Организация и технология строительства высотных и большепролетных зданий. Учебное пособие

получили перекрытия с тавровыми балками как более простыми в изготовлении. На протяжении ряда лет применяются в строительстве жилых и общественных зданий перекрытия с тавровыми балками и накатом из шлакобетонных плит.

Конструкция перекрытия отличается высокой степенью унификации: шаг балок по осям и размеры их поперечного сечения во всех случаях одинаковы, вследствие чего плиты наката изготовляются только одного типоразмера. Балки разной длины при одинаковом сечении отличаются только армированием и маркой бетона.

Унификация типоразмеров балок и плит наката облегчила внедрение индустриальной технологии их изготовления: балки различной несущей способности изготовляются при помощи одного и того же комплекта неразборных металлических форм; плиты изготовляются способом штамповки на прессах. Такая же конструкция перекрытий с различного типа накатами, в том числе гипсобетонными, внедрена во многих строительных трестах. Конструкция перекрытия, разработанная в конце ХХ в. широко распространенная в жилищном строительстве, также отличается высокой степенью унификации. Заполнением между тавровыми балками перекрытия служат двухпустотные шлакобетонные вкладыши, которые изготовляются в массовом порядке на малых предприятиях отрасли. В смонтированном перекрытии швы между балками и вкладышами заполняются цементным раствором. Такое замоноличивание обеспечивает совместную работу балок и заполнения, что повышает жесткость и несущую способность перекрытия, в том числе при строительстве высотных объектов. В результате при выпоте несущей части перекрытия удалось довести пролет конструкции до 6 м, а при сборноблочном методе строительства – до 30 м (в чистоте).

Заполнение между тавровыми балками предложено делать из четырехпустотных вкладышей. Профиль торцов вкладышей допускает их использование не только для заполнения в сборных перекрытиях, но и для устройства сборно-монолитных перекрытий, а также для кладки стен различного профиля и назначения, включая несущие конструкции и перегородки. В настоящее время разработано простое приспособление, позволяющее механизировать процесс укладки вкладышей.

31

Тавровые балки для перекрытий могут изготовляться как с обычной вязаной арматурой, так и со сварными каркасами, что дает возможность использовать арматурную сталь с повышенным пределом текучести, например, холоднотянутую.

Использование напряженных балок с холодносплющенной арматурой периодического профиля, которая изготовляется путем холодной прокатки круглых стержней из стали разных марок, распространено в строительстве.

Все большее применение при изготовлении предварительно напряженных железобетонных элементов находит горячекатанная арматура периодического профиля и армированные стержни с полимерными покрытиями, углепластиковыми и углеволоконными армирующими вставками.

9.2. Конструирование межэтажных перекрытий и настилов

Сооружение данных конструкций осуществляется различными методами.

а) Ребристый настил

Стремление к укрупнению монтажных элементов привело к разработке перекрытий с настилом из элементов шириной 2,0–3,5 м. Такие однотипные элементы, уложенные вплотную один к другому, образуют сплошную несущую конструкцию.

Одним из первых видов настила, получивших широкое распространение в практике строительства, был ребристый (лотковый) настил. Перекрытия с таким настилом (по стальным двутавровым прогонам) на протяжении ряда лет были основным видом перекрытий в строительстве высотных многоэтажных жилых домов. Настил такого типа изготовляют обычно в разборных полимерных формах ребрами вниз, а в конструкции располагают ребрами вверх; покрытия пола натягиваются или накладываются на гидроизоляционные маты или по традиционной технологии – по лагам. Поверхность потолка получается сплошной, достаточно неровной для эффективной штукатурки или монтажа фальшпотолков или натяжных потолков.

32

Эффективен при строительстве большепролетных конструкций укрупненный лотковый настил, который изготовляют способом, обеспечивающим получение чистой поверхности плиты. При небольших размерах плит их характерная замкОвая форма позволяет монтировать их по балкам ферм, достигая значительной жесткости за счет образования монолитно-натянутого настила. Линза упругости такого настила распределяется на опорные точки привязки к балкам ферм, что позволяет обеспечить совместную работу всех конструкций. Элементы настила формуют плитой вниз на стенде с гладким обогреваемым бетонным полом. Разделительные стенки, образующие на стенде формы для элементов настила, имеют вид съемных брусьев с продольной обогревательной трубкой, наличие которой улучшает условия обогрева ребер и стыковочных замков настила. После установки разделительной стенки концы обогревательной трубки соединяют гибкими шлангами с паропроводом.

Плиты настила позволяют заранее предусмотреть монтажные крепления для лаг (при проектной необходимости) либо узла монтажа сплошных гидроизоляционных полимерных или иных сплошных покрытий.

