Каков процесс возведения стальных конструкций?

Строительство стальных конструкций является широко распространенным методом в современной архитектуре и инженерии благодаря своей прочности, долговечности и эффективности. От высотных зданий и промышленных складов до мостов и стадионов, сталь обеспечивает универсальное решение для широкого спектра строительных нужд.

Процесс строительства стальных конструкций включает ряд систематических шагов, которые обеспечивают структурную целостность и безопасность конечной конструкции. Эти шаги обычно включают планирование и проектирование, закупку материалов, изготовление, транспортировку, подготовку площадки и монтаж на месте. Каждый этап играет решающую роль в преобразовании необработанных стальных компонентов в полностью функциональную несущую конструкцию.

Процесс строительства стальных конструкций

Фаза 1: Планирование и проектирование

Концептуальное проектирование и осуществимость: клиент, архитектор и инженеры определяют требования проекта, бюджет и общую концепцию здания. Первоначальные исследования определяют, является ли стальная конструкция наиболее подходящим вариантом.

Проектирование и анализ конструкций: инженеры-конструкторы выполняют подробные расчеты для определения нагрузок (постоянная нагрузка, динамическая нагрузка, ветер, сейсмика и т. д.) и проектируют стальной каркас. Это включает в себя выбор соответствующих марок стали, размеров элементов (балки, колонны), типов соединений (болтовые, сварные) и систем крепления для обеспечения устойчивости.

Подробные чертежи и спецификации: архитекторы и инженеры создают подробные строительные чертежи (планы, фасады, сечения, детали соединений) и технические спецификации. Эти документы точно описывают, как должна быть построена конструкция, используемые материалы и требуемые стандарты качества.

Рабочие чертежи: производитель стали (выбранный позже) создаст очень подробные рабочие чертежи на основе инженерных чертежей. На этих чертежах указаны точные размеры, разрезы, расположение отверстий, типы сварных швов, типы болтов, отделка поверхности и монтажные метки для каждого отдельного стального элемента. Они должны быть рассмотрены и одобрены инженером-конструктором до начала изготовления.

План монтажа: часто разрабатываемый совместно инженером, изготовителем и монтажником, этот план описывает последовательность подъема и сборки стальных элементов на месте, расположение кранов, процедуры безопасности и требования к временным креплениям.

Фаза 2: Изготовление (вне площадки)

Это происходит в контролируемой заводской среде (цех изготовления):

Закупка материалов: производитель заказывает требуемые необработанные стальные профили (двутавровые балки, W-образные профили, швеллеры, уголки, пластины, полые профили) на сталелитейных заводах на основе утвержденных чертежей цеха и спецификаций материалов.

Резка и формовка: стальные элементы разрезаются на точные длины с помощью пил, ножниц или термической резки (плазменной, кислородно-топливной).

Сверление/пробивка: отверстия для болтов точно просверливаются или пробиваются в соответствии с чертежами цеха.

Подгонка и сварка: компоненты (например, опорные плиты, соединительные плиты, ребра жесткости) подгоняются друг к другу и свариваются, как указано в чертежах цеха. Эту работу выполняют опытные сертифицированные сварщики.

Обработка поверхности: стальные элементы очищаются (обычно дробеструйной обработкой) для удаления окалины и ржавчины. Затем наносится грунтовочная краска или другое указанное покрытие (например, оцинковка) для защиты от коррозии.

Контроль качества (КК): на протяжении всего процесса изготовления проводятся проверки КК (проверка размеров, осмотр сварных швов с использованием визуальных или неразрушающих методов контроля, таких как UT/MT/PT, проверка толщины покрытия).

Маркировка и маркировка: каждая готовая деталь четко маркируется идентификационным номером/кодом, соответствующим чертежам цеха и плану монтажа, что обеспечивает ее легкую идентификацию на месте.

Фаза 3: Транспортировка

Погрузка и логистика: Изготовленные стальные элементы аккуратно загружаются на грузовики или прицепы в последовательности, которая часто совпадает с запланированной последовательностью монтажа на месте.

Доставка: Сталь транспортируется из цеха изготовления на строительную площадку. Для негабаритных грузов могут потребоваться специальные разрешения и сопровождение.

Этап 4: Подготовка места

Это происходит одновременно с изготовлением/транспортировкой или до них:

Строительство фундамента: бетонные фундаменты (опоры, свайные оголовки, плитные фундаменты) строятся на основе инженерного проекта. Важно, чтобы анкерные болты были точно заделаны в бетон там, где будут размещены стальные колонны. Их положение и высота имеют решающее значение.

Логистика площадки: площадка подготовлена с чистыми подъездными путями, выделенными площадками для хранения стальных поставок и устойчивыми площадками для установки крана.

Этап 5: Монтаж (сборка на месте)

Вот процесс сборки стального каркаса на месте:

Приемка и сортировка: стальные поставки принимаются, проверяются по накладным и сортируются на участке укладки в соответствии с их монтажными отметками и планом монтажа.

Настройка крана: мобильные или башенные краны, способные поднимать самые тяжелые стальные элементы, стратегически размещаются на месте.

Подъем и установка колонн: основные вертикальные элементы (колонны) поднимаются и осторожно опускаются на анкерные болты в фундаменте. Они закрепляются гайками и шайбами.

Установка балок и балок: горизонтальные элементы (балки, балки) поднимаются и соединяются между колоннами или другими балками с помощью болтов (а иногда и сварных швов на месте). Первоначальные соединения часто выполняются «плотно затянутыми».

Вертикальная установка и выравнивание: по мере подъема каркаса бригады постоянно проверяют и регулируют конструкцию, чтобы убедиться, что колонны идеально вертикальны (отвес), а каркас имеет квадратную форму и выровнен в соответствии с чертежами. Временные распорки (тросы или стальные элементы) используются для удержания каркаса в устойчивом состоянии во время этого процесса.

Болтовое соединение: После выравнивания секций каркаса болты полностью затягиваются до указанного натяжения с помощью калиброванных гаечных ключей (динамометрических ключей или прямых индикаторов натяжения - DTI).

Установка распорок: Постоянные распорки (диагональные стальные секции или специализированные системы) устанавливаются для обеспечения окончательной устойчивости к боковым нагрузкам (ветровым, сейсмическим).

Установка настила: Металлический настил (гофрированные стальные листы) часто устанавливается поверх балок, чтобы сформировать основание для бетонных полов или конструкции крыши. Срезные шпильки могут быть приварены через настил к верхним полкам балок для создания составного действия с будущей бетонной плитой.

Детализация и окончательные соединения: Установка различных стальных компонентов, таких как лестницы, поручни, стремянки и опоры для других работ. Выполнены все необходимые сварочные работы на месте.

Безопасность: на протяжении всего монтажа соблюдаются строгие протоколы безопасности, включая защиту от падений, процедуры безопасности при работе с краном и контролируемые зоны доступа.

Этап 6: Завершение и интеграция

Огнезащита (при необходимости): сталь значительно теряет прочность при высоких температурах. Часто применяется противопожарная защита, например, напыляемый огнестойкий материал (SFRM), вспучивающиеся покрытия (которые разбухают при нагревании) или бетонная облицовка.

Строительство плит перекрытия: бетон заливается на металлический настил для создания плит перекрытия.

Кровля и облицовка: устанавливаются кровельная система и системы наружных стен (облицовка, кладка, навесные стены), ограждающие конструкцию.

Установка инженерных систем: механические, электрические и сантехнические системы устанавливаются внутри и вокруг стальной конструкции.

Этап 7: Контроль качества и инспекция (на месте)

Непрерывный контроль осуществляется на протяжении всего монтажа: проверка размещения анкерных болтов, вертикальности/выравнивания, затяжки болтов (с использованием указанных методов), качества сварки (визуальный и неразрушающий контроль, если требуется), установки настила и нанесения огнестойкого покрытия.

Сторонние инспекторы и должностные лица по строительству часто проводят проверки на ключевых этапах.

Фаза 8: Передача

После завершения стальной конструкции (и последующей работы) и прохождения всех проверок проект передается заказчику.

Этот подробный процесс подчеркивает точность, координацию и безопасность, необходимые для успешного строительства стальной конструкции. Использование внешнего производства позволяет осуществлять контроль высокого качества и более быструю сборку на месте по сравнению с некоторыми другими методами строительства.