1. 4.4. Строительство зданий с покрытиями

в виде оболочек

Сооружение зданий с покрытием в виде оболочек связано с необходимостью увеличением пролетов по тем или иным причинам. Плоские покрытия в аналогичных условиях чаще всего оказываются менее экономичны, так как это связано с увеличением расхода арматурной стали и бетона на 25 – 30%. Кроме того увеличиваются затраты труда на 20 – 30%, что связано, в основном, с технологией строительства и дополнительными затратами на сооружение опалубки.

Оболочкой принято называть тело, ограниченное двумя поверхностями, расстояние между которыми мало по сравнению с другими размерами, а серединная поверхность не является плоскостью.

С помощью таких покрытий можно перекрывать пролеты до 100м. Поэтому чаще всего они используются при возведении общественных и коммунальных зданий.

Покрытия в виде оболочек можно классифицировать следующим образом:

1. По величине перекрываемого пролета:

- оболочки малого пролета - до 36 м.

- оболочки средней величины - от 36 до 70 м.

- оболочки большой величины - от 70 и более метров.

2. По способу изготовления: монолитные и сборные оболочки.

3. По виду кривизны поверхности: различают цилиндрические, двоякой кривизны, складчатые и параболические оболочки.

Виды их представлены на рис. 4.25.

Рис.4.25. Виды применяемых покрытий-оболочек.

а- цилиндрическая; б – двойной кривизны; в – складчатая; г- пораболическая

В зависимости от типа оболочки, размера ее элементов, а также размера оболочки в плане, монтаж их может осуществляется различными методами, отличающимися, в основном, наличием или отсутствием монтажных лесов и типом опалубок.

В современной строительной практике наибольшее распространение получили сборно-монолитные оболочки двойной кривизны. Это связано с хорошей архитектурной выразительностью подобных оболочек, возможностью с их помощью перекрывать достаточно большие пролеты и эффективным использованием современного монтажного оборудования.

Различают, в основном, два метода сборки сборно-монолитных оболочек: сборку на уровне земли и на проектных отметках.

В первом случае сборку производят на специальном пространственном кондукторе с последующим подъемом цельно сборной оболочки в проектное положение.

Оболочку поднимают двумя кранами с разворотами стрел в разные стороны. Оболочки с размером стороны более 18 м могут подниматься с помощью специальных домкратных подъемников.

Сборку на проектных отметках осуществляют двумя способами: с помощью монтажных поддерживающих устройств или с опиранием укрупненных элементов оболочки на контурные балки и несущие конструкции здания. Рис. 4.26. При этом применяют предварительную наземную укрупнительную сборку и грузозахватные устройства, исключающие возникновение в элементах оболочки монтажных напряжений.

Подобным методом можно собирать оболочки двоякой кривизны размером 12 х 18 м до 24 х 36 м, устанавливая укрупненные элементы непосредственно на контурные фермы оболочек. Элементы укрупняют на земле в зоне действия монтажного крана на передвижных стендах-кондукторах.

Рис.4.26. Сборка оболочек на проектных отметках.

а – двоякой кривизны; б – цилиндрических; 1 – кондукторные фермы;

2 – временные монтажные затяжки; 3 – траверса; 4 – временные опоры;

5 – монтажный кран.

Временные монтажные затяжки снимают только после достижения 70% проектной прочности бетона в стыках оболочек и сборных элементах.

При укрупнительной сборке и монтаже оболочек отдельными блоками монтажная площадка очень часто располагается внутри строительного объема, кроме того, через площадку проходят пути движения крана и автотранспорта. Однако это в значительной степени усложняет процесс монтажа. Подобный метод монтажа показан на рис. 4.27.

При монтаже оболочек пролетом 36 м и более также используют метод сборки на проектных отметках. В качестве монтажного элемента принимается панель-оболочка размером 3 х 3 м. Это обстоятельство в значительной степени повышает уровень однородности сооружения и позволяет организовать поточный способ производства работ.

После того как определена строительно-технологическая характеристика объекта, структура процессов, последовательность и методы их выполнения, появляется возможность членения фронта работ на участки, захватки. Становится возможным расчет параметров потоков и построение циклограммы.

Рис.4.27. Монтаж оболочек укрупненными блоками 18 х 24 м.

а – монтаж укрупненных блоков покрытия; б – укрупнение блоков на передвижном стенде; в – монтаж контурных ферм; 1 – колонна; 2 – ферма контурная; 3 – блоковоз; 4 – монтаж укрупненного блока; 5 – передвижной стенд укрупнительной сборки; 6 – монтажные краны; 7 – самоходная монтажная вышка; 8 – панелевоз; 9 – смонтированная часть оболочки; 10 – траверза для строповки контурных ферм; 11 – распорка; 12 – кассета для контурных ферм; 13 – приставная лестница.

При возведении двух пролетного здания с покрытием из восьми квадратных в плане оболочек двойной кривизны и размером 2 х 36 х 144 монтаж оболочек покрытия может включать в себя следующие простые процессы:

1. Установка кондуктора;

2. Монтаж контурных ферм и панелей с укладкой, выверкой и сваркой закладных деталей;

3. Протяжка и натяжение арматуры;

4. Замоноличивание оболочки с инъектированием растворной смеси в каналы панелей и замоноличивание швов;

5. Выдерживание бетона и раствора.

При монтаже подобного покрытия может быть использован катучий кондуктор, передвигаемый лишь после выдерживания раствора и бетона. В этом случае за монтажный участок следует принимать одну ячейку пролета.

