книги из ГПНТБ / Шахназарян С.Х. Возведение зданий методом подъема этажей и перекрытий. Исследования, проектирование, строительство

Несущая конструкция покрытия павильона междуна­ родной выставки «ЭКСПО-70» (Осака, Япония), пред­ ставляющая собой пространственную систему из сталь­ ных трубчатых элементов, площадью 16 тыс. л/2, массой 4700.г, поднятая на высоту 30 м (рис. 1.4). В качестве опор для подъемного оборудования были использованы шесть стальных трубчатых колонн диаметром 1,8 м [90].

Трибуны стадиона в Портедж-Ла-Прери. (Канада) общей длиной 73 м, несущие плиты которых, рассчитан­ ные на 3000 мест, поднимали под углом к горизонту.

Купол покрытия аудитории на 7200 мест (Андерсон, США) диаметром 74 м из легкого железобетона со стре­ лой подъема 13 м, поднятый на высоту 7,3 м (рис. 1.5). Купол сооружался на земляном стенде, покрытом плита­ ми из полистирола [19]. Купол поднимали гидродомкратамн, установленными па стальных колоннах, пронизы­ вающих предварительно-напряженное железобетонное кольцо — бортовой элемент купола.

Грибовидные водонапорные башни с железобетон­ ными резервуарами емкостью до 300 м3, массой 200 т, поднятыми на высоту 26 м (Польша). Резервуар под­ нимали на проектную' отметку вдоль железобетонной башни, изготовленной в скользящей опалубке.

Сборная железобетонная обстройка телевизионной башни (Висбаден, ФРГ) общей массой 815 т, поднятая вдоль ствола башни на высоту 59,4 м с помощью 20 гидравлических подъемников, установленных на кон­ сольных выступах ствола.

Из приведенного краткого обзора видно, что метод подъема этажей, покрытий и перекрытий является уни­ версальным и приемлемым для строительства зданий и сооружений любого назначения и любой высоты. Он допускает применение различных конструктивных схем каркаса.

Рис. 1.5. Желе­ зобетонный ку­ пол аудитории после подъема в проектное по­ ложение в г. Ан­ дерсон (США)

20

Новый метод возведения зданий в Армянской ССР получил распространение с начала 60-х годов. Одновре­ менно с освоением метода подъема этажей и перекры­ тий при постройке зданий были начаты систематические экспериментальные исследования работы несущих шахт

икаркасов многоэтажных зданий на моделях и в натуре

сцелью определения их динамических характеристик, нзгибной и крутильной жесткости, взаимодействия кар­ каса, шахт и заполнения при динамических нагрузках. При этом были найдены пути повышения сейсмостойко­ сти таких зданий путем применения специальных демп­ феров, поглощающих механическую энергию колебаний.

Врезультате многолетнего экспериментального про­ ектирования и строительства были найдены принципи­ ально новые архитектурно-планировочные решения для зданий повышенной этажности и с разнообразной кон­ фигурацией в плане. Были внесены коренные усовер­ шенствования в технологию возведения зданий. В част­ ности, был разработан новый вид электромеханического подъемного оборудования с подъемниками, устанавли­ ваемыми не на торцах колонн, а в любом месте по их высоте. Это оборудование обеспечивает подъем конст­ рукций значительных размеров и массы, например цель­ ных плит перекрытий площадью порядка 3600 м2, общей

массой до 5000 т со скоростью 3—4 м/ч, в зависимости от числа подъемников в комплекте, в зданиях любого функционального назначения и практически неограни­ ченной этажности. В 1970 г. ереванским заводом «Строммаш» Минпромстроя Армянской ССР было нала­ жено производство этого вида оборудования, широко применяемого в настоящее время в республике и за ее пределами. На рис. 1.6 показано строительство 15-этаж­ ного здания Центрального архива в Москве, возведен­ ного методом подъема перекрытий с помощью нового электромеханического подъемного оборудования. Техни­ ческая помощь при производстве подъемно-монтажных работ этого здания была оказана специалистами СПЭКБ Минпромстроя Армянской ССР. Постройкой не­ скольких многоэтажных зданий была доказана возмож­

ных несущих шахт с плиты кровли в процессе ее подъ-

21

Рис. 1.6. Возведение 15-этажного здания Центрального архива в Москве

Рис. 1.7. Группа 12-этажных жилых домов в виде «спаренных трилистников», возведенных в Норкском массиве Еревана

ема, в связи с чем отпадает необходимость применения специального оборудования, используемого при возве­ дении шахт в переставной или скользящей опалубке.

