Технология возведения зданий из сборных конструкций

                                   Лекция № 2                                             (4 часа)

ТЕМА: технология возведения зданий из сборных конструкций

1. Общие сведения о возведении зданий из сборных конструкций

а) Строительно-конструктивные решения полносборных

жилых и общественных зданий

Сборные здания по конструктивным признакам подразделяются на крупнопанельные, каркасные, крупноблочные и объемно-блочные. По конструктивной схеме современные крупнопанельные здания могут быть разбиты на 4 группы :  с малы, большим и смешанным шагом поперечных несущих стен и с продольными несущими стенами.

В зданиях с поперечными несущими стенами наружные стены могут быть несущими, самонесущими и навесными.

Рекомендуемые материалы

Каркасные здания по конструктивному исполнению бывают с балочными и безбалочными конструкциями перекрытий, а также с этажом в межферменном пространстве. Две последние схемы применяются в промышленных зданиях. Расположение ригелей в каркасах балочной конструкции может быть продольным или поперечным. Панели наружных стен в этих зданиях бывают самонесущими или навесными. Здания объемно-блочной конструкции подразделяются на 3 основных конструктивных схемы:

● панельно-блочная – сочетание несущих объемных блоков с плоскими панелями перекрытий и навесными или самонесущими панелями наружных стен;

● каркасно-блочная – сочетание  несущих блок-комнат с несущим каркасом. В домах такой конструкции все нагрузки воспринимает ж/б каркас, блок-комнаты опираются на поперечные или продольные ригели;

● объемно-блочная – сплошная расстановка объемных элементов без применения плоских конструкций. Основной конструктивной системой жилых домов является крупнопанельная, а общественных и административных  бытовых зданий – каркасная.

По этажности здания делятся на малоэтажные (1-2 этажа), среднеэтажные (3-5 этажей), многоэтажные (6-12 этажей), повышенной этажности (12 и более этажей) и высотные (25 этажей и более).

Протяженность и конфигурация зданий в плане может быть различной в зависимости от состояния типов блок-секций их количества.

Основные типы блок-секций:

− рядовые;

− торцевые;

− рядовые с торцевыми окончаниями;

− угловые;

− поворотные под углом 90°  и  135°.

б) Строительно-конструктивные решения сборных

производственных зданий

Производственные здания по архитектурно-конструктивным признакам бывают одноэтажные, многоэтажные и смешанной этажности.

В одноэтажных зданиях обычно располагаются предприятия, характеризующиеся тяжелым и громоздким оборудованием, крупногабаритными изделиями и значительными динамическими нагрузками.

В одноэтажных производственных зданиях применяется укрупненная  сетка колонн (12х6;   18х6;   12х12;   18х12;   24х12;   30х12;   36х12  м), которая позволяет более гибко организовать технологический процесс, свободно размещать оборудование и изменять без коренной реконструкции зданий технологические процессы при возведении новой техники и технологии.

Применение в строительстве ж/б и армоцементных оболочек, стальных и алюминиевых ферм, пространственных и висячих систем и других высокопрочных облегченных конструкций покрытий позволяет строить большепролетные здания с шириной пролетов в 36, 42, 60 м и более.

В одноэтажных производственных зданиях применяют ж/б, сталдьные и смешанные каркасы, а в отдельных случаях может быть применен и неполный каркас с несущими каменными стенами.

Типовое решение одноэтажных зданий состоит из поперечных рам, в которых соединение ригелей и колонн осуществляется шарнирно. Шарнирное соединение колонн и ригелей конструктивно проще жесткого, что облегчает изготовление и монтаж.

Многоэтажные производственные здания по своей конструктивной схеме в большинстве случаев представляют собой каркасные здания и проектируются обычно из сборного ж/б. Эти здания строят с полным (неполным) сборным ж/б каркасом и самонесущими (несущими) или навесными стенами. Каркас состоит из вертикальных стоек (колонн), соединенных жестко с балками (ригелями) междуэтажных перекрытий и покрытий. В совокупности они образуют поперечную многоярусную раму, жестко защемленную в фундаментах. В продольном направлении поперечные рамы связывают настилом перекрытий и покрытий, образующих жесткие диафрагмы. Унифицированными габаритными схемами предусмотрены двух-, трех- и многопролетные здания с одной высотой по длине не более шести этажей, с сеткой колонн 6х6,  9х6,  12х6,  12х12  м. Одноэтажные здания могут быть сблокированы с многоэтажными.