Монтаж оболочки начинают с укладки наружных панелей, опирающиеся на кондуктор и контурную ферму. Затем монтируют остальные панели оболочки. Рис. 4.28.

Рис.4.28. Организация процесса монтажа оболочек.

а – оболочка двоякой кривизны; б – план расположения контурных ферм; в – направление движения кондуктора; г – план расположения захваток; д – последовательность выполнения работ на захватке; е – циклограмма процесса монтажа; 1 – панель 3 х 3 м; 2 – колонна; 3 – домкратная стойка; 4 – телескопическая стойка; 5 – кружало; 6 – контурная ферма; 7 – 14 - последовательность монтажа секций контурных ферм.

В данном случае, с учетом времени твердения раствора и бетона в каналах для рабочей арматуры и стыках панелей, процесс производства работ изменяется. В этот промежуток времени бригада монтажников переходит во второй пролет и выполняет монтажные работы в пределах его первой ячейки.

Такая последовательность выполнения работ позволяет определить число кондукторов, требуемых для бесперебойной работы при монтаже оболочки. Количество кондукторов, необходимых для бесперебойной работы может быть определено как

(4.8)

где N – количество кондукторов; t_б – время твердения бетона; t_ц – продолжительность производственного цикла на производство монтажных работ.

Общая продолжительность монтажа всех оболочек в этом случае будет равна

Т = ( t_ц + t_б ) m + t_б , (4.9)

где m - число участков, обслуживаемых одним кондуктором.

В этом случае число параллельных потоков можно рассчитать как

В = Т_дир / Т (4.10)

0. 4.5. Строительство зданий с купольными покрытиями

Здания с купольными покрытиями, как правило, являются неоднородными объектами. Однако покрытия, сооружаемые зачастую из типовых элементов, можно возводить по стабильной технологии ритмичными потоками.

Купольные покрытия обычно относят к оболочкам вращения, которые имеют в качестве оси симметрии ось вращения образующей поверхность.

В зависимости от назначения здания купольные покрытия могут иметь различную площадь и величину строительного подъема. Это в значительной степени влияет на величину изгибающего момента, возникающего в оболочке под действием равномерно распределенной нагрузки. Рис. 4.29.

В связи с этим при разработке технологии возведения купольного покрытия следует обращать внимание на следующие обстоятельства, в значительной степени влияющие на выбор метода монтажа покрытия: размах проекции эпюр изгибающего момента под действием собственного веса на горизонтальную ось. В основном могут возникнуть следующие условия, когда

В > 2a или в = 2а или в < 2a .

В связи с этим в строительной практике монтаж купольных покрытий ведут или с помощью временных опор или выполняют навесным способом.

Рис.4.29. Варианты эпюр изгибающего момента под

действием собственного веса.

а, в - проекции размаха эпюр на горизонтальную ось.

В случае, когда в > 2a сборку купола рационально производить с помощью передвижной фермы-шаблона и стоек с подвесками. Такой способ позволяет избежать громоздких стационарных подмостей. Рис. 4.30.

Рис.4.30. Схема монтажа купольного покрытия с использованием

в качестве опоры башенный кран.

1 – кольцевой рельсовый путь; 2 – канатные расчалки; 3 – стойка; 4 – временные подвески; 5 – сборные панели; 6 – ферма-шаблон; 7 – башенный кран; 8 – опорная площадка.

Ферма-кондуктор, используемая также в качестве шаблона, перемещается по кольцевому рельсовому пути, уложенному на нижнем уровне пяты операния купола и верхнем, расположенном на поворотном круге башенного крана. Укладываемые на ферму-кондуктор плиты, приводят в проектное положение с помощью регулировочных винтов и крепят подвесками к монтажным стойкам. Натяжка подвесок осуществляется с помощью стяжных муфт.

Монтаж плит одного яруса ведут по кольцу, начиная с первого кольцевого пояса. После монтажа плит одного яруса производят их проектное закрепление между собой и затем снимают подвески для использования их при сооружении следующего яруса.

Рис.4.31. Схема монтажа ребристого купола

1 – подкрановая кольцевая эстакада для радиально-поворотного грузоподъемного устройства; 2 – нижнее опорное кольцо купола; 3 – ребра купола с козырьком; 4 – верхнее опорное кольцо купола; 5 – домкраты; 6 – временная опора; 7 – радиально-поворотный кран.

Рис.4.32. Схема монтажа сетчатого купола.

1 – башенный кран; 2 – подъемник; 3 – купол; 4 – арка обслуживания; 5 – кольцевые пути для башенного крана; 6 – подъемник на канатных направляющих; 7 – рельсовый кран; 8 – конструкции подвала.

При монтаже ребристых и сетчатых куполов могут применяться гусеничные, пневмоколесные, козловые, башенные или рельсовые краны, которые могут располагаться снаружи на двух параллельных или одном кольцевом пути. В случае отсутствия подземных сооружений краны могут располагаться внутри купола, что упрощает технологию производства работ. Рис. 4.31- 4.32.

В том случае, если в < 2a для монтажа купольного покрытия может быть использован навесной способ. Так как каждый ряд (кольцевой ярус) после полной сборки обладает статической устойчивостью и несущей способностью он служит основанием для вышележащего яруса. Панели к месту монтажа подаются башенным краном, который располагается вне купола. Плиты временно раскрепляются оттяжками и после набора прочности раствора освобождаются от них.

0. 4.6. Возведение зданий с вантовым покрытием.

Наиболее ответственной работой при возведении подобных зданий является процесс сооружения покрытия. Состав работ и последовательность их выполнения зависит от конструктивной схемы вантового покрытия.

Основными конструктивными элементами покрытия являются его контур, вантовая сеть и непосредственно покрытие. В связи с этим вантовые покрытия можно классифицировать следующим образом:

1. По устройству контура, который может быть сборный или монолитный.

2. По виду контура в плане. В зависимости от архитектурного оформления контур может быть кольцеобразным, прямоугольным или выполнен в вид эллипса.Рис.4.33.

3. По виду вантовой сети, которая может быть устроена по принципу «свободная нить» или с промежуточной опорой.

4. По виду покрытия. В зависимости от проектируемого пролета покрытие может быть выполнено в виде сдвоенной нити или мембранного типа.

Рис.4.33. Варианты железобетонных контуров.

Контур, сооружаемый по периметру всего покрытия, предназначен для закрепления вант с поперечным сечением 50 – 60 мм., которые фиксируются в контуре с помощью анкеров, состоящих из металлических гильз и клиньев.

Каждую ванту с помощью башенного крана устанавливают в два приема, используя в процессе монтажа специальные траверсы. Предварительно к вантам прикрепляются специальные грузы на подвесках. Рис. 4.34.

Рис. 4.34. Схема монтажа вантового покрытия

а – вывешивание вант; б – схема контроля натяжения вант; в – укладка железобетонных плит на вантовую сеть; 1 – ванта; 2 – опорный контур; 3 – лебедка для предварительного натяжения вант; 4 – башенный кран; 5 – контрольные грузы; 6 – подвески; 7 – нивелир; 8 – плиты покрытия; 9 – замоноличенный стык.

После закрепления одного конца вант с помощью лебедки производят их предварительное натяжение и приступают к установке поперечных вант. Места пересечения вант закрепляют постоянными зажимами.

Проверка проектного прогиба вант производится по положению контрольных грузов, которые, находясь в подвешенном состоянии должны располагаться в одной горизонтальной плоскости.

В дальнейшем, с помощью 100-тонных домкратов в три приема производят окончательное натяжение вантовой сети и после этого на сеть укладывают железобетонные плиты. Возникающее напряжение в вантовой сети контролируют с помощью соответствующих приборов.

Швы, образующиеся между плитами, армируются, устанавливается опалубка и укладывается мелкозернистая бетонная смесь.

На рис. 4.35 – 4.40 приведены технологические схемы монтажа различных вариантов вантового и мембранных покрытий.

Рис.4.35. Схема монтажа вантового покрытия с центральной

колонной.

а – сборка колец центрального барабана; б – раздвижка колец барабана; в – схема покрытия; 1 – временная опора; 2 – клетка для сборки и опускания нижнего кольца; 3,4 – нижнее и верхнее кольцо барабана; 5 – домкраты; 6 – стойки; 7 – домкратные узлы.

Рис.4.36. Монтаж мембранного покрытия.

а – конструктивная схема здания; 1 – полотно велотрека; 2 – трибуны; 3 – наружные арки; 4 – мембрана; 5 – внутренние арки; б – схема монтажа; 1 – рулон с полотнищем; установленный на вращающейся оси; 2 – катушка от рулона, выполняющего роль направляющего блока; 3 – вытягиваемый конец полотнищ мембраны; 4 – канат от тяговой лебедки; 6 – внутренняя арка.

Особое место занимают здания с мембранным покрытием. Рис. 4.33. Технология возведения подобных покрытий практически не отличается от вантовых. Однако они более индустриальные, при их сооружении удается избежать «мокрых процессов» и в значительной степени сократить затраты ручного труда.

Рис.4.37. Схема покрытия крытого стадиона спорткомплекса

«Олимпийский» в Москве на 45 тыс. зрителей.

1 – колонны каркаса; 2 – наружное опорное кольцо (наружный контур); 3 – мембраны толщиной 5 мм.; 4 – стабилизирующие фермы; 5 – центральная плита.

Рис.4.38. Схема монтажа элементов мембраны

1 – наружный опорный контур; 2 – внутреннее стальное опорное кольцо; 3 – башенный кран; 4 – стенд для разворачивания рулонов; 5 – подъемник; 6 – лебедка; 7 – схема разворачивания; 8 – смонтированный блок; 9 – монтируемый элемент мембраны; 10 – траверса-распорка.

Монтаж мембранного покрытия осуществляют отдельными секторами- полотнищами которые на строительную площадку доставляются в виде рулона. Раскатка рулона может быть осуществлена на проектной отметке или на поверхности земли с последующим подъемом на место установки.

Рис.4.39. Схема монтажа мембраны покрытия зала.

1 – барабан с рулоном лепестка мембраны; 2 – тавровые радиальные элементы для операния лепестка мембраны; 3 – стабилизирующее кольцо; 4 – центральное кольцо; 5 – тяговый канат; 6,7 – передвижные подмости; 8 – противовес; 9 – башенный кран.

Рис.4.40. Схема крепления мембраны при подъеме.

1 – монтажная колонна для подъема мембраны; 2 – винтовые тяги подъемника; 3 – полотно мембраны; 4 – элементы мембраны; 5 – фиксатор зазора; 6 – «гребенка» крепежа элементов к опорному контуру; 7 – соединительные элементы; 8 – балансирная траверса; 9 – цапфа с ползунами; 10 – направляющий рельс КР – 70.

5. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ

ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Объекты промышленного строительства в значительной степени разнообразны как по объемно-планировочному так и конструктивному решению. Очень часто в пределах одного и того же сооружения встречаются однородные и неоднородные участки, что обуславливает применение даже на одном объекте различных методов монтажа и различного вида строительных машин и механизмов.

