Монтаж элементов металлических конструкций

Монтаж металлических конструкций предполагает сборку зданий каркасного типа – многоэтажных сооружений, которые состоят из несущих и ограждающих установок. Несущие установки – каркас из высокопрочных материалов (железобетон, сталь), ограждающие – легкие стеновые панели с термоизолирующими материалами. Они быстро возводятся и имеют минимальную строительную площадку.

Материал для каркаса сооружения выбирают проектировщики, исходя из условий строительства. Так, для зданий в 20 – 30 этажей лучше всего использовать стальные установки, так как они наиболее прочные. Компоновочные элементы каркаса состоят из колонн и балок. Наглядно это выглядит так: вертикально стоящие колонны соединены сверху ферменными установками, которые огибают крышу будущего сооружения. Колонны и фермы создают рамы, разъединенные элементами опоры, которые закрепляют несколько стоек. Рамы связывают друг с другом прогоны, выполненные из стального профиля. Форма и диаметр профиля зависят от объема, цели и напряжения сооружения.
Прогоны необходимы для распределения нагрузок и крепления стен и крыши ограждающих установок. Прочность и устойчивость конструкций многоэтажного здания обеспечивают горизонтальные и вертикальные связи. Вместе они составляют систему, которая воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки и передает их влияния самому сооружению. Вертикальные нагрузки – это вес самого здания, его площадей, горизонтальные – природные воздействия.


Фундамент обычно ставят на железобетон, который наилучшим образом распределяет воздействия по всей площади возводимого устройства. Вертикальные нагрузки передаются через балки перекрытия на колонны, а потом на само основание здания. Горизонтальные нагрузки подаются через жесткие в горизонтальном направлении системы. Они могут быть двух видов: в виде вертикальных соединений, которые связываются друг с другом с помощью жестких дисков (монолитные железобетонные плиты) покрытия или рамных конструкций, находящихся по каждому ряду колонн и совмещенных также горизонтальными дисками. Другие балки и колонны, не входящие в систему дисков, собираются как обычная балочная система с шарнирными сопряжениями в узлах. Связевая система позволяет делать большинство деталей каркаса легкими, упрощенной конструктивной формы. Рамная труднее конструируется, она предпочтительна в возведении невысоких зданий. Что же касается проектирования вертикальных связей, то они выполняются в виде консольных ферм, прижатых фундаментом. В местах прижатия металлическая конструкция испытывает большие напряжения, возникающие при порывах ветра. Вертикальные и горизонтальные нагрузки можно передать и на большие вертикальные фермы. Тогда межэтажные перекрытия подвешиваются к тягам, которые закрепляются на горизонтальные траверсы. Расход стали на каркас определяется проектировщиками за счет расстояния между колоннами. Если увеличивается оптимальный шаг колонны, то ее вес уменьшается, а масса балок возрастает. При уменьшении шага все будет наоборот. Оптимальный шаг колонны зависит от высоты сооружения. Если снижается высота здания, шаг тоже будет меньше. В высотках в 30 – 40 этажей шаг колоны будет составлять 4 – 6 метров. Если у сооружения имеется сложная форма в плане, то его нужно разделить на отдельные прямоугольные очертания. Расстояние между колоннами должно быть типовым, а с учетом высоты постройки колонны идут непрерывно. Компоновка связей металлических конструкций должна обеспечивать сооружению пространственную жесткость, которая поможет избежать ветровой нагрузки. Связевые фермы располагают как в продольном, так и в поперечном сечении соразмерно центральной оси постройки. Важно, чтобы при компоновке сечений колонн они были наиболее компактными: это позволит увеличить объем занимаемых мест возводимого сооружения.
При больших нагрузках в нижних этажах используют квадратные, прямоугольные сечения колонн: к ним легко примыкают балки, к тому же они компактны. При малых нагрузках используются сечения из двух уголков, сваренных перьями, и четырех уголков, которые усиливаются за счет вставленного в них листа. В облегченных колоннах используются сквозные разрезы из двух швеллеров. Стыки колонн располагаются через два этажа. В рамном каркасе стыковка упрощается, так как изгибающие моменты в этих сечениях малы. В многоэтажных зданиях стыки делают с фрезеровкой торцов, что обеспечивает упрощенность и быстроту монтажа. Колонны в процессе сборки фиксируются стяжными болтами, ввинчиваются в фундамент анкерными болтами или с помощью закладных деталей, затем бетонируются в основании. В многоэтажных сооружениях балки прилегают к колоннам сбоку. Минимальное расстояние в 20 миллиметров, которое находится между торцом балки и колонной, облегчает монтаж каркаса и производство балок. Балка закрепляется установочными болтами. Крепление частей самого каркаса между собой может быть выполнено с помощью болтов или сварки.
После сборки несущего каркаса постройки начинается его обшивка панелями на основе трехслойной конструкции из металлического листа и среднего слоя-утеплителя, гофрированным металлическим листом, композитным материалом в виде листов или обкладка кирпичом.
Такая процедура позволяет повысить уровень огнеустойчивости здания. На практике это выглядит так: сэндвич–панели устанавливаются с помощью метода полистовой сборки. Тонкие стальные профилированные листы окрашивают на заводе специальными составами, которыми затем покрывают ограждающие стены и крышу конструкции. Соединение прогонов обеспечивается самонарезающими болтами.
Таким способом собирается и крыша с применением более объемных стальных профлистов. Нетвердеющая лента обеспечивает сохранность герметичности за счет положенных один над другим листов в местах креплений. Временные затраты на монтаж металлоконструкций каркасного типа малы как в сборке, так и в демонтаже.

 

Закрыть