23.08.2017
Выполнение сварочных работ требуется в самых разных промышленных сферах. Предприятия не могут обойтись без качественной сварки...


23.08.2017
Такая услуга как генеральная уборка уже давно пользуется популярность не только у владельцев частных домов, но и у обладателей...


22.08.2017
Оценка со всех сторон требуется для того, чтобы представление о предмете было максимально полным. Аксессуары для окон на рынке...


22.08.2017
Все хорошие руководители прекрасно знают, что производительность сотрудников напрямую зависит от условий их труда. Повышенное...


22.08.2017
Множество разнообразных функций выполняют окна в коттеджах и частных домах. Помимо обеспечения доступа естественного света, окна...


22.08.2017
Скважина – основной источник воды для коттеджей и частных домов, расположенных за пределами города. В дома вода может подаваться...


Монтаж многоэтажных зданий со стальным каркасом

29.06.2016

В самом простом и общем случае схему многоэтажного каркаса здания из стальных или железобетонных конструкций можно представить как некоторую пространственную систему, образованную из ряда абсолютно жестких, параллельных друг другу вертикальных и горизонтальных плоскостей, причем вертикальные жесткие плоскости должны быть расположены в двух взаимно пересекающихся направлениях.
Вследствие этого система будет жесткой и неизменяемой (рис. 10.1).
Число горизонтальных и вертикальных плоскостей произвольно и теоретически ничем не ограничено. Пересекающиеся вертикальные плоскости в плане здания могут образовывать замкнутый или незамкнутый прямоугольник (квадрат), «Н» или «У» образуют пересечения, которые возводятся на всю высоту здания, обеспечивают его устойчивость и называются ядром жесткости.
Монтаж многоэтажных зданий со стальным каркасом

Наружные и внутренние стены и перегородки при расчете каркасов зданий обычно не учитываются, являются лишь нагрузкой, но на самом деле способствуют увеличению жесткости и устойчивости каркаса. Вертикальные жесткие плоскости, помимо того, что они несут вертикальную нагрузку, служат для обеспечения неизменяемости и жесткости каркаса в продольном, поперечном и в произвольном косом направлениях, иначе, для обеспечения общей его устойчивости, а также работают на горизонтальную нагрузку от ветра. Горизонтальные смещения каркаса и колебания его от ветра всецело зависят от жесткости и от конструкции вертикальных плоскостей. Горизонтальные жесткие плоскости представляют собой перекрытия и, выполняя свои обычные функции как пространственная система, обеспечивают неизменяемость здания в плане; они связывают в горизонтальном направлении вертикальные плоскости, удерживая их в определенном положении и, кроме того, что очень важно, служат для распределения горизонтальных нагрузок любого направления между вертикальными плоскостями. Горизонтальные плоскости образованы из балок второстепенных, главных или только из главных с заполнением между ними железобетонными плитами (сборными, пустотелыми, монолитными).
Перекрытие должно быть прочным и надежным в смысле распределения ветровой нагрузки между вертикальными плоскостями и обеспечения неизменяемости каркаса в плане. Желательно, чтобы оно имело малую строительную высоту и было достаточно легким. Вертикальные плоскости образуются колоннами и балками перекрытий (ригелями) путем соединения их в жесткую и неизменяемую систему. Такое соединение может быть осуществлено таким прикреплением балок к колоннам, при котором узлы становятся жесткими и способными воспринимать изгибающие моменты. Эти соединения выполняют на сварке или высокопрочных болтах. При этом каждая вертикальная плоскость будет представлять собой многоэтажную раму с жесткими стыками. Жесткая и неизменяемая система может быть выполнена и с помощью дополнительных элементов, например раскосов, объединяющих две колонны и балки перекрытий (ригели) в простую решетчатую неизменяемую систему.
В несущих комбинированных каркасах зданий из сборно-монолитных, сборных железобетонных или полностью из стальных конструкций общая устойчивость каркаса обеспечивается также вертикальными плоскостями в виде сборных или монолитных стенок жесткости.
Монтаж многоэтажных зданий со стальным каркасом

