144101 (Метод подъема перекрытий и этажей)

Метод подъема перекрытий и этажей

2. Особенности метода

Метод подъема перекрытий и этажей используют для возведения жилых, общественных и производственных зданий.

Сущность метода подъема перекрытий заключается в изготовлении на уровне земли между ранее смонтированными железобетонными колоннами пакета перекрытий всех этажей и покрытия, которые с помощью подъемников последовательно поднимают по колоннам и ядрам жесткости и затем закрепляют в проектном положении. Метод подъема этажей отличается тем, что после изготовления пакета перекрытий все или почти все конструкции каждого этажа монтируют на земле и потом готовый этаж в сборе поднимают на проектную отметку. При возведении зданий методом подъема перекрытий все работы по обустройству этажей ведут на проектных отметках, а при методе подъема этажей — на уровне земли.

Подъем перекрытий целесообразен для зданий свыше 9 этажей, подъем этажей, наоборот, для зданий этажностью от 5 до 9 этажей из-за необходимости установки очень большого количества тяг для подъема смонтированного этажа, требования повышенной прочности тяг, применения мощных подъемников.

Основные преимущества метода подъема этажей и перекрытий:

• в районах со слаборазвитой базой стройиндустрии можно организовать строительство жилья без применения башенных кранов;

• здания можно возводить в стесненных условиях строительной площадки, на застроенных территориях, при реконструкции предприятий, когда размеры строительной площадки незначительно превышают площадь застройки;

• метод применим в сейсмических зонах, при сложных инженерно-геологических условиях площадки;

• возможно использовать гибкую планировку этажей, осуществлять необходимую компоновку объема сооружения, применять нетиповые конструктивные и планировочные решения здания, иметь более широкую гамму архитектурных решений;

• метод универсален — позволяет возводить здания различного назначения, этажности, различных размеров и конфигурации в плане с использованием в основном средств малой механизации;

• бетонирование плит перекрытия осуществляют на уровне земли, что позволяет обеспечить высокий уровень механизации процесса. Перекрытия имеют гладкие потолки, малую строительную высоту, обладают повышенной жесткостью и огнестойкостью.

1. Специфика возводимых зданий

Особенность возводимых зданий заключается в том, что они часто имеют точечное очертание в плане, одно ядро жесткости, расположенное в центре здания, колонны вокруг ядра жесткости. Размеры таких зданий в плане от 30 х 30 до 40 х 40 м. Методом подъема перекрытий можно возводить здания разнообразной формы в плане — от простой до сложной, с различными выступами, лоджиями, балконами, конфигурация плит перекрытий на разных этажах может быть различной, высота зданий достигать 30 этажей.

Методом подъема можно возводить и жилые многосекционные здания при двух обязательных требованиях — разбивка на захватки по площади секции и наличие дополнительных, кроме ядер жесткости, продольных и поперечных элементов жесткости.

Последовательность работ начального периода возведения здания:

Фундаменты под ядро жесткости делают в виде цельной монолитной плиты, фундаменты под колонны столбчатые, стаканного типа; ближайшие к ядру жесткости колонны можно устанавливать на фундаменте ядра жесткости;

После фундаментов возводят ядро жесткости, которое может быть сооружено сразу на всю высоту здания либо опережать возведение каркаса на несколько этажей;

Монтируют первый ярус колонн;

После устройства перекрытия над подвалом его выравнивают;

Устраивают бетонную подготовку или цементную стяжку по перекрытию, покрывают разделительным слоем для исключения сцепления плит с основанием;

Последовательно бетонируют весь пакет плит перекрытий. Плиты бетонируют поочередно, начиная с плиты первого этажа, бетонирование последующей начинается только после набора достаточной прочности бетоном предыдущей. Верхнюю поверхность каждой плиты выравнивают и покрывают разделительным слоем;

Только после этого на колонны устанавливают подъемное оборудование, его подключают к пульту и налаживают.

