Лекция N5

Лекция №5
Технологические процессы монтажа
Постоянное закрепление конструкций
Долговечность полносборных зданий в значительной степени зависит от качества
закладных деталей и сварных соединений между ними. Стальные закладные детали и сварные
швы под действием проникающей через щели и поры агрессивной среды подвергаются
коррозии, что ведет к ослаблению и разрушению стального соединения между конструкциями.
Постоянным закреплением конструкций в большей степени предотвращают негативное
влияние окружающей среды.
Одной из основных задач при возведении зданий является надежное соединение
отдельных конструкций между собой, так как качество такого соединения в определенной
степени предопределяет качество и надежность смонтированного сооружения. Соединения
элементов имеют три разновидности: швы, стыки и узлы.
Швы - наиболее часто встречаемое соединение элементов; это все горизонтальные и
вертикальные плоскости, полости между рядом расположенными элементами. Полость между
рядом лежащими панелями перекрытий, панелью перекрытия и стенкой ригеля, на котором она
лежит, плоскость соединения панели перекрытия и установленной на ней стеновой панели - это
швы соединяемых конструкций.
Стык - более ответственное сочленение двух элементов каркаса, это место соединения, а
в большей степени зона передачи нагрузки от одного элемента каркаса другому. Стыком
является место соединения двух колонн между собой по вертикали, место опирания и передачи
нагрузки от подкрановой балки на консоль колонны, аналогичный стык фермы и колонны.
Узел - место конструктивного соединения двух или нескольких элементов между собой.
Так, просто узлом называют место соединения двух наружных и одной внутренней панелей
крупнопанельного здания, место соединения колонны и фундамента также является узлом, но
через колонну передается нагрузка на фундамент, поэтому узел одновременно является и
рабочим стыком двух элементов.
Стыки и узлы конструкций могут быть несущими (нагрузку) и ненесущими. Если стык
несущий, то он воспринимает нагрузку и поэтому обязан обеспечить соединению прочность,
жесткость и неизменяемость. К несущим стыкам можно отнести все соединения каркаса здания.
Ненесущий стык по определению не несет нагрузки - это и стык санитарно-технической
кабины и перегородки, стык (узел), отмеченный ранее, двух наружных и внутренней стеновых
панелей.
Стыки конструкций в зависимости от их положения в каркасе здания, воспринимаемых
ими усилий, и способа их выполнения подразделяют на сухие, замоноличенные и смешанные.
Сухие стыки могут быть выполнены на сварке, на заклепках или болтах, на сочетании
этих способов соединения конструкций. После окончательного выполнения сухих стыков
исключаются мокрые процессы по дополнительной защите стыка. Такими способами
соединяют между собой металлические конструкции. Для двух металлических колонн каркаса
многоэтажного здания при центральном сжатии соединение торцов колонн выполняется только
на сварке или на болтах. Стык колонны и подкрановой балки воспринимает внецентренное
сжатие, сухое соединение включает первоначальное соединение на болтах с последующей
электросваркой стыка.
Для железобетонных конструкций характерны замоноличенные стыки, когда стык
между двумя конструкциями заделывается раствором или бетонной смесью. Одни стыки
просты с точки зрения устройства - стык двух панелей перекрытия, стык фундаментных блоков,
для устройства других необходимо устройство опалубки и контроль за набором этим стыком
заданной прочности.
Наиболее ответственные и сложные по исполнению смешанные стыки. Их
особенностью является то, что два примыкающих сборных изделия сначала соединяются между
собой на сварке или на болтах, а затем этот стык замоноличивают раствором или бетоном.
Соединяемые металлические детали покрываются антикоррозийным покрытием. С точки
зрения производства работ более удобны соединения на болтах или сварке, которые
выдерживают действующие монтажные нагрузки и выполнить замоноличивание которых
можно в более позднее и удобное время.
Металлические конструкции закрепляют болтами и часто дополнительно сваркой.