В других случаях в составе зданий, на всю его высоту предусматривается устройство замкнутой шахты из четырех взаимоперпендикулярных вертикальных жестких плоскостей из стальных (рис. 10.2) или железобетонных конструкций. Эта шахта воспринимает все горизонтальные нагрузки на здание и обеспечивает его общую устойчивость. Такая шахта называется шахтой жесткости или ядром жесткости.
Все остальные элементы каркаса должны крепиться к шахте (ядру) жесткости, а каждое перекрытие представлять единую жесткую и неизменяемую горизонтальную плоскость или жесткий плоский диск. Все примыкающие к ядру жесткости элементы несущего каркаса здания работают в этом случае только на вертикальную нагрузку (рис. 10.3).
Примером многоэтажного здания с несущим стальным каркасом, статическая схема и устойчивость которого решена в виде рамной системы с жесткими сварными узлами, может служить здание МГУ, а примером здания с монолитным ядром жесткости — здание на площади Восстания в Москве. Общая устойчивость, обеспеченная монолитными стыками жесткости, выполнена при сооружении высотных зданий на Новом Арбате.
Монтаж многоэтажных зданий со стальным каркасом

Итак, общая устойчивость стальных или железобетонных, а также комбинированных многоэтажных каркасов зданий может быть обеспечена жесткими взаимно пересекающимися вертикальными стенками (ядрами жесткости), возведенными на всю высоту здания и пересекающимися с этими стенками жесткими дисками горизонтальных плоскостей (перекрытий).
Жесткие вертикальные стенки могут быть выполнены в виде рамных решений (многоэтажной рамы) с жесткими узлами сопряжения ригелей с колоннами); связевых решений (со связями между колоннами); рамно-связевых; сборных или монолитных железобетонных блоков (в комбинированных каркасах зданий). Из таких взаимно пересекающихся стенок могут образовываться ядра жесткости различной конфигурации в плане здания.
Конструктивные элементы стальных каркасов высотных зданий решаются следующим образом:
а) колонны закрытого сечения из четырех уголков крупных профилей (100x16—25) или из универсальной стали (σ = 30—40 мм), свариваемых в пакет, которые обетониваются или оштукатуриваются по сетке для защиты от огня (см. рис. 10.2);
б) стальные ригели двутаврового сечения, сварные, с уширенной нижней полкой, на которую укладываются плиты междуэтажного перекрытия.
Стыки стальных колонн выполняются с фрезерованными торцами. Во избежание возможной неточности совпадения торцов в плане (винтообразность и др.) в верхнем торце предусматривается строганая плита σ = 30—40 мм. Стыки колонн после закрепления болтами и выверки обвариваются по контуру (рис. 10.4).
Монтаж многоэтажных зданий со стальным каркасом

Междуэтажные перекрытия каркаса могут компоноваться:
- из главных и второстепенных балок (при стальном каркасе здания) с укладкой по ним сборных или монолитных железобетонных плит;
- только из главных балок (ригелей) с уширенной полкой, на которую укладываются сборные железобетонные плиты перекрытий;
- из распорных железобетонных плит, укладываемых только по оси колонн, с закладными деталями для сопряжения сварными накладками плит смежных пролетов и ригелей;
- из унифицированных, облегченных, многопустотных плит, составляющих до 70% площади перекрытия, свободно укладываемых в пазы стальных или железобетонных ригелей, но не приваренных к ним из-за отсутствия закладных деталей. Это является серьезным недостатком таких плит, создающим высокую деформативность смонтированных (незамоноличенкых) ярусов каркаса здания, что крайне усложняет монтажные работы.
Обеспечение устойчивости каркаса в период монтажа

