3. Монтаж многоэтажных зданий с железобетонным каркасом

В практике многоэтажного строительства используются рамная, рамно-связевая и связевая конструктивные схемы каркаса, отвечающие различным условиям его статической работы.

Рамная схема представляет собой систему колонн, ригелей и плит перекрытий, соединенных в жесткую и устойчивую пространственную систему. Такая конструктивная схема очень трудоемка и требует повышенного расхода металла. Ее применяют в тех случаях, когда по условиям технологии не допускается установка поперечных и продольных перегородок или связей между колоннами.

Рамно-связевая схема многоэтажных каркасных зданий включает плоские рамы, расположенные в поперечном направлении относительно продольной оси здания, и диафрагмы жесткости. Продольная устойчивость здания создается за счет вертикальных дисков жесткости, которые выполняют в виде металлических решеток или железобетонных плоскостей.

Связевая схема отличается от предыдущих тем, что система колонн воспринимает только вертикальные нагрузки, а горизонтальные воспринимаются системой вертикальных дисков или ядер жесткости.

Перспективной считается сборно - монолитная железобетонная конструкция, в которой пространственная жесткость обеспечивается ядром жесткости, выполненным в монолитном или сборном железобетоне.

После приемки по акту конструкций подвала и монтажного горизонта приступают к монтажу конструкций каркаса наземной части.

Монтируемые здания делят в плане на захватки — монтажные блоки, обычно ограниченные температурными швами; по вертикали - на ярусы. которые могут быть высотой в один этаж (при высоте колонн в один этаж) или в два этажа (при высоте колонн в два этажа).

Каркас надземной части многоэтажных промышленных зданий состоит из колонн, ригелей, плит перекрытий, навесных стеновых панелей, лестничных маршей и площадок, лифтовых шахт, стенок жесткости. Объемно-планировочное решение таких зданий предусматривает сетку колонн от 4,5 х 6 до 9 х 12 м. Ширина здания чаще всего 12; 18; 24 и 36 м. В верхних этажах могут быть предусмотрены зальные помещения высотой до 10,8 м, пролетом на всю ширину здания или его часть. При необходимости верхний этаж может быть решен с мостовыми кранами. Протяженность секции здания 60 и 72 м, но возможны решения, допускающие иную длину секции, кратную шагу колонн.

Колонны первого этажа заделывают в стаканы фундаментов с заглублением на 600 мм при опирании плит перекрытий на полки ригелей, и на 1000 мм - при опирании плит перекрытий по верху ригелей. Колонны для зданий с высотой этажа 3 и 3,3 м принимаются двух- или трехэтажной разрезки, для высот этажей 3,6 и 4,8 м - двухэтажной разрезки, а для этажей высотой 6 м и более - поэтажной разрезки. Стыки колонн, расположенные на высоте 1,8 м от отметки верха консоли, жесткие. Соединяют колонны между собой при помощи накладок из арматурной стали, привариваемых к стальным оголовкам. Зазор между стыкуемыми колоннами равен 40 мм.

Ригели для зданий с плитами перекрытий, опирающимися на их полки, имеют трапецеидальное сечение высотой 800 мм и шириной 650 мм Ригели, на которые по верху опираются плиты, имеют прямоугольное сечение 800 х 300 мм. Соединение ригеля с колонной осуществляют ванной сваркой их выпусков арматуры, а также сваркой закладных деталей ригеля и консоли колонны с последующим замоноличиванием стыка.

Междуэтажные перекрытия предусмотрены из межколонных основных плит шириной 3000 и 1500 мм и доборных - шириной 750 мм, размещаемых только по крайним рядам колонн. Основные плиты, располагаемые вдоль здания по осям колонн, приваривают к закладным деталям ригелей и соединяют между собой по верху продольных ребер стальными накладками. Доборные плиты устанавливают на стальные столики, приваренные к закладным деталям колонн. Плиты приваривают к этим столикам и соединяют с соседними, основными плитами, а также накладками по верху их продольных ребер.

