Возведение каркасных зданий с натяжением арматуры в процессе монтажа
Возведение каркасных зданий с натяжением арматуры в процессе монтажа
Одним из перспективных направлений строительства жилых и общественных зданий являются каркасные здания с натяжением арматуры в построечных условиях, когда все элементы объединяются между собой с помощью канатной преднапряженной арматуры класса А-7 (ГОСТ 13840-68) в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Данная конструктивная система нового поколения может быть использована как для нового строительства зданий различного назначения и этажности, так и для реконструкции старых зданий. В каркасной системе отсутствуют выступающие консоли на колоннах, снижено число типоразмеров (из-за отсутствия закладных элементов), уменьшена трудоемкость (из-за отсутствия металлических закладных элементов и сварочных работ), а также общий расход стали и бетона. В результате этого общая стоимость 1 мг здания значительно уменьшена (до 25%). Поэтому данные конструктивные системы находят все большее применение в строительной практике России.
Однако из-за отсутствия необходимых рекомендаций в действующих нормативных документах данную конструктивную систему проектируют без учета целого ряда особенностей. Поэтому НИИЖБ провел широкие экспериментально-теоретические исследования данной конструктивной системы в процессе возведения реальных зданий, а также на фрагментах натурных размеров. Результаты испытаний позволяют восполнить отсутствие необходимых рекомендаций в нормах по проектированию (СНиП 2.03.01-84 и др.), а также расширить возможности использования данной каркасной системы.
Так, в связи с двухмерным обжатием плитных элементов фактические потери напряжения в арматуре от ползучести оказались значительно меньше нормативных величин (до 1,6 раз). Удалось установить влияние на деформативность перекрытий, состоящих как из одной (цельной) плиты в ячейке, так и составленной из нескольких плитных элементов. При этом установлено влияние на деформативность и количества швов в перекрытии.
Получены опытные данные о концентрации напряжений в различных зонах перекрытия от создания напряжения обжатия с помощью преднапряженной арматуры, что позволило разработать расчет трещи- ностойкости в наиболее опасных участках (в углах, при подрезке плит и др.). Так, выявлено, что традиционное армирование данных участков (зон) малоэффективно. Поэтому был предложен новый способ расчета как армирования данных зон, так и технологических мероприятий, при которых трещины в участке, где имеет место подрезка в плите, не возникают. Оказалось, что в данной конструктивной системе снижение прочности бетона плит оказывает малое влияние на несущую способность. Поэтому для элементов можно применять легкие и даже ячеистые бетоны.
Некоторые проектные организации использовали отгибы преднапряженной арматуры (в одной, двух точках). Нами были установлены как наиболее эффективные места и количество отгибов, а в ряде случаев показана возможность отказа от них, что в значительной степени снижает трудоемкость работ.
Перекрытия следует рассчитывать по двум группам предельных состояний: при обжатии и действии вертикальной нагрузки. При этом на этапе натяжения должна обеспечиваться трещиностойкость плиты и контактного шва (между торцами плит и поверхностью колонн, а также между плитами).
Усилие обжатия (Ps) должно назначаться для обеспечения надежной работы стыка трения при передаче вертикальной нагрузки с перекрытия на колонну. Прогиб в центре перекрытия, состоящего из двух или большего числа плитных элементов, рассчитывается в зависимости от того, допускается или нет появление трещин в центральном шве вследствие устройства шпонок, сварки арматурных выпусков и т.д. При необходимости снижения прочности бетона плиты необходимо усиление угловых зон в виде вкладыша треугольной формы из тяжелого бетона класса не ниже В25 или в виде закладной металлической детали.
Напрягаемая канатная арматура К-7 располагается между плитами перекрытия. Защитный слой из условия огнестойкости в нижней зоне назначается не менее 60 мм до центра тяжести арматуры и не менее 35-40 мм в верхней зоне. Расстояние между центрами тяжести соседних напрягаемых элементов (канатной К-7) принимается из условия размещения анкеров в крайних колоннах.
Диаметр каналов должен быть не менее 35 мм. Устройство каналов может выполняться с помощью извлекаемых или неизвлекаемых каналообразовате- лей. Последние представляют собой трубки, выполняемые из металла или пластмассы. Внутренний диаметр канала рекомендуется принимать из условия прохождения через него каната с анкером типа оп- рессованная гильза, а также из соображений удобства и качества заполнения канала мелкозернистым бетоном.
Для систем с натяжения арматуры на бетон в СНиП 2.03.01-84 рекомендации о величине преднапряжения после передачи усилия с домкрата на анкера отсутствуют, поэтому в рабочих чертежах полученные величины (13,5 тс) предлагается приводить эту величину для контроля. Наиболее эффективным типом анкеров, обладающих наименьшей деформативностью, являются анкера типа опрессо- ванная гильза (Д12=0), которая и рекомендуется для применения в таких системах.
Многочисленные испытания данной системы с разными натурными размерами фрагментов ячейки (от 7,2x6,0 до 4,2x4,2 м), а также моделей (1:2) свидетельствуют, что отклонения в меньшую сторону (до 30%) уровня преднапряжения в арматуре не оказывают заметного влияния на прогибы перекрытий.
Аналогичные результаты показали и многовариантные расчеты на основе использования ВК Лира, а также метода конечных элементов (МКЭ). Установлено, что оттяжка арматуры может оказывать и положительное, и отрицательное влияние на уровень преднапряжения в зависимости от способа ее выполнения - одновременно с натяжением или после прямолинейного натяжения. Испытаниями также установлено, что в ряде случаев можно вообще отказаться от оттяжки. Несущая способность каната зависит от диаметра канала: с его увеличением несущая способность возрастает вследствие улучшения качества инъецирования. Несущая способность также повышается при установке в канале спирали или сеток.
ТВЗ Лекции 7.5, 7.6 / Лекция № 7.6. Возведение многоэтажных каркасных промышленных зданий
Каркасные многоэтажные здания строятся прямоугольными в плане, без перепадов высот. Все размеры несущих и ограждающих конструкций кратны номинальным размерам планировочного модуля 0,5 м и высотного - 0,6 м. Сетка колонн кратна укрупнённому планировочному модулю 1,5 м. Здания выполняются из сборных железобетонных элементов с сеткой колонн 6×6 или 6×9 м, высотой этажей 3,6…7,2 м, количество этажей от 2 до 12, с размерами температурных блоков до 60 м.
Конструктивные схемы зданий (рис. 1) выполняются по рамной схеме c восприятием горизонтальных усилий жёсткими узлами рам и рамно-связевой схеме с передачей усилий на поперечные и торцевые стены, стены лестничных клеток и лифтовых шахт.
Рисунок 1. Конструктивные схемы каркасных зданий: а — с продольным расположением ригелей; б — с поперечным расположением ригелей; в — безригельное решение; г — с пространственным каркасом; д — с неполным поперечным каркасом и несущими наружными стенами; е — с опиранием панелей на наружные панели и две стойки по внутреннему ряду; ж - с монолитным безбалочным перекрытием и ядром жесткости; 1 — самонесущие стены; 2 — колонны; 3 — ригели; 4 — плиты междуэтажных перекрытий; 5 — надколонная плита перекрытия; 6 — межколонные плиты; 7 — панельвставка; 8 – ядро жесткости.
В зависимости от объёмно-планировочных и конструктивных решений многоэтажные каркасные здания разделяются на однородные с повторяющимися типовыми ячейками и конструкциями и неоднородные с неравномерным распределением объёмов по этажам и секциям.
Технологический процесс возведения однородных зданий включает в себя четыре
1 – устройство подземных конструкций;
2 – возведение надземных конструкций и устройство кровли;
3 – выполнение отделочных и специальных работ;
4 – монтаж технологического оборудования.
Однородные здания возводят по горизонтально-восходящей или вертикальновосходящей схемам (рис. 2 а, б). Организационно-технологическим решением является создание объектных ритмичных или кратно-ритмичных, взаимоувязанных во времени и пространстве потоков с максимальным совмещением во времени строительно-монтажных процессов.
Неоднородные здания расчленяют на ряд неодинаковых, но однородных по своим конструктивным особенностям и по технологии выполнения процессов участков. За участки принимают температурные блоки, или части здания определённой этажности и технологического назначения. Как правило, неоднородные здания возводят по смешанной схеме (рис. 2, в).
При сложной конфигурации объекта в плане монтаж ведётся несколькими кранами
с произвольной (установленной в ППР) схемой разбивки на монтажные участки.
Технология возведения зданий и сооружений.
При возведении многоэтажных каркасных зданий основным является метод наращивания, заключающийся в последовательном наращивании элементов здания, по вертикали снизу вверх. В качестве монтажных участков (захваток) принимается один, два или три этажа – в зависимости от конструкции колонн. Длина захватки устанавливается в зависимости от следующих параметров:
- количество и технические характеристики монтажных кранов;
- сроки монтажа и количество монтажных бригад (звеньев);
- требования к срокам и технологии монтажа оборудования;
- условий соблюдения безопасных условий труда.
Рисунок 2. Технологические схемы возведения многоэтажных каркасных зданий:
а) горизонтально-восходящая схема; б) вертикально-восходящая схема; в) смешанная схема; г), д) схема размещения кранов и деления объектов на монтажные участки.
По технике исполнения метод наращивания разделяется на свободный и ограни- ченно-свободный монтаж. При свободном монтаже монтируемый элемент находится в подвешенном состоянии (на крюке крана) до тех пор, пока не будут произведены работы по выверке и временному закреплению. В этом случае, средства ограничивающие свободу перемещений по вертикали и горизонтали не используются.
Ограниченно-свободный монтаж основан на использовании вспомогательных систем, обеспечивающих фиксацию элементов в проектном положении и существенно облегчающих процесс выверки и временного закрепления. Это приводит к уменьшению сроков строительства, снижению трудовых затрат, повышению качества монтажа.