До начала сварочных работ проверяют правильность установки конструкций. Выпуски
арматуры, закладные детали, подкладки и накладки следует тщательно очистить от наплывов
бетона, битума, краски, ржавчины и другого загрязнения металлической щеткой, молотком,
растворителями, пламенем резака непосредственно перед наложением швов.
Выполняя сварочные работы при неблагоприятных атмосферных условиях, нужно
использовать приспособления (шатры, экраны), предохраняющие рабочее место сварщика от
попадания осадков и воздействия резких порывов ветра. Сварочные работы можно производить
при температуре до -30°С. При отрицательной температуре сварку выполняют по обычной
технологии, но при повышенной силе тока.
Антикоррозийную защиту закладных деталей осуществляют при изготовлении
конструкций в заводских условиях. Для восстановления покрытия после сварки в условиях
строительной площадки применяют металлизацию - нанесение цинкополимерного покрытия с
устройством защитной обмазки. Толщина металлических покрытий и металлизационного слоя
должна быть: для цинковых - не менее 120... 180 мкм, для алюминиевых - не менее 150...250
мкм. Толщина цинковых покрытий, получаемых горячим цинкованием, должна составлять
50...60 мкм.
Заделка стыков состоит из следующих операций:
- конопатки,
- гидроизоляции,
- утепления,
- замоноличивания,
- герметизации,
- отделки поверхности.
Заливка швов плит перекрытий и покрытий, заделка стыков и заливка швов стеновых
панелей способствуют повышению жесткости каркаса, повышению его теплотехнических и
изоляционных характеристик
Работы по заделке стыков ведут в процессе монтажа и выполняют с перекрытия. Если
конструкцией предусмотрена обработка стыка снаружи, эту операцию выполняют по ходу
монтажа на первом этаже со стремянки, на последующих - с навесных люлек. Люльку
навешивают на перекрытие и крепят к частям здания, чаще всего к монтажным петлям плит
перекрытия. Вдоль здания люльку переставляют при помощи монтажного крана.
Технологическое обеспечение точности монтажа конструкций
Нормированные случайные погрешности носят название допусков. Систематические
погрешности регламентируются допустимыми от номинала отклонениями. Допуски
геометрических размеров в строительстве разделяют на функциональные и технологические.
Функциональными допусками регламентируют точность геометрических параметров в
сопряжениях конструкций и точность взаимного положения конструкций. Функциональные
допуски назначают исходя из прочностных, изоляционных или эстетических требований к
конструкциям.
Технологическими допусками устанавливают точность технологических процессов и
операций по изготовлению и установке элементов, а также выполнению необходимых
разбивочных операций.
Цель назначения допусков состоит в обеспечении точности сборки конструкций, под
которой подразумевают свойство независимо изготовленных элементов гарантировать
возможность сборки из них конструкций зданий и сооружений с точностью их геометрических
параметров, соответствующей предъявляемым к конструкциям эксплуатационным
требованиям. Количественной характеристикой является уровень собираемости, который
оценивает монтажные процессы, выполняемые без дополнительных операций по подбору,
подгонке и регулированию параметров элементов.
Собираемость конструкций зависит от точности как изготовления элементов, так и
геодезических разбивочных работ и установки элементов. На эти же процессы назначаются
технологические допуски.
К технологическим допускам изготовления относятся допуски линейных размеров
элементов, формы и взаимного положения поверхностей. Допуски линейных размеров
регламентируют точность их изготовления по длине, ширине, высоте, толщине, а также
точность наносимых на элементы ориентиров. Точность формы поверхностей характеризуют
допусками прямолинейности и допусками плоскостности, а допуски взаимного положения
поверхностей - допусками перпендикулярности.
Точность разбивочных процессов характеризуется допусками разбивки осей (точек) в
плане, передачи осей по вертикали, а также допусками разбивки и передачи высотных отметок.
Точность установки элементов сборных конструкций контролируется допусками
совмещения ориентиров (точек, линий и поверхностей) и допусками симметричности установки
элементов.
Точность установки элементов здания при свободном методе монтажа зависит от
применяемых технологических приемов выполнения процессов, монтажных приспособлений и
инструментов, а также методов и средств контроля точности. Установлены шесть классов
контроля точности монтажа.
