Глава 20. Крыши

Крыши — наружная ограждающая и несущая конструкция здания, подверженная многочисленным силовым и не силовым воздействиям. Кроме того будучи наружной конструкцией она играет значительную роль в архитектуре зданий и застройки. Формы крыш определяют силуэт здания, играют значительную роль в панораме города, а цвет кровельных материалов входит в его колористическую характеристику (рис. 20.1. см вклейку в конце книги).

Для характеристики крыш в соответствии с общим решением здания применяют термины крыша, мансардная крыша и покрытие. Первый термин исторически приме­нялся только к чердачным крышам, второй — к чердачным крышам, в которых часть про­странства чердака предназначена для постоянного пребывания людей (жилая, админис­тративная или др. функци), третий — к наружным ограждающим бесчердачным конст­рукциям, совмещающим ограждающие и несущие функции в единой слоистой структу­ре (рис. 20.2). Ее традиционно применяют для промышленных и большепролетных об­щественных зданий с несущей конструкцией покрытия пространственной формы. В по­следнем случае устройство чердака технически сложно и эстетически неприемлемо: пространственные конструкции обычно имеют выразительную форму, играющую су­щественную роль в архитектурной композиции зданий.

В течение последних десятилетий совмещенные конструкции крыш получили широкое применение в массовых жилых и общественных зданиях.

Разработка конструкций крыш любого типа и назначения должна осуществлять­ся на основе учета всех силовых и не силовых воздействий. К силовым относят воздей­ствия собственной массы конструкции, снега, ветра, кратковременных эксплуатацион­ных нагрузок и специфических инженерно-геологических воздействий (сеймика, про­садки грунтов основания и пр.).

К несиловым относятся воздействия атмосферных осадков, солнечной радиации, переменной температуры и влажности наружного воздуха, химических реагентов, со­держащихся в атмосфере и атмосферной влаге, теплового потока и потока пара (рис. 20.3). Соответственно конструкция крыши должна отвечать требованиям прочности, ус­тойчивости, малой деформативности, гидро, — тепло — и пароизоляции, а ее внешняя по­верхность — наружное покрытие (кровля) должна обладать водонепроницаемостью, мо­розостойкостью, химической и радиационной стойкостью. Кровельный материал дол­жен отвечать по фактуре и цвету эстетическим требованиям.

12 5 6 ? 8 В случаях, когда поверхность крыши

Используют для прогулочных, игровых или спортивных площадок, размещения откры­тых кафе и пр. (эксплуатируемая крыша), ее покрытие и ограждения должны также отве­чать архитектурно-декоративным требовани­ям и обладать механической прочностью.

Соответственно перечисленным тре­бованиям конструкция крыши должна содер­жать несущие элементы, теплоизоляцию, па — роизоляцию, гидроизоляцию и основание под нее. Несущие конструкции крыш выпол­няют из железобетона, дерева или металла; теплоизоляцию — из плитных или засыпных материалов (плиты пенополистирольные, минераловатные на синтетической связке, фибролит, ячеистый и легкий бетон, керамзитовый гравий и др.); пароизоляцию — из ру­лонных материалов (рубероид, пергамин, фольга и др.); гидроизоляцию — из кровельных плиток (глиняная, цементная или металлочерепица, асбестоцементные плоские плитки, шифер), листовых (кровельная сталь, волнистый асбестоцемент) или рулонных матери­алов (рубероид, стеклорубероид, гидроизол, фольгоизол и др.) либо из мастик. Основа­нием под кровлю служат деревянные доски или бруски (обрешетка), цементный рас­твор, асфальтобетон (стяжка), либо бетон несущей конструкции крыши. Практикой строительства выработаны целесообразные взаимосвязи материалов названных элемен­тов. При деревянных несущих конструкциях применяют деревянное основание (обре­шетку) и плитные или листовые кровельные материалы, при железобетонных — рулон­ные или мастичные. Все элементы конструкций могут быть совмещены (совмещенная крыша или покрытие), либо разъединены пространством чердака (чердачные крыши). В зависимости от размещения теплоизоляции по верху или по низу чердачного простран­ства различают чердачные крыши с холодным или теплым чердаком. Крыша с холодным чердаком является наиболее распространенной конструкцией. В ней могут быть исполь­зованы несущие элементы из дерева или железобетона и любые кровельные материалы. Наличие вентилируемого чердачного пространства облегчает борьбу с перегревом по­мещений верхних этажей в жарком климате и осушение конструкций над помещениями с влажным или мокрым режимом.

