытиях, колоннах. На стойки от плоскости фасада передается ветровая нагрузка, а также нагрузки от собственного веса остекления. При этом конструкция остекления в целом может быть рассмотрена как единая оболочка, которая навешивается на несущие конструкции здания.

Во все профильные фасады могут быть встроены окна и двери, а многие системы позволяют даже устанавливать солнечные модули с фотоэлементами для аккумулирования солнечной энергии.

Необходимо также отметить, что в конструкции из системных профилей кроме стеклопакетов или стекол могут быть установлены и глухие панели. Их можно комбинировать со стеклопакетами, обеспечивая требуемую освещенность внутренних помещений и архитектурную выразительность фасада.

Применение профильных конструкций фасадов требует от проектировщиков решения не только проблем, связанных с естественным освещением помещений и созданием выразительного облика здания, но и ряда чисто технических задач. К ним относятся:

· разработка конструкций в соответствии с действующими нормами и правилами;

· обеспечение вентиляции помещений (с возможностью дымоудаления в случае пожара) и проведение необходимых для этого специальных мероприятий;

· решение вопросов применения автоматических систем пожаротушения;

· обеспечение при необходимости системы солнцезащиты;

· разработка комплекса мер для эксплуатации светопропускающей конструкции (замена светопропускающих заполнений, их мытье, и т.п.);

· решение вопросов статики всей конструкции в целом и, особенно, в местах крепления к каркасу здания;

· разработка конструктивных решений узлов примыканий светопропускающей конструкции к корпусу здания;

· выбор стекол, в т. ч. в стеклопакетах, а также самой конструкции стеклопакетов.

Пренебрежение любой из вышеперечисленных проблем на стадии проектирования приведет к повышенным расходам при эксплуатации. При грамотном решении данных проблем во время проектирования и при качественном претворении в жизнь этих разработок «теплая» светопропускающая конструкция должна обеспечивать: статическую прочность конструкции, гидроизоляцию, пароизоляцию, теплоизоляцию (летом и зимой), звукоизоляцию, вентиляцию стыков конструкции и дренаж конденсата, противопожарную защиту, молниезащиту.

Рис. 1.Современные фасады из алюминиевых профилей и стекла.

А - МОСМЕК. Завод металлоконструкция; Б - HUECK; В - REYNAERS.

Системные профили

Алюминиевые профили.

Стальные профили.

Комбинированные профили.

Системные профили представляют собой бруски (профилированные трубы), имеющие внутри пустоты или, как их еще называют, камеры. Термин «системные» связан с тем, что огромная номенклатура различных видов профилей и дополнительных элементов к ним представляет собой своеобразный конструктор, дающий возможность изготавливать окна, двери, крыши и фасадные конструкции.

Практически любыеархитектурные решения могут быть выполнены благодаря многообразию элементов профильных систем, которые включают в себя накладные и самонесущие профили с различной конструктивной толщиной для обеспечения необходимой статической нагрузки.

Конструкции фасадных систем, как уже говорилось выше, позволяют интегрировать в фасад профильные окна и двери, а также решать узлы перехода к светопропускающим крышам. В системах ведущих производителей разработаны специальные элементы: продухи для скатных крыш, элементы нижнего и бокового крепления створок (поворотных и откидных), и т.д. Причем, все эти элементы могут иметь одинаковую внешнюю ширину профилей и восприниматься на фасаде как единое целое. Важным является продуманность не только двухмерных, но и трехмерных узлов, их надежная герметизация, способность сочетаться со всей системой, в т.ч. с окнами и дверями.

При проектировании сложных фасадов крупных объектов и представительских зданий часто бывает недостаточно номенклатуры системных профилей, и ведущие фирмы разрабатывают специально под объект особые, индивидуальные профили.

Важно понимать, что для фасадов применяются специально разработанные для этих целей профильные системы. Оконные же профили могут использоваться в исключительных случаях, т. к. они обладают одним преимуществом. Оконные блоки могут быть изготовлены в качестве законченной конструкции на заводе, а при монтаже на фасаде они быстро устанавливаются один к другому, образуя целую оконную ленту. Получается так называемое ленточное остекление. В данном случае необходимо помнить только о том, что различные материалы нельзя бездумно комбинировать друг с другом. Если основные конструкции фасада выполнены из алюминия, то применять пластиковые окна нельзя, т.к. коэффициент температурного расширения у алюминия в два раза ниже, чем у пластика.Следовательно, при температурных колебаниях на улице должны быть обеспечены температурные зазоры в конструкции. В пластике же таких элементов, как правило, нет.

Существуют также оконные системы с возможностью остекления их снаружи. Необходимость применения таких систем возникает в том случае, когда необходимо застеклить, например, узкую вертикальную лестничную клетку. Для этого оконные блоки монтируются один на другой, но в зоне плиты перекрытия установить стеклопакет изнутри невозможно. В этом случае необходимо применить окно, у которого стеклопакет ставится с улицы.

Рис. 1. Примеры конструктивных узлов из различных системных профилей. А - МОСМЕК. Завод металлоконструкция; Б - SCHUCO; В - REYNAERS; Г - HUECK.

