Технологические особенности возведения высотных каркасных зданий

МОНТАЖ ЗДАНИЙ ПРИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОМ КАРКАСЕ

Для сокращения сроков строительства и ускорения произ­водства работ здание разбивают на захватки и рабочие участки. Возведение здания осуществляют по одно- или двухзахватной системе. Захватки обычно ограничиваются температурными швами, каждая захватка делится на два участка. Если на первом участке захватки осуществляют монтаж, то на втором в это же время на ранее смонтированных элементах осуществляют окон­чательную сварку стыков и их заделку и заливку швов. Работы организуют вертикальным потоком при поэтажном монтажеили последовательными ярусами сразу на высоту яруса. Ярус по высоте обычно составляет 2...4 этажа и зависит от конструктив­ных особенностей здания и принятой высоты колонн. Иногда применяют неразрезные колонны на высоту сразу 6 этажей, вы­сота монтажного яруса в этом случае также составит 6 этажей. Одноэтажную разрезку применяют крайне редко, обычно при использовании в каркасе рамных железобетонных элементов.

В зависимости от конструктивного решения наиболее рас­пространены следующие типы зданий:

• 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;

• со сборным каркасом и навесными панелями. При таком ре­шении каркас выполняют рамной конструкции в двух направ­лениях, а при наличии рам только в одной плоскости, в другой ставят связи;

• рамной конструкции с безбалочным перекрытием. Основны­ми элементами каркаса являются колонны со стыками через 2 этажа, ригели, плиты перекрытий и стеновые панели.

Возведение высотного здания подразделяют на следующие этапы:

• возведение подземной части здания;

• бетонирование ядра жесткости;

• монтаж сборных конструкций или возведение монолит­ного каркаса;

• монтаж перегородок;

• отделочные работы.

Монтаж конструкций каркаса включает установку конст­рукций в проектное положение, их выверку, сварку стыковых соединений, противокоррозионную защиту, заделку стыков и швов. Указанные процессы обычно выполняют двумя смежны­ми потоками:

1) устанавливают элементы каркаса, осуществляют сварку и антикоррозионную защиту конструкций;

2) осуществляют замоноличивание монтажных стыков, уз­лов, заливку швов плит перекрытий и бетонирование моно­литных участков каркаса.

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 уделить большое внимание.

Колонны первого яруса заделывают в стаканах фундамен­тов, на последующих ярусах колонны временно закрепляют в кондукторах. Применяют кондукторы на одну, две и четыре колонны. При применении групповых кондукторов на четыре колонны в работе должно быть не менее двух кондукторов, что позволит одновременно монтировать три смежные ячейки.

При установке ригелей и плит групповой кондуктор слу­жит в качестве подмостей. После выполнения в ячейке сварки всех стыков кондуктор перемещают на следующую стоянку.

При использовании кондукторов выверку каждой колонны по осям осуществляют с помощью винтовых устройств кон­дукторов, обеспечивающих принудительную выверку колонн и временное их закрепление, которое может выполняться также с помощью инвентарных расчалок или жестких подкосов с винтовыми муфтами, подкосы закрепляют к закладным пет­лям ранее установленных конструкций.

Работы второго потока осуществляют непосредственно по­сле установки и выверки конструкций каждого яруса отдель­ного монтажного участка на захватке.

Элементы каркаса устанавливают в последовательности, обеспечивающей создание замкнутых ячеек каркаса и, следо­вательно, устойчивость смонтированных конструкций. При са­моподъемном кране сначала устанавливают конструкции яче­ек, расположенных вблизи крана, затем — более удаленных.

При каркасе из сборных железобетонных конструкций его жесткость и устойчивость обеспечиваются не только прочно­стью самих конструкций, но и прочностью стыков колонн, всех остальных стыков элементов каркаса. Запрещается при­ступать к монтажу конструкций последующего этажа, пока не будут закреплены сварными соединениями все стыки и узлы предыдущего.

В железобетонных каркасах с плоскими вертикальными диафрагмами жесткости монтаж конструкций каждого яруса (этажа) выполняют в такой последовательности:

1) колонны, диафрагмы жесткости, ригели;

2) наружные стеновые панели, оставшиеся внутренние па­нели и перегородки;

3) лестничные площадки и марши, плиты перекрытий.

