Конвейерная сборка и крупно-блочный монтаж одноэтажных промышленных зданий.

Наиболее распространенным современным методом возведения зданий и сооружений является сборка их из отдельных элементов. Основными путями снижения трудоемкости монтажа являются повышение заводской готовности монтируемых элементов, их укрупнение, что ведет к уменьшению количества элементов на здание и увеличению веса элементов. Поэтому увеличивается грузоподъемность кранов. Распространяются методы подъема этажей и перекрытий, конвейерная сборка, блочный монтаж. Применяют бескрановые методы монтажа, основанные на использовании домкратов, мачт, башен, электромеханических подъемников. Шире используют методы поворота, надвижки, дистанционного управления монтажом.

1.Технологический процесс монтажа

Монтаж конструкций - комплексный процесс, состоящий из простых процессов и операций, которые можно разделить на 3 группы: - транспортные; - подготовительные; - собственно монтаж.

К транспортным процессам относятся - перевозка конструкций и укладка их на складе.

К подготовительным - укрупнение, усиление и предварительная оснастка конструкций, обеспечение элементами траверс, подмостей и приспособлений для выверки и временного закрепления этих конструкций.

К непосредственно монтажным - захват конструкций, подъем, установка на опоры или заводка в стык, выверка, временное и окончательное их закрепление с замонолиткой.

2. Вспомогательные процессы монтажа

Способы транспортирования и приемка конструкций

Перевозку с заводов или складов осуществляют:

- водным транспортом;

- железнодорожным транспортом (любой колеи);

- автомобильным транспортом;

- тракторным транспортом;

- воздушным транспортом.

Самое главное требование при перевозке – исключить повреждение конструкций, поэтому большинство железобетонных конструкций перевозят в проектном положении: фермы, балки, стеновые панели и т.д., а ряд в горизонтальном положении. Прочность железобетонных конструкций при отгрузке не менее 70 % от проектной. Необходимо соблюдать габариты перевозок.

Если монтаж ведется с транспортных средств ("с колес"), необходимо чтобы транспорт заходил в зону монтажа без перегрузки.

Транспортные средства выбирают в зависимости от веса и габарита элемента. Коэффициент использования транспортных средств должен быть самый минимальный, самый рациональный.

При перевозке на расстояние более 500 км выгоднее использовать ж.д. транспорт.

Автомобильным транспортом выгодно - с заводов в районе строительства на расстояние до 200 км.

Конструкции возят по комплектовочным ведомостям, маркировку ОТК наносят несмывающейся краской на видном месте.

Склады конструкций

По ППР (стройгенплану) должно быть предусмотрено складирование для привозных конструкций. На складах конструкций производят прием и разгрузку конструкций, проверку заводской маркировки и основных размеров, сортировку конструкций.

Требование к складу: плотное основание, отвод поверхностных вод.

Стальные конструкции укладывают на бревна или брусья, железобетонные – на деревянные подкладки.

Общая площадь склада определяется по формуле:

Qi – вес конструкций с инвентарем в тоннах;

gi – удельная нагрузка на отдельные площадки склада с учетом проходов (колонны 0,3 – 0,6, подкрановые балки 0,5, фермы 0,06 – 0,13);

k – коэффициент с учетом вспомогательных площадок 1,1 – 1,15;

Qc – среднесуточная потребность конструкций;

t – запас конструкций в сутках.

Хранение конструкций

На складах конструкции, имеющие большую массу или парусность, укладывают ближе к крану. С целью сокращения площадей, конструкции хранят в штабелях. Соблюдают штабелирование конструкций, строго обеспечивая соосность укладки элементов.

Конструкции при складировании укладывают следующим образом:

- фундаментные блоки - в штабель высотой не более 2,6 м на подкладках и с прокладками;

- стеновые панели и панели перегородок - в кассеты или пирамиды;

- стеновые блоки - в штабель в два яруса на подкладках и с прокладками;

- плиты перекрытий - в штабель высотой не более 2,5 м на подкладках и с прокладками;

- ригели и колонны - в штабель высотой до 2 м на подкладках и с прокладками;

- санитарно-технические и вентиляционные блоки - в штабель высотой не более 2 м на подкладках и с прокладками;

Между штабелями предусмотрены проходы шириной не менее 1 м.

