Монтаж многоэтажных промышленных зданий

Направление и последовательность возведения объектов. Многоэтажные промышленные здания представляют собой объекты высотой от 3 до 12 этажей, шириной от 12 до 42 м и длиной от 100 до 300 м. Размеры сетки колонн составляют 6x6, 9x6. Высота производственного этажа — 3,6-7,2 м. При наличии мостового крана на верхнем этаже высоту помещений последнего принимают 8,4-10,8 м.

Несущие конструкции каркасов сборных многоэтажных здании выполняют из колонн высотой в 1-2 этажа и междуэтажных перекрытий балочного и безбалочного типов, а также рамных конструкций. При этом число типоразмеров сборных элементов в большинстве зданий невелико.

Типовые многоэтажные здания с многократно повторяющимися унифицированными типовыми ячейками и конструкциями относят к однородным объектам.

К. неоднородным же относят многоэтажные объекты, в которых этажи и секции имеют конструкции, отличающиеся по виду, материалам, размерам и т.п.

Технологический процесс возведения однородных многоэтажных производственных зданий включает четыре последовательные стадии: 1) устройство подземных конструкций; 2) возведение наземных конструкций и устройство кровли; 3) выполнение специальных и отделочных работ; 4) монтаж технологического оборудования.

Для неоднородных зданий с неравномерным распределением объемов по секциям и этажам и различными конструкциями объектный поток представляет собой совокупность взаимоувязанных разноритмичных специализированных потоков. Для таких объектов, как и для одноэтажных зданий тяжелого типа, стадии производства работ не всегда могут быть четко разграничены, так как отдельные специализированные потоки в разных частях объекта могут меняться местами в зависимости от расположения неоднородных конструкций здания. Монтаж крупногабаритного технологического оборудования таких зданий совмещают с возведением строительных конструкций.

При возведении здания за ярус принимают этаж, а при двухэтажных колоннах — два этажа; участком является целая секция (температурный блок) или ее половина, если здание имеет ширину 24 м и более.

Неоднородные многоэтажные здания расчленяют на ряд неодинаковых, но однородных по своим конструктивным особенностям и по технологии выполнения процессов участков. Участки назначают в пределах температурных или осадочных швов, либо частей здания определенной этажности и технологического назначения.

Направление возведения зданий принимают снизу вверх, но при этом различают три схемы последовательности возведения: горизонтально-восходящую, вертикально-восходящую и смешанную.

Однородные многоэтажные промышленные здания возводят по горизонтально-восходящей или по вертикально-восходящей схемам.

Горизонтально-восходящая схема (рис. 6.124, а) предусматривает последовательное выполнение работ на участках с переходом к участкам последующего этажа лишь после окончания работ на предыдущем.

Вертикально-восходящая схема (рис. 6.124, б) предполагает поэтажное развитие работ в пределах каждого монтажного участка.

Каждая из схем имеет свои отличительные особенности. При горизонтально-восходящей схеме отделочные работы можно начинать до окончания монтажных работ. Применение вертикально-восходящей схемы возведения ускоряет пуск предприятия, так как появляется возможность монтировать оборудование блоками. Обе схемы возведения могут совмещаться при строительстве одного и того же неоднородного промышленного здания (рис. 6.124, в). Например, в здании, имеющем на каком-либо этаже бункеры, схема возведения до этого этажа может быть вертикально-восходящей для подготовки фронта работ для трудоемкого устройства бункеров. Затем может быть осуществлена горизонтально-восходящая схема для создания требуемого технологического перерыва перед началом возведения последующих этажей над участком с бункерными устройствами.

Рис. 6.124. Схемы возведения многоэтажных промышленных зданий:

а - горизонтально-восходящая схема возведения многоэтажного здания; б — вертикально-восходящая; в – смешанная; г — схема установки монтажного крана с одной стороны здания; д — схема установки двух кранов; е — установка крана посередине здания; ж — расположение крана внутри здания

Выбор кранов зависит от высоты и ширины здания, габаритов и массы поднимаемых элементов, принятой схемы возведения, а также минимального расстояния от наружной поверхности стены до оси крана или его наиболее выступающей части. Выбрав краны по техническим характеристикам, сравнивают их технико-экономические показатели.

При установке башенных кранов учитывают наличие открытого или закрытого котлована, а также конструкций кранов с нижней противовесной или верхней консолью.

В зависимости от ширины здания краны устанавливают с одной стороны, с двух, по середине или внутри объекта.

С одной стороны здания кран устанавливают, если с его помощью можно подать все грузы, необходимые для возведения объекта (рис. 6.124, г).