Одним из путей повышения производительности труда является применение способов укрупнения элементов конструкций в плоские рамы и пространственные блоки (совмещённо-блочный монтаж), который выполняется в непосредственной близости от места монтажа.
Выбор монтажных кранов производится на основе технических и экономических расчётов. При выборе технологии производства работ необходимо учитывать: особенности территории строительства, объёмно-планировочные решения, весовые и габаритные характеристики монтируемых элементов, степень укрупнения конструкций.
В зависимости от выбранной технологии производства работ возможно расположение кранов с одной стороны объекта, с двух сторон или внутри здания. При односто-
Технология возведения зданий и сооружений.
роннем расположении зона действия крана распространяется на всю ширину здания (рис. 2, г). Грузоподъёмность крана и его габариты должны обеспечивать монтаж элементов при максимальном удалении. Такая схема требует использования более мощных кранов, что не всегда экономически целесообразно. При использовании двух кранов, расположенных с противоположных сторон здания, вылет стрелы каждого из них должен составлять не менее половины ширины здания. Это позволяет применять краны меньшей грузоподъёмности. Монтаж элементов должен осуществляться таким образом, чтобы зоны действия кранов не пересекались.
Выбор кранов производится по расчётным параметрам (вылет стрелы, высота подъёма крюка, грузоподъёмность), при этом учитывается вес и габариты элементов, строповочные средства, устройства для выверки и временного крепления конструкций.
Особое внимание должно уделяться рациональному расположению подкрановых путей, зон складирования и временных подъездных путей. При складировании элементов на приобъектном складе, а также при возведении зданий с транспортных средств, площадки складирования и разгрузки должны находиться в зоне действия крана.
Элементы конструкций с большей массой складируются ближе к оси здания, а более лёгкие – на расстоянии. Необходимо предусматривать проходы между штабелями сборных элементов, складировать конструкции с выполнением требований, обеспечивающих их устойчивость и доступность.
Для оценки технологических схем монтажа и эффективности работы кранов принимается 2..3 варианта. Наиболее рациональным считается тот, в котором себестоимость и продолжительность монтажа являются минимальными.
Возведение подземной части зданий.
Цикл – возведение подземной части каркасных многоэтажных зданий включает в себя ряд технологических подциклов.
1) Устройство геодезической разбивочной основы . На строительной площадке выполняется совмещённая плановая и нивелирная строительная сетка, закреплённая постоянными или временными геодезическими знаками. По периметру и внутри здания создаются внешняя и внутренняя разбивочные сетки с закреплением основных осей здания на весь период строительства, обеспечивающие вынос в натуру осей и отметок, определяющих положение конструктивных элементов. Разбивка осей здания производится по бровке и непосредственно по дну котлована. По окончании разбивочных работ составляется акт с приложением исполнительной схемы разбивки.
2) Устройство земляных сооружений (котлованов и траншей), подготовка основания под фундаменты.
3) Устройство фундаментов . Для многоэтажных каркасных зданий применяются столбчатые и плитные фундаменты, с возможным усилением основания сваями. Фундаменты выполняют в сборном или монолитном вариантах.
4) Строительство подвалов . Этот технологический цикл выполняется совместно с устройством фундаментов или после монтажа первого яруса колонн. Он включает в себя устройство наружных стен и перегородок, подпольных каналов, технических помещений, приямков лифтовых шахт, вводов коммуникаций, полов, фундаментов под оборудование, горизонтальной и вертикальной гидроизоляции.
5) Установка надфундаментных колонн (колонн 1 яруса). Эти работы относятся к «нулевому» циклу только для зданий с подвалом. В зависимости от требований проекта устанавливаются одно-, двухили трёхъярусные колонны.
6) Монтаж плит перекрытий . Выполняется совместно с установкой ригелей. Сопровождается сваркой и омоноличиванием узла колонна – ригель и заделкой швов между плитами цементным раствором.
Технология возведения зданий и сооружений.
7) Обратная засыпка пазух фундаментов и стен подвалов. Технологические регламенты по этой работе зависят от объёмно-планировочных, конструктивных и технологических решений объекта и устанавливаются в проекте производства работ.
Выполнение монтажных работ «нулевого» цикла осуществляется с применением самоходных стреловых кранов или кранов на рельсовом ходу («нулевиков»). Краны располагаются на бровке котлована (с учётом устойчивости откосов) или внутри котлована (кроме кранов на рельсовом ходу) (рис. 3). Условия размещения механизмов зависят от размеров подземной части здания и ее конфигурации в плане, грунтовых условий, принятых способов производства работ и технических характеристик кранов.
Рисунок 3. Варианты размещения рельсового и автомобильного кранов при возведении подземной части зданий.
Технологический процесс возведения подземной части осуществляется по однозахватной схеме для зданий точечного типа и многозахватной – для линейно протяжённых и зданий сложной конфигурации в плане. Разбивка на захватки позволяет применять двух-, трёх-стадийные технологии с поточными методами производства работ. При многозахватных схемах используются несколько кранов.
Возведение надземной части зданий.
Возведение надземной части многоэтажных каркасных зданий осуществляется в несколько циклов: монтаж каркаса из сборных железобетонных элементов, устройство кровель, специальные и отделочные работы, монтаж технологического оборудования.
Монтаж железобетонного каркаса многоэтажных зданий из отдельных элементов ведётся методом наращивания. Последовательность и технология монтажа зависит от объёмно-планировочных и конструктивных решений и применяемого монтажного оснащения. Основным требованием при этом является обеспечение жёсткости и геометрической неизменяемости каркаса в процессе монтажа. При этом основным технологическим параметром является ячейка . В состав ячейки входят 4 колонны, 2 ригеля, 2 связевые плиты перекрытий, рядовые плиты перекрытий.
Конструктивно все элементы ячейки взаимосвязаны, поэтому технологическая очерёдность монтажа определена: фундаменты → колонны → ригели → связевые плиты перекрытий → рядовые плиты перекрытий .
Технология возведения зданий и сооружений.
При организации потока, в геометрических параметрах захватки должно содержаться целое число ячеек, а высота монтажного яруса должна соответствовать разрезке колонн (её высоте).
Перед началом монтажа на каждом ярусе заканчивают установку всех конструкций нижестоящего яруса, производят сварку и замоноличивание узлов, предусмотренных проектом, переносят разбивочные оси на перекрытие, оголовки колонн, определяют монтажный горизонт, составляют исполнительную схему расположения элементов смонтированного этажа (яруса).
Установка колонн в стаканы фундаментов, как правило, производится с помощью одиночных или групповых кондукторов.
При наличии монтажной оснастки в виде одиночных кондукторов монтаж каркаса лучше выполнять по раздельной схеме. Сначала в пределах монтажного участка устанавливают все колонны, выверяют их и закрепляют закладные детали, заделывают стыки. Сдача смонтированных колонн под омоноличивание производится партиями по 4…10 колонн. Замоноличивание узлов и дальнейший уход за бетоном осуществляет звено бетонщиков.
После омоноличивания колонн производится монтаж ригелей и диафрагм жёсткости в очерёдности, установленной ППР. Узлы соединения ригелей и колонн должны быть выполнены по проекту с надёжными сварными соединениями закладных деталей между собой.
Монтаж яруса-ячейки заканчивается укладкой плит перекрытий и элементов лестничных клеток. Вначале монтируются связевые (распорные) плиты между колоннами затем рядовые (основные, промежуточные). Все плиты надёжно приваривают к ригелям, а швы между элементами заделывают раствором.
Если ярус двух или трёхэтажной разрезки, то применяется специальная монтажная оснастка в виде наклонных связевых систем (рис. 4). Данная технология позволяет при минимальном комплекте оснастки осуществить комплексный процесс возведения по раздельному и смешанному методу монтажа. В комплект входят: сборные железобетонные фундаментные балки, которые временно крепятся к обрезу фундамента; хомуты с подкосами раскрепляющие колонны и фундаментные балки; горизонтальные связи; клинья. Монтаж ригелей, плит перекрытий, диафрагм жёсткости ведётся поэтажно.
К монтажу конструкций следующего яруса приступают после достижения раствором не менее 70% проектной прочности. Наиболее ответственный процесс – монтаж колонн последующих ярусов. Для этого на оголовке нижестоящей колонны с помощью винтов закрепляется кондуктор (рис. 5). Поднятую краном колонну заводят в хомуты кондуктора, плавно опускают на оголовок нижней колонны. Колонны приводят в проектное положение с помощью винтов кондуктора, обеспечивая соосность верхней и нижней колонн. Отклонения от оси не должны превышать 5 мм, а отклонение вертикальной отметки
После монтажа колонн следующего яруса повторяется процесс установки остальных элементов ячейки (ригель, плиты перекрытий и др.).
ТВЗ Лекции 7, 8 / Лекция № 7.8.3 Возведение каркасных зданий с натяжением арматуры в процессе монтажа
с 50-х годов XX века, в сборном строительстве активно используют конструкции, преимущественно изготовленные в заводских условиях (многопустотный настил, фермы, балки пролетных строений мостов и др.). В настоящее время объем сборного преднапряженного железобетона составляет около 30 % от выпуска. Применение преднапряжения конструкций в построечных условиях производят в крайне редких случаях.