Алюминий - легкий, прочный, простой в уходе строительный материал, с долгим сроком службы; экологически чистый, не содержит примесей тяжелых металлов, не выделяет вредных веществ под воздействием ультрафиолетовых лучей и сохраняет работоспособность в любых климатических условиях при перепадах температур от -80 ⁰С до +100 ⁰С. При соприкосновении с кислородом его поверхность окисляется, и автоматически создается защитный слой. Алюминий, в отличие от других материалов, хорошо сохраняет свои структурные свойства при перепадах температур. После обработки поверхности алюминиевых изделий они становятся устойчивыми к вредным воздействиям, вызываемым дождями, снегом, а также смогом.

Одним из недостатков алюминия является то, что его непосредственный контакт с другими металлами может вызвать протекание электролитических реакций, что приводит, в свою очередь, к сильной электрокоррозии алюминия, вплоть до его разрушения.

Алюминиевые профили, как правило, выполняются из трехкомпонентного сплава: алюминия, магния, кремния.

Алюминий обладает высокой теплопроводностью, поэтому обычно все производители выпускают два вида профилей: «холодные» и «теплые ».

Так называемые «холодные» профили (с высокой теплопроводностью, без термовставки) не подходят для фасадов отапливаемых зданий. Их применяют для внутренних помещений, для устройства тамбуров, второй линии дверей.

«Теплые профили» имеют в своей конструкции термоизолирующую вставку, которая, прерывая поток тепла, обеспечивает лучшую теплоизоляцию профиля. Вставка изготавливается из армированного стекловолокном полиамида. Для повышения термо- и звукоизоляции она может быть заполнена полиуретаном.

Имеется возможность применения разных цветов на внутренней и внешней стороне профиля.

Для оценки теплоизоляционных характеристик конструкций принято сопротивление теплопередаче R (м^{2 0}К/Вт) - величина, обратная коэффициенту теплопроводности k, который используется в нормах DIN.

Коэффициент теплопроводности k характеризует количество тепла в ваттах (Вт), которое проходит через 1 м² конструкции при разности температур по обе стороны в один градус по шкале Кельвина, единица измерения Вт/м²К. Чем меньше значение k, тем меньше теплопередача через конструкцию, т.е. выше ее теплоизоляционные свойства. К сожалению, простой перерасчет k в R o не вполне корректен из-за разности методик измерения в других странах.

По DIN 4108 все материалы подразделяются на следующие группы: 2.2; 2.1; 2.0 и 1,0. Первоначально все профили из Германии, а их на российском рынке подавляющее большинство, поставлялись группы 2.1. В соответствии с первым этапом изменений норм по теплоизоляции зданий такого уровня теплоизоляции вполне хватало. Это были дешевые профили, имеющие простые уплотнительные резинки, которые не создавали дополнительных воздушных камер. При этом коэффициент сопротивления теплопередачи по DIN был 2,8 Вт/м²К, что соответствовало R примерно на уровне 0,35 Вт/м²К. На сегодняшний день вступил в силу второй этап программы по теплосбережению (по СНиП II-3-79*), и материалы группы 1.0 по DIN (R o примерно на уровне 0,55 Вт/м²К) стали предпочтительнее. Подобный коэффициент теплопередачи достигается большим терморазрывом и наличием дополнительных лепестков у уплотнителей, которые создают воздушные камеры.

Несущие профили выполняются с дренажными каналами, каналами для резиновых уплотнителей, удерживающих стекло, и винтовым каналом для обеспечения возможности винтового крепления в любой точке основного профиля прижимной планки. В камеру профиля может быть вставлен дополнительный алюминиевый усиливающий профиль. Размер несущего профиля по глубине может быть разным в зависимости от рекомендуемой или необходимой жесткости.

Профили из алюминия можно анодировать в естественный цвет, имитировать поверхность под дерево, окрашивать порошковым методом в любой из цветов RAL.

Форма внешних декоративных накладок может быть самой разной - плоской и коробчатой, полукруглой и чечевицеобразной.

В основном для стеклянных фасадов используются именно алюминиевые профили. Фасадные системы из алюминиевых профилей могут усиливаться стальными, если это требуется по статическому расчету, т.к. по несущей способности алюминий уступает стали.

Системные профили из алюминия представлены в России следующими торговыми марками: (Италия),(Греция), (Германия), (Германия), (Финляндия), (Бельгия),(Германия) и др. Российские производители: <ВСМПО Алюстэм>, <Татпроф>, и др.

Рис. 1. «Теплые» алюминиевые профили (HUECK) с теплоизоляционной вставкой. А - из армированного стекловолокном полиамида; Б - c заполнением из полиуретана.

Рис. 2. Форма внешних декоративных накладок может быть самой разной (REYNAERS).

Стальные профили

Стали присущи следующие характеристики: высокая несущая способность, хорошая огнестойкость, прочность при широком диапазоне температур, высокая пластичность, свариваемость и более низкая теплопроводность по сравнению с алюминиевыми сплавами.

В настоящее время для изготовления стальных профилей используется высококачественная гальванизированная сталь. Стальные профили могут быть (так же, как и алюминиевые ) «теплые» и «холодные».

До недавнего времени существенным недостатком стальных профилей, в отличие от аналогичных конструкций из алюминия, считалась коррозия. Сегодня для изготовления профилей используется гальванизированная сталь, что в сочетании с порошковой окраской или покраской эпоксидными красителями высокой стойкости уменьшает риск появления коррозии.

Для фасадных конструкций стальные профили широкого распространения не получили. Тем не менее они достаточно широко применяются в качестве усиливающих элементов в алюминиевых и комбинированных системах.

Номенклатура отечественных стальных профилей ограничена. Из западно-европейских фирм на рынке известна только фирма JANSEN (Швейцария).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: