Монтаж зданий из сборного железобетона

29.06.2016

Основной объем многоэтажных производственных зданий из сборных железобетонных конструкций возводят по типовым сериям, однако эти здания могут возводиться и по индивидуальным проектам.
В зависимости от конструктивного решения необходимо отметить следующие наиболее распространенные типы зданий:
- здания со сборным каркасом и самонесущими стенами. Каркас таких зданий в поперечном направлении компонуют из жестких рам. В продольном направлении колонны соединяют жестким диском-перекрытием, передающим горизонтальные усилия на стены;
- здания со сборным каркасом и навесными панелями. При таком решении каркас выполняют рамной конструкции в двух направлениях. При наличии рам только в одном направлении в другом ставят связи;
- здания рамной конструкции с безбалочным перекрытием. Основными элементами каркаса являются колонны со стыками через два этажа, ригели, плиты перекрытий и стеновые панели. Масса элементов не превышает 10 т.
Каркас состоит из колонн с разрезкой на один или два этажа, капители колонн, плиты-балки и плиты перекрытий, масса элементов до 5 т. Стыки колонн, как правило, располагают на 0,5—1 м выше перекрытия для удобства оформления стыка. Стыки колонн решают преимущественно в виде выпусков рабочей арматуры, свариваемой встык. По окончании сварки и контроля стыки замоноличивают, колонны первого яруса заделывают в стаканах фундаментов. Стыки ригелей осуществляют путем сварки арматуры и последующего замоноличивания.
Типовые здания имеют высоту обычно до 35 м, сетку колонн 6x6 и 6x3 м, высоту этажа 3,6; 4,8; 7,2; 10,8 м, ширину 27 м и более. Применяют здания с размерами между осями 6+3+6 и 7+3+7 м, высотой до 30 м и шириной до 36 м.
Как при монтаже стальных каркасов многоэтажных зданий, так и при монтаже таких же зданий из сборных железобетонных конструкций основным требованием к производству работ по их монтажу является обеспечение прочности и устойчивости каркаса на всех стадиях его монтажа. Должны обеспечиваться не только прочность и устойчивость монтируемого сооружения или его части, но и прочность, и устойчивость отдельных конструктивных элементов каркаса.
Вместе с тем СНиП разрешает приступать к монтажу каждого вышерасположенного яруса многоэтажного здания только после достижения проектной прочности бетона в замоноличенных стыках и узлах несущих конструкций нижерасположенного яруса, что значительно снижает темп крановой сборки и удлиняет общие сроки монтажа каркаса, особенно в зимнее время.
Для выполнения всех этих требований, а также для возможности опережения крановой сборки каркаса на 5—6 этажей, не ожидая набора прочности бетона, следует:
- во всех элементах (колонны, ригели, плиты перекрытия) предусмотреть стальные закладные детали, приварка которых после установки уже обеспечивает устойчивость и снижает деформативность каркаса до замоноличивания монтажных сопряжений;
- установить временные монтажные вертикальные связи между колоннами или горизонтальные над междуэтажными перекрытиями в открылках здания, обеспечивающих их устойчивость до набора прочности замоноличенных узлов и стыков в плитах перекрытий;
- проверить прочность отдельных элементов и узлов на нагрузки от самоподъемных кранов в местах их опирания;
- проверить устойчивость каркаса в процессе монтажа с учетом принятой в проекте производства работ очередности крановой сборки и замоноличивания стыков и узлов;
- в стенки монолитной шахты жесткости включить постоянные связи, обеспечивающие устойчивость шахты (ядра жесткости).
В унифицированных многопустотных плитах и ригелях закладные детали не предусмотрены, и плиты свободно укладываются в пазы ригелей без приварки, что резко повышает деформированность смонтированной части каркаса.