Широкое распространение получило использование кры-

шевых кранов для монтажа стеновых панелей, других элемен­тов ограждения. Они применимы для бетонирования верхних ярусов ядра жесткости на высоту до 6 этажей, для подачи на высотные приемные площадки бетона, раствора, мелкоштуч- 166 ных и сыпучих материалов, санитарно-технического оборудо­вания, столярных изделий и т. д.

Монтаж стеновых панелей либо совмещают с монтажом каркаса и ведут параллельно, либо их навешивают сразу на всю высоту здания после окончания возведения каркаса. Во втором случае для монтажа стеновых панелей может быть за­действован крышевой кран.

Элементы железобетонного каркаса устанавливают в после­довательности, обеспечивающей создание замкнутых ячеек кар­каса. Все несущие конструкции и связи необходимо закреплять сразу после выверки элементов каждой ячейки. Особое внима­ние необходимо уделить правильности положения колонн в плане и обеспечению их вертикальности. Для этого колонны устанавливают с помощью одиночных, групповых кондукторов и РШИ, с применением подкосов и гибких расчалок.

Межколонные плиты-распорки укладывают сразу после ри­гелей, их приваривают к закладным деталям, расположенным на опорных гранях ригелей и элементов стен жесткости. Рядо­вые плиты приваривают к закладным деталям обязательно в трех узлах. Качество приварки каждой плиты необходимо про­контролировать до укладки соседней плиты.

МОНТАЖ ЗДАНИЙ ПРИ СТАЛЬНОМ И СМЕШАННОМ КАРКАСАХ

Высота каркаса может достигать 200 м и более, а общая масса — десятков тысяч тонн. Стальной каркас высотного зда­ния состоит из колонн и ригелей, соединенных в двух направ­лениях жесткими сварными узлами в рамные системы, вос­принимающие вертикальные и горизонтальные (ветровые) нагрузки. Колонны изготавливают сварными с использованием, по возможности, стандартных прокатных профилей. Наиболее часто встречаемые сечения — двутавровое, квадратное и кресто­вое. Торцы у колонн обычно фрезеруют. Стыки стальных ко­лонн выполняют с фрезерованными торцами. Во избежание возможного неточного совпадения торцов в плане в верхнем торце предусмотрена строганая плита. Стыки колонн после за­крепления болтами и выверки проваривают по контуру.

Стыки колонн каркаса располагают через каждые два, три или четыре этажа на одном уровне и для удобства производст­ва монтажных соединений находятся на высоте 80... 120 см от уровня перекрытий. Для обеспечения долговечности и огне­стойкости стальной каркас армируют и обетонируют, что с учетом включения в работу на сжатие бетона приводит в це­лом к снижению расхода металла.

Стальные ригели каркаса обычно бывают двутаврового се­чения, сварные, с уширенной нижней полкой, на которую укладывают плиты междуэтажных перекрытий.

Междуэтажные перекрытия каркаса могут компоноваться:

• из главных и второстепенных балок (при стальном каркасе здания) с укладкой по ним сборных плит или бетонированием монолитного перекрытия;

• только из главных балок (ригелей) с уширенной полкой, на которую укладывают 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 или многопустотных плит перекрытий, свободно укладываемых в пазы стальных или железобетонных ригелей, но не привариваемых к ним из-за от­сутствия закладных деталей.

В несущих каркасах ряда зданий предусматривается на всю высоту устройство замкнутой шахты из четырех взаимно пер­пендикулярных вертикальных жестких плоскостей из стальных 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 этому 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.

Возведение зданий со стальным каркасом можно осуществ­лять раздельным и комплексным методами. При раздельном методе сначала на всю высоту монтируют стальной каркас, за­тем начинают общестроительные работы. Достоинство такого решения — более широким фронтом, большим количеством кранов можно вести монтажные работы одновременно на не­скольких захватках, затем также по всему зданию и общестро­ительные работы. Но при таком решении требуется обеспече­ние повышенной жесткости каркаса в процессе монтажа, что приводит к дополнительному расходу металла. По этой причи­не при комплексном методе на 30...40% сокращается расход металла на каркас здания.

При комплексном методе возведения здания одновременно выполняют монтажные, строительные, специальные и отде­лочные работы. Монтаж металлоконструкций осуществляют на верхнем ярусе (верхних двух-четырех этажах): на самом верху — монтаж, несколько ниже — выверку и в нижней час­ти яруса — окончательную сварку и клепку монтажных соеди­нений.

