Тема № 10. Мансарды и надстройки

Мансарды - один-три этажа жилых или рабочих помещений, размещенных в чердачном пространстве, фасад которых полностью или частично образован поверхностями наклонной или ломаной крыши.

В отечественной строительной практике мансарда - характерный элемент малокапи­тального малоэтажного преимущественно дачного (не сельского !) индивидуального строительства.

В Западной Европе - мансарда почти обязательный элемент капитального городско­го строительства со времен Средних веков. В конце XIX века мансарды переживают второе рождение при реконструкции европейских столиц - Вены, Берлина и, особенно, Парижа, становясь характерным элементом капитальной многоэтажной, многоквартирной застройки столичных центров доходными домами. В тот же период мансарды появляются в доходных домах Санкт-Петербурга. Однако здесь опыт их строительства был кратковременным и по данным института ЛенжилНИИпроект не вполне удачным: эксплуатационные качества мансард в климатических условиях города оказались не достаточно удовлетворительными. Поэтому при современной реконструкции там применяют наряду с мансардами надстройки (рис 17.1.)

а)

Рис 17.1 С.-Петербург. Жилое здание исторической застройки: а - первоначальный фасад; б - фасад по­сле реконструкции и надстройки

В конце XX века строительство мансард в России возобновляется. Главным стимулом для их применения стала экономическая необходимость повышения плотности за­стройки, особенно в крупных городах, дополнительным – эстетический; сформировалась определенная "эстетическая усталость" от складывающегося почти сорок лет однообразного силуэта массовой застройки зданиями с плоскими крышами.

Основной областью применения мансард в отечественном строительстве становится реконструкция зданий исторической и массовой застройки, хотя есть отдельные при­меры проектирования мансард в новых зданиях. Поэтому представляется закономерным рассмотрение вопросов конструирования мансард, в разделе, посвященном реконструкции зданий. В связи с новизной проблемы для отечественной строительной практики ее решение осуществляется не без учета зарубежного опыта.

Геометрические формы мансард весьма разнообразны: они могут быть симметричными и не симметричными, иметь треугольный или ломаный силуэт, располагаться по всей ширине здания или только по одну сторону от его продольной оси, особенно, если это необходимо по условиям инсоляции расположенных напротив зданий (рис. 17.2). Мансарды могут располагаться в створе наружных стен здания или выходить за его гра­ницы. При ограниченном выносе мансардного объема его опирают на консольный вы­нос перекрытий нижележащего этажа, при большом выносе - на дополнительные опоры - колонны, стенки, подвески (рис. 17.3). Общим признаком мансарды является крутой уклон скатов для увеличения пространства, расположенных в ней помещений. При ломаной форме крыши ее нижней части придают крутой уклон (60-70°), а верхней -пологий (15-30°). Наружные ограждения мансард могут быть полностью утепленными, либо только в границах отапливаемых помещений с устройством в последних наклонных, ломанных или плоских потолков (рис. 17.4). Высота жилых помещений в чистоте принимается не менее 2,5 м, при этом в жилую площадь могут засчитываться и участки помещений с меньшей высотой. Их величина нормируется в зависимости от уклона крыши (рис. 17.5).

Конструкции мансард весьма разнообразны: их проектируют из дерева, железобетона, стали или комбинированными, например, из стальных и деревянных несущих конструкций. Выбор конструкций зависит от уровня капитальности здания и соответствующей ему степени огнестойкости. Ниже рассмотрены примеры решений мансард всех четырех конструктивных разновидностей из современной проектно-строительной практики различных фирм.

Рис.17.2 Схема устройства мансард: а - в чердачном пространстве полностью с внутренним водоотводом; б - то же с наружным водоотводом; в - с устройством мансарды на половине чердачного пространства

Рис.17.4. Форма мансардного пространства и его утепление: а - с наклонным потолком; б - с горизонтальным потолком; в - с потолком из ломанных наклонных плоскостей; г - с горизонтальными и наклонны­ми участками потолка.

Рис.17.5. Зоны помещений относимые к жилой площади под наклонным участком потолка в зависимости от угла наклона ската

Деревянные конструкции рассмотрены на примере решений датской фирмы "Velux", специализирующейся на производстве мансардных окон в совокупности с деревянными несущими и ограждающими конструкциями крыши. Эти конструкции внедрены фирмой при реконструкции домов "первого поколения" массового строительства в Дании и др. европейских странах, а со второй половины 1990-х гг. при реконструкции жилых до­мов в ближнем Подмосковье.