Панели наружных стен принимают такие же, как и для одноэтажных промышленных зданий, - длиной 6; 9 и 12 м, высотой 1,2 и 1,8 м.

Цокольные панели первого этажа устанавливаются на фундаментные балки. Панели последующих этажей опираются на стальные столики, привариваемые к закладным деталям колонн. Предусмотрен вариант самонесущих стеновых панелей.

Сборка каркаса многоэтажных промышленных зданий - взаимоувязанный процесс монтажа колонн, ригелей, диафрагм жесткости, связевых и междуэтажных плит перекрытий. Элементы устанавливают в такой последовательности, которая обеспечивает жесткость и неизменяемость каркаса. Последовательность монтажа в каждом конкретном случае определяется проектом производства работ и комплектом монтажной оснастки, которую будут применять для установки и выверки конструкций.

Из средств монтажной оснастки чаще применяют индивидуальные, а не групповые средства оснастки, при помощи которых выверяют и временно закрепляют конструкции. В состав комплекта индивидуальных средств монтажа входят клинья и клиновые вкладыши, хомуты, подкосы и горизонтальные распорки, кондукторы. В отличие от групповых средств оснастки, индивидуальные средства более универсальны и просты в применении.

Для монтажа сборных конструкций могут быть применены башенные, стреловые и козловые краны. Башенные и стреловые краны устанавливаются с одной стороны здания, с двух сторон здания или внутри здания в среднем пролете. Смешанная расстановка кранов (башенные и стреловые) применима для зданий, у которых колонны нижнего яруса являются самыми тяжелыми элементами с массой до 10 т, а остальные элементы каркаса имеют массу менее 5 т. В этом случае стреловой кран может осуществлять монтаж колонн первого яруса, остальные конструкции целесообразно монтировать башенным краном грузоподъемностью 5 т.

Монтаж колонн в стаканы фундаментов. Перед установкой колонн в стаканы фундаментов необходимо проверить отметки дна стаканов. Проектный уровень отметок обеспечивают укладкой на дно стакана выравнивающего слоя или пакета армоцементных подкладок. Для выравнивания применяют:

при толщине слоя до 30 мм - жесткий цементно-песчаньгй раствор марки 100 (с трудом превращается в комок в руке);

при толщине слоя более 30 мм — бетонную смесь класса В25 с уменьшенным содержанием воды, смесь уплотняют ручной трамбовкой, отметка верха слоя контролируется нивелиром;

армоцементные подкладки, которые изготовляют из раствора марки 200, их размер 100 х 100 мм, толщина 20...30 мм, армируют сеткой с ячейками 10 х 10 мм из стальной проволоки диаметром 1 мм.

Применение таких подкладок позволяет облегчить процесс выверки колонн и отказаться от устройства выравнивающего слоя из бетонной смеси. Не допускается применение пакета стальных подкладок вместо выравнивающего слоя из бетонной смеси или армоцементных подкладок.

Колонны первого монтажного яруса монтируют теми же методами, как и в одноэтажных промышленных зданиях. Подкосы и распорки для удержания колонн в вертикальном положении устанавливают таким образом, чтобы они не мешали укладке ригелей и связевых плит между колоннами.

На монтируемую колонну на складе конструкций надевают хомут и на него навешивают два подкоса, после чего колонну стропят и поднимают краном. Колонну устанавливают в стакан фундамента и временно закрепляют при помощи клиновых вкладышей (клиньев) и двух подкосов. Колонну расстроповывают, выверяют в вертикальном положении теодолитами по двум осям. По мере монтажа колонны замоноличивают в стаканах фундаментов. Подкосы снимают с колонны после раскрепления каркаса ригелями и плитами в уровне двух нижних этажей.

Монтаж колонн с использованием одиночных кондукторов. Одиночные и групповые кондукторы могут быть применены при монтаже первого и последующих ярусов надземной части каркаса. При монтаже каркаса верхних ярусов колонны монтируют на оголовки ранее установленных колонн нижнего яруса. Стык колонн предусмотрен на высоте 1 м от уровня перекрытия.