Исключение составляют распорные плиты, устанавливаемые по оси колонн, в которых предусмотрены закладные детали, позволяющие соединить между собой стыковыми накладками плиты двух смежных пролетов. Поэтому для включения в работу всего диска междуэтажного перекрытия каждого этажа, обеспечивающего устойчивость смонтированной части каркаса, все узлы сопряжения плит с ригелями и колоннами, а также швы между плитами должны быть замоноличены немедленно после окончания крановой сборки каждого этажа.
Для улучшения технологичности монтажа многопустотные плиты унифицированных конструкций, а также ригели должны быть конструктивно доработаны с включением закладных деталей.
Монтажные механизмы при возведении каркасов зданий располагают за пределами каркасов и передвигают вдоль здания так, чтобы стрела крана могла установить все элементы здания. При большой ширине каркаса и невозможности охватить его полностью с одной стороны монтаж выполняют двумя кранами, перемещающимися по двум сторонам здания. Большая высота зданий и поэтажный метод монтажа требуют наличия большого подстрелового пространства и применения высокого башенного крана или стрелового крана с башенно-стреловым оборудованием. Здания рамной конструкции в двух направлениях могут монтироваться частями, снизу доверху стреловыми кранами с длинными стрелами.
Для сокращения сроков строительства и ускорения сдачи под смежные строительные работы здание разбивают на очереди (захватки). В плане захватки обычно ограничиваются температурными швами, каждый участок делится на захватки в пределах этажа. Число захваток на этаже не должно быть менее двух. Если на первой захватке ведут установку элементов, то на второй в то же время закрепляют стыки или выдерживают бетон, если это необходимо.
Размер захваток определяют из условия равной продолжительности работ на каждой захватке с тем, чтобы избежать простоев.
При высоте зданий до 24 м и ширине до 38 м работы по их монтажу целесообразно выполнять козловым краном, охватывающим весь каркас здания. Подачу конструкций под кран осуществляют по железнодорожному пути, уложенному за пределами монтируемого здания в пролете крана или по автодороге.
Кроме того, в торцах здания могут располагаться резервные склады конструкций, обслуживаемые этим же козловым краном.
Козловые краны имеют наибольшую стоимость машино-смены, несложны при перебазировании и монтаже. Устройство путей под кран в виду их простоты не вызывает большой сложности и стоимость их незначительна. Козловым краном может монтироваться любой элемент здания на протяжении всего периода его монтажа, что является важным обстоятельством, особенно в случае некомплектных поставок конструкций или при предусматривании в здании технологических проемов для монтажа оборудования и пр.
В практике строительно-монтажных работ козловые краны больших пролетов (до 44 мм) и со значительной высотой подъема груза (до 26 м) успешно применялись на монтаже многих сахарных, алюминиевых и других заводов.
Обычно монтаж конструкций каркаса здания начинают с установки колонн. Качество всех смонтированных конструкций в значительной мере зависит от точности установки колонны в плане и по высоте, поэтому их выверке необходимо уделять большое внимание. Установление колонны первого яруса закрепляют в стаканах фундаментов. На последующих ярусах колонны временно закрепляют в кондукторах. Применяют кондукторы на одну, две и четыре колонны. Комплект кондукторов должен обеспечивать временное закрепление всех колонн в пределах одной захватки до их проектного закрепления. При применении кондукторов на четыре колонны для монтажа каркаса из типовых конструкций каждый кран должен обслуживать не менее двух кондукторов, что позволяет монтировать одновременно три ячейки, В отличие от одноэтажных зданий многоэтажные производственные здания из сборных железобетонных конструкций монтируют комплексно, попанельно. Для обеспечения точности монтажа каркаса работы производят в такой последовательности: устанавливают, выверяют теодолитом и закрепляют в кондукторе четыре колонны одной ячейки; устанавливают ригели этой же ячейки, подгоняют и сваривают стыки их примыканий; устанавливают и приваривают распорные плиты между колоннами; после того, как верх колонн закреплен, сваривают стыки колонн.
В этом случае влияние от наложения сварных швов на положение колонны будет минимальным.
