Технология и организация возведения высотных зданий

Схема возведения каркаса высотного здания ниже уровня земли принципиально не отличается от принятых схем, обычно применяемых при строительстве многоэтажных гражданских зданий, возводимых на свайных фундаментах или жесткой фундаментной плите.
При проектировании работ по возведению нулевого цикла следует учитывать, что из-за больших нагрузок на грунт необходимо проводить дополнительную проверку устойчивости подпорных стен подвальных этажей, надежного восприятия нагрузок при возможном перемещении кранов по конструкциям стилобатной части здания, устраивать мощные бетонные фундаменты под стационарные приставные краны и усиленную балластировку крановых путей при использовании передвижных приставных кранов.
Выбор метода возведения каркаса зависит от его объемно-планировочного решения и условий строительства.
В возведении надземных конструкций высотного здания участвует большое число подрядных организаций, работа которых должна быть скоординирована генподрядчиком.
Наиболее распространенной формой организации работ является поточная, а ведущим потоком — монтаж каркаса. Поэтому ритм выполнения всех других потоков увязывается во времени и пространстве с монтажом. И только после окончания монтажа каркаса условия взаимосвязи и ритм других выполняемых на захватках работ могут быть изменены.
Захватки по высоте могут быть поэтажными и поярусными, в плане здание может разбиваться на захватки. Поэтажные захватки применяются при использовании железобетонных колонн высотой на один этаж.

Рис. 1.Схемы монтажа конструкций высотного здания. а — каркаса; б — импостов;1, 4 — краны соответственно самоподъемный и самоходный; 2 — связи; 3 — опорные балки; 5 — разметочные уголки; 6 — подмости, 7— струны, 8— консольные балки; 9 — импосты; 10— плита перекрытия, 11 — стоянки кранов.

При металлических и комбинированных колоннах назначаются захватки высотой на 2...4 этажа.
Обычно здания возводятся смежными вертикальными потоками по двухзаватной системе: на смежных захватках осуществляется монтаж каркаса и бетонные работы по устройству ядра жесткости, заделке стыков, швов, бетонированию монолитных участков и др.
Работы могут быть организованы и по однозахватной системе с отставанием одного потока от другого по вертикали на один-два яруса. При возведении монолитного ядра жесткости рекомендуется отставание монтажа каркаса от бетонирования ядра жесткости в связи с необходимостью набора бетоном ядра требуемой по проекту прочности. Возведение каркаса может даже начинаться после полного завершения работ по бетонированию ядра жесткости.
Окончание работ по возведению ядра жесткости и монтажу несущего каркаса открывает фронт работ для отделочных, специальных санитарно-технических, электромонтажных и других строительных организаций.
Значительно повышает производительность труда проверенное на строительстве Олимпийского гостиничного комплекса в Измайлове (Москва) внедрение оперативного диспетчерского комплекса связи (ОДКС), включающего в себяпортативные радиостанции, автоматическую телефонную станцию и диспетчерский пункт управления. Комплекс позволяет устанавливать оперативную связь между крановщиками, линейным персоналом, генподрядчиком, складами и монтажным управлением.
Основной схемой возведения каркаса высотных зданий является поярусное вертикально-восходящее наращивание из отдельных элементов, конструкций или укрупненных блоков.
Устойчивость металлических конструкций в период монтажа создается установкой монтажных болтов и сварочных соединений. Однако для обеспечения жесткости и устойчивости смонтированной части каркаса после монтажа первых же замкнутых ячеек необходимо сразу ставить постоянные проектные связи, а затем сваривать и замоноличивать стыки и узлы дисков междуэтажных перекрытий, стыки между элементами сборных ядер жесткости, между монолитным ядром жесткости и балками каркаса и др. Для этого в стенках монолитного ядра жесткости могут оставляться проемы с оголенными стержнями арматуры.
При ширине здания, превышающей максимальный вылет стрелы крана, могут устанавливаться два крана с противоположных сторон. Для ускорения работы и при большой протяженности здания на один подкрановый путь могут быть установлены два крана.
Монолитный бетон: технология
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 самому тщательному контролю. Применяют чаще всего две технологические схемы доставки бетонной смеси:
-с автоматизированного бетонного узла, обеспечивающего приготовление модифицированных смесей прямо на объекте;
-в автобетоносмесителях от централизованного бетонного узла;
Первый вариант предпочтительней, так как позволяет оперативно управлять процессом корректировки состава бетонной смеси и сводит к минимуму изменение ее реологических свойств по времени – от начала производства 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. 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.

Cистемы опалубки
Опалубочные системы и опалубочные технологии в основном определяют темпы строительства и трудоемкость операций на бетонных работах. Следует учитывать, что на высоте более 100 м из-за ветров и туманов краны не всегда могут полноценно работать и использовать их можно максимум 4–5 дней в неделю, а строить за это время нужно не менее 1 этажа [7]. В этих условиях наиболее целесообразны самоподъемные на гидравлическом приводе опалубочные системы. Для строительства зданий высотой от 20 до 30 этажей разработаны опалубочные технологии возведения монолитного каркаса с применением традиционных опалубочных систем. Они, однако, не могут обеспечивать темпов строительства, превышающих 3–4 этажа в месяц, и потребуют разработки специальных технологий по опалубочным работам и обеспечению безопасных условий труда. Использование традиционных опалубочных технологий возведения монолитного каркаса практикуют в Украине. При строительстве наружных стен зданий выше 30 этажей необходимо применять переставные самоподъемные опалубки с гидравлическим приводом, которые представляют собой совокупность модуля опалубки, состоящего из наружной и внутренней опалубочной панели, несущих рабочих подмостей и анкеров для крепления опалубки к зданию.Эффективность переставной опалубки, конструкция которой дает возможность безопасно перемещать весь блок краном, заключается и в снижении трудоемкости опалубочных работ, увеличении темпов и качества строительства. Самоподъемные опалубки в комплексе решают вопросы опалубливания и механической распалубки конструкций, механического перемещения опалубки по высоте, обеспечения безопасных условий производства работ и максимальной защиты от ветра. Опалубка носит индивидуальный характер, проектируется и изготавливается под конкретный объект. Для особо сложных высотных зданий разрабатывают специальные проекты с увязкой перемещения по высоте опалубки, гидравлической распределительной стрелы и индивидуальных кранов, размещаемых на строящемся каркасе.

Подъемно-транспортное и вспомогательное оборудование для монтажа монолитных сооружений Традиционные башенные краны целесообразны при возведении зданий не выше 70–80 м. При большей высоте соотношение основных параметров крана (грузоподъемность, масса поднимаемого груза, безопасность и стоимость работ) становится неоптимальным. Для ведения работ на высоте до 130–140 м следует использовать приставные башенные краны, которые прикрепляются к возведенным конструкциям строящегося здания. При этом рекомендуется следующая технологическая схема: конструкции на высоте 60 м и менее возводятся с помощью традиционного башенного крана, на высоте 130 м и менее – приставного, оптимальность использования которого на данной отметке и исчерпывается. Для строительства сооружений большей высоты необходимы самоподъемные краны, не имеющие ограничений по высоте подъема груза. Монтажные краны подобного типа крепятся к ядру жесткости здания и обеспечивают производство работ на ярусе высотой от 30 до 40 м.
После окончания работ самоподъемные краны, как правило, демонтируют и по частям опускают вниз с помощью лебедок. Однако за рубежом их нередко консервируют и оставляют на кровле с целью последующего использования, например при текущем или капитальном ремонте здания. При высотном строительстве к традиционной проблеме подъема мелких грузов на стадии отделочных работ добавляется вопрос безопасного подъема рабочих. Для этих целей используют специальные грузопассажирские подъемники грузоподъемностью до 3 т и вместимостью до 20 человек. Рекомендуемая средняя рабочая высота подъема зависит от конструктивных особенностей строящегося здания. Количество и тип подъемников определяют исходя из конфигурации здания и требований по организации работ на объекте. Подъемники устанавливают после возведения 7-10 этажей надземной части. Очень важен вопрос темпов строительства высоток – не ниже 4–5 этажей в месяц, что, образно говоря, уже дело техники и технологии. При этом максимально задействуют совмещенные технологии возведения каркаса и фасадных систем, применяют высокопроизводительное оборудование и современные опалубочные системы. Разрыв между устройством каркаса здания и навешиванием его фасада может достигать 5–7 этажей.