Для верхних этажей с подвесным подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью до 5 т  или мостовыми кранами грузоподъемностью до 10 т применяют пролет длиной до 24 м. Высота этажей может быть 3,6; 4,8;  6,0;  7,2; 10,8 м. Высоту 7,2 м применяют для первого и верхнего этажей, высоту 10,8 – только для верхнего этажа.

Каркас многоэтажных зданий выполняется из унифицированных конструкций и состоит из колонн прямоугольного сечения (0,4х0,4 и 0,4х0,6 м), ригелей прямоугольного сечения или с опорными полками и коробчатыми настилами. Колонны с консолями для опоры ригелей изготавливают высотой в один, два, три этажа. Стыки колонн выполняют с помощью сварки выпусков арматуры с последующим замоноличиванием, стыки располагают на 0,6 м выше уровня пола.

Применять стальные каркасы в многоэтажных зданиях допускается под оборудование с полезной нагрузкой на перекрытия, превышающей 30, 15 и 10 кН/м² при сетке колонн соответственно 6х6, 6х9 и 6х12 м.

2. Классификация методов возведения зданий

Методы монтажа сборных конструкций выбираются с учетом объема монтажных работ, объемно-планировочных и конструктивных решений здания, сроков монтажа, имеющегося  парка монтажных механизмов. Методы монтажа сборных конструкций различаются в зависимости от применяемого подъемно-монтажного оборудования, степени укрупнения поступивших на строительную площадку сборных элементов; последовательности установки их в проектное положение;  направления монтажа и движения крана; способов наведения и установки элементов на нижележащие опорные конструкции. Во всех случаях применение тех или иных методов должно обеспечивать точность установки конструкций, устойчивость здания и его частей в процессе монтажа и безопасные способы производства работ. Классификация методов монтажа строительных конструкций промышленных и гражданских зданий (см. рис.).

Классификация по признакам

Выбор монтажных машин и технологической оснастки производится после определения методов производства монтажных работ и способов установки конструкций в проектное положение. Для чего составляют различные варианты механизации работ и устанавливают по минимальным требуемым параметрам техническую возможность использования крана данного типоразмера, затем по технико-экономическим показателям определяют наилучший вариант механизации работ.

Исходными  данными при выборе монтажных кранов, кроме методов и технологии монтажа являются: габариты и конфигурация зданий и сооружений; параметры и расположение в здании монтируемых конструкций (масса, габариты, оснастка); условия производства (степень сосредоточенности возводимых сооружений на площадке, грунтово-климатические факторы, конструктивные особенности подземной части).

Следует выбирать также краны, которые по своим параметрам и степени охвата монтируемых конструкций по грузоподъемности и производительности соответствовали бы возводимым сооружениям.

При определении схемы движения монтажных кранов и их стоянок при любом методе монтажа необходимо стремиться к уменьшению длины пути передвижения крана и числа стоянок. Обязательным условием является соблюдение технологической последовательности установки конструкций, обеспечивающей устойчивость смонтированных элементов.

Устанавливая технические параметры монтажных кранов (грузоподъемность, высоту подъема крюка, вылет стрелы), если они не полностью соответствуют условиям монтажа, следует рассмотреть базовые модели и их модификации со всеми типами рабочего оборудования, подъемными и балочными стрелами, башенно-стреловым оборудованием.

Грузоподъемность крана определяется из условия обеспечения монтажа наиболее тяжелых элементов с учетом массы оснастки и строповочных устройств:

,

где m_э – масса монтируемого элемента, кг; m_о – масса оснастки, устанавливаемой на конструкциях до их подъема, кг; m_с – масса строповочных устройств, кг; М_гр – грузовой момент, кг·м;  – вылет стрелы, требуемый для установки данного элемента, м.

Определение высоты подъема крюка башенного крана

где h_о – превышение опоры монтируемого элемента над уровнем стоянки крана, м;  h_з – запас по высоте, требующийся на условиях безопасности для заводки конструкций к месту установки их или переноса через ранее смонтированные конструкции (принимается не менее 0,5), м; h_э – высота элемента в монтажном положении, м; h_с – высота строповки в рабочем положении от верха монтируемого элемента до низа крюка, м.

