CC BY
35
УДК 69.05
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА СХЕМ МОНТАЖА ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Т.Ю. Познахирко, А.П. Янченко
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва
Аннотация.
В статье представлены представлена классификация методов монтажа строительных конструкций. Дано определение вариативности методов монтажа и научно обоснованный выбор окончательного решения технологии монтажа. Освещены варианты методов монтажа ОТР, позволяющие сформировать методы монтажа, включая определения ведущего процесса для строительства высотных зданий и сооружений. Приведены принципы выбора схем монтажа при возведении высотного здания.
Ключевые слова:
монтаж, выбор схем монтажа, конструктивные решения, высотные здания. История статьи:
Дата поступления в редакцию: 24.10.20 Дата принятия к печати: 27.10.20
Монтаж занимает наибольшую долю из всех видов строительных работ. При возведении высотных зданий широко используют следующая технологическая последовательность схем монтажа: бетонирование ядра жёсткости с устройством сталеболтов для крепления монтируемых металлоконструкций к железобетонному ядру жёсткости.
Для данного для подобного монтажа необходимо применить комплексную механизацию и поточную организации монтажа, организационные и технологические методы, обеспечивающих эффективность работ. Хотелось бы отметить, что выбор технологии монтажа строительных конструкций является важным этапом от правильности, которого зависят сроки, качество и себестоимость процессов.
Выбор схемы монтажа для возведения высотных зданий и сооружений предусматривает первоначальный сбор исходных данных, анализ и изучение рабочей документации, а так же материально-техническую базу строительных организаций, позволяющие создавать различные варианты решений. В настоящее время проектирование монтажных процессов производят на основе типовых методик, где прописаны, главным образом, основные правила, принципы и требования к монтажу [1].
Однако, вышеописанная технологическая, последовательность схем монтажа высотных зданий из металлоконструкций требует индивидуальных решений.
Строительство в России высотных зданий из металлоконструкций было начато с так называемых «Сталинских высоток». Зарубежный опыт монтажа высотных зданий из металлоконструкций не был принят для строительства в настоящее время. Строительство первой высотки из металлоконструкций в наше время было осуществлено на 12-ом участке Москва-Сити. Схемы монтажа были разработан индивидуально. К реализации проекта были привлечены ведущие российские специалисты.
03
г
м О
-I
м
Э СО
>5 _ 5 Л X
Е ГО
3
щ о ю "
о
и
I
и
и и т о и
« 5
= Е
< ГС
Х- * О ГС
о *
X ш У
н I
О
<и х
и - ге
с а . о о из . 2 I- и
а
X <
X
го о
Предварительно были рассмотрены, применяемые в отечественной и зарубежной практике строительства, следующие конструктивные схемы высотных зданий показаны на рисунке 1.
Рис. 1. Конструктивные схемы высотных зданий. а — бескаркасная с — параллельными несущими стенами; б — ствольная с несущими стенами; в — коробчатая; г — с консольными перекрытиями в уровне каждого этажа; д — каркасная с безбалочными плитами перекрытия; е — с консолями высотой на этаж в уровне каждого второго этажа; ж — с подвешенными этажами; з — с фермами высотой на этаж, расположенными в шахматном порядке; и — рамно-каркасная; к — каркасно-ствольная; л — каркасная с решетчатыми диафрагмами жесткости; м — каркасная с решетчатыми горизонтальными поясами и решетчатым стволом; н — коробчато-ствольная (труба в трубе); р — многосекционная коробчатая.
После рассмотрения конструктивных схем (см. таблицу 1) были выявлены конструктивные основы высотных зданий из металлоконструкций: стальной и комбинированный каркас плоскими диафрагмами-связями или пространственным ядром жесткости [2, 4, 7, 10].
Схема монтажа металлоконструкций при возведении высотных зданий определяется из конструктивных решений зданий определяет применение различных методов и приемов их монтажа. Выбор методов монтажа здания напрямую зависит от его конструктивных и технологических особенностей, степени укрупнения элементов, материала конструкции, доступных средств механизации и других факторов. Классификация методов монтажа предоставлена в таблице 1.
Таблица 1
Классификация методов монтажа
По степени укрупнения • Мелкоэлементный • Поэлементный • Блочный • Сооружение в целом
По последовательности установки отдельных элементов • Раздельный (дифференцированный) • Комбинированный (смешанный) • Комплексный
По способу подачи элементов • С транспортных средств (с колес) • С предварительной раскладкой • С приобъектного склада
По способу установки в проектное положение • Свободный • Ограниченно-свободный • Принудительный
При монтаже должна быть обеспечена неизменяемость и устойчивость каждой ячейки здания и строительного элемента [2].
Способ монтажа можно классифицировать по степени укрупнения элементов, последовательности монтажа сборных элементов, способу наводки и установки на опоры, выверке и закреплению.
Варианты методов монтажа строительных металлоконструкций высотных зданий разрабатываются в соответствии с ППР для проработки возможных решений по организации, механизации и технологии производства монтажных работ с целью выбора наиболее рационального (оптимального) варианта для конкретных условий производства, закладываемого в основу дальнейшей детальной разработки ППР. От рациональности выбора технологии монтажа строительных металлоконструкций зависит производительность труда, темпы производства работ, их себестоимость, качество, эффективное использование капитальных вложений [3].
Выбору технологии монтажа строительных металлоконструкций предшествует анализ исходных данных, который предусматривает: тщательное изучение рабочих чертежей будущего объекта, технологических, технических, местных, климатических и других условий, рекомендованных методов производства работ, материально - технических возможностей строительных организаций, которые будут осуществлять строительство производственных баз. А, так же необходимо учитывать трудоемкость отдельных операций и их техническую осуществимость и необходимость; порядок постановки и подачи материалов, изделий и конструкций, их качество; возможности применения программированных методов проектирования и т.п. Особое внимание должно быть обращено на конструкции с точки зрения пригодности их для последующего укрепления, транспортировки и монтажа [4].
Для решения индивидуальных задач монтажа высотных зданий из металлоконструкций и точности определения сборки при монтаже конструктивных элементов необходимо разрабатывать BIM модель. Это позволить определить все элементы монтируемых конструкций в правильной
Z м
О
-I
м
D CD
с
S
I S
а с
<и
S
и
ю О
О *
X ш У
о *
а s
X <
X
f0 О
>s
S I
ГО
m X
i н
0
и
со S S
1
и
и со m
0 со
S
а с
га *
га н
1
о z
Z
(U
х и
- ге
с а . о о ю . 2 I- а
технологической последовательности в соответствии с конструктивными элементами здания из металлоконструкций. Особенностью высотных зданий из металлоконструкций состоит в том, что необходимо смонтировать множество элементов из различных профилей и деталей. Сложность заключается в правильности укрупнения конструкций зданий перед монтажом. При монтаже нужно учитывать конструктивную особенность у высотных зданий - наличие аутригерных этажей. Пространственные рамно-ферменные аутригерные этажи могут быть расположены по контуру здания так и по осевым линиям и являются так называемыми рёбрами жёсткости.
В настоящее время проектирование монтажных процессов производят на основе общих правилах, а также на опыте и интуиции технолога - строителя. К числу таких правил относятся необходимость учёта требований, предъявляемых СНиП, инструкциями, указаниями и другими нормативными материалами, так, чтобы процесс монтажа мог осуществляться в наиболее сжатые сроки и экономически эффективным [4].
Выбор метода монтажа строительных конструкций предусматривает выбор составляющих их организационно - технологической структуры в соответствии с общими правилами и условиями, позволяющими создавать различные варианты решений, приведены в таблице 2 [5].