- Первый класс тонности обеспечивается при установке верха элемента в проектное
положение путем доводки в несколько приемов с помощью регулируемых монтажных
приспособлений (подкосов, торцевых стоек, кондукторов, домкратов и т.п.). При этом точность
совмещения установочных рисок контролируется при помощи теодолита.
- Второй и третий классы точности достигаются при контроле точности установки элементов
с помощью отвеса, рейки-отвеса, рейки-уровня и других простых измерительных средств и
доводке их с помощью регулируемых монтажных приспособлений или монтажного ломика.
- Четвертый и пятый классы точности обеспечиваются при использовании для выверки
элемента монтажного крана. При этом контроль производится с помощью отвеса.
- Для шестого класса характерна установка элемента в один прием без доводки при
визуальном контроле качества.
Различают два метода установки сборных конструкций: свободный и ограниченно
свободный.
При свободном методе монтажа ориентирование и установка конструкций достигаются
совместными действиями монтажников и движения крана. Положение конструкции
корректируют с помощью подкосов, струбцин, расчалок, одиночных кондукторов,
связывающих устанавливаемый элемент с ранее смонтированными. Точность установки в этом
случае зависит от квалификации монтажников.
При ограниченно-свободном методе перемещение конструкции лимитировано одним
или несколькими направлениями. Для такого ограничения используют упоры, фиксаторы,
групповые кондукторы. Этот метод значительно упрощает работу монтажников, способствует
повышению точности монтажа и снижению затрат времени крана и рабочих на установку
сборного элемента. Недостаток метода - большой расход металла на приспособления,
трудоемкость их установки и демонтажа.
Геодезические средства обеспечения точности монтажа конструкций
При монтаже сборных конструкций на геодезическую службу возлагаются задачи по
обеспечению возводимого здания всеми видами разбивок, необходимых для качественного
монтажа элементов конструкций, а также контроля за соответствием геометрических
параметров собранных конструкций их проектным значениям.
Основой для перенесения в натуру и закрепления проектных параметров здания,
производства детальных разбивочных работ при монтаже элементов и исполнительных съемок
сборных конструкций служит внешняя разбивочная сеть здания. До начала производства работ
по монтажу конструкций подземной части здания разбивочные оси переносят на обноску, с нее
на дно котлована передается положение осей и высотная отметка.
По окончании работ по устройству фундаментов производят контрольную выверку
планового и высотного положения фундаментов, составляют исполнительный чертеж. При
монтаже наземной части здания выполняют следующие геодезические процессы:
- создание разбивочного геодезического плана с закреплением осей на здании с
возможностью переноса этих осей на этажи;
- перенос по вертикали основных разбивочных осей на перекрытие каждого этажа, т. е. на
новый монтажный горизонт;
- разбивка на перекрытии каждого монтируемого этажа промежуточных и вспомогательных
осей;
- разметка необходимых по условиям монтажа элементов установочных рисок;
- определение монтажного горизонта на этажах;
- составление поэтажной исполнительной схемы.
Необходимые геодезические измерения выполняют нивелирами, теодолитами, зенитприборами, используют вспомогательный инвентарь.
При монтаже крупнопанельных зданий для каждого этажа составляют исполнительную
схему отклонений от проектного положения установленных конструкций. Для проверки
правильности установки конструкций еще при разметке осей и ориентирных рисок вычисляют,
записывают и отмечают расстояние, на котором должен находиться конструктивный элемент от
риски. После установки и закрепления элемента измеряют расстояние и вычисляют отклонения
от проектных размеров. Это расстояние и записывают на схеме исполнительной съемки, по ее
величине судят о точности и качестве монтажа.
По мере возведения здания составляют схему исполнительной съемки соосности
несущих панелей. В соответствии с этими данными при монтаже следующего этажа вносят
необходимые изменения в положение конструкций.