В следствие этого, в частности, промышленные здания можно классифицировать следующим образом:

1. По объемно-планировочному решению промышленные здания подразделяют на одноэтажные и многоэтажные.

2. По выбору метода монтажа и технологии их возведения различают здания как однородные и неоднородные.

3. В зависимости от вида конструкций и мощности применяемых машин и механизмов здания подразделяют как легкого, среднего, тяжелого типов и специального назначения.

Промышленные здания состоят из ряда разнородных элементов, которые образуют каркас сооружения: одиночно стоящие фундаменты, фундаментные балки, колонны различного типа, подкрановые балки, стропильные фермы и фермы покрытия, стеновые панели наружные и внутренние и плиты покрытия. Все они занимают в каркасе здания определенное положение и требуют, поэтому соответствующих способов монтажа и закрепления, которое в свою очередь может быть временным и постоянным. Ряд конструкций, имеющих большую площадь основания по сравнению с высотой, не требуют при монтаже временного закрепления. К ним относятся фундаменты, плиты перекрытий и покрытий, невысокие балки и т.д. При монтаже кран должен быть освобожден сразу же после установки их в проектное положение. Отдельные монтажные элементы при установке их в проектное положение требуют больших трудозатрат, причем большую часть из них составляют ручные затраты, Поэтому при выполнении монтажных работ крепление их вначале осуществляют по временной схеме и после освобождения крана закрепляют окончательно.

Окончательное закрепление может производиться различными способами: сваркой, клепкой, постановкой высокопрочных болтов или замоноличиванием с помощью бетонной смеси.

Монтаж промышленных зданий может осуществляться отдельными элементами конструкций или укрупненными блоками. Это обстоятельство зависит от конструктивных особенностей всего сооружения в целом и от степени укрупнения конструкций.

0. 5.1. Возведение одноэтажных промышленных зданий.

Одноэтажные промышленные здания, как правило, относятся к сооружениям однородного типа. Исключение составляют цементные заводы и металлургические комбинаты. Как и большинство строительных объектов они возводятся в 4 стадии (подземные работы, надземные, специальные и отделочные работы, установка оборудования).

Каждая стадия включает в себя несколько специализированных и частных потоков. Современная технология возведения сооружений позволяет достаточно однозначно разделить потоки на отдельные стадии в зависимости от типа здания, методов ведения монтажных работ или выбранной последовательности их выполнения. Тип здания зависит от размеров и массы монтажных элементов, как это показано в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

Классификация одноэтажных промышленных зданий

Группа зданий	Максимальная масса монтажных элементов в т.	Максимальная высота здания в м.	Пролеты в м.
Легкого типа	5 - 9	4,8 – 9,6	12,18
Среднего типа	8 - 16	6 - 18	18, 24, 30
Тяжелого типа	15 - 35	25 - 42	24, 30, 36

Направление возведения здания зависит, в основном, от порядка монтажа технологического оборудования и расположения бытовых помещений, примыкающих к одной из сторон здания. Обычно начинают монтаж тех участков, на которых в первую очередь это оборудование будет устанавливаться. При этом всегда должно обеспечиваться сквозное движение кранового оборудования и автотранспорта.

При организации поточного способа монтажа каркаса здания могут быть выбраны следующие схемы выполнения работ:

1. Монтаж всех конструкций, в том числе и фундаментов, осуществляется одним краном.

2. Монтаж осуществляется при условии дифференцированного выбора кранового оборудования.

3. Монтаж каждого участка здания может производиться отдельным краном, подобранным с учетом конструктивных параметров монтируемых элементов. Обычно такая организация работ принимается в том случае, когда монтируемые конструкции на одном участке в значительной степени отличаются от конструкций другого участка и по массе и по габаритам.

Выбор направления движения монтажных кранов и мест их стоянок при любом методе монтажа является одним из главных вопросов организации монтажных работ. При выборе схемы движения крана необходимо учитывать и длину путей передвижения и количество стоянок. И то и другое должно быть минимальным.

При монтаже фундаментов, как правило, непосредственно с транспортных средств, организуется отдельный поток. В зависимости от величины пролетов движение крана может быть односторонним или двухсторонним. Рис. 5.1.

Однако, при ведении работ в малых пролетах ( 12 м) движение автотранспорта должно быть организовано по соседним пролетам.

Монтаж колон обычно ведут кранами с минимальным вылетом стрелы. Это объясняется необходимостью получения достаточной высоты подъема крюка для установки колон в вертикальное положение. Однако с уменьшением вылета крюка увеличивается число стоянок крана, при этом значительное количество времени тратится на установку его в рабочее положение на новой стоянке. Особенно велики потери времени у кранов с выносными опорами. Стремление же увеличить количество колон, устанавливаемых с одной стоянки, приводит к необходимости использования кранов большой грузоподъемности и, следовательно, к удорожанию работ.

Таким образом, решение о количестве колонн, устанавливаемых с одной стоянки крана, должно приниматься после соответствующих технико-экономических обоснований для каждого конкретного случая. Наиболее часто схема движения крана при установке колонн совпадает со схемой движения крана при монтаже фундаментов.

Колонны можно монтировать только после подготовки стаканов, которая заключается в выравнивании их дна слоем раствора под необходимую отметку монтажного горизонта.

Рис. 5.1. Схема монтажа фундаментов

а – положение осей движения автотранспорта и монтажного крана; б – направление монтажа; в – схема движения крана; 1 – песчаная подготовка; 2 – фундамент; 3 – самоходный кран; 4 – грузозахватное приспособление.