В процессе монтажа несущего каркаса здания должны приниматься меры по обеспечению его устойчивости на любом отрезке времени. Это технически сложная и весьма ответственная задача. Кроме того, в период монтажа каркаса здания следует обеспечивать не только прочность и устойчивость смонтированной части каркаса, но и устойчивость его отдельных конструктивных элементов. Всегда учитывается, что оформленные монтажные стыки и узлы в каркасе здания на болтовых (высокопрочных болтах) или сварных соединениях уже создают достаточную их прочность, а наличие установленных проектных связей в здании обеспечивает также жесткость и устойчивость смонтированной части каркаса.
Наиболее распространенной схемой комбинированного каркаса, решаемого из унифицированных конструкций в поперечном направлении, является плоская многоярусная жесткая рама, устойчивость которой создается жесткостью сварных узлов сопряжения ригелей с колоннами. Общая устойчивость частей каркаса, примыкающих к ядру жесткости или к связевым или рамным панелям здания, обеспечивается жесткостью дисков междуэтажных перекрытий каждого этажа, которая практически создается только после замоноличивания всех швов и сопряжений плит с ригелями и колоннами и между собой или после бетонирования сплошной плиты толщиной 60—80 мм, армированной сеткой поверху плит перекрытия,
Монтаж конструкций многоэтажных зданий требует неукоснительного соблюдения одного правила: не приступать к установке следующего яруса (высоту яруса определяет длина отправочного элемента колонны) до выверки и надежного закрепления конструкций нижележащего яруса. Это требование продиктовано необходимостью обеспечения прочности и устойчивости зданий на протяжении всего периода его возведения.
Для возможности опережения крановой сборки каркаса на 5—6 этажей (до трех ярусов) против одного яруса по нормам должны быть выполнены следующие требования:
- проверена устойчивость каркаса в процессе монтажа с учетом принятой в ППР очередности крановой сборки;
- предусмотрена установка временных монтажных связей между колоннами или горизонтальных над междуэтажными перекрытиями в открылках здания, обеспечивающих их устойчивость до набора прочности замоноличенных стыков в плитах перекрытий;
- проектно закреплены вертикальные связи, рамные узлы сопряжений ригелей с колоннами;
- выполнено устройство жестких междуэтажных перекрытий, обеспечивающих общую устойчивость здания; оно не должно отставать более чем на 5 этажей, если в проекте здания нет других указаний;
- произведена проверка прочности отдельных элементов и узлов на нагрузки от самоподъемных или приелонных кранов в местах их опирания.
Проектное закрепление монтажных соединений (стыки колонн, узлы крепления ригелей и связей к колоннам) возможно только после выверки геометрического положения колонн в плане и по высоте, так как отклонения от проектного положения, в первую очередь колонн, многократно повторенные в каждом ярусе, не позволяют смонтировать точно по вертикали направляющие устройства лифтов и наружные ограждающие конструкции здания.
Стальные конструкции каркасов многоэтажных зданий могут монтироваться следующими кранами:
- наземными — башенными, гусеничными (в башенностреловом исполнении), рельсовыми, пневмоколесными. Краны должны иметь достаточные грузовые характеристики (значительную высоту подъема при необходимой грузоподъемности);
- самоподъемными башенными, устанавливаемыми внутри контура здания и опираемыми на смонтированные конструкции. Краны передвигаются вверх по мере крановой сборки и крепятся к каркасу здания (рис. 10.5);
- стационарными прислонными башенными, устанавливаемыми на земле, вне контура здания, и подращиваемые по мере крановой сборки, с закреплением башни к каркасу здания распорками-обоймами;
- комбинированными передвижно-прислонными башенными кранами, используемыми до отметок 50—55 м как свободностоящие, двигающиеся по путям, а на более высоких отметках как стационарные прислонные.
Самоподъемные и прислонные краны могут быть оборудованы: горизонтальными стрелами с подвижной кареткой; подъемными стрелами с грузовым полиспастом на конце стрелы.
Монтаж многоэтажных зданий со стальным каркасом

Краны с подъемными стрелами имеют большой минимальный вылет крюка грузового полиспаста. При длине стрелы 20—25 м он составляет 5—12 м от оси крана. При работе такого крана создается большая мертвая зона, что является большим недостатком. Поэтому предпочтение отдают кранам, оборудованным горизонтальными стрелами, где минимальный вылет крюка грузового полиспаста составляет 2,5—5 м от оси крана.
Для производства работ по монтажу каркаса здания наиболее удобно использование самоходных наземных кранов; они не связывают монтажников и их стоянки могут меняться по ходу работ. Применение же прислонного крана, имеющего стационарную стоянку, накладывает определенные условия на технологию ведения работ, которая не всегда отвечает требованиям монтажа.
Наземными кранами могут быть смонтированы здания высотой до 70 м. Для зданий большей высоты использовать более мощные краны практически нерационально. Прислонными кранами монтируются здания высотой до 150 м. Для самоподъемных кранов высота здания практически неограничивается.
Монтаж стального каркаса здания должен выполняться поэтажно — в первую очередь необходимо монтировать все элементы жесткого ядра здания и тщательно их выверять. Выверка производится зенит-приборами (теодолитами, позволяющими вертикальное визирование), для чего в перекрытии оставляются отверстия на все время монтажа (рис. 10.6).
Монтаж многоэтажных зданий со стальным каркасом

