Большепролётное здание с несущими стальными конструкциями

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Тема №1. «Большепролётное здание с несущими стальными конструкциями»

Тема №2. «Одноэтажное производственное здание со стальным каркасом. Технология изготовления строительных металлоконструкций»

Тема №3. «Большепролётное здание с несущими деревянными конструкциями»

Тема №4. «Монолитное каркасное здание, высотное строительство»

Тема №5. «Одноэтажное производственное здание с железобетонным каркасом»

Тема №6. ”Технология изготовления сборных железобетонных конструкций”

Заключение

Список литературы

каркасный строительство металлоконструкция



Введение

Основными задачами объектной практики является ознакомление нас с будущей профессией и заложение базы для дальнейшего освоения предметов по нашей специальности. Именно поэтому я вижу большую пользу в объектной практике.

Наша практика включала в себя шесть объектов, которые имели разное назначение, типы конструкций, методы возведения и материалы, которые использовались при их постройке. На фоне этого мы должны усвоить где и когда лучше использовать тот или иной тип конструкции, где например в качестве материала уместней использование дерево, а где металл. Мы имели возможность увидеть, как получаются на заводах конструктивные элементы, например плиты перекрытия, балки и др., с которыми мы непосредственно будем работать в нашей профессии, что также помогает в её освоении.



Тема №1. “Большепролётное стальное покрытие”. Футбольный манеж

Футбольный манеж был сдан в эксплуатацию в декабре 2002 г., здание было построено за 9 месяцев. Манеж оборудован двумя входами со стороны проспекта, там находится спортивно-оздоровительный клуб «Мир фитнеса», а с торца здания распологается административная часть. Площадь манежа составляет 1 тыс. 200 квадратных метров, а высота -- 26 метров. Основной зал имеет размер 120 х 100 м. Футбольное поле манежа размером 105 х 68 выполнено из искусственной травы и относится к последнему поколению синтетических трав. В оконных проемах установлены двухслойные пластиковые стеклопакеты, защищающей от атмосферного воздействия. Кровля отличается высокой влагостойкостью и стойкостью к воздействию солнца и ветра и состоит из двух слоёв: минераловатного слоя и термостойкого покрытия «сипласт». Вода с кровли стекает по специальным желобам вниз к водосборникам, а далее попадает в канализацию. Освещение поля обеспечивают 182 зенитных фонаря, а также алюминиевые купольные витражи и стеклопакеты зала фойе. С целью обеспечения безопасности посетителей при проведении массовых мероприятий залы и помещения здания оборудованы системой автоматического пожаротушения, адресными пожарными дымовыми извещателями и современным оповещением. Сплинкеры срабатывают, если температура в здании поднимется выше 70 градусов. Колба лопается и фонтаном бьет вода.

Конструктивная схема сооружения, вмещающего свыше 5 тысяч посетителей, представляет собой здание, перекрытое десятью металлическими решетчатыми арками пролетом 100 метров с высотой в коньке 24 метра.

Впервые в Беларуси на строительстве Футбольного манежа использовались гигантские арки пролетом по 103 метра и весом 54 тонны каждая. Обычно такие конструкции соединяются посередине металлическими балками, чтобы дуга не разогнулась. Для Футбольного манежа такой вариант не подходил. Если бы стяжку сделали внутри манежа, максимальная высота над полем была бы 12 метров. Обуздать распор, особенно в слабых заболоченных грунтах пойменной территории, было очень сложно, но конструкторы решили закрепить основания арок под футбольным полем.



Каркас здания футбольного манежа состоит из поперечных стальных рам с шагом 12 м. Рама имеет две наклонные У-образные колонны-подкосы, блок из двух спаренных арочно-вантовых предварительно напряженных ферм и четыре колонны-оттяжки. Колонны-подкосы жестко защемлены в фундаменте и шарнирно примыкают к фермам, а колонны-оттяжки шарнирно закреплены вверху и внизу. В арочно-вантовой ферме усилия распределяются между сжатым верхним поясом -- аркой и растянутыми вантами, в которых возникают примерно равные усилия. Благодаря этому силы распора уравновешиваются в самой ферме в отличие от чисто вантовых покрытий, в которых для восприятия усилия распора приходится устраивать якоря и наклонные оттяжки.

Укрупнительная сборка блока из двух арочно-вантовых ферм производится на переносном стенде, оборудованном тремя кондукторами. Для затяжки каждой фермы применяют два каната закрытой конструкции с анкерными и опорными гайками. Анкеры канатов заводят в узлы натяжения арок и натягивают опорными гайками с обоих концов. До заливки анкеров сплавом на канат надевают опорные шайбы, которые при заводке каната в проектное положение опирают и приваривают к торцам узлов натяжения ферм.

Монтаж каркаса начинают с установки У-образных колонн-подкосов, укрупняемых на переносных стеллажах у мест строповки. Для строповки в развилку колонн устанавливают временную распорку, а для их выверки и закрепления в наклонном положении две временные опоры. Блок из ферм с кровлей устанавливают в проектное положение двумя кранами методом подъема и поворота стрелами. После установки и закрепления колонн-оттяжек на их верхушки опирают четыре комплекта навесных домкратных устройств с направляющими для движения траверс, соединенных с анкерами двух канатов с помощью комбинированных тяг и соединительных муфт. Передавая опорные реакции гидравлических домкратов на торцы ферм, напрягают канаты. Синхронное натяжение двух пар канатов обеспечивается питанием пары домкратов с каждой стороны блока одной насосной станцией. Усилия натяжения фиксируются вилочными шайбами, закладываемыми под опорную гайку анкера по мере их вытяжки. Натяжение контролируют по показаниям манометров и дополнительно корректируют по данным геодезической выверки расчетной геометрии ферм.