Крыши с теплым чердаком выполняют с несущими конструкциями только из же­лезобетона и применяют в многоэтажных жилых домах при использовании чердачного пространства в качестве воздухосборной камеры вентиляционной системы здания.

Совмещенные крыши применяют в большинстве общественных зданий. В жи­лищном строительстве совмещенные крыши применяют в домах высотой до 4 этажей, строящихся во И и III климатических районах.

4

Рис. 20.3. Основные воздействия на конст­рукцию крыши: I — вертикальные нагрузки (постоянные); 2 — то же. временные (снег и др.); 3 — ветер; 4 — отсос; 5 — атмосферные осадки; 6 — переменная температура и влажность наружного воздуха; 7 — солнеч­ная радиация; 8 — химические примеси воз­душной среды: 9 — тепловой поток; 10 — диф­фузия водяного пара

Для отвода воды с крыши ее верхнюю плоскость (скат) выполняют наклонной. По величине угла наклона (или его тангенса в дробях или процентах) ската к горизонту (ук­лону) различают три группы крыш: крутые (с уклоном ската более 15%), пологие (от 4 до 15%), плоские (2 — 3%). Величина уклона назначается в зависимости от изоляционных свойств кровельного материала и плотности его сопряжений. Например, крышам из че­репицы придают максимальный уклон (до 50%), чтобы ускорить отвод воды в связи с не — 380 достаточной плотностью примыкания отдельных черепиц друг к другу, а крышам с мно­гослойной кровлей из приклеенных материалов — минимальный (до 3%) — см. табл. 20,1.

Крыша может иметь один или несколько скатов в зависимости от ширины здания и его конфигурации в плане. Ребра пересечения скатов имеют следующие названия — го­ризонтальное верхнее — конек крыши, выступающее наклонное — накосное ребро, запа­дающее наклонное — разжелобок или ендова. Иногда западающее ребро срезают узкой наклонной плоскостью — лотком. Лотки, ендовы и разжелобки служат для организации отвода воды с крыши. По их оси располагают приемные воронки водостоков.

Допустимые уклоны скатов крыши для различных материалов кровли

Таблица 20.1.

Материал кровли

Уклоны ската, град.

Волнистые асбестоцементные листы

>20

Плоские асбестоцементные плитки

В один слой

>35

В два слоя

>25

Стальные листы

> 16

Керамическая черепица

>40

Цементная черепица

>25

Рулонная кровля

Двухслойный рулонный ковер

> 15

То же трехслойный

>6

То же четырехслоиныи

>3

Водоотвод с крыши проектируют наружный или внутренний (через расположен­ные внутри здания стояки — водоотводы). Наружный водоотвод (рис. 20.4) проектируют организованным по желобам и водосточным трубам, либо неорганизованным непосред­ственно на прилегающую территорию с карнизного свеса крыши. Последний применя­ют только в малоэтажных зданиях, расположенных внутри квартальной застройки. Вну­тренний водоотвод наиболее надежен в эксплуатации, поэтому его применяют в боль­шинстве жилых и общественных зданий, особенно, многоэтажных.

Го водоотвода

Крутые и пологие крыши обычно устраивают по деревянным или стальным не­сущим конструкциям (стропилам или стропильным фермам) с устройством чердака или мансарды. Плоские крыши (чердачные или бесчердачные), как правило, устраивают по железобетонным несущим конструкциям.

20.1. Скатные стропильные крыши

Скатная стропильная крыша является традиционной для гражданского строи­тельства конструкцией. В зависимости от объемно-планировочного решения здания и его конфигурации в плане формы крыши весьма разнообразны: одно-, двухскатная (щипцовая), четырехскатная (вальмовая), полувальмовая (двух — и четырехскатная), ша­тровая, многощипцовая, мансардная (рис, 20.5). В связи с этим ребра сопряжения ска­тов крыши диктуют расположение стропильных конструкций. Для того чтобы правиль­но разместить их при проектировании, следует руководствоваться следующими прави­лами построения крыш в плане:

ЕндоОа или рахкмобок

Рис. 20.5. Основные типы скатных крыш и их элементы: а — односкатная; б — двухскатная; в — четырехскатная; г — мансардная полувальновая; д — многоскатная

— применять одинаковые уклоны скатов, при этом все ребра пересечения скатов в плане располагаются по биссектрисам углов, образованных пересекающимися карниз­ными линиями (в здании с прямоугольной формой плана соответственно под углом 45°);

— проводить линию конька здания через точки пересечения ребер и разжелобков;

— при построении плана здания сложной конфигурации проводить вспомогатель­ную разбивку его в плане на элементарные прямоугольники, имея в виду, что верхний конек кровли будет располагаться параллельно продольной оси наиболее широкого из вспомогательных прямоугольников.