Легкие колонны до 8 т рекомендуется монтировать с предварительной раскладкой их рядом с фундаментами в зоне действия монтажного крана, а тяжелые - непосредственно с транспортных средств, с доставкой по часовому графику.

Высокие колонны перед подъемом должны быть «обустроены», т.е. на них заранее должны быть закреплены монтажные площадки и лестницы, а также должны быть приварены все накладные металлические детали. Колонны в проектное положение устанавливаются по рискам на колоннах и фундаментах с временным закреплением их кондукторами, расчалками или клиньями.

Подкрановые балки допускается монтировать только после достижения бетоном в стыках колонн с фундаментами 70% прочности от проектной. В случае монтажа конструкций по комплексному методу для обеспечения непрерывности работы монтажного крана в процессе сборки ячейки следует применять для заделки стыка колонны с фундаментом либо быстро твердеющий бетон, либо использовать специальные кондукторы с домкратными винтами.

Установка подкрановых балок в проектное положение производиться по осевым рискам на балках и консолях колонн. Балки временно раскрепляют с помощью анкерных болтов. Окончательное закрепление после выверки производится в пределах монтажной захватки с помощью сварки крепежных деталей балок к закладным частям колонн.

Схема движения крана при монтаже подкрановых балок аналогична ситуации, возникающей при установке фундаментов в больших пролетах. Однако при этом организовывается двухстороннее движение монтажного крана в каждом из пролетов.

Монтаж элементов покрытия производится отдельным потоком в каждом пролете с направлением движения крана вдоль оси пролета и может быть начат только после достижения бетоном в стыках колонн с фундаментами не менее 70% проектной прочности. Рис. 5.2.

Балки и плиты покрытия длиной 12 м должны монтироваться непосредственно с транспортных средств. Железобетонные фермы покрытия пролетом 18 м и более и плиты покрытия длиной 6 м предварительно складируют в зоне действия монтажного крана. При установке таких ферм используют траверсы со стропами с полуавтоматическим замком или вилочным захватом, или предварительно на ферму навешиваются монтажные стремянки и вдоль фермы натягивается страховочный трос.

Устойчивость ферм в процессе монтажа обеспечивается с помощью инвентарных распорок, закрепленных к ранее смонтированной ферме или с помощью тросовых расчалок. Первая от торца здания ферма в любом случае должна быть закреплены с их помощью.

Балки и фермы покрытия должны сразу же, за один прием, устанавливаться в проектное положение без освобождения от крюка крана с совмещением осевых рисок на торцах монтажных конструкций с рисками на опорах нижележащих конструкций. После этого балка или ферма должны быть закреплены сваркой закладных деталей.

Одновременно с монтажом ферм и плит покрытия должны быть установлены все предусмотренные связи и распорки. При наличии фонарей их монтируют сразу после установки и закрепления ферм, в том числе связи и бортовые плиты фонарей.

Рис. 5.2. Монтаж элементов покрытия

1 – колонна; 2 – стропильная балка; 3 – стропильная ферма; 4 – подстропильная ферма; 5 – плита покрытия; 6 – монтажный кран; 7 – строповочное устройство; 8 – автотранспорт; 9 – инвентарная распорка; 10 – место расположения монтажника.

Плиты покрытия монтируют от одного конца фермы к другому подряд, а при наличии фонарей - от конца фермы к фонарю. При укладке плит их закладные детали одновременно должны быть приварены к закладным деталям верхнего пояса фермы.

При монтаже ферм и укладке плит покрытия кран, независимо от величины пролета, движется по его оси. Причем, для каждой стоянки крана рассчитывается величина вылета крюка и высота подъема монтажного элемента в соответствии с принятой методикой.

1. Определение границ монтажных захваток

При производстве работ по монтажу каркаса промышленного здания всегда необходимо обеспечивать непрерывную работу монтажного крана, несмотря на то, что между установкой колонн и других конструкций, опирающихся на них, должен быть организован технологический перерыв. Он необходим для обеспечения условий твердения бетонной смеси, уложенной в стык колонны с фундаментом. Отсюда возникает необходимость организации работ по отдельным захваткам, что и позволит не прерывать монтажный процесс.

Размеры монтажных захваток прямым образом зависят от метода монтажа, что связано с соответствующей технологией и последовательностью установки отдельных монтажных элементов в соответствии с выбранным методом

При раздельном методе монтажа после установки колон требуется технологический перерыв для твердения бетона. Время, необходимое для выдерживания бетона t_б и будет равняться технологическому перерыву. Однако сразу же, после установки колонны нельзя заделывать стык. Необходимо произвести закрепление колонны и окончательную ее выверку. Эту работу выполняет отдельное звено рабочих, для нормальной работы которого необходимо создать определенный фронт работ, т.е. необходим интервал во времени между процессами установки колонн и заделке стыков, равный t_в .

Таким образом, общий интервал времени от начала установки колонны до начала монтажа других элементов должен быть не менее величины t_min = t_в + t_б .

Зависимость между длительностью установки колонн на одной монтажной захватке Т и необходимым технологическим перерывом t_min может быть выражена как

Т ( 5.1 )

Эта зависимость справедлива в том случае, когда кран, монтируя отдельные конструктивные элементы, перемещается вдоль оси пролета. В таком случае

циклограмма процесса монтажа может быть представлена в таком виде, как это показано на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Циклограмма процесса монтажа при движении

крана по оси пролета

1 – установка колонн; 2 – выверка колон и заделка стыков; 3 – установка подкрановых балок; 4 – выверка подкрановых балок.