Таблица 2
Принципы выбора метода монтажа конструкций
необходимость выбора варианта Если правомерно существование нескольких вариантов монтажа, следует все их проработать и выбрать наиболее рациональный
возможность существования Метод монтажа имеет право на существование, если открывается технологическая или конструктивная потребность в нём, независимо от средств и предметов труда
технологическую стабильность Метод монтажа всегда обладает только ему присущими свойствами и особенностями, определяемыми постоянством его организационно -технологической структуры
универсальность или организационную взаимозаменяемость Метод монтажа может быть применен для монтажа ряда строительных конструкций объектов различного назначения и наоборот, каждый строительных конструкций независимо типа объектов может быть смонтирована несколькими методами
эффективность применения Эффективен в конкретных производственных условиях лишь тот метод монтажа, при котором обеспечивается требуемый уровень всей технологии монтажного процесса
процессе формирования метода монтажа производят:
разработку вопросов организации монтажных работ, включающих строительно- технологический анализ объектов монтажа, разбивку его на технологические составляющие фронта работ (узлы, участки, захватки, зоны, делянки) и определение объемов работ;
выбор направления монтажного потока, установление степени укрупнения, последовательности установки и схем подачи конструкций под монтаж;
выбор средств механизации монтажного процесса, включая определения их необходимого количества и потребности в технологическом транспорте;
установление приемов выполнения монтажных операций по оснастке и захвату строительных конструкций; их подъему, наводке, ориентированию и установке; выверке, временному и постоянному закреплению и другим сопутствующим операциям;
определение команд и средств управления, а также обеспечение безопасного, надёжного и удобного ведения работ в период монтажа.
В
Принимая решения при выборе метода монтажа высотных зданий из металлоконструкций, исходя из индивидуального конструктивного решения и разработанной BIM модели особое внимание обращаем на остающимся уникальным методом монтажа зданий такого типа. Построенных высотных зданий в России несколько, поэтому крайне важны разработки в области в монтажа этих зданий.
Обобщив практический опыт монтажа высотных зданий из металлоконструкций, определяется следующие зависимости:
1. Разбивка на захватки по плану высотных зданий, на которых последовательными ярусами, поэтажно в пределах каждого яруса, выполняю все технологические процессы. Организацию работ осуществляют по одно- или двухзахватной системе [1, 6].
2. Высоту яруса назначают с учетом конструктивных решений здания, условий изготовления, транспортирования и возможностей укрупнительной сборки конструкций, средств. Обычно высоту яруса принимают равной высоте 1—3-х этажей. Конструктивные особенности зданий, характеристики кранов, условия обеспечения устойчивости и организации работ определяют широкую применимость возведения высотных здании центральным ядром жесткости. Сам процесс возведения состоит из этапов: возведение подземной части; бетонирование ядра жесткости; монтаж сборных конструкций каркаса; монтаж стеновых конструкций; производство отделочных и специальных работ [1, 7].
Ведущими процессами являются бетонирование ядра жесткости и монтаж (бетонирование) конструкций каркаса здания. В свою очередь монтаж конструкций каркаса разделяют на два потока: установка конструкций и проектная сварка стыков, устройство сталеболтов; замоноличивание монтажных узлов и бетонирование монолитных участков каркаса каждого яруса.
В зависимости от последовательности выполнения отдельных работ высотные здания возводят раздельным, комплексным или комбинированным методом. При раздельном методе все этапы работ выполняют поочередно: бетонирование ядра жесткости; монтаж каркаса на всю высоту; монтаж стеновых конструкций; послемонтажные и отделочные работы. При комплексном методе все СМР выполняют поэтажно (поярусно). Комплексный метод за счет совмещения работ позволяет сократить сроки строительства. Возведение ядра жесткости возможно в двух вариантах: с опережением на 2—3 этажа или с отставанием на 1—2 этажа, если это связано с условиями крепления каркаса к ядру жесткости [9].
Изученный практический опыт применения монтажных кранов позволяет сделать вывод о том, что причины выбора монтажных кранов для возведения стоит искать во взаимосвязи с:
- Конструктивными решениями здания;
- Объемно-планировочными решениями;
- Проектом организации строительства.
Итак, для того, чтобы выбрать метод возведения высотного здания из металлоконструкций, необходимо проанализировать:
- размеры и конфигурацию здания в плане;
- конструктивные особенности из металлических или смешанных конструкций);
- эксплуатационные параметры и расположение монтажных кранов;
- условия безопасности и возможного совмещения работ;
- продолжительность возведения здания и стоимость работ;
- особенности монтажной площадки и необходимость увязки установки технологического оборудования с монтажом конструкций.
Z м
О
-I
м
D CD
с
S
I S
а с
<и
S
и
ю О
О *
X ш У
о *
а s
X <
X
fO О
>s
S
1
(Q
m X
i н
0
и
2 со
S S
1
и
и со m
0 со
S
а с
га *
га н
1
о z
Z
(U
х и
- ге
с, а
. о
о VO
. 2
I- а
ЛИТЕРАТУРА.