Укрупнительная сборка конструкций

Укрупнительную сборку выполняют, когда из-за габаритных размеров конструкции невозможно доставлять в готовом виде.

Чаще применяют укрупнение конструкций в монтажные и монтажно-технологические блоки. Укрупнение производят на сборочных площадках, оборудованных стендами и кондукторами. Сборочные площадки располагают в зоне действия монтажных кранов или вблизи складов, либо устраивают конвейерные линии.

Монтаж строительных конструкций при работе с транспортных средств

При обычной технологии монтаж предусматривается с приобъектного склада. При этом приходится дважды выполнять многие операции. Более производительным является монтаж с транспортных средств - монтаж «с колес». При этом способе сборные элементы доставляют на стройку в строгой технологической последовательности, и подают в монтаж непосредственно с транспортных средств. Весь комплекс работ осуществляется по часовым графикам, разработанным на каждую захватку и на каждую смену. Такая организация работ не только сокращает затраты на оборудование и содержание приобъектных площадок, но и ускоряет и удешевляет монтажные работы в целом.

Подготовительные работы к монтажу строительных конструкций

До начала монтажных работ необходимо выполнить временные сооружения, коммуникации и подъездные пути, приобъектные склады и площадки для укрупнительной сборки, подготовку монтажных кранов и подкрановых путей, приемку осей сооружений и реперов; подготовку журнала монтажных работ, приемку конструкций, подготовку конструкций к подаче в монтаж.

При подготовке элементов к подъему на них наносят осевые или другие установочные риски. Такие же риски намечают и на месте закрепления или установки конструкций (на фундаментах, опорных плитах и других местах). Составные элементы (балки, фермы, арки) собирают и связывают, а иногда усиляют на подъем. Нередко монтажные подмости, навешиваемые на конструкцию и поднимаемые вместе с ней, применяют на значительной высоте. Подвесные монтажные подмости преимущественно делают инвентарными.

3. Основные процессы монтажа

Подача конструкций в зону монтажа

В зону монтажа конструкции подаются разными видами транспорта (автомобильным, железнодорожным, и т.д.). Подают так, чтобы не деформировать конструкции и, чтобы было очень удобно застропить и подать в монтаж без перестроповки. Конструкции бывают одиночные (колонны, балки, фермы, плиты и т.д.) и в полном сборе (фонари, тоннели и т.д.).

Строповка и подъем конструкций

Для соединения конструкций и деталей с грузоподъемными механизмами служат захватные приспособления: стропы, траверсы, хомуты. Стропы зависят от груза, его веса, метода монтажа и должны удовлетворять быстроте и безопасности строповки и расстроповки. Все приспособления должны быть испытаны и иметь клеймо о грузоподъемности.

Стропы из стальных канатов:

- бесконечный с заделанными концами

- двухветвевой с крюками или карабинами

- четырехветвевой

- шестиветвевой (паук)

Траверсы. Для всех габаритных грузов траверса специально рассчитывается.

Усилие в концевой ветви определяется по формуле:

Q – вес поднимаемого груза;

m – количество ветвей;

α – угол наклона стропа к вертикали, должен быть не более 50-60°. По определенным усилиям сечение стальных канатов подбирают по таблицам.

Канатный строп изнашивается через 3-6 месяцев, цепной – 9-12 месяцев.

Установка и выверка железобетонных конструкций

Перед монтажом железобетонных колонн – их раскладывают на деревянные прокладки возле места монтажа. На колонне наносят риски осей колонн и подкрановых балок. На фундаменте также наносят риски осей. Колонну устанавливают, как правило, в фундаменты стаканного типа. Колонну центрируют по 2-м взаимно перпендикулярным осям. Фундамент, если глубокий, подливают цементным раствором. Вертикальность проверяют отвесом или теодолитом. После монтажа выверяют расстояние между низом и верхом двух соседних колонн стальной нитью.

Колонну временно закрепляют металлическими клиньями или кондуктором, а если колонна высотой более 9 м, то тем и другим.

