Монтаж железобетонных пространственных покрытий

Оболочки наиболее распространенный вид пространственных покрытий, позволяющие перекрывать большие площади без промежуточных опор пролетом до 100м, а иногда и более. Конструкции оболочек могут быть монолитными и сборно-монолитными. Для сборно-монолитных оболочек применяют сборные унифицированные элементы заводского изготовления.

Различают две технологии монтажа сборно-монолитных оболочек: на уровне земли и на проектных отметках.

На уровне земли оболочку собирают из плоских однотипных элементов в специальных кондукторах на стендах с последующим подъемом цельно собранной оболочки или ее части в виде монтажного блока при помощи кранов или методом «подъема» с помощью домкратов. (рис.11.13). Укрупненный монтажный блок оснащают временной инвентарной затяжкой. Швы между плитами замоноличивают после выверки правильности положения блоков и сварки монтажных стыков. После достижения бетоном в швах 70% проектной прочности постепенно отпускают натяжение монтажных затяжек, начиная от середины пролетов к краям.

На проектных отметках оболочки собирают и устанавливают на место с помощью сетчатых кондукторов, передвигаемых с позиции на позицию по рельсам, или поддерживающих устройств – стоечных, ригельно-стоечных и блочно-телескопических лесов.

Сетчатый кондуктор, передвигаемый по рельсам, представляет собой металлическую сборную пространственную конструкцию: кружало из четырех контурных ферм и стержневой пространственной системы с ячейками 3х3м, повторяющего очертания оболочки; телескопических подъемников, осуществляющих подъем и опускание кружала (рис.11.14.а).

В пролете или в нескольких пролетах поднимают и устанавливают на проектную отметку сетчатый кондуктор с тремя контурными фермами. Сборные плиты укладывают по сетчатому кружалу от контуров оболочки к центру. Кран ведет монтаж плит «на себя». После установки четвертой контурной фермы и укладки последних плит оболочки закладные детали сваривают и швы замоноличивают. Когда бетон в швах достигнет 70% проектной прочности, сетчатый кондуктор опускают в транспортное положение, передвигают на следующую позицию (рис. 11.14б).

Монтаж вантовых или висячих покрытий (рис.11.15). При монтаже на закрепленные ванты с помощью монтажных кранов укладывают сборные железобетонные плиты облегченной конструкции, Плиты опирают на ванты с помощью специальных арматурных крюков.

После укладки покрытие нагружают штучным грузом (мешками с песком, кирпичом и т.п.) весом, равным весу кровли и временной нагрузки. Все швы между плитами оболочки замоноличивают, после достижения бетоном в швах 70% проектной прочности, груз снимают, и покрытие работает как предварительно напряженная конструкция, что уменьшает его деформативность.

Монтаж купольных покрытий. Купольные покрытия из сборных конструкций возводят с помощью кранов, используя временные монтажные опоры, или навесным способом.

При навесном способе панели поднимает башенный кран, стоящий в центре купола. При монтаже применяют ферму-шаблон, которая одним концом опирается на поворотную опорную площадку на башне крана, а другим на тележку, перемещающуюся по кольцевому рельсу на уровне нижнего опорного кольца. Ферма легко вращается вокруг оси купола и с помощью домкратов может подниматься и опускаться на 100…150 мм. По периметру купола устанавливают временные поддерживающие устройства - металлические стойки с оттяжками – по одной на каждую панель яруса (рис.11.16).

Монтаж купола начинают с нижнего кольцевого яруса, Панель поднимают, укладывают на ферму и стержневой подвеской крепят к металлическим стойкам. После этого ферму опускают, выводя из-под панели, и передвигают в новое положение. Сварку закладных деталей и замоноличивание швов выполняют после укладки всех панелей одного яруса.

Каждый ярус, собранный из панелей, представляет собой устойчивую замкнутую оболочку и служит основанием для установки элементов вышележащего яруса. Высота всех панелей одинакова, а ширина с каждым ярусом уменьшается, что позволяет монтировать панели с перевязкой швов в ярусах.

11.12 Заделка стыков сборных железобетонных конструкций

Прочность, устойчивость и внешний вид зданий во многом зависит от качества выполнения стыковых соединений. Стыки должны быть, воздухо- паро- и влагонепроницаемыми, коррозиоустойчивыми, обеспечивать монолитность конструкций и несложными в изготовлении.

Постоянное закрепление монтируемых элементов может быть выполнено электросваркой закладных деталей или выпусков арматуры, соединением на болтах и заклепках, в виде замковых соединений, с последующим замоноличиванием бетоном.

Для устройства стыков применяют материалы, имеющие различные физико – механические свойства:

- крепежные (сталь);

- герметизирующие (пороизол, вспененный полиэтилен, изол, и др.);

- утепляющие (пенопласты, минеральная вата и т.п.)

- связующие (бетон и раствор)

При конструировании стыков надо учитывать, что эти материалы имеют разную долговечность, часто ниже, чем срок эксплуатации здании.

Предварительно поверхности стыкуемых конструкций очищают от грязи, раствора, ржавчины, краски, жировых пятен и других загрязнений, продувают сжатым воздухом или промывают водой и высушивают.

На каждом сварном соединении должно быть клеймо сварщика. Качество шва проверяют наружным осмотром с проверкой размеров; внутренние дефекты шва обнаруживают с помощью ультразвука или гамма дефектоскопии.

Сваривают закладные детали или арматурные выпуски в процессе монтажа конструкций или сразу по его окончании.

В практике строительства применяют различные типы без сварных соединений стыков каркасных зданий. В качестве склеивающего материала служат полимеррастворы на основе эпоксидной смолы, коллоидно-цементный или другие клеи. В таких стыках арматурные выпуски монтируемых колонн заводят с помощью специальных кондукторов в торцы ранее установленных колонн. Склеивающим материалом покрывают торцы колонн и заполняют гнезда с арматурой.

Работы по утеплению, герметизации и замоноличиванию стыков выполняют в процессе монтажа с междуэтажных перекрытий (внутренние поверхности стыка), с подвесных люлек или самоходных вышек (наружные поверхности стыка).

При укладке бетонной смеси в стыки балок с колоннами, в вертикальные стыки и во всех случаях, когда бетон может вытекать, устанавливают опалубку и уплотняют.

К моменту снятия опалубки прочность бетона (раствора) должна быть не менее 50-70 % проектной. Стыки, воспринимающие нагрузки должны иметь прочность бетона (раствора) соответствующие проектной прочности конструкции.

Все работы по устройству стыков оформляют актом на скрытые работы.

11.13 Монтаж металлических конструкций и сооружений

Металл является уникальным материалом, позволяющий архитекторам реализовывать самые неожиданные и смелые идеи. Прочный, долговечный, он допускает комбинации практически с любым материалом, например, металл и стекло, металл и камень, металл и бетон, металл и дерево.

Методы монтажа металлических конструкций, в основном, аналогичны методам монтажа сборных железобетонных конструкций, но имеют и свои особенности. Так, вследствие особенностей узловых соединений элементов металлических конструкций их монтаж требует более высокой точности установки. Монтаж ведут, как правило, «с колес». При подъеме длинномерных металлических конструкций необходимо усилить их пояса деревянными пластинами. При строповке следует прокладывать под канат во избежание его перетирания инвентарные прокладки.

Монтаж каркаса здания, как правило, ведут пространственными жесткими блоками (пролеты, части каркаса в пределах между температурными швами, этажи). Только после установки и закрепления всех элементов одного блока кран переходит к монтажу следующего блока.

Колонны. Установка колонн требует высокой точности выверки, на что затрачивается много времени. Для сокращения сроков монтажа применяют безвыверочный метод, при котором колонны устанавливают на выверенные опорные стальные плиты. Опорные плиты и торцы колонн, обработаны фрезерованием на заводе. Установку и выверку опорных плит выполняют с помощью кондуктора (рис.11.17).

Допускаемая погрешность установки плиты ± 1мм. На плиты наносят осевые риски, которые совмещают с рисками на торцах колонны. Установленные колонны высотой до 15м закрепляют, затягивая гайки на анкерных болтах, при высоте колонн больше 15м, кроме анкерных болтов, для крепления используют или четыре растяжки, или подкосы, или распорки.

Последовательность установки других элементов определяется особенностями конструктивных решений и узловых соединений.

Для ускорения и упрощения в ряде случаев монтаж конструкций покрытий ведут жесткими укрупненными блоками, состоящими из ферм, рам фонарей и связей, собираемых в зоне действия крана.

После окончательного крепления ферм или очередного блока приступают к монтажу плит покрытия, укладывая их от середины к краям, симметрично относительно середины пролета.

Монтаж пространственных конструкций. Купольные покрытия монтируют из отдельных укрупненных элементов (ферм). В центре купола устанавливают временную опору, на которой закрепляют опорное кольцо (рис.11.18). Для пролетов до 40…50м опорой может служить неповоротная башня монтажного крана. Фермы устанавливают в проектное положение в порядке, исключающем одностороннюю нагрузку на временную опору. Раскружаливают купол ослаблением клиньев в основании монтажной опоры или при помощи домкратов, установленных на ней.

Мембранные покрытия. Достоинством мембранных покрытий является высокая технологичность их изготовления и монтажа. Элементы мембраны предварительно укрупняют в полотнища шириной 6…12м и в виде рулонов поставляют на строительную площадку.

Монтируют мембраны путем сборки отдельных лепестков мембраны на уровне земли, либо соединением полотнищ в цельное покрытие на проектных отметках с использованием монтажных подмостей.

При монтаже мембраны на проектных отметках концы рулона закрепляют на внешней опорной конструкции, а затем раскатывают его по временным монтажным конструкциям, натягивают лебедками и закрепляют на внутренней опорной конструкции. Отдельные рулоны соединяют между собой сваркой или высокопрочными болтами. После окончания монтажа покрытия опускают домкраты на центральной временной опоре и снимают кружала.

При монтаже мембраны на уровне земли на стендах собирают укрупненные блоки, состоящие из двух радиальных ферм с промежуточными элементами кольцевых ребер.

После установки блоков ферм на проектные отметки на стенде разворачивают рулоны мембраны, собирая их в «лепестки». Затем элементы мембраны поднимают с помощью траверсы-распорки, устанавливают в проектное положение (рис11.19).

Арочные покрытия монтируют из двух - и трех- шарнирных арок с затяжкой при помощи стреловых кранов. Каждую полуарку или блок, состоящий из двух полуарок и прогонов, стропят у центра тяжести и устанавливают в проектное положение, собирая верхний шарнир с помощью передвижной башни-опоры, снабженной домкратами (рис.11.20). По окончании монтажа домкраты опускают и монтажную башню-опору передвигают на другую позицию.

Структурные покрытия. Монтаж структурных покрытий выполняют укрупненными на специальных стендах пространственными блоками.

Варианты монтажа таких покрытий: подъем с помощью кранов покрытия, собранного на месте (рис.11.21); подъем собранного покрытия домкратами, закрепленными на оголовках колонн; подъем покрытия специальными установщиками с последующей надвижкой в проектное положение.

Одним из способов повышения монтажной технологичности структурных покрытий является их монтаж из складывающихся блоков. На строительной площадке блок с помощью лебедок и диагональных растяжек растягивают до проектных размеров и затем кранами устанавливают на опоры.

Монтаж сооружений из листовых конструкций. Из листовых стальных конструкций выполняют доменные печи, воздухонагреватели, резервуары, бункеры, силосы и прочие.

Применяют методы: полистовой сборки, рулонирования и секционной сборки.

Методом полистовой сборки монтируют сооружения в тех случаях, когда толщина листов не позволяет свернуть их в рулон, а также при сложной поверхности сооружения.

Методом рулонирования собирают различного рода цилиндрические емкости (резервуары, силосы), мембранные покрытия. При монтаже резервуара на песчаном основании раскатывают рулон днища, а на него с помощью крана, трактора (полиспаста и шевра) устанавливают в вертикальное положение рулон стенок. Затем с помощью трактора и стального каната рулон разворачивают, фиксируют в проектном положении, сваривают вертикальный стыковой шов и монтируют конструкции покрытия кранами. Корпус резервуара сваривают с днищем двухслойными внутренними и наружными швами (рис.11.22).

Методом секционной сборки монтируют сооружения из укрупненных в заводских условиях элементов и применяют при возведении таких сооружений, как каплевидные и шаровые резервуары.

Монтаж высотных инженерных сооружений: подъем, полностью собранного на земле сооружения, и установка его в проектное положение; монтаж сооружения из отдельных укрупненных секций или блоков с помощью наземных или самоподъемных кранов.

Монтаж полностью собранных сооружений высотой до 100м выполняют методом поворота или выжиманием (рис11.23). В труднодоступных районах (например, горных) монтаж поворотом может осуществляться с помощью вертолетов.

При методе выжимания опорные узлы одной из сторон основания сооружения закрепляют в поворотном шарнире на фундаменте, а верхнюю часть соединяют системой полиспастов с траверсой портала толкателя. Перемещаясь по рельсам по направлению к шарниру, толкатель выводит сооружение в вертикальное положение.

Монтаж сооружений из отдельных секций или блоков выполняют методом наращивания или подращивания.

Методом наращивания монтируют различные башни, трубы, мачты высотой 100м и более с использованием самоподъемного крана. (рис.11.24).

Метод подращивания (подъема) применяют при монтаже башен высотой 300м и более. Сначала монтируют первые три секции ствола башни с шарнирно прикрепленными к ним опорами. Подращивая ствол с помощью подъемно-сборочной установки, приводят опоры в проектное положение. Нижние концы их закрепляют на фундаменте, а верхние объединяют решеткой. Затем по направляющим выдвигают вертикально секции верхней части башни, к поднятым секциям подращивают секции, следующие за ними. По достижении ствола башни проектной отметки верхние концы опор жестко крепят к стволу башни (рис.11.25).

11.14 Технология возведения мягких оболочек.

Мягкие оболочки – пространственные конструкции, предназначенные для устройства защитных укрытий при производстве строительных работ, особенно в зимних условиях, выставочных павильонов, спортивных залов и т.п.

Монтаж воздухоопорных оболочек. На месте монтажа свернутую оболочку раскладывают на специально подготовленной площадке, крепят винтовыми анкерами, устанавливают шлюзы. Оболочку со шлюзами соединяют с помощью тканевых переходников (рис.11.26).

Монтаж воздухонесомых (пневмокаркасных) оболочек производят двумя способами: 1 - заполняют воздухом до избыточного давления несущие элементы (арки и т.д.) и поднимают их в проектное положение одновременно с пристегнутым к ним тентом; 2– элементы каркаса присоединяют ремнями к тенту, закрепленному к основанию и герметизируют. Оболочку поднимают, подавая воздух в подтентовое пространство, а затем элементы каркаса заполняют воздухом до избыточного давления.

11.15 Контроль качества монтажных работ

От качества выполнения строительно-монтажных работ во многом зависит исполнение замысла архитектора, долговечность здания или сооружения. Обеспечение высокого качества начинается с проекта и обеспечивается: строгим соблюдения технологии монтажных процессов в соответствии с проектом производства работ; соответствием качества монтируемых элементов требованиям технических условий и проекта. Все отступления и дефекты должны немедленно исправляться, а любые допустимые отступления, которые исправить невозможно, должны быть согласованы с проектной организацией.

Исправление дефектов, установленных и закрепленных в проектном положении сборных конструкций практически неосуществимо.

Сдача – приемка выполненных работ по возведению сборных конструкций допускается не ранее приобретения бетоном в стыках проектной прочности и с предъявлением:

- актов приемки сборных конструкций или заводских паспортов;

- актов на скрытые работы и на промежуточные работы, выполненные в процессе монтажа;

- рабочих чертежей со всеми изменениями, допущенными в процессе строительства.

11.16 Выполнение монтажных работ в зимних условиях

В зимних условиях монтаж сборных конструкций ведут теми же способами, которые используют и в летнее время. При отрицательной температуре наружного воздуха при заделке стыков железобетонных конструкций необходимо обеспечить получение заданной прочности бетона, а электросварочные работы нельзя производить при температуре ниже - 30°С.

Сборные элементы, особенно тщательно в местах стыков и выпусков арматуры очищают от снега, наледи и грязи. Строго контролируют толщину монтажных швов, так как их увеличение снижает прочность сооружения, создает опасность неравномерных осадок конструкций при оттаивании раствора весной и их деформации.