Высота грузозахватных приспособлений от 2 – 4,5 м. Траверсы для подъема ферм и балок и траверсы для многоярусной подвески плит покрытий – от 6,5 до 9,5 м.

Вылет крюка башенного крана:

,

где а – ширина кранового пути, м; в – расстояние  от кранового пути до проекции наиболее выступающей части стены, м; с – расстояние от центра тяжести наиболее удаленного от крана элемента до выступающей части стены со стороны крана, м.

Расстояние от оси вращения крана до ближайшей выступающей части здания должно быть на 0,7 м больше радиуса габарита нижней части крана и на 0,5 м больше радиуса габарита его  верхней части. В случае установки башенного крана при возведении подземной части здания:

                                           ,

где Н_к− глубина котлована, м;  − угол естественного откоса грунта.

Грузовой момент крана:    ,

где Р_м – монтажная масса элемента, т.

Монтажные и захватные приспособления

Их выбор производится в тесной увязке с решением вопросов о способах установки отдельных элементов конструкций и методах производства монтажных работ с учетом всех габаритов монтируемых элементов с целью максимального использования грузоподъемности монтажных кранов. Для строповки сборных элементов промышленных и гражданских зданий применяются универсальные и специальные канатные стропы с крюками, а также пальцевые, Рамочные, вилочные, фрикционные захваты и петли-подхваты.

Стандартом предусмотрены следующие типы канатных стропов:

1СК –  одноветвевые;  2СК – двухветвевые ; 3СК – трехветвевые; 4СК –  четырехветвевые; СКП – двухпетлевые; СКК – кольцевые.

Наряду с унифицированными стропами общего назначения применяются специальные стропы, рассчитанные на определенную номенклатуру изделий и схемы строповки. Для подъема плит перекрытий, имеющих шесть точек подвеса, применяются специальные стропы, рассчитанные на определенную номенклатуру изделий и схемы строповки. Для подъема плит перекрытий, имеющих шесть точек подвеса, применяются балансирные стропы с блоками, обеспечивающими равномерное натяжение ветвей стропов.

Схема усилий в ветвях стропа

Усилие в каждой ветви стропа определяется по формуле:

                               ,

где − угол  наклона стропа к вертикали; G – масса  поднимаемого элемента, т; m – количество  ветвей стропа; k =  –  коэффициент, зависящий от угла наклона стропа.

Угол наклона  , град.:  0          30          45         60

Коэффициент k :               1         1,5         1,82        2.

К_н – коэффициент неравномерности нагрузки на ветви стропа (при m =1,33).

С увеличением угла  увеличиваются усилия в ветвях стропа, что может вызвать разрыв или выдергивание монтажных петель, а также увеличение сжимающих усилий в поднимаемом элементе, поэтому величину угла  рекомендуется принимать не более 45°. Наибольший груз, который может быть поднят всем стропом, определяется по формуле:

                                           .

Расчетное усилие S_р в каждой ветви стропа из стальных канатов принимается с шестикратным запасом прочности .

Для монтажных работ чаще всего применяют стропы из стальных канатов Ø от 12 до 30 мм. При изготовлении стропов более чем с тремя ветвями следует соблюдать их равенство по длине, иначе нагрузка в ветвях окажется неравномерной.

Строповка колонн, имеющих консоли, производится рамочными захватами. Петли-подхваты применяются для строповки  плоских плит перекрытий крупнопанельных зданий, имеющих строповочные отверстия. Вилочные захваты применяются для подъема ж/б лестничных маршей, в том числе объединенных с полуплощадками.

Для строповки подкрановых балок таврового сечения применяют траверсы с захватками лапами или облегченными стропами. Строповку тяжелых балок и ригелей осуществляют с помощью балансирной траверсы посредством двух хомутов и четырех ветвей стропа. Подъем других видов балок производят универсальными стропами в обхват, двухветвевыми стропами или траверсами  за петли или через отверстия, имеющиеся в теле бетона конструкций.

Строповку ферм покрытий осуществляют с помощью решетчатых или блочных траверс  универсальными стропами, стропами с полуавтоматическими или электрическими захватными устройствами.