Тема №2. Одноэтажное производственное здание со стальным каркасом. Технология изготовления строительных металлоконструкций”. Завод опытных металлоконструкций

Завод опытных металлоконструкций изготавливает различные сложные конструкции и является одним из двух самых крупных заводов страны. Изготовление сложной конструкции начинается с разработки общекомпановочных чертежей, которые поставляют проектный институт и "Белпроектстальконструкция". Чертежи КМ выполняются проектными институтами. Они содержат пояснительную записку, результаты статических и динамических расчетов, чертежи основных узлов сопряжений и конструкций, полную спецификацию металла.

Изготовление стальных конструкций складывается из ряда операций, для выполнения которых организованы цехи основного производства. К ним относятся цех подготовки металла со складом, цех обработки деталей, склад полуфабрикатов, сборочно-сварочные цехи, сборочно-клепальные цехи, маляропогрузочный цех со складом готовой продукции.

Цех подготовки металла производит разгрузку, сортировку, маркировку, правку, складирование, хранение и выдачу металлопродукции. Кроме этого, в цехе подготовки осуществляются приемка и хранение обрези и деловых отходов, выдача деловых отходов, разделка обрези и отгрузка металлолома.

В цехе обработки выполняются операции по изготовлению деталей из металлопрокат - это материал, размеры и форма которого напоминают размеры и формы желаемой детали. Изготовление деталей в настоящее время в основном осуществляют без разметки и наметки. При необходимости разметки или наметки вначале на поверхность металла наносят контуры деталей, центры отверстий, линии перегибов, а также знаки и надписи. Резку металла на детали производят по линиям, нанесенным на металл. Резку производят на ножницах, пилах или кислородом на автоматах или полуавтоматах. Образование отверстий в деталях производят на прессах или сверлильных станках.

Цех обработки имеет в своем составе разметочную мастерскую. Технологические операции по обработке деталей группируют по профилям проката: листа, уголка, швеллера и балки, которые обрабатываются в параллельных технологических потоках. Каждый технологический поток оснащен необходимым оборудованием и приспособлениями для подачи, профилей проката, уборки и транспортирования обрабатываемых деталей.

Для обработки деталей в листовом пролете устанавливают гильотинные ножницы, пресс-ножницы, газорезательные машины, листогибочные вальцы, дыропробивные и кромкогибочные прессы, радиально-сверлильные, торцефрезерные, кромкострогальные станки, листоправильные вальцы. У машины для рубки металла (до 25 мм) нижняя часть её ножниц неподвижна, а верхняя, падая с большим усилием, рубит металл. Края при такой рубке получаются некачественными: имеются задиры, поэтому их потом строгают или фрезеруют.

В пролетах обработки уголка, швеллера и балки устанавливают ножницы для резки, зубчатые и дисковые пилы, дыропробивные и сверлильные станки, торцефрезерные станки. После изготовления детали маркируют и сдают на склад полуфабриката. Длинные детали обычно складируют в отсеках, а мелкие хранят в контейнерах.



В сборочно-сварочных цехах производят сборку конструкций из отдельных деталей, которые поступают со склада полуфабрикатов. Процесс сборки конструкций состоит из размещения деталей в соответствии с чертежом и соединения их между собой короткими сварными швами.

Собранные конструкции подвергаются автоматической сварке под слоем флюса и полуавтоматической сварке в среде углекислого газа. Автоматическая сварка («сварочный трактор») используется в тех случаях, когда надо накладывать протяжённые швы. «Сварочный трактор» оборудован колесиками. Балка укладывается в проектное положение стенка с поясом, на стык насыпается флюз, а далее подаётся электрод (сварочная проволока).

Человек в этом процессе только контролирует по пульту скорость передвижения, величину сварочного тока и величину напряжения, В результате получается шов высочайшего качества, которое не может дать сварщик.



В отдельных случаях применяют контактную, точечную и стыковую сварку. Некоторые виды крупногабаритных и сложных конструкций требуют ряда дополнительных работ для обеспечения высокого качества монтажных соединений.

Малярный цех. Здесь готовые детали окрашиваются при помощи краскопультов, проходят сушку, и готовая продукция поступает в погрузочный цех.

Типовое решение каркаса: колонны каркаса из двутавров сплошного сечения и постоянного по высоте. Сопряжение колонн с фундаментом жёсткое, с ригелем - шарнирное. Роль ригеля выполняет сплошная балка. Вместе с колоннами балки образуют поперечную раму. Поперечные рамы обеспечивают её жёсткость и восприятие всех нагрузок: постоянных (колонны, балки, кровля и т. д.) и временных (снег, ветер). Полезная нагрузка создаётся подъёмно-транспортным оборудованием. Кроме подвесного транспорта есть ещё и напольный транспорт.

Поперечная жесткость обеспечена рамами, продольная - системой связей и распорок. По колоннам приблизительно по середине высоты идут продольные элементы - распорки; они уменьшают расчётную длину из плоскости рамы. Колонны обмазаны специальным составом. Это сделано для того, чтобы повысить степень автоматического пожаротушения. В продольном направлении идут линейные элементы, которые лежат на верхнем поясе, называемые прогонами. По прогонам с волнами поперёк лежит оцинкованный стальной профилированный настил. В покрытии сделан проём - там установлен зенитный фонарь для естественного освещения здания. Пролет здания - 18 метров. Уклон создан за счет толщины слоя утеплителя.

Погрузочный цех. Система связей точно такая же, как и в предыдущем цехе. Пролёт 30 метров, шаг колонн - 6 метров, длина сооружения - 60 метров. В состав рам входят стойки и стропильная ферма, они образуют плоскую раму. Сопряжение с фундаментом колонны, а также ригеля и колонны - жёсткое.