Конструктивная система преднапряженного каркаса впервые была разработана в Югославии и имеет ряд специфических особенностей. В отличие от традиционных предварительно напряженных конструкций, особенность системы состоит в том, что все элементы каркаса выполняются из обычных сборных железобетонных конструкций, а их обжатие осуществляется за счет натяжения арматуры, размещаемой в продольных и поперечных стыках панелей перекрытий и отверстиях в колонных. В результате обжатия возникают силы трения в узлах сопряжения плит перекрытия и колонн, что обеспечивает требуемую несущую способность каркаса. Расположение преднапряженной системы во взаимно перпендикулярных направлениях позволяет создавать условия работы конструкций, достаточно стойких к восприятию как статических, так и динамических нагрузок, что особенно важно при возведении зданий в сейсмических районах. Кроме
высокой сейсмостойкости данная система имеет ряд преимуществ по сравнению с известными. Это низкий расход бетона (0,15. 0,2 м 3 /м 2 ), снижение трудозатрат на изготовление и возведение. Из-за отсутствия закладных деталей и арматурных выпусков резко снижается расход стали, отпадает необходимость в производстве сварочных работ. Это повышает эксплуатационную надежность и долговечность зданий. Несмотря на применение типовых сборных деталей заводского производства, из-за отсутствия внутренних несущих стен система обладает значительной гибкостью архитектурнопланировочных решений. Она позволяет возводить ширококорпусные здания с шагом ячейки расположения колонн от 3,6×3,6 м до 7,2×7,2 м. Это обеспечивает создание гибкой планировки помещений путем использования внутренних перегородок облегченной конструкции. По данной конструктивной схеме возможно возводить широкий диапазон зданий различной этажности и назначения (от 2. 3 этажей коттеджного типа до 17. 20 - этажных многоквартирных жилых домов, административных и промышленных зданий).
В качестве несущих элементов используются многоярусные колонны прямоугольного сечения, которые имеют на уровне перекрытий отверстия для пропуска напрягаемой арматуры (рис. 1). Пространство между колоннами заполняется сборными железобетонными плитами на размер ячейки. Плиты изготавливаются пустотными с усиленными продольными и поперечными ребрами, с специальной выемкой для контакта
с поверхностью колонн. Наружные грани плит выполняются с учетом обеспечения при их соединении пространства для пропуска арматуры и ее замоноличивания.
По периметру каркаса располагаются специальные бортовые элементы, которые, соединяясь с плитами перекрытий, образуют пространство для пропуска напрягаемой арматуры по контуру здания. Они же служат несущими элементами для размещения наружных стеновых панелей. Для устройства консольных выпусков используются специальные плиты, которые также крепятся с помощью напрягаемой арматуры. Консольные выпуски могут служить элементами балконов и лоджий.
Система преднапряженного безбалочного каркаса снабжается внутренними железобетонными стенками, которые размещаются между колоннами и выступают в качестве элементов жесткости. Их установка производится по мере возведения перекрытий этажей
Технология возведения зданий и сооружений.
по вертикальной оси. Они предназначены для восприятия горизонтальных нагрузок и обеспечения пространственной жесткости каркаса.
Рисунок 1. Каркасная система зданий с натяжением арматуры в построечных условиях: а - принципиальная схема; б - общий вид фрагмента здания; 1 - плита; 2 - бортовой элемент; 3 - преднапряженная арматура; 4 - колонны; 5 - внутренняя панель перегородки; 6 - монолитный участок; Р - усилие натяжения.
Технологическая гибкость данной системы состоит в возможности возведения зданий сложной геометрической формы различной этажности.
С целью снижения типоразмеров конструктивных элементов, для каждого здания принимаются ячейки одного и реже - двух типоразмеров. Максимальное использование типовых элементов сборного железобетона превращает строительную площадку в сборочный конвейер.
Особенно важно качество сборных элементов, их соответствие геометрическим размерам проектных значений с учетом системы допусков, а также соответствие конструктивных элементов физико-механическим характеристикам. Достаточно жесткие требования по допускам геометрических размеров предъявляются практически ко всем конструктивным элементам: фундаментам, плитам перекрытия, колоннам, стенкам жесткости, бортовым и консольным элементам, лестничным маршам и т.п.
Об ограниченном количестве типоразмеров сборных элементов свидетельствует номенклатура изделий, применяемая для возведения многоэтажных жилых зданий (рис. 2). В зависимости от проектного решения могут использоваться: одно-, двух- и трехъярусные колонны; плиты перекрытия на ячейку или составные из двух элементов; лестничные марши, объединенные с площадкой; стенки жесткости сплошного сечения и с проемами и т.п.
Технология возведения зданий и сооружений.
Рисунок 2. Номенклатура сборных элементов, используемых для возведения жилых зданий с преднапряженными конструкциями: а - плит перекрытий, бортовых и консольных элементов; б - стенок жесткости; в - колонн различной этажности; г - лестничных маршей; д - конструктивное решение плит перекрытий в зависимости от размеров ячейки.
Возведение зданий с безбалочным каркасом включает несколько циклов строительно-монтажных работ: подготовительные; работы нулевого цикла; надземной части (каркас здания, стеновое ограждение, кровля, внутренние отделочные, специальные виды работ и т.д.).
Для производства строительно-монтажных работ используются башенные краны, характеристики которых (грузоподъемность, высота подъема крюка и вылет стрелы) определяются известными способами в соответствии с геометрическими размерами зданий и максимальной массой монтируемых элементов. Кроме башенных кранов могут использоваться стреловые. Для перемещения рабочей силы на монтажный горизонт и доставки некоторых строительных материалов применяются грузопассажирские подъемники.