1. Гребенник P.А. Рациональные методы возведения зданий и сооружений: Учеб.пособие / Р.А. Гребенник, В.Р. Гребенник. - 3-изд., перераб. и доп. - М.: Студент, 2012 - 407 с.
2. Теличенко В.И., Технология возведения высотных, большепролетных, специальных зданий : Учебник./ Теличен-ко В.И., Гныря А.И., Бояринцев А.П. — М. : Издательство АСВ, 2018. — 744 с.
3. Хамзин С. К., Карасев А. К. Технология строительного производства. Курсовое и дипломное проектирование. Учеб. пособие для строит, спец. вузов. — М.: ООО «БАСТЕТ», 2006. — 216 с.
4. Ведяков И.И., Руководство по проектированию стальных конструкций многоэтажных зданий / Ассоциация Р85 развития стального строительства ; [И.И. Ведяков, Д.В. Конин, В.А. Артамонов, А.А. Егорова, С.М. Конина, А.С. Крылов, А.В. Малкин, А.Р. Олуромби, Л.С. Рожкова, И.В. Ртищева]. — Москва : АКСИОМ ГРАФИ КС ЮНИОН, 2018. — 816 с.
5. Афанасьев А.А. Технология возведения полносборных зданий [Text] : учеб. для вузов / А. А. Афанасьев [и др.]; под общ. ред. А.А.Афанасьева. — М. : Изд-во АСВ, 2000. — 361 с. : ил. — Библиогр.: с. 361.
6. Афанасьев А.А. Трубобетонные конструкции для возведения каркасных зданий / А.А. Афанасьев, А.В. Куроч-кин //Academia. Архитектура и строительство. — 2016. — №2. — С. 113-118.
7. Вильман Ю.А. Технология строительных процессов и возведения зданий. Современные прогрессивные методы [Текст]: учеб. пособие/ Ю.А. Вильман Ю.А.- Изд. АСВ.М, 2015.
8. Познахирко Т.Ю. Некоторые особенности организации производства строительства высотных зданий// Перспективы науки. - №12. - 2018 г. - с. 15-22
9. Синенко С.А., Познахирко Т.Ю., Частников А.А. Исследование факторов, влияющих на эффективность монтажа металлоконструкций при возведении высотного здания// Наука и бизнес: пути развития. - №5.- 2019. с. 168-171.
10. Познахирко Т.Ю. Обобщение отечественных прогрессивных организационно-технологических решений при возведении высотных зданий // Научное обозрение - 2016. - №15. - С 54-58.
11. Sinenko S., Poznakhirko T. Summarising progressive approaches to choosing organisational and technological solutions for the construction of buildings// MATEC Web of Conferences- 193-2018. - 05011
12. Kazaryan R.R., Khvan V.A. Organizational and anthropotechnical reliability of materials and products for finishing walls and ceilings in high-rise construction// E3S Web of Conferences, Vol. 91, 02008,2019.
13. Dzhusoev H., Sinenko S., Slavin A. Election of software products for the development of a calendar plan for high-rise construction // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 2019. С. 032238.
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Т.Ю. Познахирко, А.П. Янченко. Общие принципы выбора схем монтажа при возведении высотных зданий. — Системные технологии. — 2020. — № 37. — С. 65—70.
GENERAL PRINCIPLES FOR CHOOSING INSTALLATION SCHEMES FOR THE CONSTRUCTION OF HIGH-RISE BUILDINGS
T. Y. Poznakhirko, A.P. Yanchenko
Moscow State University of Civil Engineering (National Research University), Moscow
Abstract.
The article presents a classification of methods of installation of building structures. The definition of the variability of installation methods and the scientifically based choice of the final solution of the installation technology is given. Variants of methods of installation of OTR, allowing to form methods of installation, including definitions of the leading process for the construction of high-rise buildings and structures, are highlighted. The principles of choosing installation schemes for the construction of a high-rise building are given.
Key words:
installation, selection of installation schemes, design solutions, high-rise buildings.
Date of receipt in edition: 24.10.20 Date o f acceptance for printing: 27.10.20