Продольная жёсткость обеспечена системой связей по колоннам, системой продольных элементов (распорок) по уровню колонн, балки подкрановые и системой связей по покрытию. Нижняя часть колонн (сквозная) имеет 2 ветви: наружную и внутреннюю. На внутреннюю ветвь опирается продольный элемент - подкрановая балка. По подкрановым балкам передвигаются 2 мостовых крана грузоподъёмностью 10 тонн.В торце система фахверка. Стойки фахверка - вертикальные элементы - служат для навески стеновых панелей, для восприятия ветровых нагрузок.



Тема №3. ,,Большепролётное здание с несущими деревянными конструкциями”. Республиканский центр олимпийской подготовки по лёгкой атлетике

Использование деревянных конструкций, таких, как балки, арки, рамы, фермы в качестве несущих для покрытий большепролетных зданий, в силу их небольшого веса, приводит к облегчению и удешевлению элементов сборного или монолитного каркаса. Подобные здания могут использоваться в промышленном строительстве для неагрессивных производств, но наибольшее применение они получили при строительстве гражданских зданий. Это, в первую очередь, спортивные сооружения. Например, центр олимпийской подготовки по лёгкой атлетике в городе Минске.

Решение возвести здание из древесины возникает в особенности тогда, когда это позволяет оптимально использовать его качества и показать, что при строительстве может быть выявлена красота дерева, заключающаяся в его свойствах. Дополнительный импульс был получен благодаря появлению клееных деревянных конструкций. Отсутствие механического сращивания позволило перекрывать большепролетные здания и широко использовать конструкции из древесины в химически агрессивных средах. Деревянные конструкции позволяют создавать формы, трудно или совсем не осуществимые при использовании других материалов. Применение клееной древесины позволяет находить оригинальные архитектурные формы большепролетных конструкций, которые идеально подходят для строительства спортивных сооружений. При этом отпадает необходимость устройства подвесных потолков, облицовки дорогостоящими материалами.

В настоящее время наиболее распространёнными несущими конструкциями деревянных покрытий зданий различного назначения являются деревянные арки. Они применяются в покрытиях производственных, промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий, имеющих пролёт 12-80 м.

Спортивный комплекс ,,Олимпиец” состоит из 3 блоков. 1 и 2 блок плавательные бассейны и гимнастические залы соответственно, а третий блок - легкоатлетический манеж. Сам манеж представляет собой однопролётное здание, отделённое от других блоков и расположенное на свайных фундаментах. Пролет арки от шарнира до шарнира 50 метров. Шаг между арками равен 6 метрам.

Длина сооружения составляет 126 метров. Пролет представляет собой трехшарнирную клеедощатую арку кругового очертания без затяжки с сечением 20х120см. Высота арки (от центра фундамента до конька) не меньше, чем 1/6 пролета. Высота же фундамента составляет 6 метров. Клеедощатые прогоны расположены в уровне верхних кромок арок. Арки несут на себе всю нагрузку от здания.

Каркас здания проектируются таким образом, чтобы несущую способность поперек здания обеспечивается поперечными рамами, а вдоль - продольными элементами каркаса (прогоны, связи) и ограждающими конструкциями.

Малые прогоны образуют вместе с арками сплошной четырехугольник, а косой настил является диагональю, образуя треугольник, который в свою очередь является основной фигурой жесткости.

Для общественных зданий поперечной рамой чаще всего являются трехшарнирные распорные конструкции с передачей горизонтального усилия (распора) на фундаменты-контрофорсы. Такая схема имеет ряд преимуществ как архитектурных, позволяющих создавать любые формы покрытий, так и конструкторских в связи со статической определимостью расчетной схемы. Возможность создания любых профилей поперечника здания и требуемых габаритов по этой схеме позволяет оптимально реализовать трехшарнирные распорные конструкции в зданиях пролеты которых достигают 70 м.

В конструкции здания применяется наиболее часто используемый узел крепления деревянных конструкций с каркасом - крепежный элемент, состоящий из двух частей, одна из которых в виде площадки опирания при железобетонной конструкции замоноличивается или закрепляется болтами, а другая часть в виде пластин, анкерных столиков, башмаков крепится на болтах к деревянной конструкции. С помощью геодезических приборов выверяют горизонтальность установки площадки и пластин, башмаков или столиков. В виде рисок на них наносят монтажные оси. Элементы устанавливают один на другой, поддомкрачиванием добиваются совпадения монтажных осей на них и отверстий, в которые устанавливают крепежные болты.

Монтируемая первой несущая деревянная конструкция после установки должна быть закреплена временными растяжками или другими приспособлениями. При установке последующих конструкций в проектное положение они должны быть сразу скреплены со смонтированной первой конструкцией постоянными связями и ограждающими конструкциями -- настилами, прогонами, панелями.

На крыше лежат пароизоляционный материал - минераловатные плиты, для того, чтобы теплый воздух не просачивался в деревянные конструкции, тем самым, предотвращая гниение дерева. Потом на пароизоляцию укладывают бруски (для вентиляции утеплителя), а затем на этот настил кладут двухслойную кровлю.

В здании находится система пожаротушения, которая имеет два датчика: на повышение температуры и на задымление. Арки сплошного сечения считаются самозатухающими. Температура горения арок больше 1100 оС.

Преимущества и недостатки деревянных конструкций

Древесина представляет собой материал растительного происхождения. Широкое распространение и наземность древесных растений обусловливают легкость добывания и сравнительную дешевизну древесины. Большим достоинством древесины является ее возобновляемость.

Древесина обладает высокой прочностью при небольшом весе, что дает ей существенное преимущество перед другими материалами. По коэффициентам качества (отношение предела прочности к объемному весу) древесина выдерживает сравнение с металлами и в некоторых случаях даже превосходит их. Однако древесина, в отличие от металлов, не обладает текучестью, в то же время она хорошо сопротивляется ударным и вибрационным нагрузкам.