22

Г л а ва II. МНОГОЭТАЖНЫЕ ЗДАНИЯ ВОЗВЕДЕННЫЕ В АРМЯНСКОЙ ССР МЕТОДОМ ПОДЪЕМА ЭТАЖЕЙ

§ 3. АРХИТЕКТУРНО -ПЛАНИРОВОЧНОЕ И КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШ ЕНИЕ 4-ЭТАЖ НОГО Ж И Л ОГО ЗД АНИ Я

Проект экспериментального 4-этажного 18-квартир- ного двухсекционного жилого здания разработан авто­ рами в 1961—1962 гг. для строительства методом подъ­ ема этажей на участке с сейсмичностью 7 баллов [78]. Строительный объем здания 4516 мъ, полезная площадь 960 м2, жилая площадь 623 м2.

Основной целью строительства экспериментального здания являлось освоение технологии подъема этажей и подъемного оборудования, а также подготовка кад­ ров для возведения зданий новым методом. Поэтому архитектурно-планировочные вопросы при проектирова­ нии не играли превалирующей роли.

На типовом этаже (рис. II. 1) каждой секции распо­ ложены три квартиры (две двухкомнатные н одна трех­ комнатная). Все квартиры обеспечиваются необходи­ мой аэрацией и инсоляцией. Первый этаж (нетнповой) отведен под административное помещение. Как видно из рис. II.1, здание было запроектировано с 12 колонна­ ми. Количество колонн лимитировалось имеющимся обо­ рудованием, состоящим из 12 подъемников.

Лестничные клетки вынесены за пределы здания и решены самостоятельно в виде сборных железобетон­ ных элементов (маршплощадок и плоских одноэтажных рам), выполненных из бетона марки 300.

Отличительной чертой композиции дома является противопоставление вертикальных объемов открытых лестничных клеток с горизонтальным двухрядным члене­ нием этажей здания. Вынос лестничных клеток за преде­ лы основного объема здания позволил избежать устрой­ ства больших проемов в плитах перекрытий. В резуль­ тате этого улучшилась работа перекрытий и появилась возможность рационального использования полезной площади плит перекрытий и свободной планировки квартир.

Конструктивную основу,здания составляет 4-ярусный пространственный рамный каркас, однопролетный в по-

24

перечном и пятнпролетный в продольном направлениях. Стойки рам — колонны . длиной 12,4 м, сечением 40Х Х40 см пз тяжелого бетона марки 400 запроектированы без стыков па всю высоту здания. Ригелями рам служат безбалочные бескапптельные плиты перекрытий разме­ ром в плане 10,2X35,8 м, толщиной 18 см из легкого бе­ тона марки 200. Роль капителей в перекрытиях выпол­ няют стальные закладные элементы — воротники (рис. 11.2), которые закладываются в местах пересечения ко-

25

лонн с плитами. Продольная и поперечная арматура, расположенная по верху и по низу плиты, пересекающая воротники, приваривается к последним. Между воротни­ ками и плитами по периметру предусматривается зазор в 7,5 мм, необходимый для прохождения плит вдоль ко­ лонн при подъеме. Одновременно воротники служат для захвата плит грузовыми тягами гидроподъемников. Расстояние между отверстиями втулок воротника 625 мм, что соответствует межцентровому расстоянию пары вин­ товых тяг гидроподъемников. Отверстие в нижнем ли­ сте воротника диаметром 60 мм обрамляется ребрами для восприятия усилий от грузовых болтов в процессе перезарядки тяг. Масса воротника составляет 150 кг.

Узлы соединений перекрытий с колоннами (рис. II.3) (узлы рамного каркаса) для стадии эксплуатации рас­ считывались на величину суммарного момента, возника­ ющего от действия вертикальных и горизонтальных (сейсмических и ветровых) нагрузок. При этом необхо­ димо учесть, что величины изгибающих моментов от вер­ тикальных нагрузок, возникающих в колоннах после соединения их с плитами перекрытий, зависят от спо­ соба возведения здания. А именно, до замонолнчнвания узлов изгибающие моменты в колоннах отсутствуют и пе­ рекрытия работают как многопролетные неразрезиые плиты. Изгибающие моменты в колоннах возникают только от нагрузок, приложенных на плиту после замоноличивания узлов и превращения конструкции в рам­ ную систему. Иначе говоря, при возведении здания ме­ тодом подъема этажей изгибающие моменты в колоннах возникают в основном от полезной (временной) нагруз­ ки в отличие от каркасных зданий, сооружаемых обыч­ ными способами, когда изгибающие моменты в колон­ нах возникают от полной нагрузки. Следовательно, при возведении зданий методом подъема этажей колонны и узлы их соединения с плитами перекрытий работают в более благоприятных условиях.

Фундаменты здания железобетонные, из тяжелого бетон марки 200, в виде отдельно стоящих башмаков. С целью уменьшения свободной длины колонн фунда­ менты запроектированы с удлиненными стаканами, при этом верхний обрез совпадает с отметкой бетонной под­ готовки под пол первого этажа. Наружные стеновые па­ нели навесные однослойные толщиной 20 см из кон­ структивно-изоляционного легкого бетона марки 75.

26

Перегородки также навесные, межкомнатные толщиной 8 см, межквартирные—16 см. Кровля плоская, бесчер­ дачная, эксплуатируемая с наружным водостоком.

Расчеты каркаса 4-этажного здания выполняли для двух стадий работы — подъемно-монтажной и эксплуа­ тационной, с учетом сейсмических воздействий. Расчет­ ные усилия для подбора сечений элементов каркаса при­ нимались в результате сравнения и отбора максималь­ ных значений по обеим стадиям расчета, полученным от действия вертикальных и горизонтальных нагрузок.

Плиты перекрытий для периода подъема этажей рас­ считывали в продольном направлении по схеме свобод­ но опертой многопролетной плиты; в поперечном направ­ лении — однопролетной.

Колонны здания для стадии отрыва кровельной пли­ ты рассчитывали как консоли, защемленные в фунда­ мент на уровне пола первого этажа в предположении одновременного действия продольной (масса подъемни­ ков вместе с поднимаемым грузом) и поперечной (вет­ ровая нагрузка, действующая на колонну и плиту кров­ ли) нагрузок. Расчетная гибкость колонны была боль­ ше величины, допускаемой нормами, на 50% (Іо/Ь=40)

эффициент свободной длины. В наихудшем положении колонна находится тогда, когда плита кровли поднята на проектную отметку, но еще не закреплена к колон­ нам. В этом случае колонна представляет собой консоль­ ный брус с защемленным нижним концом, поэтому при расчете коэффициент свободной длины принимался рав­ ным 2. После окончательного закрепления узлов соеди­ нения плиты кровли с колоннами создается пространст­ венная система в виде одноэтажного рамного каркаса, где стойками служат колонны на высоту здания, а ри­ гелями — плита кровли. Одновременно с закреплением плиты кровли внизу на следующей плите пакета преду­ сматривался монтаж элементов четвертого этажа и по­ следующий его подъем. В это время на рамный каркас действуют вертикальная нагрузка от плиты кровли, мас­ са поднимаемого этажа, масса гидроподъемника с оголовником и грузовых тяг, а также горизонтальная вет­ ровая нагрузка, действующая на плиту кровли, на ко­ лонны и на поднимаемый этаж. После подъема этажа

27

на проектную отметку и закрепления плиты перекрытыя к колоннам образовывается двухъярусный рамный кар­ кас. После подъема и закрепления в проектном положе­ нии третьего этажа образовывается трехъярусный рам­ ный каркас. Наконец, после подъема и закрепления вто­ рого этажа образовывается четырехъярусный рамный каркас. Поэтому каркас рассчитывали для всех этапов возведения здания.