Другие виды настилов (например, двухпустотный, многопустотный) образуют при укладке сплошную поверхность не только понизу перекрытия, но и поверху.

б) Пустотелые настилы

Элементы двухпустотного настила армируют плоскими сварными каркасами, а при больших пролетах – предварительно напряженной арматурой, что повышает жесткость настила и дает возможность, например, при пролете 18 м и нагрузке до 925 кг/м2 ограничиваться высотой сечения 350 мм. Расход металла на 1 м2, в зависимости от вида арматуры, составляет от 3,5 до 35,0 кг. Бетон применяется марки А350. После укладки на место элементы настила замоноличивают заливкой швов цементным раствором.

Настил изготовляют на заводе конвейерным способом в разборных металлических или полимерных формах, что необходимо для обеспечения точных размеров изделий. Для образования пустот применяют резино-матерчатые надувные сердечники.

Для элементов с предварительным напряжением по концам стержней приваривают коротыши, имеющие анкерную головку и винтовую нарезку для крепления натяжных приспособлений. Арматуру

33

натягивают до бетонирования, а реактивное усилие, возникающее от натяжения стержней, передается на форму.

Перед укладкой бетона в форму в сердечники нагнетают сжатый воздух, что приводит к увеличению их диаметра. После окончания формовки и схватывания бетона (до пропаривания) воздух из сердечников выпускают, сердечники уменьшаются в диаметре и легко извлекаются из отформованного элемента.

Конвейерный способ изготовления двухпустотного настила требует большого количества форм. Обычно производство двухпустотного настила организовано стендовым методом – на гладком обогреваемом бетонном полу (стенде). Форму на четыре элемента настила образуют путем установки бортов и промежуточных стенок, укрепляемых общей скобой к бетонному полу. Металлические или пластиковые торцовые борта формы имеют отверстия для установки сердечников.

Многопустотный настил был впервые разработан и внедрен Строительным управлением Москвы на строительстве каркасно-па- нельных домов на Хорошевском шоссе. В настоящее время подобные настилы широко применяются при строительстве объектов различного типа и назначения. Арматура состоит из двух сварных сеток (верхней и нижней) из холоднотянутой проволоки диаметром 5,5 мм (рабочая арматура) и 4 мм (распределительная). Смонтированный настил замоноличивают заливкой цементным раствором швов между элементами. Для этого боковым граням элемента придан соответствующий профиль.

Элементы настила изготовляют на заводе конвейерным способом в металлических или силиконовых формах. Форма имеет сплошной поддон из пластикового листа повышенной твердости, усиленного ребрами жесткости, и отъемные борта, закрепляемых между собой и прикрепляемых к поддону клиновыми зажимами.

Пустоты в панелях образуются надувными сердечниками по образцу двухпустотных плит.

в) Настилы с вкладышами

Настил представляет собой плоские готовые элементы междуэтажных перекрытий, образованные железобетонным каркасом и заполнением из пустотных керамических блоков. Железобетонный каркас настила состоит из нескольких продольных ребер, расстояние (в свету) между которыми равно ширине керамических блоков, и попе-

34

речных ребер, расположенных по концам. Ребра армируют плоскими сварными каркасами. Для рабочих стержней каркасов используют горячекатанную сталь периодического профиля или холоднооплющенную сталь. В качестве заполнения применяют, например, четырехпустотные керамические блоки.

Весь цикл формовки заканчивается до начала схватывания нижнего слоя бетона, и этим обеспечивается монолитность формуемого элемента настила. По окончании формовки элементов, расположенных в одном отсеке камеры, отсек закрывают и пускают пар. Наличие слоя бетона, уложенного на гладкий пол, обеспечивает получение гладкой нижней поверхности настила. Готовый настил, уложенный на место, образует потолок, требующий лишь заделки швов без сплошного оштукатуривания.

При данном способе изготовления настила плохо используется объем пропарочных камер, так как элементы формуются только в один ряд (на полу). Для более эффективного использования объема камер поверх отформованных элементов настила устанавливают для пропаривания другие виды изделий, бетонируемые в передвижных формах.

Описанный способ обладает существенным недостатком: при работе площадочного вибратора, установленного поверх керамических вкладышей, удары через вкладыши и отдельные, более крупные зерна гравия, попадающиеся в подстилающем слое бетона, передаются непосредственно на мозаичный пол, что приводит к повреждениям и необходимости частого ремонта пола..