Подъем плит перекрытий или покрытий производят четырехветвевыми стропами, либо траверсами за петли. Крупноразмерные плиты стропуются трехтраверсными и трехблочными захватными приспособлениями с увеличенным числом точек подвеса.

Строповку стеновых ж/б панелей, находящихся в вертикальном положении, обычно выполняют двухветвевыми стропами или траверсами.

Расчет состава ведущих машин

Потребность монтажных кранов определяют в зависимости от объемов работ и их эксплуатационной производительности. Эксплуатационная производительность ведущей машины (монтажного) крана в смену составляет:

                           ;

где n_i – количество циклов крана в час работы при установке конструкций данного вида;  в_i – количество элементов, монтируемых краном за один цикл; К_в – коэффициент использования крана во времени в течение смены, учитывающий технологические и организационные перерывы в работе крана; t_цi – продолжительность цикла крана при установке конструкций данного вида, мин.; t_с – продолжительность смены , ч.

Коэффициент использования крана во времени в течение смены можно определить по формуле:

                                           ,

где К_в·Т  – коэффициент, учитывающий технологические перерывы в работе в течение смены;  К_в·о – коэффициент, учитывающий организационные перерывы в течение смены, которые определяются по формулам:

                        ;                 ;

где t_Т·n – продолжительность технологических перерывов в работе крана в течение смены; t_о·n – продолжительность организационных перерывов в течение смены.

Необходимое количество кранов из условия монтажа разных сборных элементов определяется по формуле:

                                          ,

где Р_сi  – количество сборных элементов данного вида, подлежащих монтажу в смену; К – коэффициент перевыполнения норм; П_эВi – эксплуатационная производительность монтажного крана при монтаже конструкций данного вида.

Расчет потребности в транспортных средствах

Необходимое количество автотранспортных средств при монтаже сборных конструкций с транспортных средств определяется по формуле:

                                                     ,

где m_Т  – количество транспортных машин; П_эт – эксплуатационная производительность транспортной машины в смену.

Условия неразрывности работы крана и транспортных машин:

                                                    ,

где t_Т – продолжительность  транспортного цикла;  t_М – продолжительность  монтажного цикла.

                                           ,

где t_n – время  погрузки всех элементов на подвижной состав с учетом маневров на месте погрузки, ч;  –  расстояние перевозки, км; V – средняя скорость движения транспортных средств, км/ч;  t_Мо – время   ожидания и маневров в зоне монтажного крана, ч.

                                          ,

где N – количество элементов, доставленных на одной машине; Н_вр – норма времени работы крана на установку одного элемента.

В случае перевозки конструкций сменными транспортными средствами (челночная схема) потребное количество автотягачей определяется по формуле:

                                       ,

Отсюда необходимое количество транспортных циклов автотягача:

                                                  ,

где m_к – количество обслуживаемых кранов; t_c – продолжительность работы кранов; К_вк – коэффициент использования времени работы кранов в течение смены; К_ок – коэффициент организационных перерывов в работе кранов, возникающих вследствие невозможности полного согласования работы машин в комплекте; t_Т – продолжительность транспортного цикла автотягача.

Продолжительность транспортного цикла тягача:

                              ,

где t_cn – время смены прицепов на стройке с учетом ожиданий и маневров, мин; t_з – время смены прицепов на заводе, мин.

Возможное количество циклов автотягача в смену:

                                                ,

где К_в – коэффициент использования времени работы автотягача в течение смены; К_оТ – коэффициент организационных перерывов в работе автотягачей.

Потребное количество автотягачей для обеспечения непрерывной работы кранов при челночном способе перевозки определяется по формуле:

                                                 .

Выверка и временное крепление конструкций

В процессе производства монтажных работ особое внимание должно быть обращено на соблюдение требуемой технологической последовательности установки конструкций: выверки, временных и постоянных связей и их надежное крепление. Монтаж каждого вышележащего яруса конструкций (колонн, ригелей, плит перекрытий и покрытий, подкрановых балок, балок покрытий, ферм) можно начинать только после окончательного закрепления элементов нижележащего яруса   и  после   достижения  бетоном  в  стыках  несущих конструкций 70 % проектной прочности.