Металлические несущие конструкции в совокупности с облегченными ограждающими рассмотрены на примерах проектных решений ОАО ЦНИИЭПжилища, предложенных для реконструкции (без отселения жильцов) кирпичных, крупноблочных и панельных 5-этажных домов "первого поколения" московских типовых серий - 510,1-511 и 1-515.

Железобетонные конструкции мансард и надстроек рассмотрены на примере конструкций, разработанных и внедренных Эрфуртским домостроительным комбинатом в Германии.

Комбинированные конструкции мансард рассмотрены на примере решений, предложенных МНИИТЭПом для надстройки зданий повышенной этажности, где в сборном железобетоне решены основные жилые и технические помещения, а в дереве - крыша мансарды.

Деревянные мансарды фирмы "Velux" имеют треугольное сечение, образованное наслонными стропилами с одной или двумя затяжками либо висячими стропилами. За­тяжки, расположены в уровне перекрытия или чердачного покрытия. Устойчивость стропил из плоскости обеспечена продольными прогонами и системой стоек с продольными подкосами. Пол мансарды располагается на чердачном перекрытии надстраиваемого дома, наклон фасадной стены - крыши начинается непосредственно от пола, либо на высоте 1,0... 1,2 м от пола - (от верхней отметки парапета первоначально существовав­шей плоской крыши). Конструкция наружной стены - крыши - облегченная многослойная, вентилируемая. Утеплитель из материалов с минимальным коэффициентом тепло­проводности (0,04 Вт/м°С) с щелевым вентилируемым пространством над ним; кровля - в разных вариантах - из черепицы, волнистой асбофанеры, оцинкованной кровельной стали и др. (рис. 17.6,17.7). Водоотвод с мансарды - наружный, организованный.

Применение деревянных конструкций мансард согласуется со степенью огнестойкости здания. Деревянные конструкции должны быть защищены антипиренами, утепление стены-крыши - выполнено из негорючих или трудногорючих материалов, а пространство мансард посекционно расчленено брандмауэрами.

Мансарды с металлическим каркасом разработаны ОАО ЦНИИЭПжилища высотой в один-три этажа, причем нижние - в вертикальных стенах по типу надстроек, а верхний - чисто мансардный с совмещенным покрытием. Предусмотрены два варианта силуэта покрытия и водоотвода с него: организованного наружного и организованного внутреннего (рис. 17.8,17.9).

Несущий каркас мансардной надстройки образован стальными стойками квадратно­го трубчатого сечения (160x160x5) и ригелей из двутавров №16. Стальные балки шагом 1,2 м образуют после омоноличивания ребра железобетонной плиты перекрытия толщи­ной 80 мм. Разработан и вариант монолитной плиты перекрытия коробчатой трехслойной конструкции с шагом ребер 600 мм и заполнением пенополистиролом.

Наружные стены на вертикальных участках запроектированы из блоков автоклавного ячеистого бетона с наружным утеплением (коэффициент теплопроводности утеплителя не более 0,04 Вт/м°С) и штукатуркой. На наклонных участках наружной стены-крыши - ограждающая конструкция сэндвичного типа. К стальной сварной (в углах перелома крыши) стропильной раме через коротыши из уголков 50x5, приваренных к верхней и нижней полкам двутавра, предусмотрено крепление деревянных прогонов под внешнюю (для устройства кровли) и внутреннюю (для обшивки стен и потолков) обрешетки. Кровля предусмотрена из металлочерепицы, внутренняя обшивка - из гипсокартона. Утеплитель из минераловатных плит защищен снизу пароизоляцией, сверху - паропроницаемой защитной пленкой.