При установке ригелей и плит кондуктор служит в качестве подмостей. После сварки стыков колонны его передвигают по перекрытию или переносят краном на следующую ячейку. Монтаж средних распорных плит и плит перекрытий осуществляют после передвижения кондуктора. С этажа на этаж кондуктор переносят монтажным краном, поэтому масса кондуктора не может быть больше грузоподъемности крана.
Во всех случаях при применении кондукторов для установки одной, двух или четырех колонн выверка каждой колонны по своим осям производится с помощью винтовых устройств кондукторов, обеспечивающих принудительную выверку колонн и временное их закрепление колонн может также выполняться с помощью инвентарных расчалок или жестких подкосов с винтовыми муфтами, закрепляемыми к закладным петлям ранее установленных конструкций. В этом случае стыки колонн сваривают до установки других конструкций и точность установки колонн будет несколько меньше.
Схема монтажа многоэтажного здания холодильника с безбалочным перекрытием показана на рис, 10.9. Здание с высотой каркаса 30,7 м выполнено из конструкции серии ИИ-70 с безбалочным перекрытием и жесткими узлами, имеет семь этажей по 4,8 м, один из них подвальный. Здание имеет ширину 50 м, длину 132 м., сетку колонн 6x6 м. Стеновые панели отстоят от осей крайнего ряда на 1,5 м. Отметка пола подвала — 3,15 м. Фундаменты под колонны стаканного типа монолитные.
Монтаж зданий из сборного железобетона

Основными элементами каркаса являются колонны сечением 500x500 мм, высотой 4,8 м, капители с центральным отверстием для оголовки колонны, надколонные плиты, укладываемые на капители в обоих направлениях, и пролетные плиты.
Монтажные узлы после сварки закладных частей замоноличиваются.
Общий объем работ 75 000 м3. Масса отдельных элементов не превышает 8 т, что обусловило выбор монтажных кранов. Большая ширина здания потребовала установки кранов с двух сторон здания. Краны перемещаются вдоль длинной стороны здания. Вдоль путей кранов с каждой стороны здания расположены склады конструкций.
С одной стороны здания расположен кран КБ-674 со стрелой 50 м, грузоподъемностью 12,5 т, с высотой подъема 43,5 м. С другой стороны находится кран КБ-160,2 со стрелой 25 м и максимальной грузоподъемностью 8 т при вылете крюка до 17 м и высоте подъема при этом до 55 м.
Конструкции каркаса монтируют поэтажно с разбивкой здания в плане на четыре захватки. Колонны до сварки после выверки закрепляют кондуктором на две колонны, который одновременно является подмостями. Установленную по рискам колонну временно закрепляют в кондукторе (рис. 10.10), затем приваривают закладные части и замоноличивают стык колонны. После сварки стыка колонны устанавливают капитель и выверяют домкратами на кондукторе. Рабочая площадка кондуктора служит подмостями. После сварки стыковых частей капители устанавливают надколонные плиты и сваривают закладные части. Перемещают кондуктор краном, пролетные плиты монтируют после переноса кондуктора. Стыки капители замоноличивают только после установки и приварки колонны следующего яруса. Один кран обслуживает два кондуктора.
Монтаж зданий из сборного железобетона

Определенный интерес могут представить краткие сведения об истории строительства многоэтажных зданий (небоскребов) в Америке.
Первое многоэтажное здание со стальным каркасом высотой в 20 этажей было построено в 1893 г. в Чикаго. Следующее здание, но уже в 30 этажей было возведено в Нью-Йорке в 1904 г. Затем там же в 1907 г. построено здание Singer высотой в 47 этажей и в 1910—1913 гг. громадное здание Woolworth в 55 этажей.