Установленную в стакан фундамента колонну выверяют и временно закрепляют с помощью клиньев, разводных клиньев, клиновых вкладышей, расчалок или подкосов, раздельных одиночных или пространственных кондукторов. ЖБ колонны высотой до 12 м обычно временно закрепляют с помощью бетонных, железобетонных, стальных или дубовых клиньев. При этом бетонные или ж/б клинья целесообразно оставлять в фундаментах стаканов.

Тяжелые колонны большой длины для устойчивости, кроме клиньев, необходимо укреплять расчалками или жесткими подкосами. Для обеспечения устойчивости составных сборных ж/б колонн верхние элементы временно крепят к нижним монтажной сваркой, также сваривают арматурные выпуски или накладки, расположенные по углам колонны, и после этого производят расстроповку элемента.

Временное крепление и выверку колонн многоэтажных зданий осуществляют с помощью одиночных и групповых кондукторов. Причем для временного крепления и выверки колонн, стыкуемых выше перекрытий, с полуавтоматической сваркой арматуры применяют одиночный кондуктор, а стыковку колонн на уровне перекрытий осуществляют с помощью кондукторов, устанавливаемых и закрепляемых на перекрытиях.

Количество одиночных кондукторов для временного закрепления колонн на захватке определяется по формуле:

                                      ,                                           (1)

где N – количество конструкций, монтируемых на захватке; t_к – продолжительность цикла кондуктора, ч; t_з – продолжительность работ на захватке, ч.

Продолжительность цикла кондуктора для временного закрепления колонн в стаканах фундаментов определяется из выражения:

                             ,                  (2)

где t_у – продолжительность установки  кондуктора; t_у.к – продолжительность установки конструкции  в кондукторе; t_о – продолжительность  ожидания технологических процессов, выполняемых в следующую смену; t_б –  продолжительность бетонирования стыка; t_Т.б – продолжительность  твердения бетона в стыке; t_р.n – продолжительность разборки и перестановки кондуктора.

Продолжительность цикла кондуктора для временного закрепления отдельных колонн многоэтажных зданий, ч, определяется по следующей формуле:

                               ,                             (3)

где t_c – продолжительность сварки стыковых соединений.

Временное крепление и выверка ферм и балок производится следующим образом. При монтаже оси железобетонных ферм необходимо совместить с рисками на колоннах и закрепить на анкерных болтах, при  этом первую ферму крепят расчалками, привязывая смежные с коньком узлы верхнего пояса к неподвижным частям сооружения или к специальным якорям. Последующие фермы скрепляют по коньку инвентарной винтовой  распоркой с ранее установленными распорками в узлах примыкания раскосов к верхнему поясу.

Вам также может быть полезна лекция "9 Оценка бизнеса".

Для временного крепления и выверки стропильных ферм с шагом 6 или 12 м может быть применен также кондуктор-распорка.

Ж/б балки при отношении их высоты к ширине до 4:1 укладывают на горизонтальные опоры без временного крепления; при большем отношении высоты к ширине монтируемые балки скрепляют распорками и стяжками с другими прочно устанавливаемыми конструкциями.

Сварка монтажных соединений и противокоррозийная защита закладных деталей и сварных соединений производятся в завершающий период производства монтажных работ.

Сварка монтажных соединений производится либо на стендах в процессе укрупнительной сборки конструкций, либо в проектном положении. При этом для сварки закладных деталей в зависимости от пространственного положения стержней и швов, диаметра свариваемых стержней и типа соединений может применяться: полуавтоматическая ванная (стыковые вертикальные и горизонтальные соединения), ручная ванная (стыковые горизонтальные соединения), полуавтоматическая дуговая  и ручная дуговая сварка. Сварка ванным способом отличается высокой прочностью и экономным расходом металла. Она также эффективнее по затратам труда и стоимости работ.

Сборные ж/б конструкции на строительную площадку обычно поставляются с закладными деталями и выпусками арматурных стержней, с защищенным противокоррозийным покрытием на заводах.

В условиях строительной площадки защитные покрытия наносят лишь на сварные швы и на отдельные места покрытий закладных деталей, поврежденные при сварке, а также доводят толщину защитного покрытия до проектной величины. Противокоррозийную защиту  металлических соединений сборных ж/б конструкций производят обычно нанесением на закладные детали, соединения арматуры и детали крепления металлизационных полимерных или комбинированных покрытий (металлизационно-полимерных или металлизационно-лакокрасочных).