При использовании одиночных кондукторов первоначально на оголовок колонны опускают кондуктор и закрепляют его к оголовку колонны винтами двух нижних обойм. Одновременно колонну готовят к монтажу. Сначала ее стропят в штабеле стропами за две петли и краном переносят и укладывают на горизонтальные подкладки, где расстроповывают ее. Затем проверяют маркировку колонны, очищают торцы и закладные детали от наплывов бетона, ржавчины и грязи. У торцов колонны шаблоном наносят осевые риски. Стропят рамочный захват и закрепляют его на колонне винтовыми стяжками.

Колонну поднимают и подводят к месту установки на высоте 20...30 см над кондуктором и развертывают в нужное положение. Медленно опускают колонну в кондуктор, совмещая риски на оголовке с рисками у нижнего торца монтируемой колонны. Установленную колонну временно закрепляют в кондукторе с помощью регулировочных винтов верхней обоймы и, не снимая стропов, монтажным ломиком и регулировочными винтами, совмещают риски оголовка и колонны. После приведения колонны в вертикальное положение окончательно закрепляют винты кондуктора, правильность установки колонны контролируют теодолитом. После закрепления и выверки колонны осуществляют расстроповку колонны.

Колонны стропуют при помощи рамочных и пальцевых захватов. Рамочный захват предназначен для подъема колонны за одну точку и дистанционной расстроповки. Строповку колонн, имеющих отверстия для подъема, производят пальцевым захватом.

При установке колонн целесообразно применять одиночные кондукторы с регулировочными винтами. При использовании полуавтоматического кондуктора колонны монтируют в следующем порядке: кондуктор с закрытыми замками подают краном на оголовок смонтированной колонны. Под действием массы кондуктора, подпружиненные рычаги отжимаются и кондуктор самоустанавливается, скользя по неподвижным упорным роликам и роликам рычагов. После этого прижимные устройства запирают, и кондуктор оказывается жестко закрепленным на колонне. Для обеспечения устойчивости и пространственной жесткости каркаса здания в процессе возведения, для создания необходимого фронта работ, рекомендуется иметь комплект, включающий 12 кондукторов.

Собирать элементы каркаса с одноэтажными колоннами необходимо поэтажно. Точность приведения колонн в вертикальное положение контролируют теодолитом по двум осям. Несоосность не должна превышать 5 мм, отклонение колонн от вертикали - 3 мм. Монтируют стальные связи непосредственно после установки колонн связевых ячеек. Одиночные кондукторы можно переставлять на следующую позицию только после сварки стыков колонн, укладки и сварки ригелей, укладки плит перекрытия.

Монтаж ригелей, внутренних стен и перегородок. Ригели каркаса монтируют после временного закрепления колонн в проектном положении. Перед монтажом ригели очищают, выпрямляют арматурные выпуски и закладные детали и насухо монтируют на консоли колонн. При многоярусных колоннах вначале монтируют ригели нижнего этажа, а затем, если такая технология рекомендуется технологической картой - верхних этажей. После выверки ригелей их опорные закладные детали приваривают прихваткой к закладным деталям консолей колонн и ригель расстроповывают.

Окончательно закрепляют ригели ванной сваркой выпусков арматуры, сваркой закладных деталей, замоноличиванием стыков. Затем монтируют диафрагмы жесткости каркаса с полкой, заменяющей ригель. Для временного крепления и выверки диафрагм применяют переставные струбцины. Диафрагмы жесткости без полки, заменяющей ригель, монтируют перед установкой ригеля между колоннами по этой оси.

Застропованную панель жесткости опускают к месту установки под углом к проектному положению, на уровне 3...5 см заводят на место, фиксируя по рискам, и устанавливают на растворную постель. Низ панели доводят до проектного положения, устанавливая грань панели по рискам, далее выверяют панель по вертикали. В вертикально стоящей панели сваривают прихваткой закладные детали стенки жесткости и колонны, и только после этого отцепляют крюки стропа.

