Александровский А.В. - Монтаж железобетонных и стальных конструкций

Александровский А. В., Корниенко В. С.
А46 Монтаж железобетонных и стальных конструкций: Учебник для сред. проф.-техн. училищ.— 2-е изд., перераб. и доп.—М.: Высш. школа, 1980.— 432 с, ил.— (Профтехобразование. Технология стр-ва). 65 к.
В книге приведена классификация зданий и сооружений, рассмотрены типы зданий из сборных элементов. Описан монтаж зданий и сооружений из сборных железобетонных и металлических конструкций и применяемые для этого оборудование, приспособления, механизмы. Указаны основные правила геодезической выверки при монтажных работах. Освещены особенности монтажа конструкций в зимнее время. Приведены правила техники безопасности.
Введение
Строительство как вид созидательной трудовой деятельности возникло на заре человечества. Археологические раскопки показывают, что много тысяч лет тому назад уже существовали города с благоустроенными жилищами и общественными сооружениями.
Создание таких сооружений требовало колоссальных затрат труда и времени, Известно, что знаменитую пирамиду Хеопса возводили из огромных камней более 20 лет и на ее строительстве работали 100 тысяч рабов. В средние века основными конструктивными материалами становятся дерево, кирпич и относительно небольших размеров блоки из природного камня. Металл впервые стали применять в строительстве главным образом в виде затяжек и скреп для каменной кладки в XII в. Начиная с XVIII — середины XIXв. используют металлические конструкции из чугуна. Первой такой конструкцией в России считается перекрытие крыльца Невьянской башни на Урале (1725 г.). Первый чугунный мост построен в 1784 г. в Петербурге. С середины XIX в. чугун вытесняется сталью. С использованием стальных конструкций возводят объекты черной и цветной металлургии, энергетической, нефтеперерабатывающей и угольной промышленности. Наряду с обычной углеродистой сталью промышленность поставляет для нужд строительства высокопрочные легированные стали. Все шире используют алюминиевые конструкции.
В 1886 г. в России и одновременно в Германии впервые применили монолитные железобетонные конструкции, а в 20—30-х годах нашего столетия — сборные железобетонные. В нашей стране строительство из сборных Железобетонных конструкций стало бурно развиваться с 50-х годов.
Главная задача современного этапа экономического развития состоит в последовательном осуществлении курса Коммунистической партии на подъем материального и культурного уровня жизни народа на основе Динамичного и пропорционального развития общественного производства и повышения его эффективности, ускорения научно-технического прогресса, роста производительности труда, всемерного улучшения качества работы во всех звеньях народного хозяйства. Для решения этой задачи реконструируют действующие и вводят в действие новые производственные мощности — заводы, шахты, электростанции, строят жилые дома, театры, магазины.
Все чем сильна и богата наша социалистическая держава, создано трудом советских людей, руководимых КПСС. В Конституции СССР получили концентрированное отражение итоги грандиозных социально-экономических преобразований в нашей стране за годы Советской власти. В ней закреплено великое завоевание социалистического строя — право на труд. При этом гарантируется свободный выбор профессии, рода занятий в соответствии с призванием, способностями, профессиональной подготовкой и с учетом общественных потребностей. Государство берет на себя заботу об улучшении условий и охране труда, его научной организации, о сокращении, а в дальнейшем и полном вытеснении тяжелого физического труда на основе комплексной механизации и автоматизации производства.
В настоящее время строительство все больше превращается в непрерывный процесс комплексной сборки зданий и сооружений из укрупненных конструкций, деталей и узлов заводского изготовления. Перенесение значительной части строительных процессов в заводские условия позволяет облегчить и улучшить условия труда, сократить его затраты, снизить стоимость продукции, механизировать на строительном объекте монтажные работы.
В современном строительстве монтаж сборных конструкций стал ведущим процессом. В промышленном строительстве сборка стальных конструкций всегда определяла темпы строительства. В настоящее время оно характеризуется сочетанием сборных стальных и железобетонных конструкций. В гражданском строительстве сборные железобетонные конструкции широко применяются для возведения большинства зданий. Крупнопанельные и объемно-блочные дома составляют 45% вводимого фонда. В ряде городов из сборных железобетонных конструкций возводится до 90% всей жилой площади.