Одновременно, с отставанием на 2...3 этажа (на следующем ярусе), ведут монтаж сборных железобетонных перекрытий. При большем разрыве по высоте укладка плит будет затрудне­на вышерасположенным металлическим каркасом. С отстава­нием еще на 4...5 этажей осуществляют обетонирование кар­каса, устройство монолитных участков перекрытий. Еще ниже по вертикали выполняют установку оконных переплетов с остеклением, ниже оштукатуривание, еще ниже — другие отде­лочные и специальные работы. Таким образом, работы по воз­ведению здания ведут одновременно на 8... 10 этажах.

В сборно-монолитном конструктивном решении в одном цикле совмещают монолитные и сборные процессы, последо­вательность их выполнения определяется конструктивными особенностями здания.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ КАРКАСА В ПЕРИОД МОНТАЖА

Монтаж конструкций многоэтажных зданий требует неукос­нительного соблюдения следующего правила: не приступать к установке конструкций следующего яруса (высоту яруса опреде­ляет длина отправочного элемента колонны) до выверки и на­дежного закрепления нижележащего. Это требование продикто­вано необходимостью обеспечения прочности и устойчивости здания на протяжении всего периода его возведения.

В процессе крановой сборки каркаса на высоту 5...6 эта­жей должны быть выполнены следующие требования:

• проверена устойчивость каркаса в процессе монтажа в со­ответствии с рекомендованной в ППР очередностью крановой сборки;

• предусмотрена установка временных монтажных связей между колоннами, обеспечивающих их устойчивость до набора прочности замоноличенных стыков в плитах перекрытий;

• проектно закреплены вертикальные связи, рамные узлы сопряжения ригелей с колоннами;

• выполнено устройство жестких междуэтажных перекры­тий, обеспечивающих общую устойчивость здания;

• осуществлена проверка прочности отдельных элементов каркаса и узлов на нагрузки от самоподъемных и приставных кранов в местах их опирания на каркас.

Монтаж стального каркаса здания следует выполнять поя- русно — в первую очередь необходимо смонтировать все эле­менты ядра жесткости и тщательно их выверить. Временное закрепление колонн при монтаже выполняют с помощью кон­дукторов или инвентарных расчалок, обеспечивающих устой­чивость колонн до раскрепления их постоянными проектными элементами связей, которые уже обеспечивают устойчивость смонтированной части сооружения. Если проектных связей недостаточно для обеспечения жесткости каркаса, устанавли­вают временные связи. Проектное закрепление колонн выпол­няют сразу после монтажа и выверки элементов ячейки — че­тырех колонн, связанных ригелями.

Приступать к монтажу следующего яруса можно только по­сле проектного закрепления всех элементов предыдущего и, если это необходимо, установки временных связей, обеспечи­вающих устойчивость сооружения.

При монтаже многоэтажных зданий из сборного железобе­тона основным требованием к производству работ является обеспечение прочности и устойчивости не только смонтиро­ванной части сооружения, но и отдельных конструктивных элементов. Требования СНиП о достижении проектной проч­ности бетона в замоноличенных стыках и узлах несущих кон­струкций нижерасположенного яруса может значительно сни­зить темп крановой сборки и удлинить общие сроки монтажа каркаса здания, особенно в зимнее время.

Для частичного выполнения этих требований и продолже­ния монтажа каркаса, не ожидая набора бетоном требуемой прочности, необходимо:

• во всех элементах каркаса (колонны, ригели, плиты пе­рекрытий) предусмотреть закладные детали, приварка которых после установки конструкции в проектное положение уже обеспечивает устойчивость и снижает риск деформирования каркаса до замоноличивания монтажных сопряжений;

• установить временные монтажные вертикальные связи между колоннами или горизонтальные связи над междуэтаж­ными перекрытиями в крайних пролетах, обеспечивающие их устойчивость до набора прочности замоноличенных узлов и стыков в плитах перекрытий;

• проверить прочность элементов и узлов на нагрузки от самоподъемных кранов в местах их опирания на эти эле­менты;

• проверить устойчивость каркаса в процессе монтажа с уче­том принятой в ППР очередности крановой сборки и замоно- личивания стыков и узлов;

• обеспечить совместную работу каркаса стенок монолитной шахты жесткости и постоянных связей, обеспечивающих устой­чивость ядра жесткости.

В состав унифицированных каркасов многоэтажных и вы­сотных зданий включены распорные плиты, которые устанав­ливают по оси колонн и 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 сопряжений плит с ригелями и колоннами, а также швы между плитами должны быть замо- ноличены немедленно после окончания монтажа каждого эта­жа (яруса).