Конструкции каркаса монтируют поэтажно. Сначала укладывают ригели и связевые плиты. В целом работы выполняют в том же порядке, что и при сборке нижнего яруса. Особо контролируется положение колонн. Окончательно сваривают стыки колонн и узлы сопряжения ригелей и связевых плит с колоннами и только после этого снимают с колонн одиночные кондукторы.

Диафрагмы жесткости устанавливают после окончательной сварки стыков колонн и освобождения их от временных креплений. Диафрагмы, расположенные под ригелями, устанавливают до укладки расположенных выше их ригелей. Для временного их раскрепления используют снятые с колонн горизонтальные распорки.

Ригели присоединяют к колоннам сваркой закладных частей или выпусков арматуры колонны и арматуры выпусков ригеля. Консоли колонн очищают от наплывов бетона и грязи, наносят осевые риски на боковые грани колонн. При укладке ригеля проверяют совпадение рисок, при необходимости рихтуют, соединяют элементы между собой электроприхваткой. Стыки ригелей с другими элементами заделывают после окончательной выверки каркаса смонтированной ячейки.

Внутренние стены и перегородки выполняют функцию диафрагм жесткости. Такие стены из железобетонных панелей устанавливают после сварки стыков колонн, но до укладки ригелей и плит, располагаемых над ними. Элементы устанавливают на постель из раствора, для временного крепления и выверки используют подкосы и струбцины.

Монтаж панелей перекрытий. Панели перекрытий монтируют после полного закрепления стенок жесткости и ригелей. Связевые плиты укладывают на полки ригелей после приварки ригелей к консолям колонн. При многоэтажных колоннах сначала укладывают связевые плиты нижнего, а затем верхних этажей яруса.

Часто плиты нужно заводить внутрь ячейки между верхними, уже установленными ригелями, поэтому их подают к месту укладки в наклонном положении. При такой подаче панели перекрытия сначала на консоли ригелей укладывают нижний конец плиты, затем опускают и выравнивают другой. После установки связевой плиты в проектное положение ее временно крепят при помощи электроприхватки сразу к четырем ригелям, а затем снимают стропы.

Полученная ячейка из четырех колонн, двух ригелей и двух связевых плит, соединенных точечной сваркой, имеет достаточную жесткость и неизменяемость. Поэтому разрешается осуществить окончательное соединение всех элементов между собой на сварке протяженными швами с заделкой стыков и швов.

Рядовые плиты перекрытий сначала первого, а затем следующих этажей укладывают на слой раствора или цементно-песчаной пасты. Панели поднимают за петли или технологические отверстия. После укладки всех рядовых плит ячейки приваривают закладные детали плит к закладным деталям ригелей. Швы между плитами перекрытий заделывают раствором или замоноличивают бетоном.

После закрепления всех элементов каркаса на одном этаже приступают к монтажу элементов следующего этажа.

Монтаж каркаса с применением группового кондуктора. Благодаря применению групповых кондукторов на четыре колонны, обеспечивается временное закрепление и заданная точность установки колонн и других конструкций принудительными приемами. Работы на новом ярусе начинают всегда с установки и выверки групповых кондукторов.

Групповой кондуктор предназначен для сборки каркаса с колоннами длиной до 18 м. Кондуктор состоит из четырех стоек, связанных между собой поясами в виде ферм. Он оснащен поворотными площадками, а также подмостями, обеспечивающими удобство и безопасность выполнения работ при укладке и сварке ригелей двух этажей. Кроме того, на стойках кондуктора укреплены два ряда хомутов. Нижний и верхний ряды хомутов служат для выверки и временного закрепления соответственно низа и верха устанавливаемой колонны. Верх колонны крепится под консолями колонн второго этажа. На кондукторе имеются подкосы для его временного крепления к ранее смонтированным конструкциям, а также струбцины для выверки и временного крепления стенок жесткости и стен-перегородок.

