Особенности монтажа металлических конструкций: что нужно знать об этом?
Под монтажом металлических конструкций подразумевают тяжелый производственный процесс, который включает в себя работы по сборке и установке оборудования, конкретных конструкций или целостного сооружения (оно может быть изготовлено как целиком, так и по частям). 
Монтаж
Металлическими могут быть покрытие одноэтажного промышленного здания, каркасы зданий промышленного назначения тяжелого типа, каркасы гражданских высоток, газгольдеры, трубы, технологические конструкции различного типа, а также высокие опоры. Если ассортимент металлических покрытий, таких как мембраны, напряженные стальные фермы, железобетонные покрытия будет дополняться новыми элементами, то прогресс очевиден – мир ждет расширение области применения металлических конструкций.
Правильная организация монтажных работ гарантирует высокое их качество, в процессе занятия используются специальные мобильные грузоподъемные механизмы, кроме того, монтируемые элементы укрупняются в крупные блоки. Чтобы здание на основе металлического каркаса (может быть ангаром из металлоконструкций или модульным зданием) соответствовало самым высоким стандартам качества и безопасности, следует заказывать изготовление металлических конструкций у профессиональных мастеров, что имеют соответствующую квалификацию и большой стаж работы (в таких вопросах ни в коем случае нельзя быть наивным, чтобы не попасть «на крючок» строителей-разгильдяев).
Что включают в себя подготовительные работы по монтажу металлоконструкций?
С целью организации безопасных монтажных работ без риска быть травмированным к месту монтажа проводят электроснабжение, необходимое для бесперебойной работы сварочных аппаратов и монтажного крана, кроме того, осуществляют установку путей под краны, недалеко от монтажной площадки возводят помещения бытового назначения, передвижные инструментальные склады. 
Строительство
Во время монтажа технологических металлических конструкций выполняют операции на большой высоте от земли, рабочего настила или любого другого перекрытия. Если работник ведет монтажные работы с конструкций на высоте более 5 метров от земли, то такие работы именуются верхолазными, на высоте организуют подмости (перила должны быть высотой 1000 мм), люльки, возможно устройство временных площадок.
Подмости, соответствующие всем необходимым конструктивным требованиям, закрепляют в то место, где стропильные и подстропильные фермы, подкрановые балки и прочие детали примыкают к колоннам, крепление подмостей (могут быть с деревянным либо металлическим настилом) осуществляют непосредственно перед установкой колонны, снимают их с применением монтажного крана.
Эффективность монтажа конкретных конструкций (галереи, эстакады, резервуаров) с экономической точки зрения во многом зависит от правильности выбора монтажных механизмов – шевр, порталов, монтажных мачт, разнообразных подъемников и кранов (при их выборе учитывают объем и вес конструкций, которые предполагается монтировать).
Следующий шаг – строповка, которая представлена мероприятием по подъему металлических конструкций и установке их в проектное положение, далее производится крепление поднимаемых деталей к крючку грузоподъемного механизма, все работы производит специально выбранный человек – стропальщик.
Наземную часть металлической конструкции возводят только после приемки фундамента, точность установки конкретных конструкций наземной части обусловлена степенью правильности устройства фундамента, далее рабочие осуществляют подливку.
В некоторых случаях на фундаменте вне поверхности опоры металлической колонны красуются направляющие из швеллеров (на них и заливают бетон, сглаживая его при помощи рейки), при этом верхнюю поверхность выверяют нивелиром, во время устройства фундамента также в жесткие кондукторы заделывают анкерные болты.
Самая опасная операция – это подъем металлоконструкций при помощи грузоподъемного крана, бригадир должен управлять процессом – подавать команды.
Обратите внимание! Во избежание травм и непредвиденных ситуаций рабочие монтажники ни в коем случае не должны мельтешить под поднимаемым грузом.