Основой роста производительности труда в строительстве является дальнейшая индустриализация его, основанная на массовом применении сборных элементов заводского изготовления и на использовании современных средств механизации и автоматизации строительных процессов. Разработанные проектными организациями каталоги унифицированных деталей позволяют возводить здания различного назначения и внешнего вида.
Внедрение электронно-вычислительной техники в сферу управления строительством позволяет оптимизировать планы, улучшить использование людских и материальных ресурсов, органически объединить в единый процесс проектирование, производство конструкций и строительно-монтажные работы.
Неуклонно возрастающий объем строительства, повышение сборности зданий и сооружений, укрупнение монтажных блоков, переход к строительству многоэтажных зданий требуют высококвалифицированных кадров рабочих-монтажников, обладающих высоким уровнем теоретических знаний и профессиональной подготовки и умеющих сочетать их в повседневной практической работе.
Постановлениями «О дальнейшем совершенствовании процесса обучения и воспитания учащихся системы профессионально-технического образования» (1977 г.), «О мерах по дальнейшему улучшению подготовки квалифицированных кадров и закреплению их в строительстве» (1979 г.) Центральный Комитет КПСС и Совет Министров СССР подчеркнули, что обеспечение народного хозяйства страны молодыми рабочими кадрами является задачей огромной политической и народнохозяйственной важности, В постановлениях изложена расширенная программа работы по совершенствованию профессионально-технического образования. Установлены задания министерствам и ведомствам по строительству и вводу в эксплуатацию новых профессионально-технических училищ. Министерства и ведомства обязаны предоставить для производственной практики учащихся ПТУ оплачиваемые работы, создавать им необходимые производственные и жилищно-бытовые условия, безопасные условия труда.
Плодотворный труд на благо Родины — патриотически долг и дело чести каждого советского гражданина. Быть достойной сменой старшему поколению — почетная обязанность молодого человека, вступающего в ряды родителей нового общества.
Глава I
Части зданий и сооружений
§ 1. Классификация зданий и сооружений
Сооружения возводят для различной деятельности людей. Сооружения, в которых нет помещений для проживания или работы людей (или эти помещения не определяют главного назначения), называются инженерными (специальными). Сооружения с внутренними помещениями, предназначенными для различной деятельности людей, называют зданиями.
Здания предназначаются для производственной и культурной деятельности, проживания людей, отдыха, лечения и т. п. Они подразделяются на гражданские, промышленные и сельскохозяйственные.
Гражданские здания — это жилые дома, учебные заведения, больницы, санатории, магазины, рынки, театры, а также здания административного назначения, в которых размещаются и действуют различные организации и учреждения. Промышленные здания строят для нужд промышленности, транспорта, энергетики; это заводы, фабрики, гаражи, депо, электростанции.
Сельскохозяйственные здания предназначаются для обслуживания сельского хозяйства; это склады кормов, коровники, птичники, теплицы. По числу этажей здания бывают одноэтажные, малоэтажные (два-три этажа), многоэтажные. Этаж образуется из помещений, размещенных на одном горизонтальном уровне. Различают этажи надземные, у которых полы располагаются выше уровня отметки тротуара; цокольные — с полами ниже отметки тротуара не более чем на 0,5 высоты этажа; подвальные, пол которых находится ниже отметки тротуара более чем на 0,5 высоты этажа. В некоторых зданиях есть помещения во внутреннем объеме чердака — мансардные.
Каждое здание должно соответствовать своему назначению; при проектировании учитывается необходимость создания в нем наилучших условий труда, производственного процесса, быта. Основные требования, предъявляемые к зданию, следующие: прочность и устойчивость под воздействием нагрузок, капитальность, зависящая от огнестойкости и долговечности.
Прочность и устойчивость здания обеспечиваются выбором при проектировании соответствующей конструктивной схемы, расчетом конструкций и подбором материалов для них.
