Технология реконструкции зданий с использованием безбалочной каркасной системы (КУБ)

Система безбалочного каркаса (КУБ) отличается от традиционных сборно-монолитных каркасных систем отсутствием ригелей, роль которых выполняют сборные плиты перекрытий, и применением 2-3- ярусных колонн без выступающих частей. Плиты перекрытия по номенклатуре разделяются на надколонные, пролетные и рядовые. Надколонные плиты, в свою очередь, могут быть симметричными для внутреннего ряда колонн и асимметричными (консольного типа) - для наружных рядов и торцевых элементов зданий. Каждая надколонная плита имеет квадратное отверстие с достаточно мощным металлическим «воротником», при замоноличивании которого с телом колонны образуется равнопрочный стык.

Основное преимущество системы заключается в возможности за счет изменения размеров рядовых или надколонных плит создавать пространственные ячейки широких типоразмеров. Отсутствие внутренних часто расположенных стен позволяет создавать объемы с гибкой планировкой помещений. Конструктивную систему безбалочного каркаса целесообразно применять при реконструкции жилых зданий прямоугольной формы плана, к которым относятся прежде всего жилые здания первых массовых типовых серий. Применение в безбалочной каркаснойсистеме отдельно стоящих фундаментов позволяет исключить работы по усилению наружных стен и их фундаментов, так как большинство эксплуатационных нагрузок воспринимается каркасом. Размещение встроенного каркаса производится таким образом, чтобы колонны находилось в простеночной части, а их высотные отметки соответствовали существующей высоте этажа.

Конструктивную систему безбалочного каркаса применяют при реконструкции зданий без надстройки и с надстройкой этажей (рис. 9.16).

Рис . 9.16. Принципиальные схемы встроенной системы КУБ при реконструкции зданий без надстройки этажей с превращением чердачной части в мансардный этаж (а) и с надстройкой трех полных этажей и двухэтажной мансардной части (б) 1 - фундаменты стаканного типа; 2 - монолитная фундаментная плита; 3- подколенник; 4 - многоярусная колонна; 5 -надколонные плиты; 6 -рядовые и межколонные плиты; 7 - наружная стена надстраиваемых этажей; 8 - то же, мансардных

При использовании первого варианта (без надстройки этажей) предусматривается следующая технологическая цепочка работ. Сначала устраиваются фундаменты стаканного типа, в которые устанавливаются сборные железобетонные колонны каркаса. Для каркаса используются колонны высотой на 2-3 этажа с открытой арматурой в зоне стыка надколонных плит. Наращивание колонн по высоте осуществляется с использованием штепсельных соединений, приведенных на рис.102. При достижении прочности бетона стыка колонны с фундаментом не менее 70% от нормативной величины монтируются сборные надколонные плиты. Их выверка и временное крепление осуществляются с помощью механических домкратов, устанавливаемых на колоннах, и временных опорных стоек. После выполнения сварочных работ и омоноличивания стыков надколонных плит осуществляется установка пролетных и рядовых плит. Их точнось установки по горизонтали осуществляется применением временных опор, имеющих устройства для регулирования монтажного горизонта. Стыки колонн с надколонными плитами, а также плит между собой омоноличиваются бетонной смесью на класс выше, чем бетон сборных конструкций. Для ускорения процесса твердения бетона используют смеси на быстротвердеющих цементах, на вяжущих с низкой водопотребностью, применением суперпластификаторов и комбинирванных добавок, методом обогрева и другими приемами и технологиями. При выполнении работ по устройству встроенного каркаса предусматривается обеспечение связей плит перекрытия со стеновым ограждением путем устройства штраб по периметру стен, армированием этого пространства, а также установки анкерных элементов, соединяемых с закладными деталями надколонных плит. Для обеспечения пространственной жесткости встроенного каркаса используются различные связевые системы, в том числе диафрагмы жесткости, элементы лифтово-лестничных блоков и др. При надстройке этажей над реконструируемым зданием при системе КУБ (рис.9.16, б) сначала бетонируется монолитная фундаментная плита толщиной 300-500 мм с армированием, которая воспринимает нагрузки от здания, включая надстройку. При устройстве монолитной плиты производят установку закладных деталей в местах расположения подколонников, что позволяет с высокой точностью произвести их бетонирование. Далее выполняются аналогичные работы, связанные с монтажом колонн каркаса и плит перекрытия, как это предусмотрено для зданий без надстройки этажей. При этом возможны изменение высотных отметок надстраиваемых этажей и расширение корпусов за счет применения консольных надколонных плит. Применение 3-ярусных колонн позволяет существенно сократить количество стыковых соединений, способствует не только снижению трудозатрат, но и повышению надежности зданий. Надстройка этажей ведется в той же последовательности, что и встройка безбалочного каркаса. После окончания монтажных работ на первой захватке надстраиваемого этажа осуществляется цикл работ по устройству стенового ограждения, внутренних межкомнатных и межквартирных перегородок и других отделочных работ и кровли. Опыт применения безбалочной системы встроенного каркаса (КУБ) выявил ряд недостатков в виде большого количества стыков, требующих сварки арматурных каркасов и последующего их омоноличивания мелкозернистым бетоном. Другим недостатком сборно-монолитной системы является наличие геометрических отклонений потолочной поверхности из-за неравномерного перепада высот монтируемых плит перекрытия, требующих дополнительных затрат на их ликвидацию. В связи с этим используется безбалочная сборно-монолитная система, в которой в качестве сборных элементов перекрытия применяются только надколонные плиты, а остальное пространство выполняется в монолитном варианте (рис.9.20).

Рис.9.20. Сборно-монолитная безбалочная система
1 - многоярусные колонны; 2 - надколонные плиты; 3 - монолитные участки перекрытия; 4 - опалубка перекрытия; 5 - штраба; 6 - омоноличивание стыка плиты со стеновым ограждением

В этой системе после монтажа колонн каркаса и надколонных плит, а также производства сварочных работ и омоноличивания стыков осуществляются процесс установки опалубки, армирование и бетонирование монолитных участков перекрытия. Для каркаса надстраиваемой части здания используются колонны высотой на 2-3 этажа с открытой арматурой в зоне стыка надколонных плит. Наращивание колонн по высоте осуществляется с использованием штепсельных соединений. Монтаж элементов перекрытия начинается с установки надколонных плит. Стыки колонн с надколонными плитами омоноличиваются бетоном не ниже класса В25. Соединение надколонных плит со стеновым ограждением выполняется с устройством штраб по периметру стен, армированием этого пространства и омоноличиванием (рис.9.20, узел А). Для устройства монолитных участков перекрытия используется опалубочная система, состоящая из опорных телескопических стоек, балок, прогонов и щитов опалубки. После установки опалубки производится связь арматурного заполнения монолитной плиты с выпусками арматуры надколонных плит, чем достигаются монолитность соединений и равнопрочность стыковых соединений. Процесс подачи бетонной смеси осуществляется с помощью мостового крана крана, а уплотнение - с использованием виброреек, которые перемещаются по наружным поверхностям сборных надколонных плит. Для ускорения процессов твердения и набора прочности бетона применяется прогрев бетонной смеси греющими проводами, гибкими графитовыми лентами, термоактивными подвесными опалубками и другими средствами, позволяющими получать требуемую 70%-ную прочность бетона через 24-36 ч. Тепловая обработка может применяться и в летних условиях производства работ, так как при этом резко снижается продолжительность выдерживания бетона.