Однако зависимость между Т и t_min может изменяться. Это происходит тогда, когда кран при установке колонн и подкрановых балок перемещается по краям пролета или когда темп установки подкрановых балок неравен темпу установки колонн. Рис. 5.4.

При первом условии зависимость между длительностью установки колонн на одной монтажной захватке Т и необходимым технологическим перерывом выразится как

или ( 5.2 )

Коэффициент при t_min равный 2 , учитывает влияние темпа монтажа каждого ряда колонн в пролете на на необходимый общий технологический перерыв. Этот коэффициент отражает зависимость t_k / t*_k , где t_k - средняя продолжительность установки колонн в двух рядах одной секции, t*_k - средняя продолжительность установки колонн с одной стороны секции за вторую проходку крана.

Рис. 5.4. Циклограмма процесса монтажа при движении

крана по краям пролета.

1 – установка колонн; 2 – выверка колонн и заделка стыков; 3 – установка подкрановых балок; 4 – выверка подкрановых балок.

Рис. 5.5. Циклограмма процесса монтажа при разном темпе установки

колонн и монтажа подкрановых балок.

1 – установка колонн; 2 – выверка колонн и заделка стыков; 3 – установка подкрановых балок; 4 – выверка подкрановых балок.

Следовательно, зависимость между Т и t_min в общем виде приобретает вид:

( 5.3 )

При одинаковом количестве и типе колонн в обоих рядах пролета, что соответствует циклограмме процесса, показанному на рис. 5.3., t*_k = 0,5 t_k и зависимость между Т и t_min примет первоначальный вид ( 5.2 ).

Во втором случае, когда темп установки подкрановых балок выше темпа установки колонн, в конце монтажной захватки может произойти сближение этих потоков до величины меньшей t_min . Рис. 5.5. При этих условиях зависимость между Т и t_min может иметь следующее выражение

( 5.4 )

где - коэффициент темпа, t_п - средняя продолжительность установки подкрановых балок в одной секции, t_k - средняя продолжительность установки колонн в одной секции. Если t_k / t_п < 1 , то коэффициент темпа В том случае, когда t_k>1 , принимается действительная величина .

При движении крана по краям пролета для определения величины вместо t_k принимают величину t*_k .

Таким образом, в общем случае минимальная продолжительность установки колонн на одной захватке может быть выражена следующей зависимостью:

( 5.5 )

С другой стороны

( 5.6 )

где N_min – минимальное число колонн, которое должно быть установлено на захватке, t_н – среднее время установки одной колонны в часах по нормативу, t_см – продолжительность смены в часах, z - число смен в сутках.

Приравнивая два последних выражения (5.5) и (5.6) находим минимальное количество колонн на захватке

( 5.7 ) В качестве примера можно определить величину захватки при монтаже сборных

железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания с тремя пролетами по 18 м и шагом колонн по крайним рядам 6 м, по средним рядам – 12 м. Рис 5.6.

Рис. 5.6. План колонн здания к примеру определения

размеров монтажной захватки.

Каркас здания включает в себя колонны массой до 6т-48 шт.,10т – 26 шт., подкрановые балки с массой 5 т - 88 шт.

Монтажные работы осуществляются в одну смену ( z = 1 ) продолжительностью t_см = 7 часов, t_в = 0,2 суток, t_б = 1 сутки.

Все конструкции кран устанавливает, двигаясь по краям пролета. Монтажные работы начинаются с пролета А – Б , в котором 24 колонны массой до 6 т и 13 - массой до 10 т, подкрановых балок 33 шт. Работу выполняет звено монтажников в количестве 5 человек.

С учетом нормы времени, указанным в ЕНиРе, средняя продолжительность установки колонн в одной из 11 ячеек пролета А – Б, с учетом перевыполнения норм на 130%, составит

ч,

t*_k = ч.

Средняя продолжительность установки подкрановых балок в одной секции пролета будет равна

t_п = ч. , тогда (тогда

Отсюда, среднее время установки одной колонны в пролете А – Б будет равно

t_н = ч.

По данным, ранее выполненных расчетов можно определить минимальное количество колонн на захватке

N_min = колонн.

Таким образом, за величину монтажной захватки должна быть принята часть здания, на которой необходимо установить не менее 16 колонн. Такой частью является половина пролета А – Б до осадочного шва, в которой насчитывается 17 колонн.

Второй монтажной захваткой пролета А – Б будет участок здания между осями 12 и 23, в котором 20 колонн. Аналогично приняты монтажные захватки и в пролете В – Г. За пятую монтажную захватку может быть принят весь пролет Б – В, в котором надо установить только подкрановые балки и элементы покрытия. Границы монтажных захваток показаны на рис. 5.6.

Монтаж конструкций в пределах захватки осуществляется следующим образом. Вначале кран устанавливает колонны вдоль ряда А , передвигаясь от оси 1 к оси 12. Затем, двигаясь в обратном направлении, устанавливает колонны по ряду Б. Также организуется работа и при установке подкрановых балок. Далее, перемещаясь по оси пролета А – Б , кран устанавливает элементы покрытия. Затем кран переходит на вторую захватку.

Аналогичным образом происходит монтаж пролета В – Г, в котором одинаковое количество монтажных элементов с пролетом А – Б.

При комплексном методе монтажа кран последовательно выполняет монтаж всех конструкций в пределах ячейки, после чего перемещается для выполнения аналогичных операций на следующей ячейке. Следовательно, монтажной захваткой при работе по комплексному методу должна являться конструктивная ячейка здания.

