Зюлко, Орлик - Монтаж стальных конструкций
В книге польских авторов на опыте возведения различных объектов ПНР и за рубежом рассмотрены современные методы монтажа стальных строительных конструкций. Приведены способы монтажа промышленных цехов, зрелищных и спортивных залов, высотных зданий, цилиндрических вертикальных и шаровых резервуаров, магистральных трубопроводов, ангаров, байки, труб, мачт линий высокого напряжения и водонапорных башем.
Для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских организаций.
Табл. 8, ил. 333, список лит.: 175 назв.
Рекомендовано к изданию Центральным научно-исследовательским и проектным институтом строительных металлоконструкций им. Н.П. Мельникова.
© Arkady, Warszawa, 1980
© Предисловие к русскому изданию.
Перевод на русский язык. Стройиздат, 1984
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
В связи с огромными объемами промышленного, гражданского и специального (транспортного, энергетического и пр.) строительства в нашей стране в последнее время особенно остро стоит вопрос об эффективности капитальных вложений. В решениях- ХХIV, ХХV и ХХVI съездов КПСС четко указаны пути наиболее эффективного повышения технического уровня отечественного строительства, предусматривающие, в частности, сокращение сроков строительства, повышение уровня индустриализации строительных работ, увеличение степени заводской готовности строительных конструкций и деталей, расширение объема применения облегченных (в том числе металлических) конструкций, повышение оснащенности строительства высокопроизводительными машинами, монтажным оборудованием, транспортными средствами и пр.
Одним из важных рычагов повышения эффективности капитального строительства в нашей стране является систематическое изучение передового зарубежного опыта и оперативное использование его в многообразной отечественной практике.
В предлагаемой советскому читателю книге польских авторов Е. Зюпко и Г. Орлика приведены многочисленные примеры эффективного монтажа металлических конструкций зданий и сооружений различного назначения, почерпнутые из опыта ПНР, ряда европейских стран и США.
Следует отметить, что в польском издании настоящей книги достаточно широко освещен и советский опыт монтажа металлоконструкций, относящийся к 60—70-м годам и описанный главным образом на основе публикаций в журнале "Монтажные и специальные работы в строительстве": цех завода Атоммаш, концертный зал и 21-этажное здание в Киеве, мостовые переходы нефтепровода "Дружба" и др.
Поскольку настоящая книга издается в СССР для ознакомления советских специалистов с передовым зарубежным опытом, представилось целесообразным описание отечественных достижений в области монтажа металлоконструкций исключить из русского издания во избежание ненужных повторений.
В книге подробно изложены особенности конструктивных решений и обусловленные ими, равно как и другими причинами, методы монтажа производственных зданий различных отраслей промышленности, спортивно-зрелищных и других общественных зданий, ангаров, водонапорных башен, дымовых труб, опор ЛЭП, осветительных мачт, высотных зданий, цилиндрических и шаровых резервуаров, магистральных трубопроводов, транспортерных галерей, опорных конструкций технологических трубопроводов и др.
В связи с интенсивным строительством магистральных трубопроводов в северных районах СССР особый интерес представляет подробное описание трансаляскинского нефтепровода, подготовленное авторами специально для русского издания.
Использование на отечественных авиалиниях гигантских аэробусов ИЛ-86 несомненно ставит задачу создания ангаров соответствующих размеров для их ремонта.
Описание методов монтажа больших ангаров в ряде городов США и Европы дает ясное представление об их особенностях как конструктивного, так и технологического характера.
Определенный интерес представляет технология монтажа самого высокого в настоящее время в мире здания Сире Тауэр в Чикаго и других высотных зданий в США и Канаде.
Анализ материала книги убедительно показывает, что наибольший эффект достигается в тех случаях, когда монтажные требования — простота, удобство, высокая скорость и безопасность монтажа, обеспечивающие беспрепятственный подъем и установку в проектное положение, выверку и закрепление монтажных элементов — тщательно проработаны и учтены еще на стадии проектирования. Книга, естественно, не содержит технико-экономического анализа эффективности тех или иных методов монтажа применительно к тем или иным зданиям и сооружениям. Это объясняется как различными социально-экономическими условиями в разных странах, так и различными техническими возможностями организаций и фирм, осуществляющих монтаж конструкций. Однако и без этого книга, на наш взгляд, выполняет свою главную задачу — дает достаточно обширную информацию о современных методах монтажа металлоконструкций и будит инженерную фантазию, ибо монтаж каждого сложного, а тем более уникального объектов представляет собой оригинальную инженерную задачу, требующую поистине творческого подхода и осмысления всего накопленного опыта.