Рис.17.6. Несущие и ограждающие конструкции деревянных мансард: а - система висячих стропил мансарды; б - то же, наслонных; в - коньковый узел бесчердачной мансарды; г - то же, чердачной; д - карнизный узел; 1 - кровля; 2 - обрешетка; 3 - защитная пленка; 4 - контробрешетка; 5 - вентилируемая воздуш­ная прослойка; 6 -утеплитель; 7 - пароизоляция; 8 - деревянные рейки; 9 - гипсокартон; 10 - черепица с вентиляционной решеткой; 11 — вентиляционная решетка; 12 — мауэрлат; 13 - коньковая черепица

Германские конструкции железобетонных мансард и надстроек разработаны для нового строительства панельных зданий в районах исторической застройки и имеют целью поддержать характерный для этих районов мансардный силуэт застройки и не ухудшить инсоляционный режим при характерной для старых районов малой ширине улиц. Конструкции мансард и надстроек разработаны полносборными применительно к попе­речно-стеновой конструктивной системе зданий. Соответственно поперечные стены здания стали основной несущей конструкцией мансардного этажа, на которую опираются настилы перекрытия мансардного этажа и его кровельные панели (или прогоны под них). Наружные стены мансард решены разнообразно. Это могут быть вертикальные или наклонные утепленные стеновые панели. Применение вертикальных стен надстроек, размещенных с отступом от фасадной плоскости, обеспечивает благоприятный инсоляционный режим застройки (Рис 17.10).

Преимуществами немецких вариантов устройства мансард являются равнокапитальность всех конструкций здания и устройство над помещениями мансарды чердачных крыш.

Рис.17.7. Устройство окон фирмы "Velux" в скате крыши-мансарды (при стальной кровле): А - фасад окна с порядком установки и крепления (1-13) кровельных листов; 1 - оконная панель; 2 - пароизоляция; 3 -нижняя секция металлического оклада оконного блока; 4 - то же, верхняя секция; 5 - то же, боковая секция; 6 - стропильная нога; 7 - утеплитель; 8 - вентилируемая воздушная прослойка; 9 - обрешетка; 10 - защитная пленка; 11 - металлический лист кровли; 12 - поперечные вентиляционные каналы; 13 - клямеры, фиксирующие листы кровли с шагом 300 мм; 14 - оконная рама; 15 - дополнительный металлический лист ("воротник")

Конструкция МНИИТЭП разработана для применения при устройстве мансард над домами повышенной этажности, относящимися ко "второму поколению" массового жилищного строительства (1960-1970-е гг.). Это потребовало организации между основным объемом здания и мансардной надстройкой технического этажа (рис.17.11-17.13).

Здания имеют поперечно-стеновую конструктивную систему, в связи, с чем в техническом этаже несущими конструкциями служат поперечные панельные стены с проема­ми для сквозного прохода по техническому этажу, а в жилом этаже - отдельные пилоны и столбы. Наружные стены мансарды выполнены из вертикальных (в зоне устройства лоджий) и наклонных трехслойных железобетонных панелей, утепленных пенополистиролом. Фасадная отделка наклонных панелей - цементная черепица - имитирует об­лик наклонной крыши. В наклонных панелях установлены оконные блоки системы "Браас-ДСК-1". Перекрытия технического и жилого этажей - из железобетонных пане­лей. Чердачная крыша над мансардой устроена по деревянным стропилам с организованным наружным водоотводом.

Рис.17.8. Одноэтажная бесчердачная мансарда с металлическим каркасом и внутренним водостоком: 1 — стойка из стальной трубы квадратного сечения 160x160x5; 2 - стальная балка того же сечения; 3 -стальная сварная стропильная рама из двутавра № 16; 4 - стальной уголок 50x5, /=100 для крепления деревянных прогонов под кровлю и под внутреннюю обшивку; 5 - деревянный прогон; 6 - профилированный на­стил; 7 - защитная пленка; 8 - утеплитель λ=0,04 Вт/м°С; 9 -доски обрешетки шагом 250 мм; 10 - гипсокар­тон; 11 - металлочерепица; 12 - металлический фартук; 13 - дощатая обрешетка; 14 - контробрешетка; 15 -лоток из оцинкованной стали; 16 — сплошной дощатый настил; 17 — водоприемная воронка; 18 - гипсокартонная перегородка.

