Этапы и последовательность возведения зданий и сооружений из металла

Монтаж металлоконструкций заключается в сборке отдельных компонентов здания в  каркас непосредственно на месте. Часто на способность завершать эти процессы безопасно, быстро и с минимальными экономическими затратами  существенно влияют решения, принятые ещё на стадии проектирования. 

Основной целью любого строительного проекта  считается возможность его качественной сборки. При этом анализируются:

1. Эксплуатационные возможности металла.

2. Варианты оптимального монтажа металлоконструкций.

3. Программы тестовых испытаний на образцах или при помощи 3D-моделирования.

4. Возможные алгоритмы сборки, включая логистику и подъёмно-транспортные операции.

5. Последовательность возведения объекта.

6. Контроль качества монтажа.

В процессе выполнения перечисленных этапов постоянно следят за соответствием всех полученных выводов положениям ГОСТ 23118-78. Данный стандарт регламентирует:

• Материал металлоконструкций (строительная сталь или алюминий);

• Выполняемые функции (несущие, ограждающие или комбинированного типа);

• Способ монтажа – разъёмный или неразъёмный;

• Степень готовности к установке – полностью собранные на предприятии-изготовителе, либо частично дорабатываемые на стройплощадке;

• Условия последующей эксплуатации (характер внешних нагрузок, температурно-влажностный диапазон, влияние агрессивных факторов, в частности, коррозии).

Ряд вопросов, не относящихся к теме металлоконструкций, оказывают большое влияние на качество готового объекта. Например, подрядчик должен обеспечить адекватный доступ для транспортировки, разгрузки и монтажа металлоконструкций как на площадке, так и на окружающих или прилегающих подъездных путях.  Важно также обеспечить хорошо подготовленный и ровный грунт, способный выдержать необходимые нагрузки. При необходимости почву укрепляют.

Сооружения из алюминия предусматриваются в основном для объектов, которые в процессе эксплуатации не несут существенных нагрузок. Это – мачты, приёмо-передающие антенны, декоративные формы. Для изготовления прочих видов зданий и сооружений используют сталь следующих групп:

1. Обычная углеродистая сталь ГОСТ 380-84, обладающая неограниченной свариваемостью и удовлетворительной прочностью. Для ответственных объектов не применяется, поскольку производителем гарантируются только физико-механические свойства, но не состав стали.

2. Конструкционная качественная сталь с относительно небольшим процентным содержанием углерода. Её состав и свойства регламентируют ГОСТ 1050-81 или ГОСТ 27772-88. В сталях данных марок ограничивается процентное содержание вредных металлургических примесей – серы и фосфора, а также наличие связанного азота и водорода. Такие стали используются в большинстве металлоконструкций.

3. Конструкционная легированная сталь, которая производится согласно нормам ГОСТ 27772-88 и ГОСТ 4543-84. Обязательными компонентами состава таких сталей являются марганец, кремний и хром, которые обеспечивают материалу необходимую прочность, жёсткость и способность противостоять коррозии.

4. Нержавеющие стали по ГОСТ 5632-82. Ввиду повышенной стоимости эти стали используют редко, в основном при сооружении объектов химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Сортамент металлопроката, рассматриваемый на стадии проектирования включает: для ограждающих конструкций – гофрированный или гладкий листовой прокат (реже- полосу), для несущих конструкций – уголок, швеллер, трубу. В качестве арматурного профиля используют прутки. В качестве готовых элементов несущих конструкций применяют фермы и балки.

 Если требования к исключению концентраторов напряжений существенны, то предпочтение отдают гнутым или прессованным профилям, в противном случае – катаным. 

Ключевым параметром при планировании монтажа является количество сборных единиц, одновременно используемых на строительной площадке. Практически за смену число таких единиц колеблется в пределах 40…60 шт. При средней массе деталей в среднем около 500 кг это обеспечивает скорость возведения около 100 тонн в неделю в расчёте на один кран, что дает более 1200 м2 поверхности в неделю. Для металлоконструкций средних размеров эти показатели приближаются к максимальным, но производительность монтажа  определяется количеством предметов, а не их массой.

Скорость сборки здания/сооружения зависит от технологических возможностей крана (скорости выполнения всех операций, мощности привода, количества крюков и т.п.), а также его доступности для предприятия-подрядчика. В свою очередь, типоразмер крана выбирают в зависимости от условий самой стройплощадки, и – в меньшей степени – от высоты готового объекта. Данные факторы просчитываются весьма тщательно, поскольку внезапная необходимость применения одновременно двух кранов резко увеличивает длительность монтажа, накладывает дополнительные требования на безопасность производимых работ.

На скорость монтажа влияет также потребность в использовании специальных методов строповки и сложность такелажных приспособлений, используемых для крепления металлоконструкций. 

Монтаж металлоконструкций производят в следующей последовательности:

1. Определяют безопасность и пригодность фундамента.

2. Выбирают способ подъёма металлоконструкции на нужную высоту (преимущественно кранами, но иногда возможно и применение домкратов).

3. Выравнивают некоторые строительные элементы, для чего часто регулируют зазоры в соединениях между балками и колоннами.

4. Закрепляют компоненты - либо при помощи сварки, либо болтовым или клёпаным способом.

5. При помощи динамометрических ключей и переносных приборов неразрушающего контроля проверяют качество монтажа – степень затяжки, крутящий момент, величину действующих напряжений, плотность и целостность шва и т.д.

При возведении каркаса здания из металлоконструкций используют рельсовые и безрельсовые краны. К первым относятся башенные краны, ко второй – автомобильные или гусеничные. Значительно реже применяются подъёмники, но они могут оказаться полезными в качестве дополнительной монтажной техники, облегчающей проведение установочных работ на высоте до 20…25 м.