Однако непрерывность работы монтажного крана при одновременном обеспечении пространственной жесткости части здания должна решаться несколько по иному, чем при раздельном методе монтажа, так как монтажная захватка значительно меньше и снижает число возможных способов производства работ.

Крепление элементов конструкций при работе по комплексному методу может быть временным и постоянным. От этого зависит и минимальное число колонн в ячейках, при монтаже которых будет обеспечена непрерывность работы крана, хотя, безусловно, предпочтение следует отдать постоянному креплению замоноличиванием бетоном стыка колонны с фундаментом.

При временном креплении колонн с помощью монтажных приспособлений непрерывность работы крана будет обеспечена при выполнении следующих условий:

( 5.8 )

где n_i - количество элементов, монтируемых в промежутке времени между установкой колонны и монтажом опирающихся на нее элементов; t_i - время установки каждого из этих элементов; t_p - время ручных операций по установке колонны, выполняемых после отсоединения ее от крюка крана.

Если t_i > t_p , то непрерывность работы крана при монтаже ячеек с временным креплением элементов будет обеспечена.

В случае крепления колонн с помощью замоноличивания работа крана будет непрерывной при соблюдении условия:

( 5.9 )

где t_б - время твердения бетона до приобретения им монтажной прочности.

Так как в промежутке времени между установкой колонны и опирающихся на нее элементов монтируются другие колонны ячейки, представим n_i через n_k и определим минимальное число колонн в ячейке, при монтаже которых может быть обеспечена непрерывность работы крана:

( n_k - 1 ) t_k = t_б ( 5.10 )

тогда

( 5.11 )

где t_k - время установки колонны, затраченное краном.

Используя приведенные зависимости, можно определить необходимое время твердения бетона в стыке колонны с фундаментом и, следовательно, возможность установки подкрановых балок в пределах ячейки без перерыва в работе крана.

Применение при монтаже конструкций быстротвердеющих бетонов, прочность которых уже в двухчасовом возрасте достигает 5 – 10 МПа, что обеспечивает монолитность стыков, позволяет осуществить реализацию комплексного метода возведения промышленных зданий без перерывов в работе крана. Однако, если расчетное время твердения бетона оказывается меньше двух часов, как это часто бывает при монтаже легких колонн, для обеспечения непрерывной работы крана следует использовать временное крепление в виде кондукторов.

В качестве примера можно определить возможность работы комплексным методом при возведении здания, приведенного на рис. 5.6.

В пролете А – Б рядовая конструктивная ячейка состоит из двух колонн массой 6 т и одной колонны с массой 10 т. В торцовых ячейках соответственно - шесть и одна колонна.

В соответствии с нормативной трудоемкостью, приведенной в предыдущем примере, находим необходимое время твердения бетона для рядовой ячейки:

ч.

t_б = ( 3 - 1 ) 2,04 = 4,08 ч.

Следовательно, непрерывная работа крана при комплексном методе монтажа ячеек возможна только при применении быстротвердеющих бетонов или использовании кондукторов.

В этих условиях большое значение приобретает способ монтажа конструкций с транспортных средств. Для него характерно то, что отдельные элементы сборных конструкций возводимого сооружения доставляются на строительную площадку непосредственно под крюк монтажного крана. Промежуточный склад отсутствует и рабочие-монтажники, последовательно снимая с транспортных средств строительные детали, устанавливают их в проектное положение.

В этом случае время простоя транспорта под разгрузкой определяется как

( 5.12 )

где t_o - время простоя транспорта под разгрузкой; Н_вр - норма времени на монтаж одного элемента в ч.час; m - количество элементов, доставляемых одной транспортной единицей; n - нормативный состав звена монтажников; к - коэффициент, отражающий перевыполнение норм выработки.

Для того, чтобы избежать простоя в работе монтажников, интервал во времени между прибытием одного и другого транспортного средства с деталями сборных конструкций должен быть не более

Т_инт = ( 5.13 )

5.1.2. Конвейерный метод монтажа покрытий одноэтажных

промышленных зданий

Конвейерный метод монтажа наиболее целесообразен при возведении промышленных зданий с покрытиями, собираемых из металлических конструкций. Монтаж осуществляют блоками, укрупненными на конвейерных линиях.

Конвейерная линия представляет собой систему рабочих постов, связанных между собой рельсовыми путями, по которым перемещаются на инвентарных тележках собираемые блоки покрытия. Рис. 5.7.

Число рабочих постов зависит от общей трудоемкости сборки и от заданного темпа монтажа блоков покрытия. Обычно ритм работы конвейера составляет 4 ч.

Конвейер работает по следующей технологии. На стационарном кондукторе собирают блок основных конструкций, например, размером 12 х 24 м , состоящий из двух подстропильных балок, двух стропильных ферм, крайних прогонов и трех вертикальных связей. Готовый блок поднимают домкратами и под него подкатывают тележку конвейера. Затем устанавливают горизонтальные связи по верхним поясам стропильных ферм, подкосы, сваривают узлы, монтируют фермы фонаря.

На следующих рабочих постах ведутся работы по устройству пароизоляции, теплоизоляции, укладке гидроизоляционного ковра.

Рис. 5.7. Схема конвейерной сборки одноэтажного промздания

1 – сборочный конвейер; 2 – склад элементов; 3 – готовый блок; 4 – башенный кран; 5 – блок покрытия на установщике.