Заделка монтажных стыков и узлов

Стыки монтажных узлов бывают следующих видов:

- монолитные на выпусках арматуры;

- монолитные без арматуры;

- сварка на закладных деталях;

- шарнирные на хомутах или болтах.

Стыки сваривают очень тщательно, покрывают антикоррозийным покрытием, и затем замоноличивают бетоном на цементе. Обычно применяют быстротвердеющий цемент (БТЦ) или портландцемент (ПЦ) М-400. Фракция щебня меньше ½ толщины зазора.

Приемка работ по монтажу сборных конструкций

Проверяют качество сварки, антикоррозийной защиты, замоноличивания стыков, все данные заносят в журнал и составляют акты.

Приемку производят после закрепления всех узлов конструкций. Прикладывают паспорта на конструкции, сертификаты на металл и электроды, журналы монтажных, сварочных работ, замоноличивания стыков и скрытых работ, опись дипломов сварщиков и данные инструментальной проверки конструкций. Предоставляют исполнительные чертежи со всеми отклонениями от проекта.

4. Методы монтажа

Механизмы, применяемые для монтажа сборных конструкций

Монтажный механизм – это ведущая машина при монтаже. Применяют следующие монтажные механизмы:

Немобильные механизмы: мачты, шевры, мачтово-стреловые, жесткие вантовые.

Полусвободные краны: башенные стреловые краны на рельсовом пути, козловые краны, портальные стреловые краны.

Мобильные краны: uусеничные, пневмоколесные, автомобильные и тракторные.

Специальные краны: ползучие, переставные, винтовые, кабельные, телескопические башни и стрелы, краны для монтажа подвесных потолков и др.

Основные технические характеристики по выбору кранов:

- Q – грузоподъемность;

- L – вылет стрелы;

- H – высота подъема крюка.

Способы установки конструкций в проектное положение

Применяются следующие основные способы:

- Наращивание, т.е. подъем конструкций и установка их по весу.

- Надвижка – заранее укрупняют конструкции в стороне, затем надвигают на готовый фундамент.

- Поворот конструкции около шарнира.

- Подращивание.

- Конвейерный способ монтажа.

Наращивание – самый распространенный способ при строительстве промышленных, гражданских зданий и инженерных сооружений. Заключается в последовательной установке верхних элементов конструкций на нижние.

Способ наращивания бывает раздельный и комплексный.

Раздельный способ – сначала монтируют все колонны, подкрановые балки, затем фермы, плиты покрытия (как правило, двумя кранами).

Комплексный метод – монтируют одновременно колонны, фермы, плиты покрытия, стены и т.д. одного шага здания (чаще всего комплексный метод обеспечивает быстрейшую сдачу промышленных зданий под монтаж оборудования, но требует большой точности).

Надвижка – основан на сборке отдельных конструкций в крупный пространственный блок в стороне от постоянных опор. В проектное положение готовую конструкцию надвигают (мосты, копры, домны и т.д.).

Способ поворота конструкций – собранные из отдельных элементов сооружения или конструкции при помощи монтажных средств поворачивают вокруг опоры в проектное положение (трубы, мачты, колонны, опоры и т.д.).

Подращивание – последовательность возведения сооружения, начиная с верхних этажей заканчивая первым. Собирают и поднимают самые верхние конструкции, затем к ним подращивают конструкции расположенные ниже. К этому методу относится возведение зданий способом подъема этажей и перекрытий.

Способ скольжения – приподнимают верхний конец монтируемой конструкции, а нижний подтягивают к фундаменту. Применяют при монтаже высоких колонн, опор линий электропередач и т.д.

Конвейерный способ – на специально оборудованных поточно-конвейерных линиях выполняют сборку пространственных строительно-технологических блоков покрытия с высокой степенью готовности, а затем устанавливают их в проектное положение.

Конвейерный способ позволяет в два с лишним раза снизить трудоемкость работ. Этот способ экономически целесообразен при возведении одноэтажных промышленных зданий площадью не менее 15 тыс. м2.

Временное крепление конструкций

При временном креплении конструкций выверяют и доводят до завершения процесс постоянного закрепления.

Временное закрепление не применяют при монтаже статически устойчивых конструкций.