В практике возведения зданий методами подъема перекрытий и этажей встречаются два варианта возведения подземной части здания. При первом полностью возводится подвальная часть с устройством над ней перекрытия. В этом случае все перекрытия будут бетонироваться с уровня нулевых отметок. При втором варианте после установки стаканов фундаментов и монтажа колонн первого яруса на уровне верха стаканов осуществляют бетонирование всех перекрытий и плиты покрытия.

1. Специфика применяемых конструкций

Колонны бывают сборные железобетонные и стальные. Сечение колонн в зависимости от нагрузок изменяется от 0,4 х 0,4 до 0,6 х 0,6 м. Длина колонн первого яруса обычно 8... 10 м. Длина колонн последующих ярусов составляет 6...9 м, т. е. их изготавливают высотой в 2...3 этажа здания. Максимальная длина яруса колонны, устанавливаемой с земли стреловым краном, может достигать 30 м. Стык колонн предусмотрен на высоте 1,5 ...1,6 м над уровнем перекрытия, чтобы на пеньке колонны мог разместиться подъемник и чтобы не демонтировать его при установке очередного яруса колонн, так как он будет находиться ниже уровня стыка. Выше его можно легко на весу расположить одиночный кондуктор, применяемый при наращивании колонн. Колонны верхнего яруса изготавливают меньшей длины на те же 1,5... 1,6 м, что позволяет им быть заподлицо с плитой покрытия и проще обеспечить гладкость и водонепроницаемость кровельного покрытия.

Для выдвижения подъемников выше плиты покрытия и подъема ее на проектную отметку используют инвентарные монтажные колонны — стальные секции с сечением, аналогичным сечению принятой колонны и высотой 1...1,3 м, которые потом будут демонтированы вместе с подъемниками.

Все колонны каркаса бесконсольные, в необходимых местах по высоте имеют прямоугольные поперечные отверстия размером 150 х 60 мм для установки крепежных штырей.

Перед установкой колонн первого яруса на них надевают стальные воротники — прокатные профили в виде квадратной рамы, которые при бетонировании будут замоноличены в плите перекрытия. Воротники служат для передачи нагрузки с плиты перекрытия на колонны, предотвращают разрушение стыка при постоянных подъемах плит перекрытий. Плиты поднимают за воротники, в которых предусмотрены отверстия для пропуска подъемных тяг домкратов и захвата плит при подъеме. Монтировать воротники на установленной колонне затруднительно, поэтому их нанизывают на колонны перед установкой. Число воротников на каждой колонне равно числу плит перекрытий. Встречаются воротники разъемные, т. е. состоящие из двух половинок, соединяемых болтами или сваркой. В этом случае воротники устанавливают непосредственно перед бетонированием плиты перекрытия.

Плиты перекрытий обычно выполнены из монолитного железобетона площадью 800... 1000 м², равной площади этажа. При пролетах между колоннами 6...8 м плиты перекрытий выполняют плоскими толщиной 160...220 мм, при больших пролетах их делают пустотными, кессонными, ребристыми толщиной 350...450 мм. Для зданий с большими пролетами до 15 м применяют предварительно напряженные кессонные или ребристые плиты.

Ядра жесткости возводят из монолитного или сборного железобетона, из кирпича, в виде стальной пространственной конструкции. Внутри ядра обычно размещают лифты, лестницы и вертикальные коммуникации: вентиляционные каналы, дымоудаление, мусоропроводы, электротехнические панели. Кирпичные и сборные железобетонные ядра жесткости применяют в зданиях до 12 этажей. Их возводят обычно с опережением подъема плит на 2...3 этажа

Наружные стены обычно самонесущие или навесные, их навешивают снаружи как и при возведении каркасно-панельных зданий.

Возводимые здания имеют каркасную конструкцию, поэтому несущих внутренних стен в них нет, за исключением стен ядер жесткости. Если возводимое здание сильно развито в плане и одного ядра жесткости оказывается недостаточно для восприятия всех горизонтальных нагрузок, часто предусматривают устройство дополнительных внутренних стен или ядер жесткости.