При монтаже каркасных зданий после установки колонн очередного яруса составляют
исполнительную схему установки колонн. На схеме фиксируют отметки опорных поверхностей
колонн каждого яруса, проставленные в центре каждой колонны. Также вычисляют смещение
осей колонн от разбивочных осей здания, которое проверяют по всем четырем граням и
проставляют в схеме на соответствующих гранях колонн.
Вертикальность одиночных высоких колонн проверяют после их установки с помощью
двух теодолитов, расположенных под прямым углом по цифровой и буквенной осям здания.
Крест нитей обоих теодолитов наводят на риски, отмеченные на стакане фундамента и нижней
части колонны; затем плавно поднимают трубу до риски на верхнем торце колонны.
Совпадение креста нитей с верхней риской означает, что колонна установлена вертикально.
После проверки вертикальности ряда колонн нивелируют верхние плоскости их консолей и
торцов, которые являются опорами для вышележащих элементов.
Монтажными элементами промышленных зданий со стальными каркасами являются
колонны, подкрановые балки, подстропильные и стропильные фермы, элементы фахверка,
связи, стальной профилированный настил.
Монтаж колонн
Металлические колонны, устанавливаемые на сплошные бетонные фундаменты, можно
опирать:
- на заранее заделанные в фундаменты анкерные болты с подливкой в местах соединения
цементного раствора после выверки установленной колонны по двум взаимно
перпендикулярным осям;
- непосредственно на поверхность фундаментов, возведенных до проектной отметки
фрезерованной подошвы колонны без последующей подливки цементным раствором;
- на заранее установленные, выверенные (со слоем цементного раствора при необходимости)
стальные опорные плиты с верхней строганой поверхностью (безвыверочный монтаж).
При подготовке колонн к монтажу на них наносят следующие риски: продольной оси
колонны на уровне низа колонны и верха фундамента.
Колонны, устанавливаемые на фундаменты, обеспечивают только анкерными болтами
при наличии у колонны широких башмаков и при их высоте до 10 м. Более высокие колонны с
узкими башмаками кроме крепления на болтах расчаливают в плоскости наименьшей
жесткости с двух сторон. Расчалки закрепляют на верхней части колонны до ее подъема и при
установке раскрепляют к якорям или рядом расположенным фундаментам. После натяжения
расчалок с колонны можно снимать стропы.
Снимать расчалки можно только после закрепления колонн постоянными элементами.
Устойчивость колонн в направлении оси здания обеспечивают подкрановыми балками и
связями, установленными после монтажа первой пары колонн и соединяющей их подкрановой
балки.
Металлические колонны, устанавливаемые на фундаменты, закрепляют в процессе
монтажа анкерными болтами. Если под основание колонны подложены металлические
прокладки, то они должны быть приварены. Колонны верхних ярусов (например, во встроенной
этажерке) крепят высокопрочными болтами или сваривают.
Выверка конструкций каркаса, особенно колонн, требует больших затрат труда.
Применение метода безвыверочного монтажа позволяет улучшить качество работ при
одновременном сокращении сроков возведения сооружения.
Монтаж подкрановых балок
Подкрановые балки устанавливают сразу после монтажа колонн в монтажной ячейке.
При подъеме подкрановую балку удерживают двумя оттяжками. Принимающие балку на
высоте монтажники находятся на подмостях или площадках, на монтажных лестницах. Они
удерживают конструкцию от соприкосновения с ранее установленными элементами и
разворачивают ее в нужном направлении перед установкой. Правильность опускания балки
контролируют по совпадению рисок продольной оси на балке и консоли, а также по риске ранее
установленной балки. Отклонение от вертикали устраняют, устанавливая под балку
металлические подкладки. Балку временно крепят анкерными болтами.
При установке колонн с фрезерованными подошвами на фундаменты, забетонированные
до проектной отметки, или на строганые металлические плиты положение подкрановых балок
выверяют только по направлению главной оси.
Охрана труда при производстве монтажных работ
Монтажные работы являются наиболее опасными из всего комплекса строительномонтажных работ, так как связаны с перемещением и установкой тяжелых элементов
конструкций и обычно на большой высоте.