Монтаж элементов металлоконструкций
От промышленных зданий требуется высокая прочность и надежность при минимальных затратах на строительство как времени, так и средств. Наибольшую эффективность показывают здания со стальной несущей конструкцией. Качество постройки во многом зависит от того, насколько правильно выполнен монтаж металлоконструкций. Интерес представляет монтаж колонн, подкрановых балок ферм, фахверка и настила.
монтаж металлоконструкций при возведении промышленных (складских) помещений
Монтаж колонн
Большинство металлических колонн размещается на сплошном фундаменте из бетона. Кода они готовятся к монтажу, на них наносят отметки, обозначающие продольную ось и верх фундамента. При установке колонны удерживают одним из таких способов:
Для удержания колонн с широкими башмаками и высотой до 10 м достаточно использовать одни только анкерные болты. Колонны с большей высотой и узкими башмаками необходимо также поддерживать расчалками в той плоскости, где жесткость конструкции минимальна.
Когда выполняется монтаж колонн, размещаемых на фундаменте, то в ходе процесса их крепят анкерными болтами. Любые металлические прокладки, подкладываемые под основание, обязательно привариваются. В свою очередь, колонны, на верхних ярусах также скрепляются болтами или сваркой. На это соединение приходится высокая нагрузка, поэтому его прочность тщательно просчитывается при проектировании.
крепление металлических колонн при помощи анкерных болтов
Монтаж элементов металлических конструкций с помощью выверки достаточно трудоемкий и длительный по времени. Поэтому в последнее время все больше используется способ монтажа, который не требует выверки. Такой метод позволяет, как улучшить качество конструкции, так и сократить сроки, требуемые для возведения здания.
Безвыверочный монтаж требует подготовки металлоконструкции в процессе изготовки и непосредственно на стройплощадке. Чтобы увеличить точность конструкции, используются следующие технологические приемы:
Когда монтаж производится без выверки, то колонны опирают на стальные плиты. В таком варианте фундамент изначально бетонируется ниже проектного значения на 50-60 мм, а после установки плиты его заливают цементным раствором.
Опорная плита размещается при помощи регулировочных болтов на опорных планках, которые бетонируются полностью в фундамент заподлицо, по аналогии с закладными деталями. Опорная поверхность плиты выставляется гайками таким образом, чтобы разница фактической отметки от проектного положения составляла не более 1,5 мм.
Когда ведется установка колонны, то осевые риски, нанесенные на ветвях, совмещаются с рисками на опорных плитах. Это обеспечивает достаточную точность размещения, после чего колонну крепят анкерными болтами. В этом случае не требуется дополнительно выверять колонну по высоте или осям. После того, как установлены расчалки, на колонны можно монтировать подкрановые балки. Когда подкрановые балки совмещены по осевым рискам с колоннами, их не требуется дополнительно выверять. После закрепления балок с колонн снимаются расчалки.
Монтаж подкрановых балок
Данные балки устанавливаются после монтажа пары колонн. Во время подъема балка удерживается при помощи двух оттяжек. Для приема её на высоте монтажники располагаются на подмостках, площадках и монтажных лестницах. Задача рабочих – удержать балку от касания с установленными ранее элементами конструкции и придать ей нужное положение. Для контроля над спуском балки имеются риски на консоли. Для устранения вертикального отклонения используются стальные подкладки, размещаемые под балкой. Для временного крепления балки используются анкерные болты.
монтаж подкрановых балок
Если производится монтаж подкрановых балок на колонны с фрезерованными подошвами, фундамент которых забетонирован до проектного значения, или колонны на строганных металлических плитах, то достаточно выверить положение балок по главной оси.
Монтаж ферм
Перед установкой ферму необходимо подготовить – собрать, обустроить лестницами и расчалками. Её разворот поперёк пролета выполняется за счет расчалок. Для временного крепления также используются расчалки, а еще распорки, оттяжки и кондуктора. Ферма выверяется по осевым рискам, которые находятся на торцах.