Подготовка группового кондуктора к работе осуществляется следующим образом. Кондуктор краном подают на перекрытие монтируемого этажа, устанавливают на деревянные подкладки и прикрепляют к ранее смонтированным конструкциям при помощи четырех подкосов, каждый из которых имеет крюк и стяжную муфту. При установке кондуктора для монтажа колонн в стаканы фундаментов его прикрепляют к петлям фундаментов, а при установке кондуктора на перекрытие он раскрепляется к монтажным петлям ригелей. Групповые кондукторы разработаны для монтажа колонн высотой на один и два этажа.

Перед установкой колонн необходимо повернуть в рабочее положение и закрепить рабочие площадки, подготовить нижние и верхние хомуты, оставив их в раскрытом состоянии. Монтажники находятся у оголовка нижестоящей колонны и на верхней площадке группового кондуктора. Они принимают подаваемую краном колонну, заводят ее в хомуты, опускают на нижестоящую колонну, после чего хомуты закрывают. Зажимными винтами на хомутах колонну временно крепят и после этого расстроповывают. Ее выверяют теодолитом по двум взаимно перпендикулярным осям. Ригели и связевые плиты (плиты-вкладыши) укладывают с выдвижных площадок.

Для обеспечения непрерывного процесса монтажа конструкций комплект монтажного оснащения должен состоять из четырех групповых кондукторов. Монтируют каркас здания в последовательности, общей, но имеющей специфические особенности, для всех видов кондукторов. В двух установленных первоначально групповых кондукторах монтируются 8 колонн, на консоли первого яруса устанавливают 6 ригелей, сверху укладывают связевые плиты и после выверки и окончательной сварки монтируют пролетные плиты в средней ячейке. Аналогично монтируют конструкции второго (и третьего) яруса. Далее кондукторы поднимают краном из ячеек и переставляют на следующий монтажный участок, в освободившихся ячейках укладывают пролетные плиты перекрытий сначала на нижнем, а затем на следующем этаже.

Монтаж каркаса с применением рамно-шарнирного индикатора. Комплект рамно-шарнирных индикаторов (РШИ) включает 4 индикатора (групповых кондуктора), жестко соединенных между собой в единую пространственную конструкцию поперечными и продольными связями из стальных труб. Как и на обычном групповом кондукторе имеются кольцевые подмости и поворотные площадки, расположенные в уровне нижнего и верхнего этажей яруса колонны. На раме каждого кондуктора закреплены угловые упоры, служащие для фиксации и временного крепления колонн. Особенностью РШИ является наличие продольных и поперечных горизонтальных связей, которые жестко фиксируют положение всех четырех составляющих РШИ групповых кондукторов.

После установки, закрепления и выверки комплекта РШИ монтируют колонны, положение которых в плане и по вертикали фиксируют с заданной точностью поворотными и откидными хомутами рамы. При установке колонну осторожно подводят краном к угловым упорам РШИ и плавно опускают на оголовок колонны нижнего яруса. Низ колонны перемещают монтажным ломиком, совмещая стыкуемые арматурные выпуски колонны или осевые риски устанавливаемой колонны с рисками осей колонны нижнего яруса. Для приведения верха колонны в проектное положение и временного закрепления грани колонны натяжным устройством прижимают к фиксирующим граням углового упора РШИ. Стыки установленных колонн сваривают. Для удобства работы монтажников на пространственных подмостях РШИ, расположенных в двух уровнях, смонтированы поворотные площадки монтажников, с которых удобно обрабатывать стыки колонн.

Монтаж каркаса с одной стоянки РШИ (16 колонн) производят на высоту двух этажей (при двухэтажной разрезке колонн) при следующей очередности процессов:

устанавливают и сваривают между собой по высоте все колонны;

устанавливают на консоли колонн и приваривают к ним ригели первого, а затем и второго этажа;

укладывают и приваривают к ригелям все межколонные плиты первого, а затем и второго этажа;

устанавливают необходимые по проекту перегородки на первом этаже;

укладывают в ячейках без РШИ плиты перекрытий первого этажа;

устанавливают в пролетах между РШИ сборные перегородки на втором этаже;

укладывают в ячейках без РШИ плиты перекрытий второго этажа;

переставляют РШИ на новый монтажный участок, а в освободившихся ячейках монтируют недостающие элементы;

монтируют лестничные площадки и марши вслед за монтажом элементов каркаса.