При установке кранов с двух сторон здания, последнее в продольном направлении, расчленяют на зоны, каждую из которых обслуживает один кран. Зоны в свою очередь расчленяют на участки. При параллельной работе двух кранов принимают меры, исключающие возможность пересечения стрел: один кран работает с опережением, ограничивают угол поворота крана или стрелы и т.д. На рис. 6.124, д показана работа двух кранов, один из которых начинает установку колонн на участке 1 — с торца здания, а второй на участке 3 — от середины здания. Стрелы этих кранов в процессе работы не мешают друг другу.

Устанавливая кран по середине здания, объект возводят по вертикально-восходящей схеме участками, размеры которых в плане определяются зоной действия крана с учетом его допустимого приближения к зданию (рис. 6.124, е).

Возведение здания с помощью крана, расположенного внутри объекта, возможно, если требуемая устойчивость возводимых конструкций неполного поперечника подтверждена расчетом (рис. 6.124, ж). В этом случае здание также строят по вертикально-восходящей схеме. Но в зоне действия крана находятся два участка, возводимые параллельно или последовательно. Часть здания в образовавшемся коридоре выполняют после перемещения крана на следующую позицию.

Последовательность монтажа конструкций зависит от конструктивной схемы здания и от схемы его возведения.

Так, при несущих стенах ригели укладывают после устройства стен. Панели самонесущих стен монтируют после каркаса, иногда с отставанием на этаж. Самонесущие стены из мелкоштучных элементов возводят с внутренних подмостей до устройства перекрытия. Некоторые конструкции зданий монтируют с сухими стыками до четвертого этажа включительно. Монтаж плит перекрытий начинают с распорных.

При вертикально-восходящей схеме возведения здания участками на всю его высоту устанавливают связи для обеспечения продольной устойчивости возводимой части объекта. С этой же целью ригели желательно монтировать одновременное колоннами.

Монтаж зданий из сборного железобетона. Многоэтажные промышленные здания из сборных железобетонных конструкций возводят, главным образом, по типовым проектам, но возможно возведение и по индивидуальным проектам. К наиболее часто встречающимся типам зданий относятся:

♦ здания со сборным каркасом и самонесущими стенами. Каркас этих зданий в поперечном направлении выполняют в виде жестких рам. В продольном направлении колонны соединяют жестким диском — перекрытием, передающим горизонтальные усилия на стены;

♦ здания со сборным каркасом и навесными стеновыми панелями. В этом случае каркас выполняют в двух направлениях рамной конструкции. При наличии рам только в одном направлении в другом ставят связи;

♦ здания рамной конструкции в двух направлениях с безбалочным перекрытием.

♦ Основными элементами каркаса являются колонны со стыками через два этажа, ригели, плиты перекрытий и стеновые панели. Масса элементов каркаса не превышает 10 т.

В зданиях с безбалочными перекрытиями каркас состоит из колонн с разрезкой на один или два этажа, капителей колонн, плит-балок и плит перекрытий, масса элементов до 5 т.

Стыки колонн обычно располагают выше перекрытия на 0,5-1м, что позволяет выполнять стыки со смонтированного перекрытия. Колонны первого яруса заделывают в стаканах фундаментов. Промежуточные стыки колонн выполняют путем опирания колонны на торец нижестоящей колонны со сваркой встык арматурных выпусков и замоноличиванием штраб, при металлическом окаймлении стыка — путем обварки по контуру или приварки накладок. Стык ригелей осуществляют путем сварки арматуры и замоноличивания.

Основное условие монтажа конструкций — обеспечение устойчивости смонтированной части здания и его отдельных элементов — определяет методы возведения производственных зданий в зависимости от конструктивных особенностей каркаса. Это же условие определяет выбор монтажного механизма.

В зданиях, где устойчивость собранного каркаса обеспечивается передачей усилий на самонесущие стены, каркас монтируют одновременно с возведением стен. Выполнение кладки может отставать от монтажа каркаса не более чем на один этаж (ярус), к монтажу последующего яруса можно приступать только после проектного закрепления конструкций предыдущего этажа и достижения бетоном замоноличивания 70 % проектной прочности. При невозможности выполнения этих условий в продольном направлении должны быть поставлены связи в каждом ярусе, обеспечивающие устойчивость каркаса до возведения стен.

Монтажный механизм при возведении таких каркасов располагают за пределами каркаса и передвигают вдоль здания так, чтобы стрела крана могла установить все элементы здания. При большой ширине здания 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 можно монтировать частями снизу доверху. Для зданий этого типа также обязательным является условие проектного закрепления конструкций и достижение 70 % проектной прочности бетона в стыках до начала монтажа последующего яруса. Для монтажа каркасов этого типа могут быть использованы стреловые краны с длинными стрелами.

Для сокращения сроков строительства и ускорения сдачи под смежные строительные работы здание разбивают на очереди (захватки). 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 не иметь простоев крана и рабочих.