Книга представляет интерес для специалистов монтажных, проектных и научно- исследовательских организаций, а также для преподавателей и студентов строительных вузов.
Канд. техн. наук М.В. Предтеченский
ВВЕДЕНИЕ
Монтаж конструкций, представляющий одну из последних стадий строительства здания или сооружения, является одновременно проверкой предпосылок и решений, принятых во время проекта. Цель, стоящая перед всеми специалистами, которые участвуют в проектировании объекта, включая специалистов в области расчета конструкций, их монтажа, инженерного оборудования, сварки, организации работ и т.д., заключается в разработке простой с точки зрения монтажа конструкции, которую обычно называют "технологичной". Для этого необходимо, чтобы метод монтажа конструкции был выбран на стадии технического проекта, т.е. еще до разработки детальных конструктивных решений. При определении методов монтажа конструкции, безусловно, полезно обратиться к опыту строительства объектов со сходными характеристиками. С этой целью и неписана настоящая монография, в которой использован опыт строительства объектов различного назначения в Польше и других странах за последние двадцать лет. В этот период в Польше был построен ряд зданий и сооружений, монтаж которых свидетельствует о большой творческой находчивости, высоком техническом уровне, а также о смелости проектировщиков и монтажников.
Эти весьма поучительные примеры не всегда достаточно известны широким кругам инженеров-строителей, а ведь они должны быть источником творческого вдохновения.
Монтаж конструкций представляет собой многофакторную проблему, в связи с чем рассматривать и оценивать его можно с самых различных точек зрения. Можно обратить особое внимание на статические задачи монтаже, можно выдвинуть на первый план вопросы организации и экономической эффективности производства работ, а можно детально рассматривать монтажное оборудование или приспособления, ибо каждый из этих аспектов оказывает определенное влияние на технологию строительства. Однако все указанные вопросы достаточно полно освещены в различных публикациях, а также в каталогах фирм, выпускающих строительное оборудование.
Поэтому в настоящей книге было решено представить особенности различных методов монтажа на основании возможно большего числа примеров. Наиболее важное место отведено промышленным зданиям и залам различного назначения, где применение стальных конструкций получило самое широкое распространение. Авторы старались представить наиболее интересные примеры и решения. В соответствии с целью книги внимание в ней сконцентрировано на технических аспектах методов монтажа. Авторы не проводили оценки экономической эффективности монтажа, поскольку она зависит не только от принятого метода возведения объекта. Тем не менее представленные в книге примеры при правильной организации работ создают возможности получения соизмеримых экономических показателей.
Трудоемкость монтажа как один из критериев его оценки была указана лишь в немногих источниках. Кроме того, оценка экономической эффективности приводимых в книге методов монтажа осложнялась тем, что рассматриваемые примеры относятся к разным странам и охватывают почти двадцатилетний период, в течение которого неоднократно изменялись соотношения основных слагаемых затрат в строительстве.
В книге -в основном представлены фотографии и схемы конструкций, а чертежи конструктивных элементов даны только в тех случаях, когда они необходимы для характеристики метода монтажа. Отсутствует также описание монтажного оборудования, технические характеристики которого можно найти в соответствующих публикациях и каталогах (например, в сборнике "Строительные машины", Варшава, Аркады, 1974). Более подробно описаны лишь методы монтажа конструкций с применением вертолетов, так как большинство инженеров-строителей мало знакомы c этим методом. Также достаточно подробно описано монтажное оборудование, запроектированное исключительно для возведения уникальных объектов, например для мачты Центральной радиостанции в Гомбине.
Авторы старались подобрать примеры таким образом, чтобы они отражали современные тенденции монтажа. В целом эти тенденции сводятся к монтажу максимально укрупненных элементов, а также к индустриализации как укрупнительной сборки конструкций, так и самого процесса монтажа. Несмотря на то что в современных условиях монтаж характеризуется значительной насыщенностью строительной площадки высокопроизводительным оборудованием, в некоторых случаях описан монтаж конструкций, выполненный при использовании простого и даже устаревшего оборудования. Включение этих примеров в книгу было обусловлено оригинальными и тщательно продуманными методами монтажа. Подбор приваленных в книге примеров был необычайно труден. В Польше и за рубежом насчитывается много объектов, сооруженных весьма интересными способами. Поэтому авторы старались представить наиболее типичные объекты, которые могут явиться примером для возможно большего числа сооружений. Нельзя было также не описать такие уникальные объекты, как универсальный зал в Катовице или телевизионная башня в Торонто. Однако в некоторых случаях пришлось отказаться от описания интересного с точки зрения технологии монтажа объекта из-за отсутствия достаточно точных данных, характеризующих основные принципы и методы возведения этого объекта. Номенклатура и классификация методов монтажа также вызывали некоторые трудности. Например, метод, которым сооружались цеха заводов малолитражных автомобилей в городах Бельско-Бяла и Тыхы, имеет в технической литературе три названия: конвейерный, поточный и конвейерно-ритмичный. Однако все эти определения касаются лишь метода монтажа покрытия и инженерного оборудования, поскольку другие несущие элементы цеха —колонны, подкрановые балки—монтировались из отдельных элементов, а стеновые ограждения — блочным Методом. Этот пример показывает, насколько трудно иногда дать краткое однозначное определение методе монтажа.