РШИ переставляют на новую позицию только после выполнения всех сварочных работ, предусмотренных в смонтированных ячейках проектом. После перестановки РШИ на новый монтажный участок в освободившихся ячейках монтируют плиты перекрытий первого и потом второго этажей. До укладки плит предварительно в ячейки должны быть поданы материалы для устройства перегородок и выполнения послемонтажных работ.

Навеска стеновых панелей. В каркасных зданиях панели наружных стен, как правило, навесные. Навеску панелей осуществляют после окончательного закрепления несущих конструкций на захватке (в пределах температурного блока).

В зависимости от конструктивного решения здания при монтаже стеновых панелей захваткой по высоте может быть один, два и более этажей. Стены с двухрядной разрезкой, включающей поясные и простеночные панели, монтируют поэтажно. При ленточном остеклении стены состоят лишь из поясных панелей. Высота захватки в этом случае не ограничивается и принимается равной или кратной высоте яруса для монтажа несущих конструкций каркаса.

До установки навесных панелей разбивают установочные риски, определяющие проектное положение панелей в продольном и поперечном направлениях, а также по высоте. Риски для установки панелей в плане наносят на колонны и плиты перекрытия, привязывая к разбивочным осям здания, а риски для установки панелей по высоте наносят на грани колонн, привязывая к монтажному горизонту.

В многоэтажных промышленных зданиях навесные стеновые панели часто бывают значительно легче тяжелых элементов каркаса. По этой причине наружные стены нередко монтируют в самостоятельном потоке самоходными кранами необходимой грузоподъемности.

Монтаж наружных стеновых панелей выполняют с отставанием на один ярус, и редко - непосредственно после установки элементов каркаса на этаже. Их устанавливают после возведения и окончательного закрепления несущих конструкций каркаса на этаже или захватке. ). Высота монтажного яруса для стеновых панелей соответствует обычно этажу при одноэтажных колоннах каркаса, но может быть выше при двух- и трехэтажных колоннах.

При монтаже многоэтажных каркасных зданий длина ветвей стропа должна быть такой, чтобы крюк и нижний блок полиспаста были выше перекрытия следующего этажа. Рабочее место монтажников находится непосредственно на перекрытии, если панели устанавливают на его уровне, или на переставных инвентарных подмостях, при установке панелей выше перекрытия. Снаружи все швы заделывают с подвесных подмостей.

Панели при подъеме удерживают от разворота и удара об уже установленные конструкции двумя оттяжками. Если панель нельзя подать краном точно к месту установки, то монтажники подтягивают ее, пользуясь оттяжками или крюком на длинной рукоятке. Панель устанавливают на растворную постель вертикально, совмещая наружную грань с гранью нижележащей панели, а в продольном положении, ориентируясь по установочным рискам. После выверки панели по вертикали ее закрепляют монтажными приспособлениями и освобождают от строп.

При монтаже панелей стен с двухрядной поэтажной разрезкой поясные панели прикрепляют угловыми струбцинами к колоннам либо подкосами к петлям плит перекрытия. Простеночные панели также можно временно закреплять подкосами к плитам перекрытия или специальными струбцинами к ранее установленным поясным панелям. Этими же приспособлениями приводят панели в плоскость стены, обеспечивая ее вертикальность.

Стены двухрядной разрезки монтируют в пределах захватки в горизонтальном положении - сначала поясные панели, затем простеночные. Существуют специальные траверсы для подъема, наведения на место и тщательной навески с выравниванием, доводкой и поддерживанием панели. Расстроповку осуществляют после постоянного закрепления низа панели, выверки и временного закрепления верха. Постоянно закреплять верх панели допускается после ее расстроповки.