В связи с анизотропностью строения для древесины характерна неравномерность свойств вдоль и поперек волокон (например, усушка вдоль волокон в несколько десятков раз меньше, а прочность при растяжении значительно больше, чем поперек волокон, и т. д.). Растительное происхождение древесины обусловливает большую изменчивость эти свойств. Например, предел прочности при сжатии вдоль волокон древесины сосны колеблется от 240 до 625 кг/см2, а древесины дуба-- от 320 до 690 кг/смг и т. Д

Древесина обладает гигроскопичностью (способностью поглощать влагу из окружающего воздуха), что влечет за собой увеличение ее веса и размеров (разбухание), а также снижение прочности; при высыхании же древесины вес и размеры ее уменьшаются (усушка), а прочность возрастает. Следствием изменения размеров могут быть формоизменяемость (коробление) и растрескивание. Эти явления представляют отрицательные особенности древесины, однако в некоторых случаях разбухание используется как положительное свойство.

Пористое строение древесины придает ей высокие теплоизоляционные свойства, вследствие чего деревянные стены жилых строений могут быть в 2 раза тоньше кирпичных. Ничтожное расширение от тепла позволяет при возведении протяженных сооружений отказаться от температурных швов, обязательных при других материалах (металл, железобетон).

Древесина хорошо сопротивляется действию кислот и газов. Поэтому для перекрытия помещений некоторых химических производств, паровозных депо, вокзальных перронов рекомендуется преимущественное применение деревянных конструкций, так как металлы бистро разъедаются выделяемыми парами и газами. Древесина способна гореть, что обусловливает ее легкую возгораемость. Однако при пожарах деревянные конструкции, в отличие от металлических, рушатся не сразу. Как вещество органического состава, древесина может служить пищей для низших организмов (грибы), откуда проистекает ее способность загнивать при определенных условиях и подвергаться поражению насекомыми (червоточина).

Весьма ценными особенностями древесины, широко используемыми в практике, являются ее способность склеиваться и возможность быстрого соединения деталей из древесины гвоздями. К крупным преимуществам древесины как строительного материала относится также то, что она допускает перестройки и применение сборно-разборных конструкций, удобных для транспорта и монтажа. Легкость обработки и соединении гвоздями делает возможным ускоренную обработку сырья и широкую механизацию при производстве элементов конструкций, что уменьшает сроки строительства и стоимость сооружении.

Так называемая сезонность для древесины не имеет значения: деревянные конструкции можно изготовлять и собирать в любое время года, что имеет исключительное значение для бесперебойного строительства.

Неудивительно, что перечисленные выше достоинства древесины как материала, несмотря на отмеченные недостатки (многие из которых могут быть ослаблены), обусловили чрезвычайно разнообразное и весьма широкое ее применение и во времена глубокой древности и в настоящее время.

Технология изготовления клееных деревянных конструкций.

Для изготовления клееных деревянных конструкций используют пиломатериалы (доски), как правило, хвойных пород толщиной не более 5 см (для гнутых элементов -- не более 4 см) с влажностью 10--12.

Процесс изготовления клееных деревянных конструкций включает следующие технологические операции: распиловку бревен на пиломатериалы; сушку досок до влажности 10±2%; механическую обработку досок, включая раскрой, удаление недопустимых пороков, фрезерование, стыкование досок по длине и ширине (по кромке), сортировку заготовок по нормам пороков (категориям качества), раскрой и стыкование листов фанеры; приготовление и нанесение клея на склеиваемые поверхности; запрессовку изготовляемого элемента или конструкции и выдержку до отверждения клея; распрессовку элемента (конструкции), его обработку и окончательную отделку.

Распиловку бревен производят в лесопильных цехах на пилорамах, ленточнопильных или круглопильных станках. Бревна, предназначенные для распиловки (пиловочник), должны храниться в условиях, предохраняющих лесоматериалы от загнивания.

Сушку лесоматериалов для клееных конструкций производят в досках. Существует несколько способов сушки. Рекомендуется применять либо камерную сушку, либо атмосферную с последующей досушкой в камерах.

Удаление влаги из древесины начинается с наружных слоев досок, поэтому влажность остается неравномерной по толщине досок до самого конца процесса сушки. При чрезмерно интенсивном удалении влаги из наружных слоев и большом перепаде во влажности по слоям в досках могут возникнуть трещины, поэтому процесс стараются вести таким образом, чтобы сначала прогреть имеющуюся в древесине влагу, не форсируя ее удаление о поверхности досок. Доски для клееных конструкций высушивают до влажности 8% по наружной поверхности

Механическая обработка и стыкование досок перед оклеиванием включает ряд последовательных операций.Высушенные и выдержанные доски прежде всего подвергают калибровке на рейсмусовых или четырехсторонних строгальных станках, т. е. фрезерованию по пласти, что позволяет достовернее, чем в нестроганных досках, оценить имеющиеся в них пороки и ликвидировать разнотолщинность досок.

После калибровки производят поперечный раскрой досок по длине, при котором удаляются участки досок, содержащие недопустимые пороки. В зависимости от объема пороков раскроенные отрезки досок относят к элементам I, II или III категорий.

Стыкование заготовок зубчатым соединением дает возможность получить заготовки требуемой длины. Зубчатый шип фрезеруется набором фрез на специализированных шипорезных станках, после чего на наклонные поверхности наносится клей, две стыкуемые заготовки смыкаются под давлением 1--3 МПа (10--30 кгс/см2) и выдерживаются до отверждения клея.

Все последовательные операции по стыкованию заготовок могут осуществляться на автоматических или полуавтоматических линиях. В этом случае иногда применяют методы ускоренного отверждения клея в стыках.

Получение заготовки подвергают строганию с четырех сторон и затем разрезают на ленты требуемой длины.

Нанесение клея. Клей наносят на чистые свежестроганые поверхности тонким равномерным слоем. Для нанесения клея на обе пласти доски используют клеевые вальцы. В мелкосерийном производстве, когда производительность клеевых вальцов превышает потребность технологического процессаПри склеивании зубчатых соединений клеи наносят на обе склеиваемые поверхности щетками или специальными дисками, имеющими тот же профиль, что и сам шип.

Запрессовка. По мере нанесения клея на склеиваемые поверхности заготовки накладывают одну на другую, соблюдая при этом требуемое расположение по высоте сечения досок соответствующей категории. После того как набран пакет необходимой высоты, к нему прикладывают давление, с тем чтобы обеспечить плотный прижим склеиваемых поверхностей по всей их площади. Для прямолинейных клеедощатых элементов давление должно быть 0,3--0,5 МПа (3--5 кгс/см2), для криволинейных -- 0,8--1 МПа (8--10 кгс/см2).



Тема №4. «Монолитное каркасное здание, высотное строительство». Торгово-развлекательный комплекс по ул. Дунина-Марцинкевича, д. 9

Накопленный международный опыт застройки современного мегаполиса свидетельствует, что с учетом стоимости земельного участка наиболее оправданными с экономической точки зрения являются здания высотой от 30 до 50 этажей.

Все, что выше, появляются из соображений архитектурно-градостроительной значимости, престижности или значительной цены и нехватки свободх городских территорий

Сегодня главный материал для возведения каркаса высотных сооружений - монолитный железобетон. Хотя бы потому, что на основе железобетонного каркаса созданы многие известные небоскребы, в том числе и мировые рекордсмены - башня "Бурж Дубай" (высота 818 м) и высотки нефтяного концерна Петронас в Малайзии (высота 432 м). Следует отметить, что ежегодное производство бетона, используемого для возведения монолитных конструкций различных зданий и сооружений, превышает 1,5 млрд м3, а на изготовление этих конструкций расходуется больше половины мирового производства цемента. По объемам выпуска и области своего применения монолитный бетон опережает другие виды строительных материалов. Так, его производство на душу населения в США составляет 0,75 м3, Японии - 1,2, Германии - 0,8, Франции - 0,5 м3. Для сравнения в странах СНГ этот показатель значительно меньше - от 0,15 до 0,2 м3 [2].

О возможных перспективах высотного строительства в нашей стране еще пару лет назад рассуждали только на научных конференциях. Среди причин скептического отношения было отсутствие полноценной нормативной базы, опыта у архитекторов и проектировщиков, технологов и строителей. Тем не менее уже тогда многие специалисты приходили к выводу, что именно высотное строительство даст отечественному стройкомплексу импульс к переходу наболее высокий научно-технический уровень [3].

Технология монолитного бетона

Со временем появилось понимание, что потенциал монолитного бетона как замечательного конструкционного материала, позволяющего возводить яркие и выразительные сооружения, используется не в полной мере. Очевидно, что расширению области его применения в высотном строительстве будут способствовать освоение новых технологий, создание и внедрение современных опалубочных систем, систем комплексной механизации технологических процессов приготовления, доставки, подачи и укладки бетонной смеси, ускоренных методов твердения при круглогодичном производстве работ.

Основу процесса возведения монолитных высотных зданий составляет комплекс технологических и организационных мероприятий, направленных на оптимизацию сроков производства работ, снижение их трудоемкости и обеспечение требуемого качества конструкций.

В мировой практике в основном востребован бетон классов С40-С60. В последние годы наметилась тенденция к использованию высокопрочных бетонов - С60-С90. Так, в монолитном каркасе комплекса "Федерация" в Москве заложен бетон классов С60 и С80-С90. С конструктивной точки зрения класс материала зависит от действующих нагрузок по высоте здания. Примером рационального использования классов бетона может служить каркас Jin Mao Building (г. Шанхай) [4], мегаколонны которого сечением 1,5х5,0 м на нижних и 1,0х3,5 - на более высоких этажах, возведены из бетонов С80-С40 (рис. 1). В 72-этажном здании (264 м) "Tiump World Tower" (г. Нью-Йорк, США) прочность данного конструкционного материала варьировалась как по высоте, так и по видам конструктивных элементов (рис. 2). В нижних этажах применен бетон класса С85.

В соответствии с поручением Министерства архитектуры и строительства специалистами РУП "Институт БелНИИС" при участии других организаций разработан ТКП 45-1.03-109-2008 "Высотные здания из монолитного железобетона. Правила возведения" [5]. В нем изложены принципиальные подходы к технологии возведения монолитных конструкций, аккумулирующие отечественный и зарубежный опыт. На необходимость ее тщательной проработки еще на стадии проектирования монолитных каркасов высоток обращается внимание уже при подготовке специальных технических условий на проектирование (СТУ).

Требования к бетону как конструкционному материалу для данного вида строительства становятся особенно жесткими. И без современных технологий модификации монолитного бетона, обеспечивающих необходимую морозо-, огне-, ударостойкость и долговечность при агрессивных воздействиях, в высотном строительстве не обойтись.

Важным требованием является непрерывное производство бетона в больших количествах и подача его на большие расстояния как по горизонтали, так и по вертикали без изменения реологических свойств. Все технологические переделы, начиная от приготовления бетонной смеси и до ее укладки, подлежат тщательному контролю. Применяют в основном две технологические схемы доставки бетонной смеси:

* в автобетоносмесителях от централизованного бетонного узла;

* с автоматизированного бетонного узла, обеспечивающего приготовление модифицированных смесей прямо на объекте.

Второй вариант предпочтительней, поскольку позволяет оперативно управлять процессом корректировки состава бетонной смеси и сводит к минимуму изменение ее реологических свойств во времени - от начала приготовления до укладки в опалубку.

Строительство современных высотных зданий связано с применением мощных бетононасосных установок (автобетононасосов и стационарных бетононасосов). Автобетононасосы с распределительной стрелой в основном подают бетонную смесь при возведении подземной части и первых этажей сооружений. Стационарный бетононасос с переналаживаемым бетоноводом обеспечивает ее бесперебойное поступление на всю высоту здания. Распределение и подачу смеси в конструкции выполняют гидравлической распределительной стрелой, которая монтируется на технологической захватке на ранее возведенных монолитных конструкциях (рис. 3). Башенным кранам отводится роль вспомогательного средства для доставки бетонной смеси в бадьях на высоту здания.