Монтаж крупного технологического оборудования большой массы, который сложно выполнять после возведения каркаса, ведут одновременно с монтажом строительных конструкций здания. Увязывают работу двух монтажных организаций при использовании для монтажа конструкций и технологического оборудования одного монтажного механизма при составлении совмещенного графика. При высоте зданий до 24 м работы целесообразно выполнять козловым краном, охватывающим каркас здания.

Монтаж конструкций начинают с укладки сборных фундаментов и конструкций подвальных этажей. При неглубоких подвалах или их отсутствии это выполняют монтажным механизмом, используемым дальше для монтажа каркаса. При больших и глубоких котлованах установить основной механизм нельзя, и для укладки фундаментных блоков и конструкций подвальных этажей применяют гусеничный кран, который передвигается по дну котлована. Подачу конструкций к крану в этом случае осуществляют по специально устроенным съездам. Монтажные краны в этом случае начинают работать только после выполнения нулевого цикла, засыпки землей пазух котлованов, планировки грунта вокруг каркаса, устройства путей под башенные краны или проездов под гусеничные стреловые краны.

Монтаж конструкций каркаса здания начинают с установки колонн. Качество всех смонтированных конструкций в значительной мере зависит от точности установки колонн в плане и по высоте, поэтому их выверке необходимо уделять большое внимание. Установленные колонны первого яруса закрепляют в стаканах фундамента. 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 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;

♦ сваривают стыки колонн после того, как верх колонн закреплен.

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 колонн кондуктор передвигают по перекрытию или переносят краном в следующую ячейку. Монтаж средних распорных плит и плит перекрытий осуществляют после перемещения кондуктора. С этажа на этаж кондуктор переносят монтажным краном, поэтому его масса не может быть больше грузоподъемности крана.

Для сокращения трудоемкости выверки установленных колонн применяют кондуктор РШИ.

Монтаж колонн при использовании кондуктора РШИ выполняют следующим образом. Поднятую краном колонну подводят к месту установки, низ ее тщательно (по рискам) совмещают с верхом колонны нижнего яруса, а верх притягивают к фиксирующим поверхностям захватов выверенного кондуктора. Закрепляют верх колонны гибким канатом, который натягивают винтом. Для упрощения установки низа колонны может быть применен направляющий центральный стержень, вставляемый в отверстие по центру торца колонны.

Стыки колонн сваривают после установка и сварки стыков ригелей и распорных плит.

По окончании монтажа конструкций в ячейках первого ряда распорки, соединяющие платформы кондукторов, складывают или вдвигают и кондукторы краном переносят в ячейки пятого ряда. Точную установку платформы каждого кондуктора на новом месте производят путем совмещения положения распорок всех кондукторов в ячейке третьего ряда с соответствующими отверстиями для их закрепления при помощи винтов, перемещающих платформу. Геодезическая проверка положения платформ в плане необходима только на первой стоянке кондукторов, геодезическую проверку положения каждой колонны не делают. Сварку и замоноличивание стыков выполняют с площадок кондуктора.

Временное крепление колонн после их выверки может быть выполнено также одиночным кондуктором, растяжками или подкосами с винтовыми муфтами, с закреплением их к строповочным петлям нижележащих плит и ригелей. В этом случае стыки колонн сваривают до установки остальных элементов каркаса. При таком методе монтажа точность установки колонн будет несколько меньше и выверять надо каждую колонну. Сварку стыков элементов каркаса в этом случае выполняют с передвижных вышек.

Схема монтажа многоэтажного здания показана на рис. 6.125. Каркас здания состоит из сборных железобетонных элементов, в поперечном сечении представляет собой раму с тремя пролетами. В продольном направлении колонны связаны перекрытием, передающим нагрузки на наружные самонесущие стены. Фундаменты монолитные, здание не имеет подвала.

Рис. 6.125. Схема монтажа многоэтажного здания:

1 — башенный кран; 2 — каркас здания

Колонны массой 4 т с разрезкой на один этаж имеют консоли для опирания ригелей. Стыки колонн расположены выше перекрытия на 0,6 м, выполнены на сварке закладных частей с последующей зачеканкой швов. Стыки ригелей с колоннами также осуществлены на сварке выпусков арматуры с последующим замоноличиванием. Плиты перекрытий уложены на полки тавра ригеля.

Монтаж конструкций каркаса осуществляется башенным краном грузоподъемностью 8 т на вылете крюка 16 м и 5,5 т на вылете крюка 25 м.

Для передвижения крана вдоль здания были предусмотрены пути, рядом с которыми расположен склад с запасом конструкций, обеспечивающим бесперебойный монтаж. Подавались конструкции на склад автотранспортом, для чего вокруг строящегося здания была предусмотрена кольцевая дорога (рис. 6.126).

