ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Конструктивные особенности элементов большепролетных зданий и сооружений

Технологические и функциональные требования обусловливают постоянное увеличение пролетов конст­руктивных элементов зданий и сооружений. Поэтому в последние годы все чаще встречаются примеры монта­жа: производственных зданий и сооружений пролетами 96 м и более; спортивных сооружений пролетами до 224 м; зданий рынков пролетами 100 м и более; широко­го применения неразрезанных длинномерных подкра­новых и подкраново-лодстропильных балок и ферм.

В качестве элементов покрытия большепролетных зда­ний и сооружений применяют: металлические балочные и ферменные системы (иногда предварительно напряжен­ные с затяжками); блочно-балочные конструкции с тонко­листовыми предварительно напряженными обшивками (блочные конструкции представляют собой простран­ственный каркас, на который натянуты обшивки только сверху или сверху и снизу; панельно-блочные конструк­ции состоят из верхней и нижней панелей, соединенных в пространственный блок вертикальной решеткой и поперечными связями); перекрестно-стержневые систе­мы типа структур; рамные конструкции; висячие покры­тия (мембранные тонколистовые одно — и двухпоясные: с жесткими нитями — висячими фермами и балками; под­весные — плоскостные и пространственные, арочные и купольные системы; железобетонные пространственные покрытия (купола, своды, оболочки, складки, арки).

Вследствие больших габаритов и масс конструк­тивных элементов большепролетных зданий и соору­жений их не всегда возможно монтировать в цельнособ — ранном виде традиционными методами с применением единичных грузоподъемных средств (крана или мачты). Поэтому нередко монтаж таких элементов выполняют из отдельных частей с использованием временных опор. При предварительном укрупнении элементов и для их монтажа в проектное положение применяют одновре­менно несколько кранов (мачт), производят монтаж над — вижкой (накаткой) укрупненных блоков или выполняют вертикальный подъем с использованием мощных домк­ратных систем. Известны примеры монтажа большепро­летных покрытий с применением козловых кранов боль­шой грузоподъемности (до 100 т) и крупными блоками (массой до 1200 т) с использованием гидроподъемни­ков и самоходных подмостей-установщиков.

Возведение зданий с покрытиями в виде оболочек, складок

Своды и оболочки из сборных железобетонных эле­ментов позволяют перекрывать большие площади од­ноэтажных промышленных зданий без промежуточных колонн при минимальном расходе материалов.

Улучшение конструктивных решений и методов монтажа сводов и оболочек из сборных же­лезобетонных элементов во многом способствует бо­лее широкому их применению в промышленном стро­ительстве. Особое распространение получили цилин­дрические оболочки КЖС, которые значительно эко­номичнее плоских плит покрытия.

В настоящее время в строительстве применяют своды и оболочки следующих типов: длинные цилинд­рические оболочки (размером 3×12 м для сетки колонн 24×12 м); короткие цилиндрические оболочки (разме­ром 3×12 м, 3×18 м и 3×24 м), перекрывающие пролет здания; оболочки двоякой положительной кривизны; оболочки двоякой отрицательной кривизны; купола.

Длинные цилиндрические оболочки собирают из плит размером 3×12 м, выпускаемых двух типов-сред­них и торцевых, и бортовых элементов. Панели имеют толщину 40 мм и ребро по контуру. Торцевые панели имеют с торцов диафрагмы в виде арок с затяжками. Бортовые элементы выполняют для пролета 24 м в виде двутавровых балок с криволинейным верхним поясом.

Монтаж оболочки начинают с установки на колонны бортовых элементов, которые крепят сваркой к ко­лоннам. До установки плит на бортовые элементы (при пролете в 24 м) их в четвертях опирают на временные опоры с домкратами. Монтаж панелей начинают с тор­цевой панели. При этом затяжку торцовой плиты при­варивают к оголовку колонны, а плиту — к бортовому эле­менту. Затем устанавливают и приваривают четыре ря­довые плиты, а потом торцевую плиту с затяжкой. Мон­таж выполняют гусеничным краном грузоподъемностью 10 т на требуемом вылете стрелы. Стропят панели за че­тыре петли траверсой. После сварки стыков, замоноли — чивания всех швов и выдержки бетона бортовые эле­менты раскружаливают. Нагрузку с временных опор сни­мают и опоры удаляют, после чего оболочка работает совместно с бортовыми элементами и затяжками.

Короткие цилиндрические предварительно напря­женные панели типа КЖС широко применяют для про­странственных покрытий промышленных и граж­данских зданий. Плиты КЖС выпускают длиной 12, 18 и 24 м, равной перекрываемому пролету. Ширина пли­ты 3 и 6 м, масса до 2 т. Плиты выпускают с торцевыми затяжками, что позволяет их устанавливать непосред­ственно на заранее смонтированные колонны.

Монтаж плит производят гусеничным краном. Пли­ты предварительно подают в пролет или непо­средственно к моменту подъема под кран. Строповку плит осуществляют траверсой за 4 точки. После ус­тановки плиты ее приваривают к закладным элемен­там на колонне. Оболочки двоякой кривизны применя­ют для перекрытия крупной квадратной сетки колонн: перекрытий складов, механических цехов и других про­изводственных помещений, где нужно обеспечить сво­бодное перемещение транспорта.

Оболочки двоякой кривизны применяют как для пе­рекрытия однопролетных, так и многопролетных зда­ний. Такие оболочки состоят из контурных арок-диаф­рагм с предварительно напряженным нижним поясом и скорлупы. У сборно-монолитных оболочек скорлупа образует многогранник, набираемый из плоских плит ромбической и треугольной формы. Сборные оболочки перекрывают ребристыми цилиндрическими панелями размером 3×6 м. Монтаж сборно-монолитных оболочек со скорлупой из плоских плит требует применения под­мостей или кондукторов. Монтаж выполняют в следую­щем порядке. Контурные арки устанавливают на колон­нах гусеничным краном и закрепляют. Для установки плит скорлупы применяют башенные краны грузоподъ­емностью 5 т или гусеничные с башенно-стреловым оборудованием.

Каждый угол установленной плиты должен опирать­ся на подмости или кондуктор. Углы оболочки запол­няют треугольными плитами. В швы закладывают ар­матуру, натягиваемую после сварки выпусков, и замо — ноличивают их. Верхние пояса арок окончательно бето­нируют после установки всех плит и заварки выпусков арматуры.

Раскружапивание оболочки выполняют после дос­тижения бетоном в угловых зонах и швах между плита­ми 70% проектной прочности. Раскружапивание до­стигается путем опускания винтовых или гидравличес­ких домкратов, включенных в стойки подмостей или опоры кондуктора.

Такой метод трудоемок в процессе монтажа и де­монтажа подмостей или кондукторов и выполнения технологических операций монтажа плит и замоноли — чивания стыков.

Типовые цилиндрические оболочки серии 1.466-1 позволяют применять бескондукторный способ мон­тажа, что значительно сокращает трудозатраты и рас­ход металла на приспособления. Цилиндрические пли­ты 3×6 или 3×12 м предварительно укрупняют в блоки до требуемого размера на стенде и оснащают двумя временными затяжками с винтовыми стяжками.

Монтаж оболочки начинают с установки контурных ферм-диафрагм л крепления их к колоннам. Фермы временно раскрепляют. Сборку оболочки начинают с установки доборных плит, примыкающих к контурной ферме. Затем траверсой за четыре точки поднимают поочередно блоки-покрытия и устанавливают их на кон­турные арки. Крайние блоки имеют выпуски арматуры для приварки к верхнему поясу контурной фермы.

После выверки оболочки, монтажной сварки выпус­ков арматуры, замоноличивания швов и достижения бетоном 70% проектной прочности производят раскру­жапивание оболочки, для чего постепенно отпускают натяжение винтовых стяжек временных затяжек бло­ков от середины к краям и снимают затяжки.

Конструкции куполов применяют для перекрытий спортивных залов, выставочных павильонов, рынков и т. д. Купола, состоящие из однотипных панелей с го­ризонтальными стыками ярусов, монтируют обычно навесным способом. Монтаж производят последовательной установкой панелей одного яруса. Собранный ярус обладает достаточной устойчивостью для сборки на нем панелей следующего яруса. Уста­новку панелей выполняют башенным краном или гусе­ничным в башенно-стреловом исполнении.

Кран перемещается вокруг монтируемого купола или внутри его. В отдельных случаях кран может раз­мещаться в центре купола. Склад панелей размещают в пределах вылета стрелы монтажного крана. В отдель­ных случаях монтаж ведется с транспортных средств («с колес»). Панели средней части купола, имеющие небольшой угол к горизонту, притягивают оттяжками к ранее установленным панелям.

При радиальной разрезке купола монтаж ведут с применением центральной временной опоры с домк — ратной установкой для раскружапивания купола пос­ле замоноличивания. На этой опоре также устраивают подмости для выполнения работ по сборке конст­рукций и их закреплению.

Наиболее интересным сооружением в России, пе­рекрытым сборной оболочкой двоякой положительной кривизны, является универсальный спортивный зал «Дружба» на Стадионе «Лужники» в Москве. Покрытие зала представляет собой комбинацию центральной сферической двояковыпуклой оболочки й 28 удержи­вающих складчатых оболочек, опирающихся на общую фундаментную плиту.

Конструкция покрытия имеет три яруса опорных колец: верхнее (замыкающее центральную оболочку) — в виде контурного пояса из монолитного железобето­на, среднее (на уровне перелома складчатых оболо­чек) — в виде стальной затяжки, нижнее — в виде моно­литных контрфорсов и фундаментной плиты. Верхнее и среднее опорные кольца очерчены по сложным про­странственным кривым.

В плане покрытие приближается к овалу и имеет наибольший пролет 96 м. Максимальная высота кон­струкции зала 20 м (считая от шарниров опор). Цент­ральная оболочка имеет размеры 48×48 м и состоит из сборных железобетонных плит пяти типоразмеров.

Центральную. оболочку монтировали блоками, состо­ящими из трех плит. Каждую из 28 складчатых оболочек собирали из шести железобетонных элементов четырех типоразмеров. Эти элементы соединяли в монтажных стыках сваркой закладных частей, затем укладывали в стыки рабочую арматуру и замоноличивали их.

Монтаж покрытия спортзала выполняли с помощью специально спроектированных и изготовленных вре­менных подмостей и шпренгельного усиления укруп­ненных блоков плит центральной оболочки.

Каркас временных подмостей для монтажа оболоч­ки состоял из 20 двухветвевых плоскостных опор, связанных в верхней части парными обвязочными бал­ками, располагаемыми под контуром монолитного по­яса центральной оболочки. Между установленной в центре сооружения пространственной центральной опорой и обвязочными балками были смонтированы парные фермы. Обвязочные балки, располагаемые внутри контура каркаса подмостей, и парные фермы предназначены для временного опирания укрупненных блоков плит центральной оболочки, а обвязочные бал­ки снаружи подмостей — для опирания верхней части укрупненных блоков складчатых оболочек. Восемь сто­ек и центральная опора подмостей опирались на фун­даментную плиту, двенадцать стоек — на несущие бал­ки трибунной части сооружения. Поэтому в первую оче­редь были смонтированы и закреплены встроенные несущие конструкции трибунной части (сами трибуны монтировались в последнюю очередь). Для обеспече­ния общей устойчивости смонтированные конструкции трибунной части были развязаны временными верти­кальными и наклонными связями (в плоскости наклон­ных трубчатых подкосов полурам трибун).

Плоскостные стойки каркаса были также раскреп­лены в двух плоскостях жесткими подкосами. Конст­рукции каркаса временных подмостей, а также встро­енные конструкции трибунной части монтировали гу­сеничными кранами СКГ-40/63 и МКГ-25БР, установ­ленными в центральной части зала, и рельсовым кра­ном СКР-1500, установленным снаружи здания. На из­готовление конструкций каркаса временных подмос­тей было затрачено 287 т стали, что снизило эффек­тивность конструктивного решения здания.

Одновременно с монтажом каркаса подмостей вы — , полняли укрупнительную сборку плит покрытия цент­ральной оболочки, состоявшую из 108 сборных желе­зобетонных плит шириной 2,4 и длиной до 7,2 м. Их укрупняли в блоки 0,5×2,4×21,5 м по три плиты в каж­дом. Масса одного блока достигала 21 т. Укрупнение плит производили на двух металлических стендах, обеспечивавших проектную кривизну собранного бло­ка и точность его геометрических размеров. Для обес­печения устойчивости каждого укрупненного блока плит центральной оболочки при его установке в про­ектное положение (вплоть до замоноличивания и рас — кружаливания покрытия) на стендах блоки снабжали инвентарными шпренгельными затяжками. Монтаж конструкций центральной оболочки выполняли рель­совым краном СКР-1500, перемещавшимся вокруг монтируемого зала по криволинейным замкнутым пу­тям, а краны МКГ-25БР и СКГ-40/63 использовали на укрупнительной сборке. Кран СКР-1500 был собран в специальном башенно-стреловом исполнении со стре­лой 30 м и маневровым клювом 39 м. Его грузоподъ­емность на вылете 43 м составляла 25 т. При установ­ке укрупненные блоки опирали на дубовые прокладки, уложенные по заданным в проекте отметкам на конст­рукции временных подмостей.

Для складирования укрупненных блоков были пре­дусмотрены специальные накопители, что позволяло вести непрерывную укрупнительную сборку плит до момента окончания монтажа каркаса подмостей и при — ступать к монтажу, имея значительный запас заго­товленных блоков. Захват блоков осуществляли четы — рехветвевым стропом. К моменту окончания монтажа центральной оболочки были организованы еще три стенда для сборки ромбовидных складчатых оболочек, и последующую укрупнительную сборку складчатых оболочек из шести элементов (каждый массой 8-12 т) производили одновременно на четырех стендах-кон — дукторах, расположенных по периметру сооружения.

На стендах складчатые оболочки располагали так, что верхние и нижние концы их находились на оди­наковых отметках. Стенды были снабжены специаль­ными поворотными шарнирами в местах опор складок, а также рихтовочными приспособлениями в виде вин­товых упоров для соблюдения исходной геометрии вби­раемого блока. После рихтовки опорных плоскостей стенда устанавливали средние плиты и соединяли их между собой сваркой металлических накладок. Затем к опорным узлам этих плит в местах примыкания к ним боковых элементов приваривали стальные листы, об­разующие столик корытного сечения, в который уста­навливали оголовки боковых плит ПС-1 и ПС-3.

При этом противоположные стороны боковых плит опирали на стойки стенда. После проверки исходной геометрии сборных элементов блока складки соеди­няли продольные ребра боковых плит стальными на­кладками. Затем соединяли торцевые ребра плит, в швы между плитами устанавливали арматурные кар­касы и замоноличивали швы бетоном.

Цикл работ по укрупнительной сборке и омоноли — чиванию складчатой оболочки составлял 7 дней (при трехсменной работе). На укрупнительной сборке были заняты три крана (МКГ-25БР, СКГ-40/63 и МКП-40). Наличие четырех стендов при семидневном цикле ра­бот на стенде позволило организовать две комплек­сные бригады монтажников, каждая из которых об­служивала по два стенда.

В процессе снятия каждой оболочки со стенда ее одновременно переводили в положение, близкое к про­ектному. Это обеспечивалось схемой строповки спе­циальной траверсы и возможностью поворота оболоч­ки вокруг нижнего опорного шарнира, предусмотрен­ного на стенде укрупнительной сборки.

При укрупнительной сборке ромбовидных склад­чатых оболочек одновременно приваривали проуши­ны для строповки. Складки снимали со стенда, пере­возили к месту установки и монтировали в проектное положение краном СКР-1500. В неделю монтировали четыре оболочки.

Подъем укрупненной ромбовидной складчатой обо­лочки массой 80-85 т производили специальной трехвет — вевой траверсой грузоподъемностью 85 т. Две основные ветви из стального каната, которые крепили по концам на втулках к боковым проушинам складки в местах ее перелома, воспринимали основную массу поднимаемой складки. Третью, второстепенную ветвь, уравновешива­ющую складку, в процессе подъема закрепляли в ниж­нем основании складки. Регулируя длину второстепен­ной ветви — универсального стального каната, задавали требуемый наклон складки при подъеме.

При установке каждой ромбовидной оболочки в проектное положение ее низ сначала опирали на шар­нир (стальной шар диаметром 150 мм в сферическом гнезде), затем верхний конец блока, поднятый выше проектного положения примерно на 1 м, поворотом вокруг нижнего шарнира плавно опускали на верхнюю монтажную сферическую скользящую опору, установ­ленную на обвязочных балках временных подмостей. Наличие скользящей опоры исключало передачу воз­можного горизонтального усилия распора на каркас временных подмостей.

Установленный по основным осям (осям трибун) в проектное положение ромбовидный блок-оболочку удерживали от опрокидывания под воздействием вет­ровых нагрузок двумя временными металлическими стойками, установленными на перекрытии трибунной части, и двумя поперечными канатными расчалками диаметром 17,5 мм с винтовыми талрепами — устрой­ствами для натяжения расчалок. Каждый последующий блок-оболочку после приведения в проектное положе­ние расчалками с талрепами до расстроповки крепи­ли к ранее установленной оболочке в месте ее пере­лома двумя временными распорками (верхней и ниж­ней). Расчалки сохраняли до окончания сварки соеди­нительных узлов затяжек между складками (элементов замкнутого кольца).

Для симметричной загрузки временных подмостей блоки-оболочки устанавливали по диаметрально проти­воположным взаимно перпендикулярным осям здания. По окончании монтажа всех 28 складчатых блоков-обо­лочек произвели выверку и необходимую рихтовку кон­струкций постоянной стальной затяжки, элементы кото­рой поднимали вместе с оболочками на временных под­весках. Затем были выполнены работы по сборке и свар­ке соединительных узлов (стыков) элементов постоян­ной затяжки — среднего опорного кольца сооружения.

После сборки и сварки узлов крепления постоян­ной стальной затяжки коробчатого сечения из уголка 200x200x25 мм монтировали сборные железобетонные доборные элементы, заполняющие верхние треу­гольные проемы покрытия между ромбовидными складками, и параллельно бетонировали верхний мо­нолитный пояс и швы центральной оболочки. Установку треугольных доборных железобетонных элементов в проектное положение выполняли четырехветвевым стропом с включением в каждую ветвь талрепа, позво­ляющего регулировать длину любой ветви в процессе строповки внизу. Таким образом, доборный элемент поднимали с земли в проектном положении с задан­ными перепадами отметок краев.

По окончании всех работ и набора бетоном замоно­личивания проектной прочности (30 МПа) было осу­ществлено раскружапивание оболочки, т. е. постепен­ное освобождение стального каркаса временных под­мостей от поддерживания сборно-монолитного покры­тия. В процессе раскружаливания необходимо было обеспечить синхронное опускание 21 стойки каркаса подмостей на строго заданные величины. Полное рас­кружапивание уникальной сборно-монолитной оболоч­ки покрытия выполнено за 12 ч. В течение последую­щих шести суток контролировалось дальнейшее изме­нение прогибов оболочки и усилия в затяжке. По исте­чении суток состояние оболочки практически стабили­зировалось, прирост прогибов и усилий почти прекра­тился. Окончательный прогиб оболочки составил в сред­нем 65 мм, а максимальное усилие в затяжке — 3300 кН. Монтаж зданий с арочными и купольными покрытиями

Арочные покрытия преимущественно большого про­лета (50-150 м) применяют для зданий промышленного (склады угля, руды, концентрата), а также гражданско­го назначения (вокзалы, спортивные залы). Наиболее часто проектируют арки следующих статических схем: с затяжкой, воспринимающей усилие горизонтального распора, благодаря которой колонны здания восприни­мают только вертикальные нагрузки; двух — либо трех- шарнирные, передающие вертикальные нагрузки и рас­пор на железобетонные фундаменты.

Большая гибкость арок не позволяет монтировать их целиком. Поэтому их монтаж выполняют преиму­щественно с использованием временных опор и пос­ледующим раскружапиванием. Число временных опор зависит от пролета арки, объемно-планировочного ре­шения (не всегда есть возможность установки опор в любом месте) и имеющегося монтажного оборудования.

Монтаж арок с затяжками имеет ряд особенностей, которые должны быть учтены при разработке конструк­тивных решений. Минимальное количество монтажных элементов будет достигнуто в том случае, если отпра­вочные элементы арки и затяжки будут укрупнены в один блок. Это возможно только при условии жесткого креп­ления подвески (элемент, поддерживающий затяжку) к арке, так как при шарнирном узле весьма затруднитель­на кантовка укрупненного блока из горизонтального по­ложения (положение укрупнительной сборки) в верти­кальное (положение подъема в проектное положение).

Раздельное опирание арки и затяжки исключило работу гибкой подвески затяжки на сжатие, но суще­ственно усложнило и утяжелило временные опоры, потребовало раздельного монтажа арки и затяжки, уве­личило объем работ, которые пришлось выполнять на высоте. Конструкции были смонтированы гусеничньм краном. После сборки, выверки, строительного подъе­ма и сварки монтажных стыков двух арок и двух затя­жек, установки и проектного закрепления распорок и связей между ними производили раскружаливание арок с помощью винтовых домкратов, расположенных на оголовках внутренних секций временных опор.

Разгруженные внутренние секции опускали краном в крайнее нижнее положение и по рельсовым путям временные опоры передвигали на следующую стоян­ку для монтажа двух очередных арок.

Бвсшарнирныв арки. Такие арки пролетом 168 м применены в конструкции покрытия велотрека в Кры­латском (Москва). Покрытие в плане овальной формы размером 132×168 м состоит из четырех несущих арок: двух наружных и двух внутренних по большой оси. Арки замкнутого коробчатого сечения 2×3 м сварены из низ­колегированной листовой стали 10Г2С1 толщиной 20 и 40 мм. Стык элементов арок — через фрезерованную стальную прокладку с обваркой торцов по контуру. На­ружные и внутренние арки опираются на общие желе­зобетонные устои. Наружные арки наклонены на 14° к горизонту и поддерживаются балками и колоннами трибун. Внутренние арки не имеют промежуточных опор, они наклонены к горизонту на 56° и объединены системой ферм и связей, фермы с параллельными поясами пролетами 5,3-25,3 м установлены с шагом 6,3 м. Распор арок воспринимают две железобетонные затяжки, расположенные ниже уровня чистого пола.

Каждую арку собирали из 17 отдельных объемных блоков (секций) длиной до 12,3 м и массой до 40 т, ис­пользуя два гусеничных крана СКГ-100/40 в башенно — стреловом исполнении грузоподъемностью 40 т, со стрелами длиной 35 м.

К монтажу внутренних арок приступали после за­вершения бетонирования их устоев и железобетонных затяжек. Устои были оборудованы проектными узла­ми для крепления опорных секций арок.

Секции арок монтировали в направлении от устоев к середине пролета на предварительно выверенные решетчатых стальных временных опорах сечением в плане 2×3 м, установленных под монтажными стыками секций. Базы временных опор защемлялись в же­лезобетонных фундаментах. Верхние части опор име­ли рабочую площадку — специальную подставку, кото­рая служила для установки, выверки и временного крепления секций арок в проектном положении, а в дальнейшем и для раскружаливания арок. Расход ме­талла на изготовление временных опор с подставками составил 460 т. Фермы и связи между арками монти­ровали параллельным потоком с отставанием от свар­ки на одну секцию.

После установки всех секций арки, кроме централь­ной (замыкающей), замеряли расстояние между тор­цами смонтированных секций по каждому из четырех ребер и по этим замерам обрезали замыкающие сек­ции, изготовленные с припуском по длине, что обес­печило совпадение сопрягаемых полуарок. Из-за из­менения величины зазора между центральной секци­ей и полуарками (вследствие колебаний окружающей температуры) замыкающие стыки выполняли путем сварки с накладками.

Технология монтажа наружных арок была такой же, как и внутренних. Временные опоры, расположенные под монтажными стыками в пределах трибун, были ус­тановлены непосредственно на наклонные балки вер­хнего яруса трибун. По окончании монтажа арок про­изводили их раскружаливание. Для наружных арок, имеющих промежуточные опоры на конструкциях три­бун, раскружаливание не представляло сложности. Так, деформации арок в вертикальном направлении составляли несколько миллиметров, работы по одно­временному раскружаливанию двух внутренних арок выполняли в два этапа с помощью гидравлических домкратов ручного действия грузоподъемностью по 100 т. На первом этапе домкраты устанавливали на че­тырех парах временных опор (по две пары с каждой стороны) и вели раскружаливание в направлении от центра к железобетонным устоям. На втором этапе домкраты устанавливали на следующих четырех парах опор и производили раскружаливание. Были изготов­лены наборы прокладок для каждой временной опоры.

Для раскружаливания арок на величину, равную толщине одной прокладки, последовательно выполня­ли три операции: образование зазора в 1 мм между арками и временными опорами, удаление одной про­кладки и опускание арок на толщину одной прокладки. По ходу работ осуществляли постоянный геодези­ческий контроль. После раскружаливания арок де­монтировали временные опоры.

Двухшарнирныв арки. Примерно такая же техно­логия, которая изложена выше, использована при мон­таже двухшарнирных арок наружного контура проле­том 120 м покрытия плавательного бассейна «Олим­пийский» (проспект Мира, Москва).

Элементы арки в виде открытого сверху (для воз­можности последующего заполнения бетоном) короба сечением 2,0×3,3 м из стали 14Г2, толщиной 12 и 20 мм, длиной до 12 м и массой до 37 т устанавливали в проек­тное положение краном вместе с приваренными зара­нее оголовками колонн (для обеспечения плотного опи­рания арки на колонны). Оголовки представляли собой разрезные направляющие пластины, которыми охваты­вали верхнюю опорную часть колонны. Направляющие пластиныпосле выверки смежных блоков арки привари­вали к угловым элементам колонн. Каждый блок арки, кроме центрального (замыкающего), опирали консоль­но на две постоянные опоры-колонны. Стыки блоков в пролете между колоннами выполняли сваркой с наклад­ками по стенкам короба. Для выполнения сварочных ра­бот на стенки короба навешивали специальные подмос­ти. Монтаж блоков арки-опалубки вели в направлении от опор к центру.

Трехшарнирные арки. Арочные покрытия находят также широкое применение при строительстве скла­дов сыпучих материалов. Обычно в таких зданиях при­меняют трехшарнирные арки пролетом до 60 м. В час­тности, покрытие складов для хранения карбамида представляет собой систему из трехшарнирных арок пролетом 58,3 м с шагом 10,5 м на железобетонных контрфорсах.

Арки состоят из двух прямолинейных ригелей пе­ременного двутаврового сечения высотой до 1,2 м и длиной 36 м. Ригели поступают тремя частями, стыки которых выполняют сварными или на высокопрочных болтах. Эффективен монтаж покрытия плоскими бло­ками, укрупняемыми на земле с помощью гусенично­го крана. Покрытие укрупняют непосредственно в мон­тажной зоне в плоские блоки размером 10,5×36 м и массой до 26 т, состоящие из двух ригелей, балок, про­гонов, тяжей и связей — всего до 250 элементов. Пос­ле укрупнения и выверки размеров выполняют химза — щитную окраску конструкций блока.

Блоки монтируют через один гусеничным краном СКГ-63БС со стрелой 25,5 м. Блок стропят за четыре точки двумя парами тросов разной длины, поднимают и опирают на контрфорсы, а вверху — на временно про­странственную опору высотой 25 м размером в плане 10,5×4,5 м, соответствующимдвум ригельным элемен­там.

Опору оборудуют площадками для опирания риге­лей и оформления монтажных стыков, маршевой лест­ницей. При необходимости блок рихтуют с помощью домкратов. Уложенные ригели до расстроповки крепят к временной опоре болтами, которые устанавливают в отверстия в нижнем поясе ригеля, предназначенные для крепления подвесной галереи. Временную опору устанавливают на рельсы, уложенные вдоль оси про­лета, и передвигают трактором или с помощью лебедки грузоподъемностью 5 т. В качестве путей можно ис­пользовать 4 инвентарных металлических звена, пере­кладываемых краном по ходу монтажа.

Конструкции межблочного пространства монтиру­ют гусеничным краном МКГ-25БС со стрелой 27,5 м. Поднимают с помощью специальной траверсы одно­временно по 7 прогонов. Кран заезжает сбоку между смонтированными блоками.

Для покрытия складов минеральных удобрений и других химикатов эффективно применение деревян­ных арок. Монтаж таких арок аналогичен вышеизло­женному и производится с применением передвижной центральной временной опоры.

Купольные покрытия. Купола применяют для по­крытия как зрелищных сооружений (цирков, спортивных залов), так и отдельных производственных объектов (ли­тейных дворов доменных печей объемом 3200 м3 и боль­ше, зданий испытательных стендов).

Известны два типа куполов, принципиально отли­чающиеся своими конструктивными решениями и схе­мой работы: ребристые и сетчатые. Ребристые купола всегда монтируют с применением временной опоры, которую располагают по оси купола.

Первым на временной опоре собирают верхнее опор­ное кольцо, являющееся конструктивным элементом ку­пола. Для возможности выверки его положения по высо­те, а в последующем — раскружаливания всего собран­ного купола, между временной опорой и опорным коль­цом устанавливают домкраты. Обслуживание домкратов, сборку опорного кольца и раскружаливание выполняют с рабочей площадки, организуемой на временной опо­ре. Опорное кольцо должно быть точно выверено не толь­ко по высоте, но и в плане, так как его положение во мно­гом определяет геометрию всего купола. Далее монти­руют в определенном порядке несущие элементы — реб­ра купола, которые предварительно укрупняют на всю длину, чтобы исключить необходимость устройства до­полнительных промежуточных опор.

Сначала устанавливают по любому диаметру одно ребро против другого, затем — два других в перпен­дикулярной плоскости. Далее в каждом из четырех об­разовавшихся секторов последовательно монтируют по одному ребру, равномерно заполняя всю окруж­ность купола. Такая последовательность установки ребер исключает одностороннюю нагрузку на опорное кольцо, что уменьшает деформации временной опо­ры (отклонение от вертикали) и облегчает выверку и соблюдение заданной геометрической формы купола.

При малой жесткости ребер из плоскости устойчивость одного ребра не обеспечивается. В этом случае ребра либо попарно укрупняют вместе с распорками и связями и, сохраняя общий порядок, монтируют блоками, либо (при недостаточной грузоподъемности крана) устанавли­вают в проектное положение не по одному, а по два реб­ра, соединяя их наверху связями в жесткий блок.

До установки постоянных связей устойчивость ре­бер обеспечивают парными расчалками. Раскружали­вание выполняют после проектного закрепления всех конструкций, включая нижнее опорное кольцо, вос­принимающее распор, при опирании ребер купола не на землю, а на вышерасположенные конструкции. При­мером монтажа ребристого купола может служить зда­ние нового цирка в Москве.

Монтаж конструкций выполнен радиально-поворот — ным устройством (РПУ) грузоподъемностью 30 т, ском­плектованным из элементов козлового фана К-184. Вна­чале с помощью мачты были смонтированы центральная временная опора высотой 34 м, а на ней — верхнее опор­ное кольцо купола. Затем на кольцевой рельсовый путь радиусом 51,5 м установили и временно расчалили на­ружную опору РПУ. Ригель крана, предварительно со­бранный вместе со шпренгелём на земле, подняли и ус­тановили в проектное положение монтажным порталом.

Радиально-поворотным устройством осуществлен монтаж не только несущих конструкций купола, но и ограждающих панелей, изготовленных из легких спла­вов. В зависимости от размеров купола (пролета, высо­ты) для монтажа конструкции могут быть применены гусеничные, башенные или рельсовые краны, рас­полагаемые либо снаружи на двух параллельных или на одном кольцевом пути, либо внутри купола при от­сутствии подземных сооружений.

Сетчатые купола не имеют определенной после­довательности монтажа. Методы их возведения опре­деляют конструктивные решения, которые, в свою оче­редь, зависят от принципиальной схемы монтажа. Сет­чатые купола необходимо проектировать с участием монтажных организаций.

Монтаж зданий с байтовыми и мембранными покрытиями

Висячие покрытия применяют для промышленных зданий, стадионов, концертных и выставочных залов, гаражей, цирков, рынков и пр., когда надо перекрыть большие площади без промежуточных опор. В после­днее время использование таких покрытий возросло, так как они позволяют сократить расход строительных материалов и трудоемкость возведения.

Несущие конструкции висячих покрытий могут быть выполнены в виде предварительно напряженных желе­зобетонных оболочек, вантовых ферм и мембран. Ви­сячие растянутые элементы обычно закрепляют за же­сткие массивные опорные конструкции. Эти конструк­ции могут быть выполнены в виде замкнутого контура (кольца, овала, прямоугольной рамы), опирающегося на колонны или наклонные рамы, арки, удерживающие покрытие и передающие нагрузку на фундамент.

Для возведения предварительно напряженной же­лезобетонной оболочки первоначально монтируют ор­тогональную или радиальную сетку из стальных кана­тов, по которым затем укладывают железобетонные плиты. Канаты замоноличивают в швах, и они в даль­нейшем являются напрягаемой арматурой покрытия. Оболочка вступает в работу только после обжатия за — моноличенных швов на 20-25% выше напряжений от временной нагрузки, что исключает в дальнейшем по­явление растягивающих напряжений.

Напряжение канатов можно выполнять двумя спо­собами: предварительным натяжением всей сети кана­тов путем загружения грузами или притягивания сети к полу здания; снимают натяжение после достижения бетоном прочности в швах замоноличивания; предва­рительным замоноличиванием швов и последующим натяжением несущих канатов.

Для обеспечения устойчивости опорного контура натягивают ванты в несколько этапов в определенной последовательности. При кровле из легких материалов необходимо устройство стабилизирующей системы.

Для перекрытия больших пролетов применяют ви­сячие покрытия из листовой стали толщиной 4-6 мм (мембраны). Листы мембраны при монтаже раскаты­вают по висячим несущим элементам постели мемб­раны из толстого листа или профильного металла. Для уменьшения нагрузки от ветрового воздействия мем­брану удерживают стабилизирующими конструкциями (жесткими или гибкими).

Висячие покрытия, в зависимости от их конструк­тивных особенностей, монтируют различными спосо­бами, но всегда по возможности укрупненными бло­ками, что позволяет сократить объем работ на высо­те, уменьшить их общую трудоемкость. Контурные опорные конструкции обычно монтируют на времен­ных опорах с последующим раскружаливанием пос­ле сборки и замоноличиванием всего покрытия и ус­тройства кровли.

При наличии центрального опорного кольца его монтируют крупными блоками на поддерживающей временной опоре, которая одновременно является опорой для подмостей — рабочим местом для оформ­ления монтажных стыков, натяжения канатов и опорой для последующего раскружапивания покрытия.

При больших размерах сооружения по его центру устанавливают монтажный кран. Другой кран с боль­шим подстреловым пространством перемещают вок­руг монтируемого покрытия. Последовательность мон­тажа обычно следующая: монтаж колонн, затем — опор­ных контуров на временных опорах (если это требует­ся), элементов гибких нитей и связей между ними. Пос­ле выверки гибких нитей монтируют плиты элементов кровли, замоноличивают швы и натягивают канаты.

При мембранном покрытии после монтажа опор­ного контура монтируют элементы постели мембраны и затем мембрану, раскатывая или натягивая листы покрытия. Крепление листа к элементам постели осу­ществляют сваркой, болтами или заклепками. Листы мембраны монтируют в последовательности, позволя­ющей равномерно загружать опорный контур.

Раскатанный лист временно крепят канатами к эле­ментам постели, выверяют собранное покрытие и осу­ществляют проектное закрепление. После проектного закрепления временное крепление снимают.

Работы по монтажу выполняют с передвижных под­мостей, обеспечивающих безопасность работ. Наибо­лее распространенным висячим покрытием предвари­тельно напряженной железобетонной оболочкой явля­ется покрытие цирка.

Висячее покрытие цирка состоит из предваритель­но напряженной вантовой сети, очерченной по поверхности гиперболического параболоида, закреп­ленной к опорному контуру, и уложенных по ней сбор­ных железобетонных плит размером 2,4×2,4 м. Швы между плитами замоноличены. Байтовая сеть из пар­ных канатов диаметром 52,5 мм образована пересе­кающимися под прямым углом канатами, соединенны­ми в местах пересечения металлическими накладка­ми на болтах.

К опорному контуру канаты (ванты) крепят ме­таллическими анкерами, в которых концы канатов за­ливают специальным сплавом. Конструкция закреп­ления канатов позволяет осуществлять их натяжение. Монтаж висячих покрытий состоит из следующих опе­раций: изготовление вант, монтаж продольных вант и первоначальное их натяжение, монтаж поперечных вант и их натяжение, монтаж плит покрытия, напря­жение вантовой сети, замоноличивание плит.

Изготовление вант производят у места монтажа на стенде с натяжной станцией и опрессовочной установ­кой. Один конец каната заделывают в гильзовый ан­кер. Канат раскладывают на стенде и вытягивают на усилие 1100-1200 кН для его обжатия. После вытяжки канат разрезают на требуемые длины, концы за­
прессовывают в гильзовые анкеры. Готовые ванты ис­пытывают на усилие 1300-1400 кН.

Для подачи к месту установки ванты наматывают на барабаны. При установке ванты вместе с подвесками, соединенными попарно, поднимают двумя башенны­ми кранами одновременно, концы с гильзовыми анке­рами заводят в отверстия в опорном контуре и натяги­вают домкратными устройствами на заданное усилие. Сначала ставят и натягивают продольные ванты, потом поперечные. После натяжения и выверки канаты в уз­лах соединяют.

Ванты натягивают, дополнительно закрепляя их подвесками за арену и натягивая подвески в узлах пе­ресечения вант. При установке канатов необходима тщательная их геодезическая выверка. Для соедине­ния канатов в узлах пересечения используют пере­движные люльки и мостики.

Плиты покрытия укладывают с помощью башенных кранов на канаты от нижней отметки к верхней, загру­жая перекрытия равномерно. Плиты соединяют меж­ду собой и в шов укладывают арматуру. До замоноли — чивания швов ванты натягивают гидродомкратами в третий раз, чем создают предварительное натяжение вантовой сети. Натяжение производят определенны­ми группами попеременно в двух направлениях сим­метрично относительно осей здания. После достиже­ния бетоном проектной прочности подвески снимают от краев к середине. Ортогональная сетка вант с натя­жением канатов по наружному опорному контуру очень трудоемка в монтаже и вызывает многочисленные пе­рестановки домкратов.

Более технологичной в монтаже является железо­бетонная оболочка с радиальной схемой вант и цент­ральным опорным кольцом, внутри которого сосредо­точены все операции по натяжению всей вантовой си­стемы, и домкраты перемещают по сплошному настилу на небольшие расстояния. Центральное кольцо в этом случае монтируют на временной опоре.

Мембранное покрытие монтировали рулонами по заранее установленным направляющим с прогонами в такой последовательности: на стенд, оборудованный рольгангом, расположенным с наружной стороны зда­ния в центральной его части, устанавливали рулон мембраны; через специальную траверсу крепили сво­бодный конец рулона к 20-тонному полиспасту, при­крепленному к внутренней арке; через вращающийся барабан, укрепленный на наружной арке, закрепляли барабан в проектном положении. Таким способом мон­тировали все полосы мембраны. Мембрану к направ­ляющим и аркам приваривали угловыми швами с ка­тетом 4 мм, а к прогонам крепили болтами или точеч­ной сваркой.

Возведение зданий с перекрестно-стержневыми покрытиями

18. Бетоны

Перекрестно-стержневые системы, называемые структурами, состоят из многократно повторяющихся линейных элементов, образующих систему часто расположенных пересекающихся ферм. Такие систе­мы покрытий обладают повышенной жесткостью, меньшей (примерно в 2 раза) строительной высотой по сравнению с плоскими фермами, что позволяет со­кратить объем здания и связанные с ним эксплуатаци­онные расходы.

В зависимости от конструктивного решения изве­стны системы структур типа «Берлин», «Модуль», «Кис­ловодск», «ЦНИИПСК», «ЦНИИСК» и др. Наибольший интерес представляет монтаж перекрестно-стержневых систем покрытий зданий крытого рынка в г. Тольятти, демонстрационного зала технического центра «Авто­сервис» в Москве, концертного зала в Сочи.

Покрытие здания рынка решено в виде четырехгранной пирамиды, имеющей в плане разме­ры 60×60 м и высоту 26,8 м. Пирамида образована из четырех попарно симметричных структурных плит (ПР — 1 и ПР-2, ПР-3 и ПР-4), соединенных в ребрах пирами­ды. Структурные плиты-грани собирали на стройпло­щадке из отдельных короткомерных стержневых труб­чатых элементов, поставляемых на стройку в пакетах. Плиты собирали на бетонных или спланированных грунтовых площадках.

Монтаж собранных в горизонтальном положении граней пирамиды по проекту предусматривался с при­менением временной опоры, устанавливаемой под вершиной пирамиды, и монтажной мачты. Перемещать отдельные грани из предмонтажного положения в про­ектное предлагалось по рельсовым направляющим, уложенным на монтажной площадке и опорах-пилонах. Грани покрытия монтировали с помощью двух кранов ДЭК-50 и одного крана СКГ-100.

При монтаже структурных граней ПР-1, ПР-2, ПР-3 основания каждой грани стропили по линии располо­жения опорных узлов за две точки к кранам ДЭК-50 и крану СКГ-100.

Грани ПР-1 и ПР-2 этими же кранами были пред­варительно перенесены в предмонтажное положение (непосредственно к котловану подвала) и вывешены на высоту около 4 м для того, чтобы пилоны оказались под гранями. После установки граней ПР-1 и ПР-2 в предмонтажное положение кран СКГ-100 своим хо­дом был перемещен в котлован подвала. При подъе­ме граней ПР-1 и ПР-2 горизонтальное перемещение производили путем одновременного движения всех трех кранов, вертикальные перемещения осуществ­лялись кранами по одному. Время подъема одной гра­ни из предмонтажного положения в проектное состав­ляло 3-4 ч. Грани устанавливали основанием на про­ектные опоры. Опирание вершины граней осуществ­лялось на временную стойку, заранее установленную под вершиной будущей пирамиды и раскрепленную четырьмя оттяжками.

Грань ПР-3 монтировали непосредственно на со­оружение со сборочной площадки без промежуточных остановок. Все колонны на период монтажа также были усилены, так как их свободная длина в этот момент значительно превышала допустимую.

Грань ПР-4 после сборки перед установкой в про­ектное положение разрезали на две части. Вначале ус­тановили верхнюю часть грани (Q = 14 т) с помощью крана СКҐ-100. Конструкцию стропили за три точки: у вершины — консольным гуськом, у основания — за две точки через основной крюк. Необходимый угол наклона плоскости грани обеспечивался путем различного уров­ня подъема на гуське и основном крюке. Временное опи­рание верхней части структурной плиты ПР-4 осуществ­лялось у вершины на вспомогательную стойку и у ос­нования — на специальные монтажные столики, при­варенные по одному к граням ПР-2 и ПР-3. Основание грани ПР-4 (56 т) монтировали двумя кранами ДЭК-50. Конструкция была вывешена под требуемым углом и ус­тановлена на проектные опоры внизу и на два специаль­ных монтажных столика, приваренных к смежным граням ПР-2 и ПР-3 вверху. После подгонки обеих частей грани ПР-4 производили сварку стержневых элементов в мес­тах разрезки грани на части с применением фигурных на­кладок, а также угловых и промежуточных узлов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *