Т.Ю. Познахирко, А.П. Янченко. Общие принципы выбора схем монтажа при возведении высотных зданий. — Системные технологии. — 2020. — № 37. — С. 65—70.

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.

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

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 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

В 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. 

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 одноили 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. 

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./ Теличенко 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. Курочкин //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.