Из общего объема железобетона доля легкого желе­ зобетона в 4-этажном здании составляла около 70%. Это привело к существенному уменьшению собственной массы здания, в связи с чем уменьшились расчетные сей­ смические нагрузки. Помимо этого, вследствие пони­ женного модуля упругости легкого бетона по сравнению с тяжелым расчетные напряжения в конструкциях при монтажных работах, обусловленные неравномерной ра­ ботой домкратов в пределах одного рабочего хода, уменьшились примерно на 50%.

§ 4. ПРОИ ЗВОД СТВО СТРОИТЕЛЬНО -МОНТАЖ НЫ Х РАБОТ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ 4-ЭТАЖ НОГО Ж ИЛОГО ЗД АН И Я

нулевой цикл и подъемно-монтажный. В состав нулево­ го цикла были включены следующие работы: устройст­ во фундаментов, установка колонн и воротников, про­ кладка коммуникаций, устройство бетонного пола пер­

монтаж гидроподъемного оборудования, отделочные ра­ боты.

Ниже описывается технология выполнения тех работ, которые являются специфичными для данного метода строительства.

Колонны массой 5 т монтировали самоходным стре­ ловым краном грузоподъемностью 7 т. С помощью это­ го крана на колонны надевали воротники и временно подвешивали их на отметке перекрытия первого этажа.

Так как пол первого этажа служил поддоном для из­

28

готовления пакета всех плит перекрытий, то особое вни­ мание уделяли созданию ровной поверхности. Для этого на бетон наносили стяжку из цементного раствора и тщательно заглаживали ее рейками. Затем укладыва­ ли разделительный слой из пергамина. На прокладки поверх пергамина устанавливали воротники, втопленные на 1 см в плиту. После подъема перекрытия нижнюю поверхность воротников оштукатуривали цементным рас­ твором по сетке.

Следует отметить, что пергамин не обеспечил полу­ чения гладкой поверхности плит и их в процессе отдел­ ки приходилось оштукатуривать.

По периметру плиты устанавливали бортовую опа­ лубку высотой 18 см (толщина плиты) из досок толщи­ ной 5 см. Опалубку закрепляли по заделанным в грунт стойкам. По окончании установки арматуры, закладных деталей и пробок производили бетонирование плиты. После тщательного выравнивания и заглаживания по­ верхности плиты II укладки разделительного слоя про­ цесс изготовления плит последовательно повторялся. Одну плиту объемом 65 м3 бетонировали за смену. Бе­ тон подавали двумя автокранами грузоподъемностью 3 г, перемещавшимися вдоль продольных сторон здания. На изготовление пакета из четырех плит было затраче­ но 20 дней.

После изготовления пакета плит в торце здания был устроен пандус на стальном каркасе с деревянной обшив­ кой, который обеспечивал въезд на перекрытие монтаж­ ных механизмов — автокрана и автопогрузчика. Нали­ чие у пандуса шарнира облегчало его подъем и опускание на уровень следующей плиты при подъеме очередной плиты перекрытия.

Для установки и обслуживания гидроподъемников на каждой колонне была укреплена инвентарная монтаж­ ная люлька. Люлыш собирали из двух половин вокруг колонн на кровельной плите, подтягивали с помощью автокрана к вершинам колонн, где и закрепляли стяж­ ными болтами.

автокраном. Подъемники закрепляли с помощью анкер­ ных болтов, приваренных к торцовым стальным пластин­ кам оголовков колонн. Тем же автокраном подавали для

29