Режим твердения бетона назначают в зависимости от конкретных условий производства работ, особенностей возводимых конструкций, требуемой распалубочной прочности, темпов возведения и т.д.

Повышенные требования предъявляют и к арматурным работам. Как правило, сварка арматуры для высотных зданий недопустима. Для стыка арматуры рекомендуется применять соединительные муфты или технологию ее вязки в построечных условиях, например с использованием специального ручного пистолета.



Тема №5. «Одноэтажное производственное здание с железобетонным каркасом». 16 корпус БНТУ

16 корпус БНТУ является примером одноэтажного промышленного здания. Корпус предназначен для проведения научных исследований. Здесь испытывают фрагменты зданий и сооружений, новые виды конструктивных элементов. Здание является двухпролётное. Пролёт - это расстояние между осями колонн. В поперечном направлении, расстояние между колоннами равно 24 метрам, общая ширина здания - 48 м. Шаг колонн - расстояние между колоннами вдоль здания. В конкретном здание, шаг колонн равен 12м, длина здания составляет 84м. Площадь здания 48*84 м. кв. Если площадь промышленного здания велика, то оно разбивается на отдельные температурные блоки. Данное сооружение выполнено в виде одного температурного блока.



Основным несущим элементом промышленных зданий является железобетонный каркас, он воспринимает вертикальную и горизонтальную нагрузки, ветровую и крановую. Элементы данного промышленного здания: колонны крайнего и среднего ряда, несущие элементы покрытия (железобетонные фермы, балки). В данном случае, в качестве покрытия, использованы плиты КЖС размером: длина - 24м, ширина - 3м, следовательно в шаге между колоннами вмещается 4 плиты.

Колонна крайнего ряда состоит из двух частей: участок от верха колонны до выступающей части колонны - консоли, называют надкрановой частью, а участок от консоли до фундамента - подкрановая часть колонны. Колонны крайнего ряда имеют прямоугольное сечение. На консоль опираются металлические подкрановые балки, на которые уложен рельсовый путь, по которому вдоль цеха движется мостовой кран массой 25 т. и грузоподъёмностью 20 т.

Колонны среднего ряда называются двухветвевыми, т.к. подкрановая часть состоит из двух ветвей, каждая из которых выполнена из центрифугированного железобетона (формование таких колонн производится с помощью центрифуги). Такая колонна внутри полая. Надкрановая же часть состоит из одной ветви. Часть, где объединяются надкрановая и подкрановая части колонны, называется траверсой. В некоторых случаях, ниже траверсы устраиваются связи между ветвями, т.е. распорки.

На торцы колонн опираются металлические подстропильные балки, на которые впоследствии опираются плиты КЖС. На траверсы колонн среднего ряда, уложены подкрановые балки, на которые, как мы уже знаем, уложен рельсовый путь мостового крана.

Пространственная жёсткость и устойчивость одноэтажного каркасного здания достигается защемлением колонн в фундаментах. В поперечном направлении пространственная жёсткость здания обеспечивается поперечными рамами, в продольном - продольными рамами, образованными колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями. По среднему ряду колонн установлена портальная связь, а по крайнему ряду - «А»-образная связь.

Система вертикальных и горизонтальных связей имеет следующие назначения: обеспечить жёсткость покрытия в целом, воспринимать ветровые нагрузки, действующие на торец здания, воспринимать тормозные усилия от мостовых кранов. Здание оборудовано краном достаточно высокой массы (30 - 50 тонн), который движется и при резком торможении возникают большие инерционные горизонтальные усилия, при которых здание может "сложиться". Чтобы токого не происходило, для этого и делают вертикальные связи, которые передают эти усилия на фундамент. Система связей работает совместно с основными элементами каркаса. Таким образом, обеспечивается прочность конструкции.

К ограждающим вертикальным конструкциям относятся стены. До высоты 5м стены выполнены из кирпича, а выше - из панелей. В торцевой стене расположены колонны стойка фахверка, которая воспринимает ветровую нагрузку. Каждое промышленное здание оборудовано воротами, в данном экспериментальном корпусе ворота распашные большой площадью ( 6*4м2), они расположены в двух торцах в каждом пролете и в связи с их большой массой, специально для ворот выполняют железобетонную раму.

Под колонны уложен столбчатый фундамент, который выполнен из монолитного железобетона. На обрезы фундамента уложены фундаментные балки, на которые уложена кирпичная кладка.

В одноэтажных промышленных зданиях устраивают полы максимальной прочности, например: бетонные, цементные, металлические или мозаичные. Эти полы, как правило, холодные, но устраивают также и тёплые полы из деревянных материалов.

К инженерному оборудованию относят: отопление, водоснабжение, канализация, вентиляция и освещение. Площадь цеха освещается с помощью естественного света, с помощью оконных проёмов в стенах, но световые дни, например, зимой короткие, именно поэтому также используется искусственное освещение.

Отапливается цех с помощью калориферов, которые крепятся на колонны. Водоудаление с кровли осуществляется через водоприёмные воронки в ливневую канализацию.

Установка вентиляторов в крыше связана с выполнением работ с высокой загазованностью.

В случае непредвиденной ситуации здание должно быть оборудовано пожарными лестницами, которые установлены в торцах здания.



Тема №6. ”Технология изготовления сборных железобетонных конструкций”. ЖБИ-1

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором соединены в единое целое затвердевший бетон и стальная арматура. Бетон хорошо сопротивляется сжатию и плохо - растяжению; стальная же арматура хорошо работает на растяжение. Железобетонные конструкции по способу изготовления разделяются на монолитные и сборные. Монолитные конструкции из железобетона используются непосредственно на том месте, где, согласно проекту, они должны быть установлены. Конструкции из железобетона сборные зачастую экономичнее монолитных, поскольку изготовляются на специализированных заводах и полигонах, а технологический процесс производства рационально организован и высокомеханизирован.