Основное внимание авторы книги старались сконцентрировать на сути анализируемых методов монтажа: давая им те или иные названия, авторы стремились к тому, чтобы они были краткими, по возможности широко распространенными и, прежде всего, точно отражали смысл метода.
1. МОНТАЖ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ, ЗРЕЛИЩНЫХ И СПОРТИВНЫХ ЗАЛОВ
Различное назначение зданий зального типа обусловливает широкое разнообразие их конструктивных решений, что, в свою очередь, оказывает влияние на особенности методов возведения этих объектов [ 3 ].
Из применяемых в настоящее время методов монтажа зданий зального типа можно выделить четыре, которые отвечают современным требованиям монтажа.
Поэлементный монтаж. В этом случае отдельными элементами являются балки, колонны, фермы, арки или другие несущие элементы. Данный метод чаще всего применяется при возведении зданий зального типа, выполняемых по индивидуальным проектам. К подобным зданиям обычно предъявляются особые архитектурные и эксплуатационные требования.
Такими объектами общественного назначения являются зрительные и спортивные залы, вокзалы, а также некоторые промышленные здания. С учетом особенностей их конструктивных решений метод монтажа из отдельных элементов зачастую является единственным возможным и рациональным методом. Однако следует стремиться к монтажу элементов, укрупненных на земле, причем степень укрупнения должна быть максимальной. В качестве примера можно привести монтаж колонн цеха на сталелитейном заводе металлургического комбината "Катовице". Для укрупнительной сборки колонн (выполнения монтажных стыков) был создан стационарный монтажный стенд (рис. 1.1) 161 3. Масса одной колонны, монтируемой в собранном виде, составляла около 77 т (рис. 1.2).
Монтаж блочным методом. Определение "блочный метод" охватывает весьма различные понятия и методы монтажа и часто относится даже к небольшим элементам, монтируемым в собранном виде. С точки зрения современного монтажа эти случаи не представляют особого интереса, причем им неправильно приписывается название блочного монтажа. Конструктивные элементы, соединенные монтажными стыками, не представляют собой монтажного блока, а являются лишь одиночными укрупненными конструктивными элементами. Под названием блочный монтаж мы понимаем такой монтаж, при котором несколько отдельных конструктивных элементов объединяются в жесткий пространственный монтажный блок, поднимаемый и монтируемый в целом виде (рис. 1.3).
В случае зданий зального типа монтажными блоками являются, например, конструкция покрытия, собранная из двух ферм, прогонов, связей и кровли; стеновое ограждение, собранное из ригелей, стоек и заполнения; две колонны, соединенные ригелем, балкой перекрытия или продольными связями.
В то же время нельзя отнести к монтажному блоку, например, строительную ферму, монтируемую целиком, несмотря на то, что она была собрана на строительной площадке из нескольких отправочных элементов. Не масса или число монтажных стыков, а наличие конструктивных блоков, состоящих из различных элементов, определяет блочный характер монтажа. Этот метод пригоден прежде всего для возведения многопролетных промышленных зданий с площадью застройки примерно до
Примером правильно запроектированной конструкции, предназначенной для монтажа блочным методом, является покрытие одного из цехов металлургического комбината "Катовице" (рис. 1.4). Конструкция покрытия исключает наличие спаренных ферм. В результате вывода ферм из вертикальной плоскости и соответствующего расположения монтажных стыков прогонов достигнуто значительное упрощение работ за счет возможности соединения элементов конструкции покрытия в монтажные блоки.
Вследствие развития тяжелого монтажного оборудования и в частности, кранов блочный монтаж требует хорошей организации и обеспечения своевременных поставок материалов, чтобы сократить до минимума просто» тяжелого оборудования. Весьма важно также правильно выбрать место дот сборки монтажных блоков. При этом весьма существенно, чтобы расстояние от места сборки блока до места его установки было как можно короче. Правильное размещение площадки для сборки монтажных блоков показано на рис. 1.5.