Для подъема ферм используют траверсы одного или двух кранов, это зависит от массы и размеров поднимаемой конструкции. Их строповка производится исключительно в узлах верхнего пояса, иначе в стержнях могут возникнуть значительные изгибающие усилия. Обычно строповка выполняется в 4 точках при помощи траверс, снабженными полуавтоматическими захватами с дистанционным управлением. Если в процессе монтажа элементы конструкции испытывают значительные нагрузки, то их усиливают стальными трубами или пластинами из дерева.
Первая ферма, поднимаемая краном, разворачивается оттяжками в требуемое положение так, чтобы до верха колонн оставалось 0,5-0,7 м. Ферму опускают на монтажные столики, находящиеся на колоннах. Временное крепление производится болтами, после чего её положение выверяется и конструкция крепится окончательно. Для защиты от раскачивания ферма во время подъема удерживается 4мя гибкими оттяжками.
Последующая работа по монтажу металлоконструкций этого типа проводится аналогично. Вторую установленную ферму соединяют с первой с использованием прогонов, распорок и связей. Там образуется жесткая пространственная конструкция. Фермы соседних рядов соединяются болтами для повышения жесткости.
Монтаж настила
Промышленные здания со стальным или железобетонным каркасом зачастую обшиваются стальным профилированным настилом. Это способствует уменьшению массы строения. Высокую эффективность показывают профилированные панели, снабженные утеплителем. Они позволяют значительно экономить тепло, что достаточно важно в климатических условиях нашей страны.
Для настила используют листы из нержавеющей стали, которая дополнительно покрыта антикоррозионным составом. Применяют листы длиной 3-12 м, шириной 0,86-0,85 м и толщиной 0,8-1 мм. Длина листов обычно кратна 3 м и выбирается при проектировании в зависимости от расположения прогонов ферм. Стандартная высота продольных гофр – 60-80 мм.
Перед установкой листы соединяются в карты, так как монтировать листы отдельно весьма трудоемко, учитывая то, что все работы необходимо вести на высоте. Сборка выполняется на горизонтальных стендах, на которых имеются уголки по размерам карт. Соединение листов выполняется при помощи заклепок или точечной сваркой. Если используются заклепки, то отверстия в разложенных листах просверливаются вручную. Расстояние между отверстиями прописывается в проекте и обычно составляет 50-60 мм. В полученные отверстия помещаются заклепки, после обработки которых получается единая карта требуемого размера.
Строповка выполняется согласно схеме, в зависимости от размеров карты. Настил укладывается на прогоны или блоки перекрытия. Прогоны размещаются на узлах ферм, а, если фермы создаются из прямоугольных профилей замкнутого строения, то прямо на верхние пояса ферм. Размещение карт из профилированных листов выполняется с использованием рисок, отмечающих место укладки.
Для крепления к прогонам требуется оборудование для монтажа металлоконструкций, которое позволяет быстро соединить их с листами при помощи дюбелей или электрозаклепок. Наиболее распространено крепление гайковертом, который затягивается винты диаметром 6 мм с пластмассовыми или стальными шайбами под головкой.
Соединение металлоконструкций сваркой
Большая часть монтажных соединений выполняется при помощи сварки, меньшая – болтами, еще реже используются заклепки. Это оказывает виляние на стоимость монтажа металлоконструкций – сварные соединения наиболее дешевые. Соединение заклепками наиболее трудоемкое, однако, в некоторых случаях необходимо использовать только его. Примером может быть здание кузнечнопрессового цеха, для создания несущей металлоконструкции которого нельзя применять болты или сварку – от постоянной вибрации, создаваемой кузнечным оборудованием, эти соединения неизбежно разрушатся.
Сварку используют, когда требуется жесткое соединение конструкций, с плотным прилеганием элементом и водо- и газонепроницаемым швом. Только таким способом соединяют листовые конструкции в кожухах доменных и термических печей, резервуарах, пылеуловителях и газгольдерах. Среди опорных конструкций сварное соединение используют для стыков колонн с подкрановыми балками и стропильными фермами. Элементы стальных конструкций можно сваривать с элементами железобетонных. В таких случаях профили привариваются к закладным деталям.
Для получения качественного шва свариваемые детали плотно прижимаются друг к другу. В основном для этого используются грубые монтажные болты. В некоторых случаях для создания соединения используются дополнительные металлические стыковочные накладки.
Колонны, высота которых превышает 18 м, для транспортировки разделяются на отправочные элементы, размеры которых зависят от средств, используемых для транспортировки. Для монтажа части колонн собираются в единое целое. Стыки колонн при возведении одноэтажных зданий промышленного назначения обычно выполняются в части над краном, выше подкрановых балок. Торцы основной и надкрановой частей колонн, обработанные фрезерованием, стыкуются и свариваются по контуру стыка. Чтобы повысить жесткость соединения, используют стыковые листовые накладки.
Для монтажа подкрановых балок их опирают на соответствующие плиты колонн и соединяют сначала болтами, а затем заваривают. Дополнительные крепление балки производится к надкрановой части колонны при помощи тормозных конструкций. Они также первоначально присоединяются болтами и привариваются протяженным швом. Соединение ферм с колоннами выполняется аналогично.
Когда выполняется монтаж зданий из металлоконструкций, то большую важность имеет качество выполняемых сварных швов. Они проверяются внешним осмотром, которым можно определить отклонения от геометрических размеров, порезы, непровар или крупные поры. Поверхность шва должна быть гладкая или в мелких чешуйках, а наплавленный материал – одинаковую плотность. Допустимые размеры отклонений и дефектов указаны в нормативных документах.
Соединение металлоконструкций болтами
Болтовые соединения могут выполняться болтами различной точности в зависимости от назначения соединений и воспринимаемых им нагрузок. В основном используются крепежные изделия нормальной и повышенной точности. Для соединений, которые подвергаются нагрузке на срез, запрещено использовать болты нормальной и грубой точности.
Отверстия под болты высверливают или продавливают таким образом, чтобы диаметр отверстия превышал внешний диаметр болта на 2-3 мм. Это упрощает сборку, однако делает их менее стойкими к деформациям. По этой причине болты, относящиеся к грубым и нормальным по классу точности, используются только тогда, когда один элемент непосредственно опирается на другой. Примеры – соединения на опорных столиках, планках и фланцах.
Соединения, в которых используются болты повышенной точности, являются альтернативой заклепочным соединениям в труднодоступных местах. Для таких соединений диаметр отверстий выполняется больше диаметра болта на величину до 0,3 мм. При соблюдении этого требования болты сидят в отверстиях весьма плотно и хорошо выдерживают сдвигающую нагрузку.
Высокопрочные болты являются наиболее эффективными крепежными элементами. В них сочетается высокая несущая способность со значительной устойчивостью к деформациям. Такие болты могут использовать вместо заклепок практически во всех соединениях. Затяжка гаек для таких болтов производится ключами с храповым механизмом, что позволяет контролировать усилие затяжки.
Монтаж металлоконструкций
Доброго времени суток данная статья будет полезна для коллег строителей, которые первый раз собираются делать монтаж металлоконструкций. Такая ситуация была у меня не давно, не знал с чего начинать и каких результатов ждать.
Никогда ранее не приходилось мне заниматься монтажом металлоконструкций. На данном объекте узнал, что это такое, с какими трудностями приходиться сталкиваться.
О металлоконструкциях я знал только по теории из учебы в институте много, что подзабыл.
Как правильно производить монтаж, какие последствия могут быть, если металлоконструкции не делают выверки, я узнал, когда столкнулся с последствиями принятых нами решений.
Сначала я коротко опишу правила монтажа, а потом опишу, как мы производили монтаж и что у нас получалось.
Правила монтажа металлоконструкций
В строительстве все работы ведутся согласно СНиПу (строительные нормы и правила) изготовление, монтаж и прием металлоконструкций производятся согласно СНиП III – В,5 – 62 * (Металлические конструкции правила изготовления монтаж и приемка).
Строения из металлических конструкций это одна или несколько пролетных рам закрепленных на фундаменте. Конструкция рамы это колона, ферма или балка. Располагаются относительно друг друга на расстоянии, заложенном в проекте. Каркас жестко фиксируется поперечными и продольными связями. На бетонные фундаменты рамы (колонны) закрепляются с помощью анкерных болтов или путем сварки на закладные детали.
Детали металлоконструкций колонны, фермы, балки, стеновые ригеля, связи состоят из заводских элементов сваренных воедино. При монтаже деталей каркаса используют метизы: болты класса прочности 5.8 по ГОСТ 7798-70, шайбы, гайки, пружинные шайбы (для предотвращения расслабления соединения). Так же кроме метизов в соединение конструкций используют сварку.
Как производить монтаж металлоконструкций согласно СНиПу
1.91. Монтаж конструкций следует производить по утвержденному проекту производства монтажных работ.
1.92. Производство последующих строительно-монтажных работ разрешается начинать только после полного окончания всех работ по сборке, сварке, клепке, постановке болтов на данной секции.
1.93. Монтаж стальных конструкций должен осуществляться с комплексной механизацией как основных, так и вспомогательных процессов транспортирования, складирования, укрупнительной сборки и установки конструкций.
Для работы при низких температурах должно применяться монтажное и сварочное оборудование, приспособленное к эксплуатации в этих условиях.
1.94. Руководство монтажными работами должно осуществляться лицами, имеющими право на производство этих работ.
1.95. Основным методом производства монтажных работ должен быть монтаж крупными блоками (в том числе конвейерный метод), включающими кроме собственно стальных конструкций также и другие части здания или сооружения.
1.96. Все работы на монтаже по резке, правке, гибке, укрупнительной сборке, сварке, образованию отверстий и клепке должны производиться в соответствии с требованиями пп.1.11 — 1.80.
1.97. При производстве работ следует вести журналы монтажных и сварочных работ, а также работ по постановке высокопрочных болтов.
Подготовительные работы и требования к фундаментам
1.98. Необходимые для монтажа конструкций подготовительные работы (возведение временных зданий и сооружений, прокладка железнодорожных путей, устройство автомобильных дорог, оснований для монтажных кранов, подводка энергетических сетей, подготовка и планировка монтажной площадки) должны выполняться до начала монтажа в соответствии с требованиями главы СНиП по организации строительства.
До монтажа конструкции должны быть собраны и сданы в эксплуатацию монтажные механизмы.
1.99. К производству монтажных работ следует приступать только после готовности фундаментов и других мест опирания стальных конструкций всего сооружения или отдельных его частей, указанных в проекте производства монтажных работ.
1.100. Разбивочные оси, необходимые для монтажа стальных конструкций, наносятся на металлические детали, расположенные на поверхности фундаментов вне контура опоры конструкций.
Расположение разбивочных осей и реперов должно отвечать требованиям главы СНиП по геодезическим работам в строительстве.
1.101. Допускаемые отклонения от проектных размеров положения разбивочных осей оснований, фундаментов и других мест опирания конструкций приведены в табл. 10.
1.102. Закладные детали и анкерные болты для крепления конструкций и их монтажа должны быть, как правило, установлены и забетонированы одновременно с возведением фундаментов.
1.103. Опирание колонн на фундаменты должно осуществляться:
а) на заранее установленные, выверенные и подлитые цементным раствором стальные опорные плиты с верхней строганой поверхностью (для колонн с фрезерованными опорными торцами);
б) непосредственно на поверхность фундаментов, возведенных до проектной отметки подошвы колонн, без последующей подливки цементным раствором (для колонн с фрезерованными подошвами башмаков);
в) на заранее установленные и выверенные опорные детали, заделанные в фундаменты, с последующей подливкой колонн цементным раствором.
1.104. Отклонения поверхности фундаментов, опорных плит, специальных опорных устройств под стальные конструкции и положения анкерных болтов не должны превышать величин, указанных в табл. 11 настоящей главы.
1.105. Резьба анкерных болтов должна быть во время монтажа предохранена от повреждений и от коррозии (колпачками, войлоком, смазкой).
1.106. Работы по подливке пространства между поверхностью фундамента и опорной частью конструкции следует выполнять после получения письменного разрешения монтажной организации.
Это по снипу, как надо делать правильно.
Как мы делали монтаж металлоконструкций
Мое знакомство с металлоконструкциями началось с передачи раздела КМ на завод. Через месяц на строительную площадку пришли первые конструкции здание КПП (контрольно-пропускной пункт), с чертежами КМД (конструкции металлические деталировочные), в которых указаны название деталей и их положение в здание. КМД делают согласно проектным чертежам КМ (конструкции металлические).
КМД схема расположения колонн
Для чего я описываю, какие чертежи существуют, будьте внимательны в начале монтажа металлоконструкций, надо КМД сравнивать с КМ. Я не сравнил данные чертежи, конструкции были смонтированы согласно КМД. Позже выяснилось, что была опечатка в буквенных осях. Получилось так, что проемы под большие окна установили в туалете. Я подумал приятно наверно будет охраннику сидеть в туалете и наблюдать что твориться за окном.
Здание КПП не больших размеров 6,2х6,3 метра не трудно было разобраться по чертежам КМД, где какая конструкция устанавливается и крепиться. При установке колонн оказалось, что закладные детали в фундаменте стоят не в осях. Плохое выставление закладных деталей привело к лишней работе по навариванию металлических пластин к ним.
На КПП закладные детали были в виде металлических пластин, на других зданиях анкерные болты. Смещение анкерных болтов по осям привело к тому, что надо было увеличивать отверстия под анкера в пятках колон. Если вы принимаете фундаменты под монтаж металлоконструкций, то проверяйте установку закладных деталей, анкерных болтов в расположение по осям и высоте.
Монтаж металлоконструкций и геометрические размеры если кажется, что стоит все ровно, то это не значит, что работа закончена. Что получилось на кпп? Смонтировав конструкции выяснилось, что диагонали по углам крайних колон не бьются, выровнять не получилось.
Я думал, что разница диагоналей нигде не вылезет, но при устройстве кровельных сэндвич панелей получилось, что одна сторона крыши короче другой. Кроме этого делая кирпичную перегородку внутри здания между колоннами оказалось, что колонны стоят не параллельно относительно друг друга.
В здание локомотивное депо не делалась выверка колонн по вертикале, в итоге подкрановые балки стоят в разбежку. Так же часть колон было утоплено, а часть наоборот выступало из кирпичной стены расположенной между колоннами.
Причина не качественной работы это спешка, надо за короткое время быстро все построить. Еще не были установлены колонны, уже требовали чтоб цоколь выкладывали, колонны поставили не сделали выверки прилетает указание чтоб бетонировали базу колонн. Итог всего этого не качественная работа и увеличение сроков строительства из-за переделок.
смещение колонн по вертикали
В статье «Моя стройка 3» я рассказывал, что технадзор потребовал металлоконструкции отправить на завод для покраски в заводских условиях, так как краска отслаивалась. Часть уже было смонтировано, пришлось разобрать и отправить.
После покраски изделия приходили не подписанные, было не понятно от какого объекта и какая деталь пришла. Мы потратили много времени на разборку и замерку металлоконструкций для определения к какому зданию они принадлежат, прежде чем могли их монтировать. Вывод прием изделий, входной контроль, от завода изготовителя такая же важная работа.
Вот такой у меня появился опыт монтажа металлоконструкций, если вы собираетесь делать эту работу, то теперь знаете на, что надо обращать внимание и какие могут быть последствия. Следующим этапом после металлоконструкций идет монтаж сэндвич панелей.
Как заполнять журнал монтажных работ по металлоконструкциям читаем здесь.