Рис. 5.8. Схема конвейерной линии

1- железнодорожный путь; 2 – площадка складирования; 3 – собираемый блок покрытия; 4 – рабочие посты; 5 – пролеты цехов; 6 – монтажный кран; 7 – готовый блок; 8 – рельсовый путь для транспортировки блока в зону монтажа; 9 – рельсовый путь конвейера; 10 – лебедка для перемещения тележек на конвейере; 11 – площадка и проезды со специальным покрытием для обслуживания конвейера.

После остекления фонарных переплетов производится технический осмотр блока и сдача его под монтаж. Далее блок массой 30 – 50 т устанавливают башенным краном на специальный установщик для транспортирования блока вдоль пролета цеха к месту его установки. Один из вариантов общей схемы конвейерной сборки и крупноблочного монтажа покрытий промышленных зданий представлен на рис. 5.9.

Рис. 5.9. Схема конвейерной сборки покрытий промзданий

а – схема конвейера укрупнительной сборки и монтажа блоков покрытия; б – конструкция блока покрытия; в – расположение блока на тележке; г – подъем и размещение блока на установщике; д – подача блоков к месту монтажа; 1 – склад конструкций; 2 – площадка укрупнительной сборки; 3 – посты конвейерной линии; 4 – передаточная линия; 5,6 – подстропильная и стропильная фермы; 7 – места строповки блока; 8 – прогоны; 9 – тележка; 10 – башенный кран; 11 – домкраты; 12 – мостовой установщик.

Эффективность конвейерного метода монтажа покрытий промышленных зданий возможна при соблюдении следующих условий:

- предварительное укрупнение конструкций и обеспечение пространственной жесткости блока в период транспортирования, подачи и установки его в проектное положение;

- применение кондукторных систем и принудительного ( по шаблону или трафаретам ) метода установки сборных элементов без промежуточной выверки и временного закрепления их в процессе укрупнительной сборки;

- применение поточных методов укрупнительной сборки и монтажа;

- совмещение во времени процессов укрупнительной сборки и монтажа конструкций;

- обеспечение максимальной готовности блока и применение монтажного оборудования и приспособлений.

3. Монтаж большепролетных покрытий

Большепролетные покрытия успешно применяют при строительстве ангаров, павильонов различного назначения и т.д.

При сооружении большепролетных покрытий возможно применение продольного или поперечного метода монтажа, а также дифференцированного или комплексного метода, как это показано на рис. 5.10. В качестве примера приведена технологическая схема монтажа конструкций при строительстве ангара.

Рис. 5.10. Схема монтажа большепролетного ангара

1 – площадка для укрупнения стропильных ферм; 2 – положение подстропильной укрупненной фермы перед подъемом; 3 – шевр для подъема ферм.

В начале работы металлоконструкции поступают на склад, где выполняется укрупнение стропильных ферм до полного монтажного элемента – фермы, а также укрупнение подстропильных ферм. После этого выполняются монтажные работы по сборке подстропильных и стропильных ферм, связей, плит покрытий. Монтаж подстропильной фермы, как правило, большой массы, производится с помощью двух шевр, оборудованных грузовыми полиспастами грузоподъемностью до 130 т.

Установку стропильных ферм осуществляют самоходным краном, стрела которого оснащена гуськом. Используется также большегрузная траверса.

Для обеспечения устойчивости каркаса во время монтажа первые две фермы раскрепляются растяжками-фаркопами, а остальные – монтажными распорками.

Для равномерного движения подвижных опор на рельсовые пути наносят риски с нумерацией, фиксирующих шаг перемещения опор. Отставание или опережение при движении опор не допускается. Установка подстропильных ферм производится бригадой монтажников в количестве 12 человек за время не более 10 часов.

5.1.4. Монтаж зданий с применением передвижного

объемного кондуктора

Применение передвижного объемного кондуктора-подмостей обеспечивает комплексное выполнение монтажных работ и безопасный доступ рабочих к любому узлу в зоне монтажной ячейки. Это в значительной мере снижает трудоемкость работ. Рис. 5.11.

Рис. 5.11. Схема монтажа здания с помощью подвижного

кондуктора-подмостей

1 – монтируемое здание; 2 – подмости для монтажа стенового ограждения; 3 – кондуктор-подмости; 4 – ходовая тележка; 5 – стреловой кран; 6 – транспортная тележка; 7 – рельсовый путь.

Кондуктор передвигают по рельсовым путям с помощью лебедки. Для фиксации элементов каркаса здания кондуктор оборудован захватами с регулировочными винтами. Стойки и ригели укрупняют в торце корпуса на транспортных площадках и подают по рельсовым путям кондуктора в зону работы крана. Монтажный кран располагают по оси корпуса и он, с одной стоянки, охватывает одну ячейку здания.

Для приема стеновых панелей и заделки швов с наружной стороны кондуктора используют универсальные подмости, которые состоят из двух решетчатых стоек и верхнего ригеля, жестко соединяющего стойки. По стойкам передвигается площадка, с которой принимают и устанавливают панели.

5.1.5. Монтаж укрупненных блоков покрытия

Укрупненные на стеллажах блоки массой свыше 100 т устанавливают на колонны двумя монтажными кранами с соответствующей грузоподъемностью. Подъем груза и разворот стрел осуществляется синхронно. Рис. 5.12.

Рис. 5.12. Монтаж блоков покрытия

а – схема монтажа; б – подъем первого блока; 1 – монтажный кран; 2 – блок покрытия; 3 – пути подвесных канатов; 4 – подвесной кран.

Подобная схема монтажа обладает большой гибкостью и универсальностью. Она позволяет вести работы увеличенным фронтом с максимальным использованием возможностей монтажного крана.