Сущность сборных железобетонной конструкций, против монолитных, состоит в том, что конструкции изготавливаются на заводах ЖБИ, а затем доставляются на стройплощадку и монтируются в проектное положение. Основное преимущество технологии сборного железобетона в том, что ключевые технологические процессы происходят на заводе. Это позволяет достичь высоких показателей по срокам изготовления и качеству конструкций. Кроме того, изготовление предварительно напряженных ЖБК возможно, как правило, только в заводских условиях.

На предприятиях сборного железобетона создаются механизированные технологические линии:

а) для изготовления кодойн, ригелей и балок;

б) по производству фундаментов и прочих массивных конструкций;

в) по производству панелей, покрытий и перекрытий.

На этих предприятиях широкое распространение получили три основных метода механизации изготовления сборных бетонных и железобетонных конструкций: стендовый, поточно-агрегатный и поточно-конвейерный.

При стендовом методе все операции (формование, затвердевание, распалубка, обработка поверхности) в течение всего процесса изготовления изделий проводятся на стационарных стендах. Формы с изделием как в процессе изготовления, укладки и уплотнения бетонной смеси, так и в процессе затвердевания бетона остаются на месте, а производственные звенья и технологическое оборудование (формующие механизмы) последовательно перемещают от одной неподвижной формы, в которой формуется изделие, к другой. Само изделие передвигается только 1 раз -- во время перевозки его на склад готовой продукции.



Стендовый метод целесообразен при производстве крупных деталей, а также при использовании специального оборудования для формования определенного вида изделий.

Поточно-агрегатный метод производства сборных железобетонных деталей характеризуется тем, что технологические операции изготовления изделия выполняются на разных рабочих постах. По этой схеме формы с изделиями с помощью подъемно-транспортных средств перемещаются от поста к посту с остановками, необходимыми для выполнения каждой операции. При этом затвердевание бетона происходит не на месте формовки, а в специальных пропарочных камерах. После тепловой обработки формы с изделием передвигаются на пост распалубки, откуда готовые изделия перевозятся на склад готовой продукции, а формы возвращаются на пост формования. Поточно-агрегатный метод весьма гибкий и позволяет наиболее просто организовать изготовление разнообразных изделий: плит, панелей, настилов, прогонов, ригелей, колони и др. Для перехода от производства одного типа изделия к другому требуется только замена форм



При поточно-конвейерном методе производства сборных железобетонных деталей изделия и формы-вагонетки перемещаются от одного поста к другому по конвейеру с принудительным ритмом, определяемым наиболее длительной операцией; при этом машины, обрабатывающие эти изделия, и оборудование остаются на своих местах, а формы-вагонетки проходят сначала подготовительные посты, где их очищают и смазывают. Затем они поступают на основные посты, на которых в строго определенном порядке укладываются арматура и закладные части, а также укладывается и уплотняется бетонная смесь. Пройдя все посты, изделие направляется в камеры пропаривания непрерывного действия туннельного типа, где оно пропаривается, продолжая безостановочно двигаться.

По выходе из камеры и последующем выпрессовании из формы изделие поступает на склад готовой продукции, а форма -- на пост. Для каждого вида изделий на таком заводе устраивается специализированная конвейерная линия.

Производство сборных железобетонных элементов наиболее эффективно в том случае, когда на заводе изготовляют серии однотипных элементов. Технологический процесс при этом совершенствуется, снижается трудоёмкость изготовления и стоимость изделий, улучшается их качество. Отсюда вытекает важнейшее требование, чтобы число типов элементов в здании было ограниченным, а применение их массовым (для возможно большего числа зданий различного назначения).

С этой целью типизируют элементы, т.е. для каждого конструктивного элемента здания отбирают наиболее рациональный, проверенный на практике, тип конструкции с наилучшими по сравнению с другими решениями технико-экономическими показателями. Выбранный таким образом тип элемента принимается для массового заводского изготовления.

Чтобы одни и те же типовые элементы можно было широко применять в различных зданиях, расстояния между колоннами в плане и высоты этажей унифицируют, т.е. приводят к ограниченному числу размеров.

Элементы сборных конструкций при подъёме, транспортировании и монтаже испытывают нагрузку от веса, при этом расчётные схемы элементов могут существенно отличаться от расчётных схем в проектном положении. Сечение элементов, запроектированное на восприятие усилий в проектном положении, в процессе транспортирования и монтажа в ряде случаев может оказаться недостаточным. В связи с этим необходимо расчётные схемы элементов назначать так, чтобы усилия, развивающиеся при транспортировании и монтаже, были возможно меньше. Для этого надо устанавливать соответствующее расположение монтажных петель, строповочных отверстий, мест опирания, которые должны быть указаны на рабочих чертежах элементов.

Конструкции плоских перекрытий. Железобетонные плоские перекрытия - наиболее распространённые конструкции, применяемые в строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений. Их широкому применению в строительстве способствует высокая экономичность, жёсткость, огнестойкость и долговечность. По конструктивной схеме железобетонные перекрытия могут быть разделены на две основные группы: балочные и безбалочные. Конструктивные схемы перекрытий при сборном и монолитном выполнении различны, поэтому классификация перекрытий ведётся по конструктивным признакам: балочные сборные; ребристые монолитные с балочными плитами; ребристые монолитные с плитами, опёртыми по контуру; балочные сборно-монолитные; безбалочные сборные; безбалочные монолитные; безбалочные сборно-монолитные.