Работы нулевого цикла включают механизированную отрывку котлована под площадь здания, устройство бетонной подготовки под отдельно стоящие фундаменты, монтаж фундаментов в соответствии с принятой сеткой колонн, установку колонн с омоноличиванием стыков, монтаж стенок жесткости, плит перекрытия над подвальным этажом, натяжение арматуры и омоноличивание стыков, установку наружных стен с гидроизоляцией и др. Для выполнения работ по возведению подземной части здания чаще всего используются стреловые мобильные краны.
Технология производства работ нулевого цикла имеет ряд специфических особенностей. В частности, до монтажа колонн по результатам геодезической съемки, обеспечивается единый монтажный горизонт стаканов фундаментов. Монтаж многоярусных колонн осуществляется раздельным методом. При этом размером захватки является температурный блок длиной 40. 50 м, секция жилого дома или этаж. Установка колонн осуществляется башенным краном с приобъектного склада "на себя". Первоначально устанавливается наиболее удаленный ряд колонн захватки, затем - внутренние ряды и в дальнейшем - внешний.
Для установки колонн в проектное положение используются фрикционные подкосы, которые верхним концом крепятся к специальному воротнику, устанавливаемому на колонну до ее подъема, а нижней частью фиксируются к телу фундамента или бетонной
Технология возведения зданий и сооружений.
подготовки (рис. 3). Воротник на колонне служит также опорой для плит перекрытий, поэтому его установка должна осуществляться с максимальным соблюдением допусков.
Рисунок 3. Технологические схемы установки, выверки и временного крепления элементов каркаса подземной части здания: 1 – фундаменты стаканного типа; 2 – 3-х ярусные колонны; 3 – клиновый вкладыш для временного крепления колонн и выверки в проектное положение; 4 – металлический воротник; 5 – подкос с регулируемой длиной; 6 – панель диафрагмы; 7 – фиксатор; 8 – монтируемая панель перекрытия; 9 – бортовая балка в процессе монтажа.
Выверка колонн в проектное положение производится путем фиксирования нижней части с осевыми рисками на фундаменте с помощью клинового захвата и верхней части за счет изменения длины подкоса.
Точность установки колонн в проектное положение имеет существенное значение при возведении перекрытий последующих этажей и ярусов. Поэтому монтаж колонн подвальной части должна осуществляться минимальными отклонениями от проектных значений. Для контроля вертикальности колонн используют геодезические приборы.
Для омоноличивания стыков колонн с фундаментами используются быстротвердеющие бетонные смеси на мелком заполнителе с добавками, ускоряющими набор прочности.
Наращивание колонн вышележащих этажей осуществляется несколькими методами, в зависимости от конструкции стыков. Конструктивное решение стыков зависит от этажности здания, шага колонн и действующих нагрузок. Для многоэтажных жилых зданий допускается облегченный стык, основанный на пропускании арматурных стержней выше- и нижестоящей колонны в специальные отверстия в бетоне (штепсельное соединение). Каждая колонна имеет в обоих концах четыре анкера и четыре отверстия. При стыковке поверхность нижней колонны покрывается слоем цементно-песчаного раствора. После установки колонны осуществляется цементирование каналов с анкерами. Таким образом, достигается требуемая монолитность и равнопрочность стыка.
Для промышленных зданий высотой более 5 этажей стыковка колонн осуществляется с использованием объемных металлических элементов, свариваемых с арматурными стержнями. При этом верхний торец колонны имеет корытообразную форму, в которую погружается нижний торец монтируемой колонны с металлическим воротником. Для обеспечения плотного контакта торцевых элементов перед наращиванием колонн осуществляется подливка раствором. После выверки в проектное положение осуществляется сварка стыкуемых элементов (рис. 4).
Характерной особенностью стыков колонн является то, что они располагаются выше уровня перекрытия на 150. 200 мм. Это обеспечивает не только удобство ведения работ по их устройству и выполнению последующих монтажных операций, но и восприятие максимальных моментов и поперечных сил. Создание равнопрочных стыков является основой повышения надежности и долговечности зданий.
Монтаж диафрагм жесткости производится после установки колонн и набора требуемой прочности стыков. Их установку осуществляют строго по оси симметрии колонн с сохранением проектных зазоров. Как правило, диафрагмы устанавливаются в местах разграничения квартир, секций домов, а также используются для формирования лестничных клеток. Их выверка и временное крепление осуществляются с применением подкосов и фиксаторов и мало отличаются от технологии монтажа элементов круп-
Технология возведения зданий и сооружений.
нопанельных зданий. Диафрагма жесткости считается смонтированной только в том случае, если произведена заделка стыков торцевых элементов с плоскостью колонн.
Рисунок 4. Стыки колонн для возведения многоэтажных а) жилых и б) промышленных зданий.