2. Опалубки для бетонирования ядер жесткости

В скользящей опалубке ядро жесткости обычно возводят сразу на всю его высоту, после этого внутри ядра монтируют встроенные конструкции — лифтовые шахты, лестничные марши и площадки. Монтировать элементы, опуская их в ядро на всю его высоту, и заводить конструкции в оставленные для них гнезда очень неудобно. Поэтому скользящую опалубку применяют только при возведении зданий высотой 9... 12 этажей.

Монолитные железобетонные ядра жесткости при использовании переставной опалубки сначала бетонируют на высоту 2...3 этажей, а затем в процессе работ контролируют, чтобы верх забетонированного ядра жесткости опережал верх поднятой плиты покрытия на 2...3 этажа. Переставную опалубку используют чаще, оборачиваемость ее высокая, высота яруса бетонирования обычно равна половине высоты этажа и даже целому этажу. Установка встроенных конструкций также затруднена, их опускают в забетонированное ядро и далее заводят в оставленные гнезда. Перепад между верхом забетонированной шахты и уровнем монтажа встроенных конструкций составляет 4...5 этажей. Применение переставной опалубки для возведения ядер жесткости обычно ограничивается зданиями высотой до 16 этажей включительно.

При любой принятой технологии возведение ядра жесткости должно опережать подъем плит. Прочность бетона в месте их опирания должна составлять не менее 70% проектной.

Предпочтительно применение смешанной опалубки — объемно-блочной с внутренней стороны ядра и крупнощитовой — с наружной. Отставание в установке сборных элементов в ядре жесткости при этом варианте бетонирования составит не более 2...3 этажей.

2. Технология изготовления плит перекрытий

До бетонирования пакета плит для них необходимо подготовить ровное и гладкое основание. Это основание может быть на уровне верха монолитной фундаментной плиты или на уровне перекрытия над подвалом. По этой плоскости устраивают цементную стяжку толщиной 25...30 мм для выравнивания основания. Для получения гладкой и прочной поверхности стяжку вакуумируют, по еще не затвердевшей поверхности проходят шлифовальной машиной, сверху устраивают необходимый разделительный слой; через 3...4 дня приступают к бетонированию пакета перекрытий.

Бетонируют поочередно, начиная с плиты первого этажа. Бетонирование следующей плиты начинают, когда бетон предыдущей набирает необходимую начальную прочность. Верхнюю поверхность каждой плиты выравнивают, шлифуют и покрывают разделительным слоем. Изготовление плиты непосредственно на объекте позволяет сделать ее сплошной на весь этаж вместе с балконами и лоджиями, утоняя сечение за счет размещения закладных элементов в этих местах при бетонировании. Кроме того, отсутствие в плите швов и монтажных петель улучшает звукоизоляцию.

В качестве разделительного слоя используют различные материалы:

• рулонные — рубероид, пергамин, полиэтиленовую пленку;

• жидкие полимеры, образующие при высыхании на поверхности пленку;

• суспензии и эмульсии — меловую, известковую или глинистую;

• листовые материалы — асбестоцементные, стеклоцементные и другие, которые, схватываясь с бетоном вышележащей плиты, образуют декоративную поверхность, практически не требующую последующей отделки.

Разделительный слой должен быстро высыхать, обладать достаточной прочностью и эластичностью, выдерживать нагрузку от рабочих и арматуры, хорошо предохранять бетон близлежащих плит от взаимного сцепления, иметь небольшое собственное сцепление с бетоном при необходимости удаления его с поверхности, быть дешевым. Наиболее удобны меловая паста с добавлением казеинового клея или известковый раствор на основе этинолевого лака.

После устройства разделительного слоя устанавливают арматурный каркас. На этот слой опускают вниз воротники по одному с каждой колонны. Под воротником необходимо оставить пространство для последующего подъема плиты, поэтому под ним укладывают четыре прокладки и герметизирующий шнур по контуру. Герметик в виде пакли зачеканивают в паз между колонной и воротником, а также в отверстия в воротнике для пропуска подъемных тяг, для этих же целей может быть использован просмоленный канат. Только после этого устанавливают арматурные каркасы, которые соединяют с воротниками сваркой. Желательно, чтобы каркас был из готовых сеток или даже сетчатых пространственных каркасов. Каркасы укладывают на прокладки для обеспечения защитного слоя бетона толщиной не менее 25...30 мм.