Для временного закрепления конструкций используют индивидуальные средства (расчалки, подкосы, распорки, клинья, фиксаторы, индивидуальные кондукторы) и групповые средства (кондукторы и другие приспособления, позволяющие одновременно закреплять несколько статически неустойчивых элементов).

Выверка элементов

Выверка обеспечивает точное соответствие проектному положению.

Визуальная выверка производится при достаточной точности опорных поверхностей и стыков. При этом используют ручные измерительные инструменты (рулетки, калибры, шаблоны и т.д.).

Инструментальная выверка выполняется при сложности обеспечения точности установки элементов проверкой опорных поверхностей, торцевых оснований или стыка конструкций. Ее производят при установке специальных монтажных приспособлений (кондукторов, рамно-шарнирных индикаторов и т.п.). Инструментальная выверка является наиболее распространенным видом проверки. При этом применяют теодолиты, нивелиры, лазерные приборы и устройства и т.д.

Безвыверочная установка широко распространена при монтаже сборных металлических конструкций. Основное ее условие – применение конструкций с повышенным классом точности геометрических размеров в монтажных стыках, что позволяет устанавливать конструкции исключая выверку по высоте и вертикали.

В последнее время начали применять автоматическую выверку, предусматривающую установку при помощи автоматических устройств.

Выбор кранов

Исходя из монтажных характеристик, конструкций и условий строительной площадки, устанавливают необходимые технические параметры кранов; на основании объемов работ и заданий продолжительности монтажа определяют требуемое количество кранов, затем сравнивают технико-экономические показатели и выбирают оптимальный вариант.

Конструкции характеризуются:

- Qм - монтажной массой (вес самой конструкции и приспособлений поднимаемых вместе с ней);

- Hм – монтажной высотой (высота подъема крюка крана);

- Lм – требуемым вылетом стрелы крана.

Монтажную высоту определяют по формуле:

Hм = h1 + h2 + h3 + h4 + 1,5м

h1 - отметка от уровня стоянки крана до опоры, на которую устанавливают элемент, в метрах;

h2 - высота подъема элемента над опорой равная 0,5-1 метр;

h3 - высота устанавливаемого элемента, в метрах;

h4 - высота грузозахватного приспособления над установленным элементом, в метрах;

1,5 м – высота от крюка крана до оси оголовка крана.

Вылет стрелы Lм - зависит от положения монтируемых элементов. Элементы, доступ к которым открыт (колонны, фермы, подкрановые балки и др.) можно монтировать при наименьших вылетах стрелы, т.е. наиболее рационально использовать грузоподъемность и высоту подъема крюка крана. В этом случае пригодность параметров крана проверяют по кривым грузоподъемности. На кривой находят нужную грузоподъемность, и по шкале высоты подъема определяется ее соответствие с монтажной высотой.

Вылет стрелы самоходных кранов для установки таких элементов, как плиты покрытия, рамы фонарей, панелей и т.д., доступ к которым закрыт ранее установленными конструкциями, определяют графически.

Для графического определения в любом масштабе вычерчивают конструкцию монтируемого сооружения, все расположения поднимаемых элементов и ось стрелы крана, которая должна пройти через 2 точки: А - на расстоянии 1,5 метров от крайней точки установленной конструкции, В - на высоте Нм. Выше уровня стоянки крана на высоте 1,5 метра проводят линию N - N, которая проходит через шарнир стрелы крана. Ось стрелы доводят до этой линии и вправо от точки их пересечения откладывают расстояние «L» соответствующее положению оси поворота крана. L и h принимают равное 1,5 метра. За счет удлинения стрелы можно уменьшить её вылет и приблизить кран к сооружению (см. пунктирную линию).

Вылет стрелы Lм измеряют от оси установки конструкции до оси поворота крана.

По значению Нм и Lм находят по графикам Qм.

Требуемое количество кранов вычисляется по формуле:

Q - объем работ, в тоннах или м3;

Пэ - средняя эксплуатационная производительность крана в смену, в тоннах или м3.

Т - длительность монтажа (смены).

Когда выбрали кран по характеристике, определяют его эффективность по формуле:

Смех - стоимость единицы механизированных работ;

См.см. - стоимость машиносмены;

Пэкс. - сменная производительность крана;

СП - стоимость подготовительных и вспомогательных работ;

V - объем выполненных работ в тоннах.