Рис.17.9. Трехэтажные мансардные надстройки с металлическим каркасом для пятиэтажных домов "первого поколения": а - поперечный разрез надстройки при внутреннем водостоке; б - то же, при наружном; 1 - выход на крышу; 2 - ограждение крыши; 3 - стальная стойка из трубы квадратного сечения 160x160x5; 4 - балка, того же сечения; 5 - сварная стропильная конструкция из I № 16; 6 - опорный уголок 50x5, / = 100; 7 - металлочерепица; 8 - обрешетка; 9 - контробрешетка; 10 - защитная пленка; 11 - утепли­тель λ=0,04 Вт/м°С; 12 - обрешетка; 13 - гипсокартон;14 - прогон для крепления обрешетки под гипсокартонную облицовку мансарды; 16 - наружная стена надстраиваемого здания; 17 -линолеум; 18 - цементно-песчаная стяжка; 19 - монолитная железобетонная плита; 20 - пароизоляция; 21 - штукатурка; 22 - гнутый тонкостенный металлический профиль; 23 - стальная балка; 24 - монолитная железобетонная обвязка; 25 - существующий настил перекрытия; 26 - насыпной керамзит; 27 - стеновые блоки из автоклавного ячеистого бетона; 28 - штукатурка; 29 - сплошной звукоизоляционный слой; 30 - стальной уголок; 31 - упругая прокладка; 32 - герметик; 33 - стальная стойка

Рис.17.10. Схемы и детали конструкций мансард и надстроек из железобетонных панелей: а - с внутренним водостоком, вертикальной наружной стеной надстройки, размещенной из условий инсоляции с отступом из плоскости фасада; б - с наружным водостоком; в - детали мансарды типа "а"; 1 - утепленная па­нель наружной стены мансарды; 2 - кровельная панель; 3 - лоток; 4 - фризовая панель чердака; 5 - облицовочная плита; 6 - карнизная плита; 7 - утеплитель; 8 - декоративная "холодная" панель; 9 - панель между­этажного перекрытия; 10 - то же, чердачного; 11 - пароизоляция

Рис. 17.11. Мансардная надстройка со смешанными (железобетонными и деревянными) несущими конструкциями над 9-этажным домом: а - поперечный разрез мансарды по лестничной клетке; б - то же, в местах устройства лоджии; в - то же, при наклонных стенах жилых комнат; 1 - утеплитель; 2 - пароизоляция; 3 - железобетонная панель перекрытия; 4 - панели внутренних стен технического этажа; 5 - железобетонная балка

Рис.17.12. Узлы конструкций мансарды смешанного типа: 1 —торцевая стена лоджии; 2 - водостойкий гипсокартон; 3 - фартук из металлопласта в цвет черепицы; 4 — вентиляционная решетка системы "Бра­ас-ДСК-1"; 5 - вентиляционная решетка нижней защитной пленки; 6 -защитная пленка; 7 - контробрешетка; 8 - обрешетка из оцинкованного профиля шагом 320 мм; 9 — цементная черепица фирмы "Браас-ДСК-1"; 10 -утеплитель; 11 - пароизоляция; 12 - железобетонная панель перекрытия; 13 - коньковый элемент; 14 - вентиляционный элемент конька системы "Браас"; 15 - стропильная нога; 16 - панель наружной стены; 17 - гидроизоляция, переходящая с плиты лоджии под черепицу; 18 — клямера для крепления и навески черепицы на крутых скатах; 19 - труба d = 80 мм; 20 — стойка квадратного сечения 20x20 мм; 21 - фартук из металлопласта; 22 - асбестоцементный лист δ = 20 мм; 23 - армированная стяжка из цементно-песчанного раствора с зажелезненной поверхностью; 24 - панель перекрытия лоджии; 25 - труба водоотвода с лоджии; 26 - оцинкованная стальная планка, крепится болтами к дополнительным листам обрешетки; 27 — закладной элемент же­лезобетонной панели (труба d= 20 мм) для крепления стальных профилей обрешетки

Рис.17.13. Установка окна системы "Браас-ДСК-1" в наклонную железобетонную панель наружной стены мансарды: а - продольный; б - поперечный разрез; 1 - панель стены; 2 - закладной деревянный бру­сок в панели; цементно-песчаная черепица; 4 - металлическая оцинкованная обрешетка; 5 - стальной оцин­кованный "воротник" по контуру окна; 6 - герметик по уплотняющей прокладке; 7 — доска

Рассмотренными выше примерами разнообразие конструктивных решений мансардных этажей не исчерпывается. Относительно новая для отечественного строительства отрасль - конструирование мансард - продолжает ускоренное развитие.