Огнестойкость определяется степенью возгораемости элементов и строительных материалов, применяемых для строительства здания. Строительные материалы и конструкции по возгораемости разделяются на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся все искусственные и природные неорганические материалы, применяемые в строительстве (камень, металлы и др.). Трудносгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть только при наличии источника огня, а после удаления источника горение и тление прекращаются (асфальтовый бетон, минераловатные плиты). Сгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и тлеют и продолжают гореть и тлеть после удаления источника огня; это органические материалы, не отвечающие требованиям, предъявляемым к несгораемым или трудносгораемым материалам. Конструкции из сгораемых материалов, будучи защищены несгораемыми материалами, становятся трудносгораемыми или несгораемыми. Пределы огнестойкости конструкций определяются временем в часах от начала испытания конструкции на огнестойкость до возникновения в конструкции сквозных трещин или повышением температуры на необогреваемой поверхности до 140—180° С, или обрушением конструкции.
Долговечность здания, т. е. способность сохранять прочность и устойчивость, обусловливается долговечностью его основных конструкций. Она зависит от сопротивляемости материалов, из которых выполнены конструкции, различным физическим и химическим воздействиям, т. е. от таких свойств материалов, как водо- и морозостойкость, устойчивость против коррозии, загнивания и др. Долговечность здания зависит также от качества строительных работ и соблюдения правил эксплуатации. В зависимости от проектируемого срока службы здания и сооружения подразделяются на временные и капитальные.
К инженерным (специальным) сооружениям относятся вертикальные, горизонтальные и траншейные резервуары для жидкостей; газгольдеры для различных газов; бункера и сил осы для сыпучих и полужидких материалов; градирни для охлаждения технологической воды; опоры линий электропередач; высотные объекты связи — радио- и телевизионные мачты и башни; мосты через водные препятствия, глубокие овраги, железнодорожные и шоссейные дороги; транспортные галереи, возводимые на предприятиях между цехами и установками; дымовые и вентиляционные трубы; водонапорные башни; бункерные эстакады.
Здания и сооружения возводят из различных материалов. Наиболее часто применяют бетон, железобетон (монолитный и сборный), сталь, алюминий и его сплавы, кирпич, дерево, полимерные материалы. Изделия из бетона и железобетона поступают на строительную площадку с заводов-изготовителей в виде готовых сборных элементов; это фундаментные блоки, колонны, ригели, стропильные и подстропильные фермы и балки, подкрановые балки, плиты покрытий и перекрытий, стеновые панели. Арматуру железобетонных конструкций и закладные детали делают из стали. Сталь используют в виде колонн, подкрановых балок, стропильных ферм, светоаэрационных фонарей и т. п. для конструкции промышленных зданий с тяжелыми нагрузками. Из стали, как правило, изготовляют фермы пролетом от 20 м и выше.
Вместо тяжелых железобетонных плит для покрытий промышленных зданий все шире внедряют панели из профилированного стального настила. Из специального профильного проката и штампованных профилей изготовляют на специализированных заводах фонарные и стеновые (фасадные) переплеты остекления. Листовой и профильный стальной прокат служит материалом для возведения пролетных строений мостов, транспортных галерей, газгольдеров и резервуаров. Для высотных объектов связи используют листовой и профильный стальной прокат и трубы. Опоры линий электропередач делают преимущественно из стали, реже из железобетона. Из алюминиевых сплавов изготовляют ограждающие конструкции (оконные и фонарные переплеты, стеновые перегородки, кровельные панели, двери и витражи). Алюминиевые сплавы применяют также в конструкциях пролетных строений мостов, стропильных ферм и профилированного кровельного настила.
§ 2. Основные части зданий.
Унификация и стандартизация сборных конструкций
Части зданий. Каждое здание состоит из взаимосвязанных архитектурно-конструктивных элементов (частей), выполняющих определенные функции. Части зданий и отдельные элементы подразделяются на несущие, которые воспринимают все действующие на здание нагрузки (собственный вес постоянных частей здания и сооружения, вес оборудования, нагрузки от снега, ветра, людей); ограждающие, которые изолируют внутренние помещения от колебаний температуры наружного воздуха, ветра, шума и разделяют здание на отдельные помещения; совмещающие несущие и ограждающие функции.