5. Монтаж конструкций фундаментов

Монтаж железобетонных фундаментов в промышленных зданиях

Качество и точность надземной части во многом зависит от точности монтажа фундаментов. До начала монтажа должны быть подготовлены основания, выполнена разбивка на обноске здания, хорошо закреплены оси.

Фундаменты бывают с подколонником и без него.

Необходимо, чтобы верхний обрез фундамента имел отметку – 0,15 метров. Это делает возможность закончить нулевой цикл. (Для монтажа, как правило, используют самоходные стреловые краны). Фундаменты раскладывают в зоне монтажа. Монтируют плиту, затем сам стакан. После монтажа, замоноличивают, а при необходимости сваривают каждый фундамент, и проверяют инструментально (монтаж подколонников очень трудоемок и неточен, поэтому его применяют редко).

Фундаменты под металлические колонны бывают сборные (особенно под мачты), и монолитные, в которых устанавливают анкерные болты, на болты надевают плиты, их выверяют нивелиром, подливают потом монтируют колонны (безвыверочный монтаж).

Монтаж ленточных фундаментов из крупных блоков

Наиболее распространенный тип фундаментов - ленточные. Их устраивают из сборных железобетонных фундаментных подушек и сборных бетонных фундаментных стеновых блоков. В большинстве случаях в таких зданиях устраивают цокольный или подвальный этаж.

Если нет грунтовых вод, применяют фундаментные блоки с пустотами.

При хорошей несущей способности грунтов, фундаментные подушки укладывают через 40 см., т.е. прерывистые фундаменты.

Фундаменты, как правило, монтируют самоходными кранами. Монтаж начинают с установки двух маячных блоков-подушек, которые выверяются и устанавливаются в соответствии с проектом. Маячные блоки устанавливают на расстоянии не более 20 м друг от друга. Угловые блоки и блоки пересечений стен всегда маячные. Для пропусков трубопроводов оставляют специальные монтажные отверстия.

Засыпать пазухи котлованов можно только после того, как смонтируют плиты перекрытия. Можно засыпать фундамент без перекрытия, если сделан специальный расчет.

После окончания монтажа делают выравнивающий слой из цементного раствора 1 : 3, он же служит подготовкой для гидроизоляции.

6. Монтаж конструкций промышленных зданий.

Последовательность и схемы монтажа ж/б конструкций

Промышленные здания, как правило, сооружения значительные в плане. Часть конструкций большие по весу и длине. Эти элементы монтируют частями, очень часто используют два крана, часто совмещают монтаж строительных конструкций с монтажом оборудования.

Устройство фундаментов под оборудование выполняют двумя способами: открытый способ, когда фундаменты под оборудование и под каркас здания монтируют одновременно; закрытый способ, когда фундаменты под оборудование монтируют в готовом здании.

Монтаж зданий обычно ведут по захваткам. Размер их бывает таким, чтобы они были равновелики и совпадали с членениями здания по секциям или температурным блокам.

Различают три схемы последовательности установки сборных элементов:

- раздельная;

- комплексная;

- смешанная.

Раздельная схема – монтируют одинаковые элементы сразу по всей длине захватки: все колонны, подкрановые балки, фермы, плиты покрытия. При этой схеме более ритмично работают краны, и применяется одна и та же оснастка.

Комплексная схема – монтируют все элементы одного шага здания, выверяют и закрепляют. При этой схеме нужна большая точность, но зато сразу идет сдача под монтаж оборудования.

Смешанная схема – встречается чаще всего. Сначала выполняют монтаж колонн и подкрановых балок, затем ферм и плит покрытия.

При этом способе различают продольный монтаж: каждый пролет монтируют отдельно (это выгодно в прокатном производстве).

Поперечный монтаж: при этом способе очень важно выбрать правильное направление движения кранов для монтажа (это выгодно в конверторном производстве).

Варианты монтажа колонн:

Нужно выбирать количество стоянок, длину прохода крана, время монтажа, но нужно считаться с временными дорогами.

До начала монтажа ферм, необходимо, чтобы бетон замоноличивания колонн набрал 70% прочности.