Сборку элементов покрытия в монтажные блоки можно вести на земле в соответствующем пролете непосредственно в месте подъема (особенно при монтаже структурных покрытий). При этом применяют два способа подъема монтажных блоков. Первый из них — так называемый метод подъема плиты, который заключается в подъеме блока покрытия с использованием граней смонтированных несущих колонн или специально установленных монтажных опор (рис. 1.6). Второе решение заключается в сборке блока покрытия в положении, повернутом на небольшой угол относительно колонн. После подъема блок поворачивается до проектного положения установки и опускается на колонны (рис. 1.7).
Блочный метод особенно рационален при монтаже промышленных зданий с шедовым покрытием; это связано с безопасностью работ, а также с сегментным характером конструкции покрытия. При возведении шедовых покрытий из одиночных элементов вследствие неправильно выбранного направления монтажа происходили аварии [6-7] в результате потери устойчивости верхнего пояса прогона, который в этот период оставался нераскрепленным. Блочный метод полностью исключает эту опасность. Применяется также метод, представляющий собой комбинацию поэлементного монтажа и блочного метода. В качестве примеров можно привести монтаж покрытия универсального зала в Катовице или монтаж купола зала в Ополе.
Монтаж методом надвижки. Монтаж покрытий методом надвижки заключается в укрупнительной сборке несущего элемента покрытия за пределами места установки и надвижке его в проектное, положение по специально подготовленному пути. Надвигаться могут одиночные конструктивные элементы (например, одна ферма покрытия,), а также укрупненные и раскрепленные связями монтажные блоки (рис;. 1.8).
Метод надвижки применяется чаще всего в тех случаях, когда строительная площадка имеет ограниченные размеры, в связи с чем с помощью других методов монтажа нельзя обеспечить скорость и высокое качество работ. Это ограничение может заключаться либо в отсутствии доступа внутрь объекта, либо в наличии слишком малой территории вокруг сооружаемого объекта.
Ограничение доступа внутрь объекта может наблюдаться, например, при строительстве вокзалов, крытых катков, плавательных бассейнов и других объектов, возведение которых предусматривает одновременный монтаж несущей конструкции и различного оборудования внутри объекта.
Размещение объектов в условиях города часто связано с тем, что краны могут быть установлены только с одной стороны, что при ограниченной длине стрелы диктует необходимость применения метода надвижки как единственно возможного.
Надвижка покрытий применяется также в случае предварительного напряжения несущих элементов покрытия на земле [43] или при замене покрытия [130]. В последнем случае монтаж может быть выполнен быстро с минимальными остановками работы внутри перестраиваемого объекта.
Монтаж поточным методом. Этот метод удобен при строительстве многопролетных зданий площадью более
Поточный метод монтажа можно применять при наличии следующих условий:
площадь здания составляет не менее
сегментная конструкция здания позволяет делить покрытие на отдельные монтажные блоки;
имеется возможность выделить территорию для организации монтажной линии и складов материалов;
подрядные организации обеспечены необходимым монтажным оборудованием и инструментом;
обеспечена непрерывность поставки конструкций и материалов.
Возможность применения поточного метода тесно связана с конструктивным решением покрытия. Это выражается прежде всего в сегментном решении конструкции покрытия, соответствующей конструкции опирания на колонны, а также в применении вертикальных и горизонтальных связей вне плоскости покрытия. Необходимо принять во внимание, что короткий (несколько часов) цикл полной сборки сегмента требует ряда конструктивных и технологических решений, без которых невозможно сохранить высокий темп работ. К ним, в частности, относятся: применение болтовых соединений, крепление листов кровли с помощью высокоэффективных крепежных элементов типа "Хилти" или им подобных, окраска конструкции быстросохнущими красками.
Кроме того, необходима соответствующая подготовка строительной площадки, которая предусматривает:
устройство бетонных площадок в местах укрупнительной сборки;
прокладку дорог для подвоза конструкций на линии укрупнительной сборки и для возврата монтажных тележек;
подготовку основания в виде бетонных полос в каждом пролете для обеспечения подхода транспортной башни к соответствующей зоне;
укладку путей для движения тележек и транспортных башен;
подготовку требуемого по проекту монтажа числа тележек и транспортных башен.
Этот метод дает возможность получить ряд несомненных преимуществ:
повышение производительности труда примерно на 30%;
выполнение почти 90% работ на уровне земли, в том числе и работ по
установке инженерного и прочего оборудования;
создание эффективной системы организации работы отдельных бригад;
ограничение вертикального перемещения на 10% по сравнению с традиционным методом монтажа из одиночных элементов;
повышение безопасности и гигиены труда, главным образом за счет исключения высотных работ;
повышение качества работ вследствие улучшения как условий труда, так и возможностей технического контроля.
...