В 1929 г. в Нью-Йорке в числе других очень высоких зданий возводится сверхмногоэтажное здание Empire State Building высотой в 102 этажа (407 м). К 1940 г, в одном только Нью-Йорке уже было построено более десятка зданий высотой 50— 70 этажей и немало высотных зданий в других городах. В Европе, особенно в городах Англии и Германии, иные экономические условия и меньшее совершенство строительной техники не способствовали строительству сверхмногоэтажных зданий и до 1940-х гг. там было построено несколько зданий высотой 20—26 этажей со стальными каркасами.
Позже стальные каркасы многоэтажных зданий получили распространение также в Южной Америке, Канаде, Японии, Китае, Индии и Африке. Конструкции стальных каркасов изготовляли клепаными, с монтажными соединениями (стыками) на заклепках. Характерно, что в Америке и Великобритании стальные каркасы всех высотных зданий монтировались по преимуществу полноповоротными вантовыми кранами (вантовыми дерриками).
Несмотря на ряд известных преимуществ вантовых кранов — простоту изготовления и невысокую стоимость, — их эксплуатация в условиях работы на высотных зданиях чрезвычайно усложнена из-за серьезных неудобств с креплением вант к смонтированным конструкциям с очень малым заложением (в = 0,4-0,5 H мачты). Из-за этого повороты стрелы крана, связанные с беспрепятственным прохождением под вантами, допустимы только при минимальных вылетах, для чего в конструкции крана предусмотрена возможность почти полного прилегания стрелы к мачте, а поворот крана осуществляют с помощью поворотного круга или вручную рычагом, закрепленным в нижнем конце мачты. Сложным и трудоемким процессом является передвижка крана вверх на 2—4 этажа. Сначала освобождают стрелу и, пользуясь ею, переставляют вверх мачту, затем, после закрепления на вантах, мачтой поднимают вверх стрелу. Время перестановки вантового крана при налаженной работе 3—5 ч.
При перестановке вантового крана лебедка остается на месте, даже при очень большой высоте здания. Для пропуска канатов в междуэтажных перекрытиях оставляют проемы или не бетонируют ячейку перекрытия.
По условиям ограниченной канатоемкости лебедок вантовых кранов высота подъема грузов имеет определенные границы, поэтому эти краны работают совместно с жесткими дерриками или поворотными стрелами, которыми поднимают монтируемые конструкции на промежуточные перегрузочные площадки. Предел высоты здания для монтажа вантовыми кранами, берущими элементы каркаса с земли, — примерно 25—30 этажей. Обычно в плане каркаса здания располагают несколько основных вантовых кранов (в зависимости от площади здания). Учитывая стесненные условия монтажных площадок (обычно монтаж зданий выполняется на действующих магистральных улицах), устройство каких-либо приобъектных складов исключается. Подача конструкций производится автотранспортом строго по графику, помарочно и непосредственно к каждому вантовому крану, который имеет определенную нумерацию.
В наших условиях такой метод монтажа называется «монтаж с колес», в условиях Америки он так и выполняется.
Быстрота возведения зданий в Америке в основном является следствием продуманной и подробно разработанной организации строительного производства и основывается на следующих главнейших технических и организационных мероприятиях:
- полная проработанность своевременно выполненного проекта сооружения, тщательно увязанного с возможностями строительства;
- тщательная и безошибочная увязанность сроков выполнения работ с транспортными возможностями, методами производства работ и наличием материалов и рабочей силы;
- максимальная простота сооружения и его конструкций, обеспечивающая легкое производство работ с применением механизмов и минимума рабочей силы;
- широкое применение готовых деталей, обеспечивающих сборность и стандартность;
- параллельное выполнение наибольшего возможного количества различных строительных работ;
- производство работ широким фронтом с одновременным участием максимального числа рабочих при высокой производительности труда.
Несмотря на отсутствие приобъектных складов, подсобных мастерских, а также на то, что различные виды работ выполняют разные специализированные фирмы, иной раз с противоречивыми интересами, на американских стройках весьма редки случаи нарушения сроков выполнения работ, переделок и простоев, что свидетельствует о достаточно высокой организационной культуре этих предприятий.