На строительной площадке должна быть обозначена знаками технологическая зона
монтажа, т. е. рабочая зона, зоны складирования, предварительной сборки и транспортирования
элементов с земли к месту установки. Особое внимание должно быть уделено зоне повышенной
опасности - работе нескольких монтажных механизмов на примыкающих монтажных участках,
на одном или разных уровнях работы по вертикали.
К монтажу и производству вспомогательных работ по разгрузке, складированию и
строповке сборных элементов рабочих допускают только после вводного инструктажа. К
производству верхолазных работ допускают монтажников не ниже 4-го разряда, старше 18 лет
и со стажем работы не менее двух лет. Для получения допуска необходимо пройти курс
обучения по технике безопасности и сдать необходимые испытания. Знания проверяют не реже
одного раза в год, медицинское освидетельствование проводят не реже двух раз в год.
Грузозахватные приспособления, стропы и прочий инвентарь должны быть снабжены
бирками с указанием грузоподъемности. Их испытывают на двойную нагрузку не менее двух
раз в год, по результатам освидетельствования выдают специальные паспорта.
При работе на высоте монтажники обязательно надевают монтажные пояса и
посредством цепи с крепежным устройством зацепляют себя к петлям смонтированных
конструкций или к натянутым и закрепленным тросам. Рабочий инструмент должен быть в
ящиках или сумках во избежание падений. При подъеме элементов для предотвращения их
раскачивания или кручения они обязательно берутся на растяжки. Поднятые элементы
запрещается оставлять на весу при перерывах в работе. Подъем любых грузов разрешают
только при вертикальном положении полиспаста монтажного крана, т. е. без подтяжки
поднимаемого элемента. Поднимаемый груз должен быть меньше или соответствовать
грузоподъемности монтажного крана на данном вылете стрелы; соответствующая таблица
зависимости вылета и грузоподъемности должна быть вывешена у рабочего места машиниста.
На строительной площадке устраивают проходы и проезды, на видных местах
закрепляют указатели опасных и запретных зон. В ночное время стройплощадку обязательно
освещают. Монтаж башенными кранами запрещается при скорости ветра 10... 12 м/с, кран на
рельсах закрепляют противоугонами; при большей скорости ветра кран берут на растяжки.
Грузозахватные приспособления после каждого ремонта должны подвергаться
испытанию на нагрузку, в 1,25 раза превышающую их нормальную грузоподъемность с
длительностью выдержки 10 мин. Результаты осмотров грузозахватных приспособлений
заносят в журнал учета. Осмотры выполняются: для траверс через каждые 6 мес; для строп и
тары - через каждые 10 сут; для других захватов - через месяц.
Не допускается выполнение монтажных и послемонтажных работ на одной захватке, но
на разных горизонтах. В отдельных случаях делается исключение, но при этом разрыв в
уровнях не должен быть менее трех перекрытий.
Границу опасной зоны определяют расстоянием по горизонтали от возможного места
падения груза при его перемещении краном. Это расстояние при максимальной высоте подъема
груза до 20 м должно быть не менее 7 м, при высоте до 100 м - не менее 10 м, при большей
высоте размер его устанавливают в проекте производства работ.
Смонтированные междуэтажные перекрытия и покрытия должны быть ограждены до
начала следующих работ. Это требование не выполняют при монтаже крупнопанельных и
крупноблочных зданий, но монтажники, работающие на последнем смонтированном
перекрытии, обязаны прикрепляться предохранительными поясами к надежным элементам
конструкций здания.
Особые меры предосторожности следует принимать при изменении погодных условий.
Не допускается выполнение монтажных работ на высоте в открытых местах при скорости ветра
15 м/с и более, при гололедице, грозе и тумане. Работы по перемещению и установке
крупноразмерных панелей стен и подобных им конструкций с большой парусностью, следует
прекращать при скорости ветра 10 м/с и более.
Большое внимание при монтаже должно быть уделено безопасным приемам сварочных
работ, исключающим поражение током и возникновение пожарной опасности. Запрещается
вести сварочные работы под дождем, во время грозы, сильном снегопаде и скорости ветра
более 5 м/с.