Плиты в составе конструктивных элементов перекрытия в зависимости от отношения сторон опорного контура могут быть:

а) при отношении сторон L1/L2>2 - балочными, работающими на изгиб в направлении меньшей стороны, при этом изгибающим моментом в направлении большей стороны ввиду его небольшой величины пренебрегают;

б) при отношении сторон L1/L2?2 - опёртыми по контуру, работающими на изгиб в двух направлениях, с перекрёстной рабочей арматурой.

В строительстве, как правило, применяют сборные перекрытия, отличающиеся высокой индустриалъностью. Монолитные перекрытия применяют редко, главным образом в зданиях, возводимых по индивидуальным проектам.

Тип конструкции перекрытия выбирают в каждом случае по экономическим соображениям в зависимости назначения здания, величины и характера действующих нагрузок, местных условий и др.

Балочные сборные перекрытия. В состав конструкций балочного панельного сборного перекрытия входят плиты и поддерживающие их балки, называемые ригелями, или главными балками.

Плиты перекрытий для уменьшения расхода материалов проектируют облегчёнными - пустотными или ребристыми. При удалении бетона из растянутой зоны сохраняют лишь рёбра шириной, необходимой для размещения стальных каркасов и обеспечения прочности панелей по наклонному сечению. При этом плита работает на изгиб как балка таврового сечения. Верхняя полка плиты также работает на местный изгиб между рёбрами. Нижняя полка, образующая замкнутую пустоту, создаётся при необходимости устройства гладкого потолка.

Плиты изготавливают с пустотами различной формы; овальной, круглой и т.п. В панелях значительной ширины устраивают несколько рядом расположенных пустот.

Общий принцип проектирования плит перекрытий любой формы поперечного сечения состоит в удалении возможно большего объёма бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных рёбер, обеспечивающих прочность элемента по наклонному сечению, в увязке с технологическими возможностями завода-изготовителя.

Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами. Сущность конструкции монолитного ребристого перекрытия в том, что бетон в целях перекрытия удалён из растянутой зоны сечений, где сохранены лишь рёбра, в которых сконцентрирована растянутая арматура. Полка рёбер - плита - работает на местный изгиб по пролёту, равному расстоянию между второстепенными балками.

Ребристые монолитные перекрытия с плитами, опёртыми по контуру. Плиты, опёртые по контуру, армируют плоскими сварными сетками с рабочей арматурой в обоих направлениях. Поскольку изгибающие моменты в пролёте, приближаясь к опоре, уменьшаются, количество стержней в приопорных полосах уменьшают. С этой целью в пролёте по низу плиты укладывают две сетки разных размеров, обычно с одинаковой площадью сечения арматуры. Пролетную арматуру плит конструируют также из унифицированных сеток с продольной рабочей арматурой. Сетки укладывают в пролёте в два слоя во взаимно перпендикулярном направлении. Монтажные стержни сеток не стыкуются.

Балочные сборно-монолитные перекрытия. Сборно-монолитная конструкция перекрытия состоит из сборных элементов и монолитных частей, бетонируемых непосредственно на площадке. Затвердевший бетон этих монолитных участков связывает конструкцию в единую совместную работающую систему.

Сборные элементы перекрытия служат остовом для монолитного бетона и в них размещена основная, чаще всего напрягаемая арматура. Дополнительную арматуру при монтаже можно укладывать на остов из сборных элементов. Сборные элементы изготовляют из бетона относительно высоких классов, бетон же монолитных участков может быть класса В15.

Работа сборно-монолитной конструкции характеризуется тем, что деформации монолитного бетона следуют за деформациями бетона сборных элементов, и трещины в монолитном бетоне не могут развиваться до тех пор, пока они не появятся в предварительно напряжённом бетоне сборных элементов. Опыты показали, что совместная работа сборных предварительно напряжённых элементов и монолитных частей возможна и при бетонах при пористых заполнителях.

Безбалочные перекрытия. Безбалочное сборное перекрытие представляет собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн. Основное конструктивное назначение капителей в том, чтобы обеспечить жёсткое сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер расчётных пролётов панелей и создать опору для панелей. Сетка колонн обычно квадратная размером 6х6 м.

Преимущество безбалочных панельных перекрытий в сравнении с балочными - в лучшем использовании объёма помещения из-за отсутствия выступающих рёбер, облегчении устройства различных производственных проводок и коммуникаций. Благодаря меньшей конструктивной высоте безбалочного перекрытия уменьшается общая высота многоэтажного здания и сокращается расход стеновых материалов.

Безбалочное сборное перекрытие работает подобно ребристому перекрытию с плитами, опёртыми по контуру, в котором надколонные панели выполняют роль широких балок. Панели перекрытий выполняют ребристыми или пустотными, а капители - полыми или сплошными. Колонны имеют поэтажную разрезку.



Заключение

В заключении хочется отметить пользу объектной практики, как старта, к изучению предметов по нашей специальности. Я имела возможность в реальности увидеть тип здания, с которым мы столкнулись на строительном черчении. Так же мы имели возможность увидеть заводы и процессы, происходящие в цехах этого завода, что даёт нам хорошее представление о продукции из железобетона и металла, которая будет применяться нами в строительстве. Мы посетили 6 различных объектов и на их примере проследили широту используемых в строительстве материалов, типов конструкций и методов возведения. Все объекты показались мне очень интересными и на данный момент мне сложно поверить, что когда-нибудь, мы, сейчас обычные студенты, можем принять участие в возведении здания, на примере которого могут учиться другие.



Список литературы

1. В. Н. Байков "Железобетонные конструкции. Общий курс".

2. Н.Г.Буга "Архитектура гражданских, промышленных, сельскохозяйственных зданий".

3. Под редакцией Е. И. Белени "Металлические конструкции. Общий курс".

4. Ю.В.Зайцев "Строительные конструкции заводского изготовления".

5. Конспект по объектной практике

6. Интернет ресурсы: http://www.parus.by

7. http://www.maneg.by

Размещено на Allbest.ru

...