22. Способы монтажа высотных зданий

На развитие высотного строительства во всем мире, помимо архитектурных и экономических факторов, оказывает влияние как применение новых конструктивных схем, так и широкое использование разнообразного монтажного оборудования, в частности мачтовых кранов с оттяжками, башенных самоподъемных кранов, приставных кранов, закрепляемых к зданию, гидравлических домкратов, подвесных подмостей и т.д.

Выбор метода монтажа, а следовательно, монтажного оборудования зависит главным образом от высоты здания. Например, для монтажа зданий высотой несколько сот метров нельзя использовать приставной кран, установленный на земле, а при монтаже более низких зданий не будет необходимости применять самоподъемный кран. Очень существенно выбрать такой процесс монтажа, чтобы применяемое оборудование взаимно дополняло друг друга в отношении как радиуса действия, так и грузоподъемности. В меньшей степени по сравнению с высотой здания влияет на выбор способа монтажа конструкция здания. Наиболее часто применяются в высотных зданиях следующие конструктивные системы 1; рамная, шарнирная, ствольная (т.е. со стволом жесткости), связевая система с внешним стволом в виде пространственной фермы.

Рамная конструкция    представляет собой стержневую схему с жесткими узлами. Применяют также рамы с отдельными шарнирными узлами, а также с вертикальными связями. Основное затруднение при сооружении зданий этого типа связано со сложной укрупнитель-ной сборкой несущих элементов в монтажных стыках из-за наличия узлов в местах соединений ригелей с колоннами.

Конструкция шарнирного каркаса с плоскими вертикальными связями позволяет применять однопролетные свободно опертые балки перекрытия. В этом случае их шарнирные соединения с колоннами являются очень простыми и легкими в монтаже. Чаще всего соединения в таких узлах выполняются на болтах.

Правильное и быстрое выполнение монтажа стальной конструкции зависит также от числа и размещения вертикальных связей.

 

 

Для рамных и шарнирных систем монтаж производят с помощью одного или нескольких прислонных кранов. Иногда дополнительно используют вспомогательный малый кран, установленный, на вершине конструкции и поднимающийся вместе с нею. При сооружении высотных зданий можно применять монтаж несущей конструкции, в форме укрупненных сегментов рам путем их поворота на опоре. Такой способ монтажа был применен, в частности, во время строительства ТЭЦ в Орослане (Венгрия) при сооружении здания, имеющего размер в плане 10x124 м и высоту 41,8 м. Шаг несущих рам составляет около 8 м, а масса поднимаемой рамы — 25 т. Подобным методом смонтирована высотная часть гостиницы "Альфа"в Амстердаме

В схеме со стволом жесткости основную конструктивную роль играет железобетонный или стальной ствол жесткости здания

В зависимости от роли ствола жесткости и конструктивного решения перекрытий можно выделить несколько типов каркасов ствольных зданий: с консольными этажами, с подвешенными перекрытиями, с предварительным напряжением, с шарнирным каркасом.

Ствол, особенно железобетонный, выполняемый в скользящей опалубке, в значительной степени облегчает монтаж остальных конструктивных элементов, позволяет поднимать целые укрупненные блоки элементов перекрытия, а также дает возможность устанавливать устройства вертикального транспорта. Он является также монтажным элементом жесткости и исключает подмости.

При использовании конструкции с консольными этажами из-за необходимости одновременного выполнения работ, связанных с заделкой перекрытий, а также бетонирования ствола монтажные работы выполняются медленно, поэтому такие решения применяют реже, чем подвешенные перекрытия или шарнирный каркас.

Использование каркаса с подвешенными перекрытиями, а также консольной конструкции подвески, расположенной на верху ствола, делают возможным легкий и быстрый монтаж укрупненных сегментов. В этой системе балки перекрытий опираются на ствол жесткости и на подвески. В данном случае применяются следующие способы монтажа перекрытий: подъем перекрытий талями, помещенными на консольной конструкции; монтаж несущих элементов с помощью крана, расположенного на верхушке железобетонного ствола

В схеме с предварительным напряжением тросы, несущие перекрытия, заанкерены в фундаментах, а часто также предварительно напряжены. В результате такого решения несущие тросы работают совместно со стволом в передаче горизонтальных сил. В данном случае вследствие больших возможностей типизации несущих элементов значительно сокращается время монтажа по сравнению с другими конструктивными решениями.

При определении усилий в напрягающих элементах (кабелях) следует принять во внимание способ монтажа конструкции перекрытий, а также проанализировать отдельные фазы монтажа £116 X Предварительно напряженная конструкция особенно пригодна для монтажа укрупненными блоками.

Монтаж перекрытий может быть выполнен двумя способами - сверху с помощью гидравлических домкратов, после выполнения фундаментов и основания ствола жесткости; на исходной отметке укладывают собранные сегменты перекрытий поочередно один на другом; между основанием ствола и его оголовком устанавливают гидравлические домкраты, которые по мере возведения ствола поднимают поочередно перекрытия здания;

после предварительного выполнения ствола и закрепления кабелей укрупненные сегменты перекрытий поднимают поочередно вверх.

В ствольной системе с шарнирным каркасом несущие элементы перекрытий шарнирно опираются на ствол жесткости и систему колонн. Такое решение применяется в многоэтажных зданиях. Чаще всего монтаж ведется с помощью прислонного крана, прикрепляемого к конструкции каркаса, или же с помощью крана, поднимающегося вместе с монтируемой конструкцией. Монтаж здания с помощью прислонного крана и двух кранов, расположенных на железобетонном ядре жесткости.

Для зданий высотой 300—500 м применяют конструктивные схемы с внешним стволом в виде пространственной фермы. Такая схема работы конструкции обеспечивается в результате применения густой сетки наружных колонн и толстых ригелей. Из-за наличия жестких узлов, а также вследствие значительной высоты монтаж таких конструкций представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Однако такие решения имеют ряд преимуществ, к которым прежде всего относятся хорошая работа конструкций и небольшой расход стали, — сопоставимый с расходами в зданиях, высота которых измеряется всего несколькими десятками этажей. Это решение применено при сооружении зданий, которые относятся к самым высоким в мире: Сире Тауэр высотой 442 м, Стандард Ойл высотой 342 м, Джон Хэнкок Сентер в Чикаго высотой 337 м, Фёрст Бэнк Тауэр в Торонто высотой 285 м и др.

Монтаж зданий такой системы чаще всего проводят с помощью башенных кранов с оттяжками, располагаемых внутри монтируемой конструкции или на наружных колоннах здания.

Наряду с монтажом стальных каркасов высотных зданий важной проблемой является также монтаж стеновых ограждений, который чаще всего осуществляют с помощью подмостей, висящих на верху стального каркаса