При использовании предварительного напряжения бетона в арматурный каркас устанавливают пластмассовые или металлические каналообразователи с уложенными в них арматурными прядями. После бетонирования и твердения бетона арматуру напрягают и крепят концы анкерами. Затем в канал нагнетают цементный раствор, связывающий арматуру с бетоном.

Для бетонирования плит перекрытий устанавливают бортовую опалубку, ограничивающую плиту по контуру. В качестве опалубки обычно применяют металлический швеллер по высоте плиты перекрытия. По длине к швеллеру приварены ребра из двух полос со сквозными отверстиями для анкерных болтов с гайками для крепления. После бетонирования первой плиты устанавливают бортовую опалубку второй плиты и закрепляют анкерными болтами, приваренными к каркасу арматуры. Это позволяет снять опалубку первой плиты для использования ее при бетонировании третьей.

Бетонирование каждой плиты ведут без устройства рабочих швов. Бетонную смесь подают бадьями, бетононасосами или по виброжелобам и хоботам. Уплотнение бетонной смеси осуществляют вибробулавами или виброрейками. В последнее время применяют «литые» бетонные смеси с добавками суперпластификаторов, которые делают смесь настолько пластичной, что она заполняет все труднодоступные места в ребрах, между пустотообразователями, упрощается процесс виброуплотнения.

Для улучшения структуры и повышения прочности бетона его подвергают вакуумированию, выравнивают виброрейкой, шлифуют алюминиевыми и пластмассовыми гладилками. Оптимальный цикл изготовления одной плиты, включая все необходимые и обязательные процессы, 2...3 сут.

2. Технология подъема перекрытий

1. Подъемники, принцип их работы

Комплект подъемного оборудования включает подъемники грузоподъемностью от 10 до 350 т, объединенные в синхронно действующую систему.

Число подъемников зависит от объемно-планировочного решения здания и массы поднимаемой конструкции. Оптимальное число подъемников в комплекте 24...36 шт.; при грузоподъемности каждого 50 т можно одновременно поднимать конструкции массой 1200... 1800 т. Если подъемников требуется значительно больше, здание разбивают на захватки, на которых устанавливают собственные подъемники и пульты управления, подъем конструкций на этих захватках осуществляется самостоятельно и поочередно.

Подъемники бывают гидравлические, электрогидравлические и электромеханические с групповым пультом управления на 12 подъемников. Если используют несколько комплектов подъемников и соответственно несколько пультов управления, управление подъемом осуществляют с единого, общего пульта. Скорость подъема составляет обычно 2..Л м/ч.

Принцип работы подъемника в целом аналогичен домкратам двойного действия у скользящей опалубки. Разница заключается в том, что там стержни гладкие, а здесь с нарезкой. Для перемещения по нарезке служат специальные механизмы подкручивания гайки, которая при рабочем ходе завинчивается по резьбе, а при холостом ходе пробуксовывает, оставаясь на месте.

Существуют два типа применяемых подъемников. Подъемники первого типа устанавливают и закрепляют на оголовках колонн, после подъема перекрытий и этажей на высоту первого яруса их снимают и после монтажа колонн второго яруса снова устанавливают на эти колонны. Максимальная длина колонн при данном типе подъемников не может превышать 12 м.

Подъемники второго типа устанавливают в обхват колонн, они свободно перемещаются по длине колонны по тягам с нарезкой и, находясь в нижней части колонны, могут подниматься вверх по ней вместе с подвешенным перекрытием или этажом. Свободная длина колонны в этом случае равна расстоянию от уровня ее защемления до уровня подъемников.

1. Последовательность производства работ

К подъему плит перекрытий приступают после установки колонн первого яруса, бетонирования ядра жесткости частично или на полную высоту, окончания бетонирования пакета плит перекрытий, установки и отладки домкратной системы подъема. Устойчивость каркаса здания должна обеспечиваться на всех этапах работы, что и определяет схему подъема и последовательность производства работ.