Временное закрепление колонн при монтаже выполняют с помощью кондукторов или инвентарных расчалок, обеспечивающих устойчивость колонн до развязки их постоянными проектными элементами связей, которые уже обеспечивают устойчивость смонтированной части сооружения. Если проектных связей недостаточно, производят установку временных связей. Проектное закрепление колонн выполняют сразу после монтажа и выверки ячейки (четырех колонн, связанных ригелями).
Приступать к монтажу следующего яруса можно только после проектного закрепления всех элементов предыдущего яруса и, если это необходимо, установки временных связей, обеспечивающих устойчивость сооружения.
В случае, если для монтажа каркаса здания применяется прислонный кран, то каркас должен быть проверен на монтажные горизонтальные нагрузки, при необходимости может быть предусмотрена постановка временных монтажных связей.
Из применяемых прислонных кранов следует отметить: кран КП-10 грузоподъемностью 10 т с вылетом крюка до 20 м и 5 т — до 36 м, с высотой подъема крюка до 105 м; кран КП-16 грузоподъемностью 16 т с вылетом до 20 м и 8 т — до 37 м, с высотой подъема крюка до 120 м; краны КБ-573 и КБ-674 грузоподъемностью соответственно 8 и 12,5 т с вылетом крюка 16 и 8 м и 5,5 т с вылетом крюка 25 м.
По мере увеличения высоты здания и башни крана устанавливают горизонтальные рамки, закрепляющие кран к каркасу и передающие горизонтальные реакции от грузового момента на каркас здания.
Самоподъемные краны КП-10 и КП-16 разработаны в трех модификациях. Каждый кран может работать как башенный свободностоящий, прислонный и самоподъемный, в которых использованы без изменений основные конструктивные элементы, узлы и агрегаты привода. Завод-изготовитель (Раменский завод) поставляет башенные краны с дополнительными конструкциями, комплектующими все модификации, что дает возможность монтажной организации широко маневрировать с их использованием. При монтаже многоэтажных каркасов здания самоподъемные башенные краны располагают внутри каркаса в одной из ячеек здания и опирают на ригели, прочность которых должна быть проверена на восприятие монтажных нагрузок.
По схеме опирания освоены краны двух типов:
- с защемлением башни крана в горизонтальной плоскости путем опирания низа башни на опорную раму, закрепленную в четырех точках к ригелям каркаса здания, передающего на них вертикальные усилия (тип УБК);
- с защемлением башни крана в вертикальной плоскости путем опирания низа башни на опорную балку, а на высоте 3—4 этажей — на специальную опору, передающую на каркас здания вертикальные и горизонтальные усилия (тип СКБ),
Краны первого типа грузоподъемностью 5 и 15 т были использованы на монтаже первых высотных зданий в Москве (здание МГУ и др.). Краны типа СКБ грузоподъемностью 5 и 10 т были использованы при монтаже зданий СЭВ и Гидропроекта (рис. 10.7). В качестве примера на рис. 10.8 показаны организация и схема монтажа здания обогатительной фабрики в г. Асбесте высотой 75 м с объемом работ: стальных конструкций — 22 тыс. т., сборных железобетонных конструкций — 26 тыс. м3.
Монтаж многоэтажных зданий со стальным каркасом

Монтировали здание двумя башенными кранами БК-406А грузоподъемностью по 25 т, расположение которых обеспечивало им максимальный фронт работ. Для сокращения сроков и уменьшения работ, выполняемых в наиболее опасных условиях на верху здания, четыре колонны и восемь ригелей укрупняли в пространственные блоки массой до 15 т (рис. 10.8,б). Первоначально в двух горизонтальных стендах две колонны и два ригеля собирали в плоские блоки, которые затем попарно вместе с четырьмя ригелями (рис. 10.8,а) укрупняли в вертикальном кондукторе. Как горизонтальные, так и вертикальные стенды обеспечивали точность геометрических размеров собираемых плоскостных и пространственных блоков.
Собранный блок грузили козловым краном, обслуживавшим площадку укрупнительной сборки, на самоходную рельсовую тележку, которая транспортировала блоки к одному из монтажных кранов. На другую тележку, пути которой были расположены за пределами зоны, обслуживаемой козловым краном, блоки грузили монтажной стрелой, установленной на одной из торцевых колонн здания.
Благодаря укрупнению конструкций число монтажных элементов стальных конструкций было уменьшено с 22 до 12 тыс. единиц, а выработка возросла в 4 раза и достигла 418 кг/чел дн.
Монтаж многоэтажных зданий со стальным каркасом