Различают три типа несущих конструкций стропил: наслонные, висячие и комби­нированные (рис. 20.6).

Наслонные стропила (рис. 20.6, А) — балочная конструкция из системы параллель­ных наклонных балок (стропильных ног), опертых нижним концом на горизонтальный опорный настенный брус (мауэрлат), а верхним — на коньковый прогон, который опира­ют на стойки, установленные на внутренних несущих стенах или столбах. Для уменьше­ния рабочего пролета стропильных ног применяют подкосы, а для повышения жесткос­ти всей стропильной системы применяют схватки. Шаг наслонных стропил 1,0 — 1,2 м.

Висячие стропила или фермы (рис. 20.6, Б) применяют при отсутствии внутренних опор. Их обязательным элементом служит затяжка, объединяющая нижние концы стро­пильных ног, иногда дополняемая схваткой или подвеской, уменьшающей пролет затяжки. 382

В

Рис. 20.6, Схемы и элементы деревянных несущих конструкций скатных крыш: А — наслонные стропила, Б — то же, висячие, В — то же, комбинированные: а — для односкатных крыш, б — для двускатных. I — мауэрлат, 2 — пилястра, 3 — ригель, 4 — схватка, 5 — стропильная нога, 6 — затяж­ка, 7 — подвеска, 8 — балка подвесного чердачного перекрытия

Для уменьшения количества ферм иногда прибегают к устройству комбинирован­ных стропил (рис. 20.6, В). При этом фермы располагают шагом 3,0 — 3,6 м, объединяют их горизонтальными продольными ригелями, на которые опирают (а также на мауэрлат и коньковый прогон) промежуточные наслонные стропила шагом 1,0 — 1,2 м.

Поскольку самым распространенным материалом несущих конструкций скатных крыш служит дерево, для защиты деревянных конструкций от гниения чердачное про­странство обязательно проектируют проветриваемым, устраивая слуховые окна в скатах и щипцовых стенах крыш (рис. 20.7). Все деревянные несущие элементы (стропильные ноги, стойки, подкосы) опирают на каменные стены не непосредственно, а через опор­ные брусья (мауэрлаты на наружных стенах, лежни — на внутренних), при этом опорные брусья и лежни изолируют от непосредственного контакта с кладкой прокладками из пергамина или рубероида.

Рис, 20.7, Схемы и элементы наслон — ных стропил односкатной и двухскат­ной крыш зданий с одной и двумя внут­ренними предельными несущими сте­нами: 1 — стропильная нога; 2 — лежень, 3 — стойка; 4 — схватка; 5 — мауэрлат, 6 — кобылка; 7 — подкос

Все опорные узлы стропильных конструкций располагают на 400мм выше верх­него уровня чердачного перекрытия (рис. 20.8).

Места пересечения крыш вертикальными элементами (например, дымовентиля — ционным блоком) изолируют "воротниками" из оцинкованной стали при любом матери­але кровли (черепица, шифер или др.).

В чердачном пространстве устраивают беспрепятственный проход высотой не менее 1,6 м по уложенным на чердачное перекрытие ходовым доскам и переходам, снаб­женными ступеньками над выступающими поверх чердачного перекрытия элементами. При больших размерах здания чердак расчленяют на отсеки несгораемыми стенами (брандмаурами). Площадь отсеков определяется по СНиП 21 .-01-97х "Противопожарная безопасность зданий и сооружений".

Жилые помещения в мансарде отделяют от холодного пространства чердака пе­регородками с утеплением из негорючих или трудногорючих материалов.