Отсутствие в настиле ПК сплошной железобетонной плиты обеспечивает высокую его экономичность – расход металла в настиле ПК при армировании обычной круглой сталью составляет 6–8 кг/м2. При арматуре периодического профиля расход стали снижается до 4–5 кг/м2. Еще большая экономия стали может быть достигнута при армировании элементов настила высокопрочной проволокой.

г) Слоистый настил

Элементы настила имеют ширину 1,2 м и толщину 16–22 см при пролетах от 6 до 9 м с возможностью монтирования больших площадей на фермах каркаса.

Настил состоит из трех слоев: верхний и нижний слои толщиной, соответственно, 20 и 30 мм – железобетонные; внутренний слой – из шлакобетона или крупнопористого бетона (рис. 2).

35

На очищенный и смазанный пол стенда устанавливают по периметру панели деревянные борта и по всей ее площади укладывают слой цементного раствора толщиной 1,5 см. Поверх слоя раствора укладывают арматуру и соединенные в блок щиты, образующие ребра, а затем – бетон. Формы, арматуру и бетон доставляют к рабочей площадке по узкоколейке, а рабочие подъемно-транспортные операции выполняются самоходным краном. По окончании формовки изделий камеры закрывают и включают пар. Готовые изделия снимают со стендов краном и отвозят на склад. Продолжительность производственного цикла не превышает 24 часов. Это дает возможность получать одну панель (около 20 м2 перекрытия) в сутки с каждой формы.

Марши изготавливаются со ступенями, отформованными совместно с маршем, или без ступеней (с гладкой плитой). При этом решении не устраняется необходимость последующей укладки отдельных ступеней, устройство плиты марша вызывает дополнительный расход бетона, а для пользования лестницами в процессе производства работ приходится укладывать стремянки. Поэтому более целесообразна конструкция марша, изготавливаемого совместно со ступенями, которые впоследствии (в процессе отделочных работ) облицовываются мозаичными или мраморными плитами.

Известны два способа изготовления таких маршей: ступенями вниз и ступенями вверх. При изготовлении маршей ступенями вниз поверхность ступеней получается чистой, а нижняя поверхность марша (обращенная кверху) требует оштукатуривания – в опалубке или после установки на место. Более целесообразен второй способ, так как при бетонировании ступенями вверх нижняя поверхность марша, обращенная к днищу формы, получается чистой – готовой под окраску.

10. Фундаменты высотного строительства

Несмотря на большую трудоемкость обычных бутовых фундаментов со свайными основаниями, сборные фундаменты в строительстве высотных домов имеют еще ограниченное распространение, хотя по конструкциям сборных фундаментов имеется много предложений.

В практике строительства в настоящее время применяют обычно фундаменты, выкладываемые из крупных блоков, внедрение которых резко снижает трудоемкость возведения фундаментов, так как кладка ведется кранами. Фундаменты выкладывают из блоков двух видов: блоки нижней подушки и блоки, образующие стену подвала.

37

Блоки нижней подушки изготавливают в виде толстых железобетонных плит различного сечения и ширины; блоки для стен подвала имеют прямоугольную форму и изготавливаются без арматуры. В местах проемов укладывают блоки с вырезами, усиленные жесткой арматурой. При строительстве высотных домов особенно целесообразно использование крупноблочных фундаментов, так как основным монтажным механизмом на строительстве такого дома является башенный кран, а сборка фундамента по характеру процесса почти не отличается от сборки стен. Внедрение крупноблочных фундаментов в этом случае совершенно исключает необходимость использования труда каменщиков, так как оборку всех основных элементов дома, начиная от подушки фундамента и кончая венчающим карнизом, производит одна и та же бригада монтажников одним и тем же краном.

При одинаковом расходе цемента крупноблочные фундаменты по весу и стоимости выгоднее бутовых и бутобетонных, но требуют небольшого расхода металла.

При сборных фундаментах трудоемкость уменьшается в 3 раза по сравнению с бутобетонными из 10 раз по сравнению с бутовыми фундаментами.

Небольшой дополнительный расход стали в крупноблочных фундаментах окупается снижением стоимости, трудоемкости, объема перевозок, ускорением строительства и возможностью кладки фундаментов в зимнее время без тепляков или других мероприятий, удорожающих строительство.

В жилищном строительстве сборные фундаменты закладываются под несколько высотных корпусов в Москве и Санкт-Петербурге. Нижнюю подушку фундамента выкладывают из блоков такого же типа. Стены подвала, ввиду особенно благоприятных грунтовых условий, возводили из кирпича с устройством наружной битумной гидроизоляции. Крупноблочное строительство изготавливают в заводских условиях на открытой площадке. Готовую бетонную смесь в бункерах подают на вагонетках к стендам, которые обслуживаются автокраном. Опалубку применяют деревянную; сетки арматуры доставляют из арматурного цеха в готовом виде.