Основными частями здания (рис. 1) являются фундаменты 3, наружные 10 и внутренние 8 стены, перегородки, 5, перекрытия 6, 7, крыша 12, покрытия, колонны, лестницы 11, 15, балконы, окна, двери, фонари.
Основание — грунты, находящиеся под подошвой фундамента. Основания бывают естественные и искусственные. Естественными называются такие основания, в которых нагрузка воспринимается грунтом, находящимся в состоянии его природного залегания; если грунт предварительно искусственно укрепляют, он является искусственным основанием.
Грунт естественного основания должен иметь достаточную несущую способность, обладать равномерной и небольшой сжимаемостью, быть неподвижным, не выпучиваться при замерзании. Несущая способность грунта определяется нагрузкой, при которой осадка основания не превосходит величин, указанных в Строительных нормах и правилах. Грунты подразделяются на скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Для создания искусственного основания грунты укрепляют различными способами: заменой слабого грунта более прочным (созданием песчаных или гравийных подушек); поверхностным уплотнением с помощью катков, виброплит или трамбовочных плит; глубинным уплотнением песчаных грунтов вибрацией или слабых грунтов песчаными сваями; закреплением слабых грунтов с помощью нагнетания в них добавок.
Фундамент — несущий элемент здания, воспринимающий нагрузки от здания и передающий эти нагрузки на основание. К фундаменту предъявляют ряд требований: он должен быть прочным и устойчивым, сопротивляться воздействию грунтовых и агрессивных вод, быть морозостойким, долговечным. Глубина заложения фундамента указывается в проекте с учетом указаний СНиП II-15-74. Фундаменты бывают ленточные (рис. 2, а, б), столбчатые (рис. 2, в, г) у сплошные плитные, свайные (рис. 2, д9е).
Ленточные фундаменты, выполняемые в виде непрерывной стенки, воспринимают нагрузку от стены. Обычно они имеют прямоугольное поперечное сечение и уширенную подошву ступенчатой формы или прямоугольное сечение верхней части, опирающейся на уширенную железобетонную подушку (см. рис. 2, а, б). Ленточные фундаменты выполняют из сборных железобетонных блоков (рис. 3, ау б), монолитного бетона, бутовой или кирпичной кладки.
Столбчатые фундаменты (см. рис. 2, в, е) применяют под отдельно стоящие опоры — колонны, а также под стены, которые в этом случае опираются на фундаментные балки или перемычки. Столбчатые фундаменты устраивают монолитными или из сборных бетонных или железобетонных блоков (рис. 4,а—г). Колонны опирают на железобетонные фундаменты в виде целых или составных опор.
Сплошные (плитные) фундаменты выполняют для восприятия больших нагрузок и устраивают их под всем зданием или его частью в виде сплошной железобетон ной ребристой или безбалочной плиты.
Свайные фундаменты представляют собой несколько свай-стержней 5 (см. рис. 2, д, е), погруженных в грунт; поверху сваи перекрывают плитой или балками — ростверками 6; благодаря ростверку достигается совместная работа всех свай. Ростверк выполняют из сборных элементов или делают монолитным. На ростверк спираются несущие конструкции здания или сооружения.
Свайные фундаменты обладают меньшими осадками, чем другие, их устанавливают на любых грунтах, кроме скальных. Применение свайных фундаментов позволяет снизить объем земляных работ и уменьшить расход материалов и конструкций.
По способу передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на висячие (см. рис. 2, д), которые при забивке уплотняют рыхлый грунт, не доходя до плотного, и передают нагрузку от сооружения главным образом за счет трения боковой поверхности сваи о грунт; сваи-стойки (см. рис. 2, е), которые проходят через слабые грунты и опираются нижним концом на плотный. Сваи, погружаемые в грунт забивкой, вибрированием или вдавливанием, называют погруженными; сваи, изготовляемые на месте из бетона или железобетона заполнением скважин в грунте, называют набивными. Наиболее распространены железобетонные сваи с поперечным сечением в виде квадрата или круга, сплошные или пустотелые.
...