При поточном монтаже каркасов зданий могут быть следующие схемы технологии работ:

- монтаж всех конструкций, в т.ч. фундаментов, одним краном;

- монтаж фундаментов одним краном, а надземных конструкций другим краном (чаще всего);

- монтаж каждой конструкции отдельным краном, выбранным с учетом характеристики сборных конструкций.

Монтаж стенового ограждения, как правило, выполняют другим краном. Фермы и фонари, как правило, монтируют вместе. Связи и плиты покрытия монтируют при помощи гуська. Связи укрепляют до монтажа. Плиты поднимают пакетом, это повышает производительность крана.

Монтаж промышленных зданий среднего и тяжелого типа

Промышленные здания, как правило, пролетами от 18 до 36 метров, высотой от 8 до 50 метров, имеют краны грузоподъемностью от 5 до 220 тонн.

Часто их проектируют из смешанных конструкций: металлических и железобетонных, весом до 100 тонн. Как правило, такие конструкции подают сразу в зону монтажа, а сборка элементов выполняется под монтажным краном, но без изменения вылета стрелы и хода крана.

7. Монтаж арочных сводчатых и пространственных конструкций

Ангары, склады, вокзалы, крытые рынки, арены и т.д. требуют больших площадей, а соответственно больших покрытий без промежуточных опор. Наиболее распространенные покрытия - это рамы, арки, купольные покрытия, скорлупы. Укрупненные покрытия выполняются, как правило, из ж/б и стали реже деревянными.

Рамные конструкции покрытия монтируются 3-мя способами:

- со сборкой из укрупненных монтажных элементов в проектном положении на временных опорах.

- со сборкой ригелей, рам на проектной оси и подъемом их в проектном

положении кранами, или мачтами.

- со сборкой ригелей вне здания, подъемом их на проектную высоту и перевозкой к проектной оси на вышках или порталах.

Монтаж купольных конструкций покрытия. Это покрываемые помещения выставочных павильонов, цирков, спортзалов, церквей, рынков и т.д.:

- при помощи временной опоры.

- монтаж при помощи передвижных ферм-шаблонов с использованием крана.

8. Монтаж специальных сооружений

Монтаж стальных резервуаров (домны, воздухонагреватели, резервуары, газгольдеры и т.д.). Листы стальные толщиной 3 - 80 мм.

Монтаж осуществляют двумя способами - полистовой и из рулонных заготовок.

Полистовая сборка – выполняется из отдельных листов или укрупненные в карты, скорлупы и пояса по 2-3 листа. Монтаж днища резервуара, ведут с середины. Сначала сваривают горизонтальные швы, а затем вертикальные.

Стенки собирают снизу вверх. Лист ставят в вертикальное положение на полку. После сварки швы проверяют на герметичность рентгеном, ультразвуком или керосином.

Монтаж резервуаров из рулонных заготовок - днище и корпус сваривают на заводе и сворачивают в рулоны. Днище из двух половинок сваривают внахлестку. Затем устанавливают рулон корпуса в вертикальное положение и разворачивают, прихватывая к специальному стенду.

Зерновые силоса собираются из 8-гранников весом до 10 тонн, цементные силоса диаметром 6, 9, 12 метров весом 12 - 25 тонн. Диаметром 9 - 12 метров собирают из сегментов, а 6-метровые из колец.

Монтаж градирен. Для охлаждения оборотной воды строят градирни башенного типа. Резервуар для сбора воды - сборно-монолитный (реже монолитный). Ж.б. каркас градирни монтируется по ярусам гусеничным краном. Стены - металлический каркас с шифером собирают в карты внизу - монтируют методом поворота.

Монтаж железобетонных резервуаров для жидкостей. В резервуарах из сборного железобетона монтируют стенки, колонны, балки и плиты покрытий, а днище выполняют монолитное с зубом для крайних панелей. На готовое монолитное днище кладут на растворе фундаменты стаканного типа. Колонны устанавливают одновременно с балками. Покрытие выполняют из ребристых плит, укладываемых по балкам. Когда бетон стыков стеновых панелей достигнет 70 % проектной прочности, навивают арматуру из высокопрочной стальной проволоки и производят наружное торкретирование стенок.