Немедленно после распалубки, при прочности около 50 % от проектной, блоки вывозят на стройку и укладывают на место, так как полная расчетная нагрузка на фундамент достигается только к моменту окончания строительства, т. е. не ранее чем по истечении нескольких месяцев.

38

Приспособления для работы в зимних условиях на площадке не предусмотрены, так как в указанном тресте все фундаменты принято закладывать в летний период.

11.Панели стен

Взданиях с каменными стенами, даже при высокоиндустриальных сборных конструкциях каркаса, перекрытий и пр., кладка стен остается немеханизированной. Конструкции крупнопанельных стен дают возможность заменить ручную кладку стен индустриальной. В домах с панельными стенами (и перекрытиями) возведение основных элементов здания сводится к сборке их кранами. При этом элементы изготовляют заранее на заводе или на площадке, непосредственно в зоне действия башенного крана.

Резкое снижение объема и трудоемкости работ, производимых на площадке, и широкая механизация монтажных работ обеспечивают большое сокращение сроков строительства.

По общей конструктивной схеме панельные здания возводятся

скаркасом или без каркаса (с несущими стенами и перегородками). В зданиях с каркасами наружные панельные стены также решаются различно: 1) стены являются заполнением и опираются на каркас поэтажно; 2) стены сами несут собственный вес, опираясь непосредственно на фундамент (самонесущие стены), а нагрузки от перекрытий передаются на каркас; 3) несущие наружные стены (каркас только внутренний).

Для использования большой жесткости и несущей способности железобетонных панелей здания строятся обычно по второй или третьей схеме, т. е. с несущими или самонесущими стенами.

При использовании в качестве утеплителя полимерных покрытий становится возможным изготовление на заводе панелей не только с готовым наружным фактурным слоем, но и с внутренним отделочным слоем.

12.Конструкции каркаса здания

Схема каркаса в высотном строительстве может быть различна, но традиционной принята стоечно-ригельная с жесткими узлами. Точки опирания ригелей на стойки вынесены на расстояние 60 см от оси стойки. Таким образом, средние стойки получаются двухконсольными, а крайние – одноконсольными.

39

В сортаменте имеется 16 типоразмеров стоек различной несущей способности. Типоразмеры стоек отличаются между собой размерами поперечного сечения, маркой бетона и коэффициентом армирования. При этом имеется всего два размера поперечных сечений стоек – 30 30 и 30 40 см, что значительно упрощает их изготовление. Стойки армируются пространственным сварным каркасом из горячекатанной стали периодического профиля (или круглой). Сварные каркасы колонн будут изготавливаться на специальной автоматической электросварочной установке (автоматическая линия станков). Консоли армируются плоскими сварными каркасами, изготавливаемыми на обычных одноточечных аппаратах контактной аварки.

Сортаментом предусмотрены стойки одноярусные и двухъярусные (высотой в 1 и 2 этажа). В зависимости от размеров поперечного сечения и длины стойки имеют вес от 0,86 до 2,47 т. Стыкование стоек по вертикали производится стальными литыми или сварными оголовниками, которые после установки и выверки стоек свариваются. Для опирания ригелей концы консолей также снабжены металлическими закладными частями. Ригели каркаса имеют 5 типоразмеров при одинаковом (независимо от длины и расчетной нагрузки) прямоугольном поперечном сечении 160 600 мм. Такая строгая унификация поперечных сечений ригелей при ограниченном числе длин дает возможность резко сократить число типоразмеров металлических форм для изготовления ригелей.

Арматура ригелей запроектирована в двух вариантах: с предварительным напряжением и обычная сварная. В первом варианте ригель изготавливают из бетона марки А500 с непрерывной арматурой из светлой канатной проволоки, напрягаемой в процессе навивки; во втором – применяют бетон марки А350, а арматуру изготавливают в виде сварных каркасов с использованием горячекатанной стали периодического профиля. Вес ригелей – 0,96–1,39 т. Для сопряжения с консолями колонн по концам ригелей предусмотрены металлические закладные части.

Панели перекрытий имеют размеры, равные размерам комнат; при этом потолок комнаты получается бесшовный и имеется возможность (при соответствующем способе изготовления панелей) совершенно исключить оштукатуривание потолков, ограничиваясь лишь шпаклевкой и покраской. Для упрощения технологии панели запроектированы в виде часторебристой конструкции с ребрами, обращенными вверх и гладкой плитой.

40