В городской застройке водоотвод со скатных крыш преимущественно проектиру­ют наружным организованным. При этом воду со скатов направляют по специальным желобам и воронкам водосточных труб, расположенных с шагом не более 20 м вдоль фа­садов и во всех выступающих и западающих углах здания. Сечение водосточных труб принимают из расчета 1,5 см2 на 1 м2 крыши. Желоба устраивают из кровельной стали и проектируют настенными (карнизными), выносными или подвесными (рис. 20.9). 384

Тор; 20 — коньковая наклад­ка; 21 — гвозди

Лучшими эксплуатационными качествами и долговечностью отличаются конструкции настенных желобов. Традиционные конструкции желобов, воронок и водосточных труб из кровельной стали в мягком климате вытесняются коррозиестойкими конструкциями из пластмасс. Во избежании морозного разрушения системы наружного водоотвода и образования на карнизных свесах и в водосточных трубах наледей и сосулек целесооб­разно предусматривать в зимнее время систему подогрева карнизных узлов.

Основанием кровли скатных крыш служит обрешетка под все виды листовых и плитных материалов (за исключением этернитовых плиток), прибитая к стропильным ногам и кобылкам. Обрешетка, как правило, бывает разряженной с шагом брусков, за­висящим от прочности, жесткости и размеров изделий для кровли. Однако в местах со­пряжений скатов — в разжелобках, вдоль карнизов, а также вдоль коньков и накосных ре­бер обрешетку выполняют сплошной.

В пониженных сопряжениях скатов (лотки, ендовы), а также вдоль карнизов по­мимо сплошной обрешетки в кровлях из изделий с малой герметичностью сопряжений (например, волнистой асбестофанеры) до укладки основного кровельного материала в целях защиты от протечек устанавливают покрытие из стальных листов.

Рис. 20,8. Конструктивные

Узлы деревянных наслои — (

Ных стропил: а — опирапис

На наружную несущую сте­

Ну; б — примыкание к тор­

Цовой стене; в — коньковый

Узел; г — опирание на внут­реннюю несущую стену;

1 — наружная несущая сте­па; 2 — то же. торцовая; 3 — внутренняя стена;

5 — кобылка; 6 — опорный брусок; 7 — мауэрлат;

8 — пергамин; 9 — скрутка. 10 — ерш, ! I — чердачное

Перекрытие; 12-лежень; 13 — стойка; 14 — подкос; 15 — коньковый прогон, 16 — накладка, 17 — обре­шетка; 18 — штраба;

19 — накладка — компенса­

4 — стропильная ?юга;

Детали устройства скатных крыш с кровлями из традиционных материалов даны на рис. 20.10 и 20.11.

Относительно новым кровельным материалом стала цементно-песчаная черепи­ца с рядовыми элементами размером 420×330 мм, фронтальными, коньковыми, вентиля­ционными и др. изделиями. Чаще всего в конструкции крыш из цементно-песчаной че­репицы под одинарной или двойной обрешеткой (обрешетка и контробрешетка) распо­лагают паропроницаемую изоляционную пленку для защиты чердака от попадания сне­га и пыли (рис. 20.12).

14 — 10507

Рис. 20.9. Организованный на­ружный водоотвод со скатных крыш: а — схема водоотвода по настенным желобам; б — то же, по подвесным; в — устройство водоотвода при карнизном свесе из железобетонной плиты; г — то же, при кирпичном карнизе; д — детали крепления подвесного желоба; е — то же, карнизного на­стенного; I — водосточная труба; 2 — хомут; 3 — Т — образный кос­тыль через 600 мм; 4 — лоток; 5 — оцинкованная кровельная сталь с соединениями двойным фальцем; 6 — кобылка; 7 — кар­низный щит; 8 — ограждение кровли; 9 — заделка цементным раствором; 10 — волнистые асбо­цементные листы; И — гвозди;

12 — деревянный брусок;

13 — стропильный щит; 14 — мау­эрлат; 15 — проволочная скрутка; !6 — шлакоизвестковая корка; 17 — утеплитель; 18 — слой перга­мина или рубероид; 19 — панель перекрытия; 20 — ерш; 21 — дере­вянная аитиссптированная проб­ка; 22 — кирпич; 23 — связь кар­низной плиты; 24 — рубероид; 25 — штыри через 1200 по высоте стены; 26 — отверстие 140 х!40 для подвески люльки; 27 — кар­низная плита; 28 — стальной крюк; 29 — подвесной желоб

Рис. 20.10. Кровля из оцинко­ванных стальных листов: а — об­щий вид: б — кровельные карти­ны; в — надкарнизные костыли; г — устройство фальцев: лежащих (поперек ската) и стоячих (вдоль ската); д — крепление кровель­ных листов к обрешетке кляме — рами (е)



.