Монтировали конструкции поэтажно, а на каждом этаже — комплексно по захваткам. Колонны до сварки после выверки закрепляли кондукторами на две колонны, которые одновременно являлись подмостями для крепления стыков ригелей с колоннами. После сварки стыков колонн устанавливали ригели и сваривали стыки. Затем устанавливали и приваривали распорные плиты, а после — промежуточные плиты.

Сдачу конструкций под смежные работы производят участками, ограниченными температурными швами.

Монтаж каркаса опережает кладку стен на один этаж, что позволяет вести ее с готовых перекрытий. При отставании кладки необходимо устанавливать вдоль здания временные связи, обеспечивающие устойчивость каркаса.

Рис. 6.126. Схема организации площадки:

1 – зона складирования железобетонных элементов; 2 – улица; 3 – автодорога; 4 – башенный кран; 5 – пути крана

Схема монтажа здания холодильника с безбалочным перекрытием приведена на рис. 6.127.

Здание с высотой каркаса 30,7 м выполнено из конструкций с безбалочным перекрытием и жесткими узлами, имеет семь этажей по 4,8 м, из них один подвальный. Здание имеет ширину 50 м, длину 132 м, сетку колонн 6х6 м. Стеновые панели отстоят от осей крайнего ряда на 1,5 м. Отметка верха пола подвала — 3,15 м. Фундаменты под колонны стаканного типа, монолитные.

Рис. 6.127.Схема организации монтажа каркаса здания холодильника:

а — план монтажной площадки; б — монтаж каркаса; 1 — автодорога; 2 — зона складирования; 3 — кран КБ-6; 4 — каркас здания; 5 — зона перемещения груза краном;

6 — кран КБ-403А; 7 — съезд; 8 — кондуктор

Основными элементами каркаса являются колонны сечением 500х500 мм, высотой 4,8 м, капители с центральным отверстием для оголовка колонны, надколонные плиты, укладываемые на капители в обоих направлениях, и пролетные плиты. Монтажные узлы после сварки закладных частей замоноличиваются. Общий объем работ составляет 7500 м³. Масса отдельных элементов не превышает 8 т, что обусловило выбор монтажных кранов. Большая ширина здания потребовала установки кранов с двух его длинных сторон, вдоль которых краны перемещаются. 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, высотой подъема 43,5 м, с другой стороны — кран КБ - 403А 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 4 захватки. Колонны до сварки после выверки закрепляют кондуктором на две колонны, который одновременно является подмостями. Установленную по рискам колонну временно закрепляют в кондукторе (рис. 6.128), затем приваривают закладные части и замоноличивают стык колонн. После сварки стыка колонн устанавливают капитель и выверяют ее установку домкратами на кондукторе. Рабочая площадка кондуктора служит подмостями. После сварки стыковых частей капители устанавливают надколонные плиты и сваривают закладные части. Перемещение кондуктора производят краном, пролетные плиты монтируют после переноса кондуктора. Замоноличивание стыка капители выполняют только после установки и приварки колонны следующего яруса. Один кран обслуживает два кондуктора.

Рисунок 6.128 Кондуктор:

1 — рабочее положение винтов для выверки капителей; 2 — площадка; 3 — нерабочее положение винтов; 4 — траверса для подъема колонн; 5 — площадка; 6 — хомут незакрепленный; 7 — рама; 8 — хомут закрепленный

Организация работ но возведению многоэтажного каркаса главного корпуса сахарного завода с применением козлового крана показана на рис.6 129. Здание имеет размер в плане 36х144 м, высоту этажа 3,8 м, сетку колонн 6х6 м. Верхний этаж перекрыт сегментными фермами пролетом 36 м, массой 22 т. Корпус насыщен технологическим оборудованием различной массы.

Монтаж конструкций можно выполнять только кранами, перемещающимися снаружи здания. Наиболее рациональным является применение козлового крана, объемлющего здание. Также могут быть применены два стреловых крана с башенно-стреловым оборудованием или башенные краны. Такие краны могут устанавливать конструкции каркаса и технологическое оборудование по совмещенному графику.

Весь объем работ разбивают на две захватки, расположенные между температурными швами, на каждой из которых работы ведут тремя потоками. Первым потоком монтируют нижние части наружных колонн, конструкции рабочей площадки на отметке 7,8 м и оборудование на нулевой отметке. Вторым потоком монтируют внутренние конструкции с рабочей площадкой на отметке 16,5 м и оборудование на отметке 7,8 м. Третьим потоком — конструкции покрытия и стеновые панели.

Рис.6.129. Схема монтажа каркаса здания сахарного завода козловым краном:

1 — башенный кран; 2 — передвижной шевр для установки плит покрытия; 3 — козловой кран При монтаже конструкций на одной захватке, на другой монтируют технологическое оборудование. Технологическое оборудование на отметке 16,5 м устанавливают до монтажа перекрытия. Так же по захваткам производят другие монтажные работы.