Для подъема и опускания рабочих при монтаже зданий выше 30 м обязательна установка
подъемников или лифтов.
Приемка работ по монтажу стальных конструкций
Испытание конструкций под нагрузкой производится в случаях, когда это
предусмотрено проектом или техническими условиями. Окончательной сдаче сооружения
предшествуют промежуточные сдачи отдельных конструктивных элементов или частей
сооружения.
Промежуточными актами оформляется сдача конструктивных элементов: колонн,
конструкций фахверков (для кладки стен, заливки опор стоек и пр.); выверенных и
закрепленных конструкций здания — ферм, связей, прогонов (для укладки плит и устройства
кровли) и т. д.
При сдаче смонтированных конструкций монтажная организация предъявляет заказчику
следующую техническую документацию:
1) рабочие и монтажные чертежи;
2) акты заводской приемки конструкций;
3) сертификаты, удостоверяющие качество металла, заклепок, электродов, примененных в
процессе монтажа конструкций сдаваемого сооружения;
1. опись дипломов сварщиков, варивших конструкции на монтаж ной площадке;
2. акты промежуточных приемок конструкций, если они имели место, и акты на скрытые
работы;
3. акт на испытание конструкций, если испытание предусмотрено проектом или
техническими условиями;
4. данные инструментальной съемки, удостоверяющие правильность геометрических
размеров и положения сооружения.
Кроме этого, при сдаче-приемке должны быть предъявлены документы (журнал
авторского надзора, согласованные письма и др.), удостоверяющие, что все отступления от
проекта (если они имели место) согласованы с проектной организацией.
Величины отклонений, допускаемых при монтаже стальных конструкций, приведены в
табл. 1. Отклонения в размерах, допускаемые при монтаже стальных конструкций
Таблица 1
Наименование
конструктивных элементов
Наименование отклонений
Отклонение по высоте опорной
Основания под конструкции поверхности основания от проектного
(фундаменты)
положения (в пределах опирания
конструкций)
Величины допускаемых
отклонений в мм
±2
Стальные опорные плиты
Отклонение но высоте верхней
плоскости плиты от проектного
положения
± 1,5
Анкерные болты
Отклонения в плане болтов,
расположенных вне контура опоры
конструкции, от проектного
положения
±10
То же, для болтов, расположенных
внутри контура опоры конструкций
±5
Смещение оси колонны относительно
разбивочных осей (в нижнем сечении)
±5
Отклонения оси колонны от вертикали (в верхнем сечении) при высоте
колонны:
до 10 м
10
Колонны
Фермы, ригели, балки
перекрытий и прогоны
Подкрановые балки и пути
более 10 м
1/100 высоты колонны,
но не более 35 м
Стрела прогиба (кривизна колонны)
1/100 высоты колонны,
но не более 15 м
Отклонения отметок опорных узлов
ферм и ригелей от проектных отметок
±20
Отклонения верхнего пояса (в
середине пролета) от вертикальной
плоскости, проходящей через центры
опор
1/250 высоты
конструкций
Стрела прогиба (кривизна)
прямолинейного участка сжатого
пояса из плоскости фермы, ригеля
или балки
1/1500 величины
пролета, но не более 10
м
Отклонения расстояния между
прогонами от проектного размера
±5
Отклонения верхнего пояса (в
середине пролета) от вертикальной
плоскости, проходящей через центры
опор
1/500 высоты балки
Разность отметок головок
подкрановых рельсов в одном
поперечном разрезе данного пролета
здания:
на опорах
10
в пролете
15
Разность отметок подкрановых
рельсов на соседних колоннах
1/1500 расстояния
между колоннами, но не
более 10 мм ±5
Отклонение расстояния между
подкрановыми рельсами от
проектного положения
±5
Взаимное смещение в стыке торцов
подкрановых рельсов (в плане и по
высоте)
1
Смещение оси подкранового рельса
от оси подкрановой балки
±15
Отклонение оси подкранового рельса
от прямой (переломы оси не
допускаются)
±15