Монтаж элементов перекрытия включает установку плит, рамных конструкций лестничных клеток, лифтовых шахт, бортовых балок и т.п. Основным требованием при монтаже плоских элементов является тщательное соблюдение монтажного горизонта, что достигается различными технологическими приемами. Наиболее простым и менее трудоемким является использование опор временных элементов воротников. Это обеспечивает проектное положение плит перекрытия. При использовании составных плит из двух или трех элементов применяют специальные подмости с опорными площадками, снабженными механическими домкратами (рис. 5), позволяющие с минимальными трудозатратами произвести выверку плит в проектное положение. Подобные приспособления используют при возведении надземной части зданий для монтажа консольных элементов - балконных плит, лоджий и т.п. При этом временные опоры сохраняются до окончания производства работ по натяжению арматуры и ее омоноличиванию.
Рисунок 5. Технология монтажа составных плит перекрытия с применением подмостей: 1 - колонны; 2 - составные плиты перекрытия; 3 - консольный элемент; 4 - подмости с механическими домкратами; 5 - кронштейны для временного крепления консольных плит.
Проектное положение бортовых балок обеспечивается использованием специальных консолей на воротниках, а их временное крепление осуществляется с помощью фиксаторов.
Технология возведения зданий и сооружений.
Монтаж стеновых панелей заглубленной части здания производится известными технологическими приемами с устройством и герметизацией стыков и последующей гидроизоляцией.
Возведение надземной части зданий . После устройства перекрытий подвальной части выполняют цикл работ по монтажу конструкций первого и второго этажей. При наличии нескольких захваток достигается непрерывность и ритмичность монтажного потока.
В соответствии с технологическим регламентом допускается возведение двух перекрытий без омоноличивания стыков и натяжения арматуры, что дает возможность более оперативного планирования технологии производства работ.
В качестве захватки принимается секция жилого дома. Процесс монтажа сборных элементов этажа осуществляется непрерывным потоком в следующей технологической последовательности (рис. 6): первоначально монтируются элементы внутренних стен, а затем перекрытий, лестничных клеток, консольных элементов балконных плит, бортовых элементов и т.п.
Рисунок 6. Технологические схемы и последовательность монтажа элементов безбалочного каркаса: а - фрагмент стройгенплана; б - поперечный разрез на период монтажа элементов каркаса.
Для установки консольных элементов балконных плит используются временные опоры, обеспечивающие их геометрически неизменяемое положение на период временного крепления.
Установка бортовых элементов производится на консольные выпуски воротников, а их временное крепление осуществляется с использованием специальных анкеров.
По завершении работ на захватке производится цикл работ по укладке напрягаемой арматуры и ее натяжению. Эти работы выполняются отдельным строительным потоком. При этом звено монтажников продолжает монтаж конструкций на очередной захватке.
До укладки напрягаемой арматуры необходимо выполнить работы по омоноличиванию стыков колонн с плитами перекрытий, а также заделку стыков стенок жесткости с колоннами.
Технологическим регламентом предусматриваются достаточно жесткие условия создания стыковых соединений. Это обстоятельство исключительно важно для обеспечения несущей способности каркаса, т.к. создаваемые за счет натяжения силы трения между плитами перекрытий и колоннами, а также между диафрагмами и колоннами зависят от степени заполнения стыков при омоноличивании и физико-механических характеристик материала.
Для обеспечения стыковых соединений требуется использование композиционных материалов достаточно высокой прочности. Так, для устройства стыков между колоннами
Технология возведения зданий и сооружений.
и плитами перекрытий, зазор между которыми составляет 3. 4 см, требуется заполнение раствором, прочность которого после твердения должна быть не менее 30 МПа. Процесс натяжения арматуры допускается при достижении прочности не менее 22 МПа.
Подобное решение принимается для диафрагм жесткости. Зазор между плоскостью колонн и торцевых элементов диафрагм жесткости (внутренних стен) заполняется высокопрочным раствором, обеспечивающим их плотный контакт с плоскостью колонн. Омоноличивание стыков обеспечивает требуемые условия передачи горизонтальных нагрузок при натяжении арматуры и пространственную жесткость каркаса.
Наиболее ответственным этапом в технологии производства работ является установка напрягаемой арматуры, ее натяжение и омоноличивание. Комплекс работ включает раскрой и установку пучков, первичное натяжение, инъецирование отверстий в колоннах, вторичное натяжение и омоноличивание швов.
В качестве напрягаемой используется канатная (пучковая) арматура. Ее параметры устанавливаются расчетным путем. Для многоэтажных жилых зданий используются канаты Ø15,2 мм в количестве 2-х элементов. Они устанавливаются в продольном и поперечном направлениях через соответствующие отверстия в колоннах и полостях в стыках между перекрытиями (рис. 7). Натяжение и защита канатов от коррозии представляют важнейшие операции для обеспечения надежности и долговечности конструкций.
Рисунок 7. Схемы размещения напрягаемой арматуры в элементах каркаса: а – узел сопряжения колонн, плит перекрытия и бортовых балок; б, в – стыки колонн и размещение напрягаемой арматуры; г – схема размещения напрягаемой арматуры в стыках плит перекрытия; д – узел сопряжения панелей перекрытия и колонн; 1 – поперечная напрягаемая арматура; 2 – продольная; 3 – участок омоноличивания колонн с плитами перекрытия; 4 – монолитный участок сопряжения плит перекрытия.
Раскрой пучков осуществляется на специальном стенде. Длина раскроя пучка, напрягаемого с двух сторон, равна расстоянию между внешними поверхностями гильз, увеличенное на длину захвата гидравлического натяжного устройства (пресса). Действительная длина тросов должна быть несколько больше из-за отклонения трассы пучка от прямой линии. Пучки устанавливаются в конструкцию протягиванием через соответствующие отверстия в колоннах. В концах устанавливаются прокладки, гильзы и клинья. Для фиксации канатов используются специальные анкеры. Для пучков, расположенных в коротком направлении, натяжение осуществляется с одной стороны. В продольном направлении здания пучки натягиваются с двух сторон с помощью двух гидравлических домкратов.
Перед натяжением пучков должен быть выполнен цикл работ по омоноличиванию стыков колонн с плитами перекрытия, а также диафрагмами жесткости. При этом, как отмечалось, должна быть достигнута необходимая прочность соединений. Натяжение пучковой арматуры осуществляется по специально разработанной программе. Она должна содержать данные о последовательности предварительного натяжения, величине усилий в пучках, относительном удлинении, а также о последовательности и применяемых усилиях в отдельных полях. Для производства работ по натяжению используются специальные полуавтоматические гидравлические домкраты. Гидродомкраты облегченного типа, вес которых составляет от 14 до 45 кг, обеспечивают усилия натяжения от 120 до 450 кН. Они
Технология возведения зданий и сооружений. Лекция 7.8.3
представляют собой механизмы двухстороннего хода и могут использоваться как в малоэтажном, так и многоэтажном строительстве жилых зданий.
Натяжение пучков осуществляется со специальных навесных подмостей, на которых размещается рабочий с гидравлическим домкратом (рис. 8, б). Усилие натяжения определяется по данным манометра, по результатам предварительной тарировки. После установления домкрата на пучок рабочий выполняет операцию захвата и натяжения троса. При этом определяется общее удлинение пучка. Усилие натяжения и удлинение пучка являются общими параметрами, характеризующими цикл натяжения.
При натяжении с короткой стороны здания первоначально осуществляется анкеровка пучков в гильзах и последующее натяжение с противоположной стороны. В данном случае величину удлинения пучков рассчитывают пропорционально его длине.
Технологическая последовательность натяжения арматуры зависит от размеров здания и, как правило, производится симметрично с крайних рядов колонн к центру здания. В такой же последовательности осуществляется натяжение поперечных элементов короткой стороны.
Для более полного использования эффекта предварительного напряжения применяют двухстадийное натяжение.
Вторая стадия натяжения состоит в опускании напряженного пучка в центре пролета на величину эксцентриситета (рис. 8, в). Этот прием позволяет увеличить степень натяжения пучков и повысить несущую способность каркаса. Технологический прием дополнительного натяжения осуществляется путем сдавливания пучка вниз до получения необходимого эксцентриситета. Затем производится его фиксация в проектное положение путем установки анкера из стержневой арматуры в специальное пространство в ребрах перекрытия.
Рисунок 8. Технология натяжения продольной и поперечной арматуры: а - технологическая последовательность натяжения продольной и поперечной арматуры; б - схема размещения люльки и гидравлического домкрата; в - схема дополнительного натяжения арматуры путем ее опускания; 1 - навесная люлька; 2 - гидродомкрат; 3 - напрягаемая арматура; 4 – гильза.
Контроль натяжения арматуры проводится двумя способами: по величине давления на манометре насоса и удлинению тросов. Отклонение от расчетных параметров должно быть не более ± 8 %. Измерение удлинения производится на каждом пучке. Данные измерений вносятся в акт по производству работ.
Антикоррозийная защита преднапрягаемой арматуры осуществляется путем инъецирования каналов через колонны, заделкой швов между колоннами и плитами, замоноличиванием швов межканального пространства и обетонированием концевых анкеров.
Защита будет эффективной и долговечной при соблюдении технологического регламента производства работ, составов инъецируемых и бетонных смесей, а также минимальных сроков нахождения элементов напрягаемой системы под воздействием атмосферных осадков. При неблагоприятных климатических воздействиях необходимо применять меры по временной защите пучков.
Процесс устройства наружного стенового ограждения может осуществляться параллельно возведению каркаса здания или после его окончания. Наиболее рациональным
Технология возведения зданий и сооружений.
является совмещение процессов, т.к. это приводит к значительному сокращению общей продолжительности работ.
Стеновое ограждение может выполняться в сборном варианте с использованием одно- и трехслойных стеновых панелей, из мелкоштучных блоков и кирпича с последующим утеплением и облицовкой. Конструктивной особенностью данной системы является возможность восприятия нагрузок от стенового заполнения на элементы каркаса. Это обстоятельство существенно расширяет диапазон технических решений по устройству наружного ограждения.
Читайте также: