32. Выбор схем монтажа высотных зданий и сооружений

Высотные здания (выше 17 этажей) чаще бывают компакт­ными, небольших размеров в плане, реже протяженными, многосекционными. Монтаж таких зданий осуществляют ме­тодом наращивания с использованием приставных, передвиж­ных и самоподъемных башенных кранов.

Конструктивной основой высотных зданий является сталь­ной, железобетонный или комбинированный каркас с про­странственным ядром жесткости или плоскими диафрагмами — связями.

Монтаж зданий при железобетонном каркасе

В зависимости от конструктивного решения наиболее рас­пространены следующие типы зданий:

•  со сборным каркасом и самонесущими стенами. Каркас та­ких зданий в поперечном направлении компонуют из жестких рам. В продольном направлении колонны соединяют жестким диском-перекрытием, передающим горизонтальные усилия на стены; •  со сборным каркасом и навесными панелями. При таком ре­шении каркас выполняют рамной конструкции в двух направ­лениях, а при наличии рам только в одной плоскости, в другой ставят связи; •  рамной конструкции с безбалочным перекрытием. Основны­ми элементами каркаса являются колонны со стыками через 2 этажа, ригели, плиты перекрытий и стеновые панели.

Возведение высотного здания подразделяют на следующие этапы:

• возведение подземной части здания; • бетонирование ядра жесткости; • монтаж сборных конструкций или возведение монолит­ного каркаса; • монтаж перегородок; • отделочные работы.

Монтаж конструкций каркаса включает установку конст­рукций в проектное положение, их выверку, сварку стыковых соединений, противокоррозионную защиту, заделку стыков и швов. Указанные процессы обычно выполняют двумя смежны­ми потоками:

1)  устанавливают элементы каркаса, осуществляют сварку и антикоррозионную защиту конструкций; 2)  осуществляют замоноличивание монтажных стыков, уз­лов, заливку швов плит перекрытий и бетонирование моно­литных участков каркаса.

Монтаж конструкций каркаса здания начинают с установ­ки колонн. Качество всех смонтированных конструкций в зна­чительной мере зависит от точности установки колонн в пла­не и по высоте, поэтому их выверке необходимо уделить большое внимание.

Колонны первого яруса заделывают в стаканах фундамен­тов, на последующих ярусах колонны временно закрепляют в кондукторах. Применяют кондукторы на одну, две и четыре колонны. При применении групповых кондукторов на четыре колонны в работе должно быть не менее двух кондукторов, что позволит одновременно монтировать три смежные ячейки.

При установке ригелей и плит групповой кондуктор слу­жит в качестве подмостей. После выполнения в ячейке сварки всех стыков кондуктор перемещают на следующую стоянку.

Элементы каркаса устанавливают в последовательности, обеспечивающей создание замкнутых ячеек каркаса и, следо­вательно, устойчивость смонтированных конструкций. Все несущие конструкции и связи необходимо закреплять сразу после выверки элементов каждой ячейки.

Монтаж зданий при стальном и смешанном каркасах

Стальной каркас высотного зда­ния состоит из колонн и ригелей, соединенных в двух направ­лениях жесткими сварными узлами в рамные системы, вос­принимающие вертикальные и горизонтальные (ветровые) нагрузки. Стыки колонн каркаса располагают через каждые два, три или четыре этажа на одном уровне и для удобства производст­ва монтажных соединений находятся на высоте 80... 120 см от уровня перекрытий. Для обеспечения долговечности и огне­стойкости  стальной  каркас  армируют и бетонируют,  что  с учетом включения в работу на сжатие бетона приводит в це­лом к снижению расхода металла.

Междуэтажные перекрытия каркаса могут компоноваться:

• из главных и второстепенных балок (при стальном каркасе здания) с укладкой по ним сборных плит или бетонированием монолитного перекрытия; • только из главных балок (ригелей) с уширенной полкой, на которую укладывают сборные железобетонные плиты пере­крытий; • из распорных железобетонных плит, укладываемых только по оси колонн, с закладными деталями для сопряжения свар­ными накладками плит смежных пролетов и ригелей; • из унифицированных, облегченных или многопустотных плит перекрытий, свободно укладываемых в пазы стальных или железобетонных ригелей, но не привариваемых к ним из-за от­сутствия закладных деталей.

В несущих каркасах ряда зданий предусматривается на всю высоту устройство замкнутой шахты из четырех взаимно пер­пендикулярных вертикальных жестких плоскостей из стальных или железобетонных конструкций. Эта шахта воспринимает все горизонтальные нагрузки на здание и обеспечивает его об­щую устойчивость. Такая шахта называется шахтой жесткости, или ядром жесткости. Все остальные элементы каркаса долж­ны крепиться к этому ядру жесткости, а каждое перекрытие представлять единую жесткую и неизменяемую горизонталь­ную плоскость или жесткий плоский диск. Все примыкающие к ядру жесткости элементы несущего каркаса здания работают в этом случае только на вертикальную нагрузку.

Возведение зданий со стальным каркасом можно осуществ­лять раздельным и комплексным методами. При раздельном методе сначала на всю высоту монтируют стальной каркас, за­тем начинают общестроительные работы. Достоинство такого решения — более широким фронтом, большим количеством кранов можно вести монтажные работы одновременно на не­скольких захватках, затем также по всему зданию и общестроительные работы. Но при таком решении требуется обеспече­ние повышенной жесткости каркаса в процессе монтажа, что приводит к дополнительному расходу металла. По этой причи­не при комплексном методе на 30...40% сокращается расход металла на каркас здания.

При комплексном методе возведения здания одновременно выполняют монтажные, строительные, специальные и отде­лочные работы. Монтаж металлоконструкций осуществляют на верхнем ярусе (верхних двух-четырех этажах): на самом верху — монтаж, несколько ниже — выверку и в нижней час­ти яруса — окончательную сварку и клепку монтажных соеди­нений.

Одновременно, с отставанием на 2...3 этажа (на следующем ярусе), ведут монтаж сборных железобетонных перекрытий. При большем разрыве по высоте укладка плит будет затрудне­на вышерасположенным металлическим каркасом. С отстава­нием еще на 4...5 этажей осуществляют обетонирование кар­каса, устройство монолитных участков перекрытий. Еще ниже по вертикали выполняют установку оконных переплетов с остеклением, ниже оштукатуривание, еще ниже — другие отде­лочные и специальные работы. Таким образом, работы по воз­ведению здания ведут одновременно на 8... 10 этажах.

Высотные сооружения (башни, мачты, трубы)

Высотными называют сооружения, высота которых намно­го превышает их размеры в поперечном сечении. Такие соору­жения работают на восприятие преимущественно горизонталь­ных нагрузок, основной из которых является ветровая. Башня — вертикально и свободно стоящее высотное соору­жение, жестко защемленное в основании, что достигается анкеровкой ствола башни к фундаментам, и не требующая по этой причине оттяжек. Мачта — вертикальное высотное сооружение, шарнирно или защемленно опирающееся на фундамент и удерживаемое натянутыми и наклонно идущими к земле стальными каната­ми-оттяжками в один или несколько ярусов.

Монтаж башен

Технологические факторы возведения башен:

• значительная зависимость возможности проведения мон­тажных работ от метеорологических условий (ветер, гололед, ту­ман, низкая температура); • ограниченное число рабочих мест в зоне производства работ; • небольшая масса монтажных элементов и их малая повто­ряемость; • повышенные требования к качеству работ и точности мон­тажа, постоянный геодезический контроль.

При возведении башен наиболее распространены следую­щие методы:

• наращивание конструкций в проектном положении — тра­диционное поярусное возведение снизу вверх; (обычно применяется для башен высотой до 100м. Сущность мето­да — поярусныи монтаж от нижних отметок к верхним с использованием различных монтажных механизмов. При нара­щивании монтаж ведут до определенных отметок монтажным краном, установленным на земле, а затем другим механизмом, установленным или закрепленным на смонтированных конст­рукциях. Этот механизм последовательно перемещается по смонтированным конструкциям по мере возведения башни и осуществляет поэлементный монтаж.) • монтаж поворотом — предварительная сборка башни на земле в горизонтальном положении с последующим поворотом вокруг шарнира в вертикальное проектное положение; (Метод наиболее часто применяют для башен высотой 40...80 м, реже — при высоте до 100 м. Сборку осуществляют на земле в горизонтальном положении с использованием авто­крана. Пояс нижнего яруса башни закрепляют в шарнирах, которые устанавливают на фундаментах этой башни. Подъем в вертикальное положение осуществляют вокруг шарнира с по­мощью лебедок тяговых полиспастов и падающей стрелы, ко­торую могут заменить шевры, неподвижные и наклоняющиеся мачты, краны и другие монтажные механизмы. Достоинства метода — сборка конструкций башни на земле не требует высококвалифицированных верхолазов, сборка такелажа и подъ­емного оборудования также выполняется на земле и доступна для контроля.) • подращивание конструкции — сборка в вертикальном по­ложении, начиная с самых верхних конструкций, их подъем, подведение под них последующих конструкций, их общий подъем до полного выдвижения всей конструкции. (300-400м. заключается в том, что на низких отметках уже частично возведенной башни начинают монтаж верхних ярусов, которые циклично выдвигают вверх и по мере их выдвижения снизу подращивают конструкции ни­жерасположенных ярусов. При методе подращивания башню разделяют на два блока: нижний и верхний. Нижний блок возводят способом наращи­вания с помощью башенных или самоходных кранов. Высота нижнего блока определяется возможностями монтажных меха­низмов и решениями по защемлению верхнего блока при вы­движении. Нижний блок в результате становится частью мон­тажной оснастки, воспринимает монтажные воздействия при выдвижении верхнего блока, на нем закрепляют направляю­щие и другие монтажные приспособления.)

Монтаж мачт

Существует также три метода возведения мачт: наращиванием, поворотом и подращиванием.

Монтаж решетчатых мачт наращиванием осуществляют по­секционно с помощью самоподъемных полноповоротных кра­нов, перемещаемых по одной из граней мачты. Монтаж самоподъемных кранов выполняют стреловым краном после монтажа опорной и нижних секций мачты. Установлен­ные секции мачты временными расчалками крепят к времен­ным якорям или к анкерным фундаментам мачты. Собранный на земле самоподъемный кран со всем такелажем поднимают и устанавливают на смонтированные секции мачты с последу­ющим закреплением опорными устройствами крана за опор­ные столики, предварительно приваренные к секциям мачты.

Подъем поворотом вокруг шарнира осуществля­ют чаще всего с применением тяговых полиспастов и падаю­щей стрелы или шевра. Высоту падающей стрелы принимают в пределах 1/3 высоты поднимаемой конструкции. При увели­чении высоты падающей стрелы уменьшается необходимое для подъема усилие в тягах и тяговом полиспасте.

Основным монтажным оборудованием при монтаже мачт подращиванием является портал, оснащенный тяговыми поли­спастами, приводимыми в действие электролебедками. Перед подъемом мачта полностью укомплектовывается технологическим оборудованием. При монтаже она опирается на подъем­ную раму портала с балансиром по направляющим. Для удержания мачты в вертикальном положении в процессе вы­движения используют временные и постоянные оттяжки.

Монтаж мачт поворотом вокруг шарнира и подращиванием имеет ограниченное применение.