Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

ХАРИТОНОВ

Андрей Анатольевич

РАЦИОНАЛЬНЫЕ ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗДАНИЙ НА ОСНОВЕ МОДУЛЬНОЙ КООРДИНАЦИИ И РЕГИОНАЛЬНОЙ УНИФИКАЦИИ

Специальность: 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2012

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском и проектно-экспериментальном институте промышленных зданий и сооружений (ОАО ЦНИИПромзданий).

Научный руководитель - Гранев Виктор Владимирович, доктор технических наук, профессор, Заслуженный строитель РФ

Официальные оппоненты: 

Назаренко Виталий Григорьевич, доктор технических наук, профессор, кафедра железобетонных конструкций Московской государственной академии жилищно-коммунального хозяйства и строительства

Аронов Борис Львович, кандидат технических наук, главный инженер ОАО Проектный институт №2

Ведущая организация:

Государственное унитарное предприятие Московский научно-исследовательский и проектный институт  типологии и экспериментального проектирования (ГУП МНИИТЭП)

Защита состоится 23 мая 2012 г. в 12-00 в здании ОАО ЦНИИЭПжилища по адресу 127434, г. Москва, Дмитровское ш., д.9, стр.3 на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 303.017.01 (при Центральном научно-исследовательском и проектном институте жилых и общественных зданий ОАО ЦНИИЭПжилища).

С диссертацией можно ознакомиться в методическом фонде ОАО ЦНИИЭПжилища.

Отзыв на автореферат просим направлять в адрес ОАО ЦНИИЭПжилища, 127434, г. Москва, Дмитровское ш., д.9, стр.3.

Автореферат разослан 16 апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор                                                        Зырянов В.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Необходимость в повторяющихся, одинаковых строительных элементах и деталях, отвечающих определенным требованиям, возникла на заре строительной деятельности человека. С увеличением масштабов строительных работ все больше проявлялись тенденции к использованию стандартных, рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений. Именно в те времена возникли предпосылки к зарождению и использованию унификации, обеспечивающей приведение к единообразию и сокращению основных объемно-планировочных параметров зданий (высот этажей, пролетов и других), размеров и форм конструктивных элементов. Это позволило применять однотипные изделия в зданиях различного назначения, обеспечивая их массовость и, впоследствии, рентабельность заводского изготовления.

В 30-90-е гг. прошлого столетия проводимая в СССР унификация строительных решений была важной составной частью технической политики в области капитального строительства, на основе которой были разработаны типовые проекты и конструкции, создана мощная база стройиндустрии. Унификация и типизация оказали значительное влияние на упрощение и ускорение процесса проектирования и строительства.

Наряду с положительными факторами обязательность применения типовых решений с ограниченным количеством их сочетаний и параметров сдерживала возможности многовариантного проектирования, что приводило к определенным экономическим потерям и архитектурному однообразию.

При переходе экономики страны на новые рыночные условия произошла децентрализация системы управления, повысилась самостоятельность и ответственность регионов, при этом снизилась управляемость строительным комплексом, в том числе из-за отсутствия современных строительных нормативных документов. Возникла необходимость в разработке обновленной нормативной базы, учитывающей потребности регионов, а процедуры вступления России в ряд международных организаций (ВТО, ЕврАзЭС, Таможенный союз) потребовали проведения гармонизации положений с действующими зарубежными стандартами, в том числе в строительстве.

В мировой и отечественной практике увеличивается доля строительства из сборных элементов. Современное индустриальное строительство обуславливает необходимость применения сборных железобетонных конструкций нового поколения при строительстве жилых, общественных и промышленных зданий, прежде всего для проектов повторного и массового применения. Ежегодное производства бетона и железобетона в мире превышает 3 млрд. куб.м. Всего на сборное строительство в Европе расходуется 30 млрд. евро, для сравнения на монолитное - лишь 12 млрд. евро. Достаточно эффективно стали применяться смешанные системы, при которых объединяются изделия крупнопанельного (КПД), сборного каркасного (железобетонного и металлического), монолитного домостроения и других.

Созданы предпосылки для развития отечественной базы стройиндустрии. Так, например, для выполнения четвертой программы ФЦП Жилище предлагается осуществить модернизацию домостроительной базы с целью достижения показателя объемов ввода жилья 100 млн. кв.м. в год, а в 2011 году Министерством регионального развития РФ была разработана и утверждена Стратегия развития промышленности стройматериалов и индустриального домостроения до 2020 года.

Все это предопределило актуальность проведения исследований по:

• совершенствованию системы модульной координации размеров в строительстве, в том числе с учетом практики применения и использования аналогичных систем за рубежом;
• формированию региональной унификации в строительстве, как основы рациональных проектных решений зданий и конструкций;
• разработке принципов и основных положений создания региональных (территориальных) каталогов унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.

Актуализирована система модульной координации размеров в строительстве, в том числе проведена ее гармонизация с зарубежными стандартами (DIN, ISO, ASTM, BS и другими), что существенно расширяет возможность эффективного применения смешанных конструктивных систем, а также унифицированных сборных конструкций и изделий.

Предложена методика формирования региональной унификации, учитывающая различные географо-климатические условия нашей страны (зоны от субтропиков до вечной мерзлоты), существующие рыночные отношения, различное состояние строительной базы в регионах.

Сформулированы принципы и основные положения разработки региональных каталогов унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

• Актуализированная система модульной координации размеров в строительстве (МКРС).
• Методика формирования региональной унификации.
• Принципы и основные положения разработки регионального каталога унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений.

НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ и конечный результат. Предложена концепция формирования и определения рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений зданий на основе актуализированной модульной координации размеров в строительстве и разработанной региональной унификации.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является определение объемно-планировочных и конструктивных решений зданий на основе совершенствования модульной координации размеров в строительстве, методики формирования региональной унификации, а также разработки региональных (территориальных) каталогов.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

• анализ отечественного и зарубежного опыта применения модульной координации размеров в строительстве;
• исследование влияния модульной координации размеров в строительстве на формирование объемно-планировочных и конструктивных решений зданий;
• разработка методики формирования региональной унификации;
• исследование воздействия унификации и типизации строительных решений на экономию трудовых, материальных и энергетических затрат;
• разработка принципов, критериев и рекомендаций по определению рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений зданий с унифицированными параметрами на основе многокритериальной оценки их качества, отвечающих современным требованиям;
• разработка принципов и основных положений формирования региональных каталогов унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений, а также требований к их содержанию и структуре.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - формирование рациональных унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - модульная координация размеров в строительстве, региональная унификация и региональные каталоги унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений.

ГРАНИЦЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРИНЯТЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ - здания и сооружения производственного и непроизводственного назначения. Нормативные документы по модульной координации размеров и унификации в строительстве.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ:

• комплексный анализ отечественного и международного опыта строительства зданий из сборных конструкций, применение унификации и типизации;
• натурные обследования зданий (80 объектов различного функционального назначения в регионах РФ, в том числе Москва, Московская область, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Самара, Тюмень, Воронеж, Челябинск, Южно-Сахалинск, ХМАО, ЯМАО, и других), изучение проектной документации (более 1200 объектов в Московской области) с целью выявления применения основных положений модульной координации;
• системный подход при совершенствовании модульной координации размеров в строительстве;
• количественная оценка качества проектных решений и конструкций;
• апробация результатов исследований путем включения в нормативные документы, в региональные каталоги.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в том, что участникам инвестиционно-строительного процесса предложен методический инструмент, необходимый для осуществления инвестиционных намерений в строительстве, применению прогрессивных решений и конструкций в регионах. Современные положения модульной координации размеров в строительстве и внедрение региональной унификации позволят создать базу готовых унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений, рекомендуемых для повторного применения, нормалей и ячеек, с учетом перспективы развития строительства в регионах. Каталоги, созданные на основе предлагаемых принципов и положений, обеспечат обмен информацией между участниками инвестиционно-строительного процесса на региональном и территориальном уровнях, окажут существенное влияние на улучшение качества проектирования и строительства, рентабельность предприятий стройиндустрии, а также на сокращение сроков строительства.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Основные теоретические положения данных исследований были использованы и внедрены при:

• разработке межгосударственного стандарта ГОСТ 28984 Модульная координация размеров в строительстве. Основные положения, принятого Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (МНТКС) (дополнение №1 к приложению Д протокола №39 от 8 декабря 2011 года);
• проектировании и строительстве 3 автоцентров Пеликан-Авто в Москве;
• разработке методики формирования территориальных строительных каталогов типовых решений при проектировании муниципального жилья на территории Московской области, согласно Постановлению Правительства Московской области №151/10 от 4.03.2005 г.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Диссертационная работа выполнена в ОАО ЦНИИПромзданий. Материалы диссертации докладывались на секции Строительные конструкции зданий; на 4-х научно-практических конференциях.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертации изложены в 10 публикациях, в том числе в 4 изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК.

СТРУКТУРА и ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов. Материалы диссертации изложены в двух томах. Первый том содержит 151 страницу основного текста, 37 рисунков, 12 таблиц, библиографию из 123 наименований, в том числе зарубежных 14. Второй том содержит 6 приложений, 29 рисунков, 16 таблиц. 

Глава 1. Развитие унификации и типизации объемно-планировочных и конструктивных параметров зданий.

Глава 2.        Исследование влияния системы модульной координации размеров в строительстве (МКРС) на проектные решения зданий.

Глава 3.        Формирование региональной унификации, как основы рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений зданий.

Глава 4.        Принципы и основные положения разработки региональных каталогов унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В первой главе Развитие унификации и типизации объемно-планировочных и конструктивных решений зданий рассматривается отечественный и зарубежный опыт развития унификации и типизации в строительстве.

Здание всегда рассматривалось как целостный организм, элементы которого находятся в определенных соотношениях. Эти соотношения часто строились на базе условной единицы измерения - модуле. Модулем могла служить одна из частей здания или величина одного из параметров геометрической фигуры, положенной в основу его объемно-планировочной структуры. Практически все древние меры основывались на размерах частей тела человека, т.е. меры древности (греческие футы, римские пяди, русский локоть и т.п.) были антропометричны. Существенным вкладом в зарождение и развитие унификации можно считать работу римского инженера-архитектора Витрувия Десять книг об архитектуре, которая является прообразом каталога проектных решений на основе модуля (рис.1).

Созданные архитектурные ордера и каноны (рис.2) являются прообразами рациональных унифицированных решений, правил и принципов строительства зданий и сооружений.

Рис.1:аМодули по Витрувию	Рис.2: Ордера (каноны) эпохи Возрождения

Индустриальный период характеризуется интенсивным внедрением технических изобретений, открытием новых материалов, активным их использованием в конструкциях при строительстве зданий и сооружений. Существенную роль в формировании унификации сыграли тенденции к серийности, массовости применения отдельных элементов и готовой продукции.

Начиная с 30-х годов ХХ века, проектирование и строительство в промышленно развитых странах осуществлялись различными путями. Недостаточное внимание европейцев к стандартизации и унификации, излишняя экономия на первоначальных этапах процесса проектирования приводили к увеличению себестоимости строительства. США пошли по пути повсеместного внедрения стандартов и в наши дни, когда дело касается массового строительства, стараются не принимать индивидуальных проектных решений, а повторно (многократно) используют ранее разработанные.

Стандартные решения основных планировочных элементов, опубликованные в качестве практического руководства для проектировщиков, в настоящее время активно применяются в странах Европы и Северной Америки.

В СССР начало унификации основных строительных размеров и типизации промышленных зданий и конструкций относится к 1933 году, когда на государственном уровне были регламентированы размеры мостовых кранов отечественного производства и установлены основные параметры строительных конструкций. В 1939 г. были утверждены типовые секции, что имело большое значение при создании объемно-планировочных решений заводских корпусов и дальнейшей стандартизации отдельных блоков и целых зданий.

Принципиально новый этап в вопросах унификации и типологии начался после принятия в 1954 г. решения о развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства, а также введения в действие главы СНиП II-А.2 Основные положения единой модульной системы. Единая модульная система (ЕМС) представляла собой совокупность правил координации объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий и сооружений на базе модуля, главной целью которой было создание единой основы для проектирования, развития стройиндустрии и строительства.

Было установлено, что внедрение унификации приводит к сокращению числа объемно-планировочных параметров зданий и сооружений (высот этажей, размеров пролетов, шагов колонн и т.п.) и, как следствие, к разумному единообразию архитектурных форм и размеров конструктивных элементов. При этом одной из главных задач архитектурно-строительного проектирования становится придание индивидуального внешнего облика и внутреннего дизайна зданиям и сооружениям, проектируемым на основе унифицированных решений.

В результате исследований, проведенных в Гипротисе и ЦНИИПромзданий в период с 1961 по 1970-е гг., было установлено оптимальное число градаций унифицированных параметров промышленных зданий основных отраслей народного хозяйства.

Теоретические и методические основы системы архитектурно-строительной унификации были разработаны в трудах Абрамова Н.И., Багузова Н.П., Ватмана Я.П., Гранева В.В., Истомина Б.С., Карташова К.Н., Кима Н.Н., Костюковского М.Г., Ландау Л.Г., Островского М.Е., Тропилло А.В., Хазанова Д.Б., Хромца Ю.Н. и других.

В совершенствование методологии проектирования зданий и сооружений с использованием типовых материалов и конструкций большой вклад внесли Алексеев Д.А., Абарыков В.П., Лавитман В.С., Петров И.А., Спиридонов В.М., Рубаненко Б.Р. и многие другие ученые, архитекторы и инженеры.

Вопросы серийности сборных конструкций, как одной из главных задач унификации и типизации, рассматривались в работах Белени Е.И., Балакирева В.М., Очеретянного С.М., Ушакова Н.А.

В числе лауреатов государственной премии СССР за проведенную работу по унификации было 7 сотрудников ЦНИИПромзданий.

В период с 60-80-е гг. ЦНИИЭП Жилища, при участии ведомственных и отраслевых проектных организаций, были проведены исследования и разработан ряд планировочных нормалей для общественных и жилых зданий в развитие системы унификации и действующих СНиП.

Положительными факторами внедрения и использования унификации и типизации являются: четкая система проектирования на основе модульной координации и унифицированных параметров; взаимозаменяемость конструкций, в том числе при реконструкции существующих объектов; универсальность зданий, возможность их расширения и блокирования; существенная экономия трудовых, материальных и энергетических затрат.

К недостаткам можно отнести обязательность применения положений унификации и типизации, проектных решений и конструкций, вследствие этого архитектурное однообразие, перерасход строительных материалов, необоснованное увеличение производственных площадей и объемов зданий.

В настоящее время внедрение и разработка рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений с учетом, прежде всего, региональных особенностей и практики использования смешанных конструктивных систем, возможны на основе совершенствования системы модульной координации размеров в строительстве, ее гармонизации с зарубежными стандартами, разработки методики формирования региональной унификации, а также создания региональных каталогов унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений.

Во второй главе Исследование влияния системы модульной координации размеров в строительстве (МКРС) на проектные решения зданий был проведен анализ проектной документации для строительства зданий непроизводственного и производственного назначения на примере Московской области за пять лет, в период с 2000 по 2006 гг. (рис.3). В результате анализа установлено, что при применении сборных железобетонных, металлических и частично монолитных железобетонных конструкций правила модульной координации, включающие ряды основного модуля, укрупненных и дробных модулей, пределы их применения, правила назначения координационных и конструктивных размеров, по-прежнему являются исходными элементами для проектирования производственных и жилых зданий из сборных конструкций (рис.4).

Рис.3:аСтруктура строительства зданий в МО за 6 лет	Рис.4: Применение модульной координации размеров в строительстве (МКРС)

В последние годы построено большое количество индивидуальных жилых и общественных зданий из монолитных, сборно-монолитных, стальных и деревянных конструкций, при проектировании которых требования модульной координации соблюдались в меньшей степени. Однако следует отметить, что при обследовании, проектировании и строительстве торговых и многофункциональных центров на территории г. Москвы и Московской области, таких как Декатлон, Ашан, Леруа Мерлен, Касторама, Капитолий и других, было установлено, что большая часть их решений унифицирована, применены сетки колонн 12х12 м, 12х24 м, и только в ряде случаев, когда требовалась организация подземной стоянки автомобилей, использовалась сетка колонн 12х8,1 м.

Проведенный анализ показал, что существующая система модульной координации не в полной мере отвечает современным требованиям, в частности: обязательность, соответствовавшая принятой в СССР технической политике; жесткие требования по применению крупной градации основных параметров и весьма ограниченному количеству их сочетаний; отсутствие немодульных размеров и возможности наложения, а также комбинирования различных модульных сеток; отсутствие возможности обеспечения совмещения различных конструктивных систем; увеличение объемов монолитного домостроения и использования металлических конструкций, появление иностранных инвесторов и застройщиков. В этой связи возникла необходимость пересмотра ряда положений МКРС и ее гармонизация с зарубежными стандартами.

Результаты анализа были использованы при пересмотре в 2011 году ГОСТ 28984-91 Модульная координация размеров в строительстве. Основные положения. Автор принял участие в качестве ответственного исполнителя. Проведена гармонизация положений отечественной модульной координации, правил привязки и построения координационных осей и основных элементов зданий и сооружений с действующими стандартами стран Евросоюза (ЕС), США и Великобритании.

В рамках гармонизации определены совпадающие параметры и выявлены расхождения в части принципов и подходов к модульной координации размеров в строительстве и требованиях к их основным характеристикам. На основании этого разработаны рекомендуемые показатели МКРС (табл.1).

Таблица 1.

Рекомендуемые показатели модульной координации размеров в строительстве.

Наименование показателя	Предложения
Мультимодули (укрупненные модули)	3М, 6М, 12М, 15М, 30М, 60М
Субмодули (дробные модули)	1/2М, 1/5М
Многомодульные сетки	для всех видов строительства
Прерывание модульных сеток	для всех видов строительства
Угол поворота системы	при угловом размещении зданий, в пределах от 5 до 90 градусов
Немодульные размеры	для разделительных элементов, вставок
Перепад высот кровли/этажей	для всех видов строительства
Высота от низа подвесного потолка до низа перекрытий	для гражданского строительства

Впервые использована единая международная терминология, включены наиболее применяемые в отечественной и международной практике мультимодули и субмодули (ранее укрупненные и дробные модули соответственно). Предложен ряд новых положений, таких, например, как применение прерывной модульной координационной системы, немодульные размеры, угол поворота пространственной координационной системы, многомодульные сетки (рис.5-8). Мультимодульный ряд (от 3М до 60М), принятый в отечественной и зарубежной практике, рекомендуется для дальнейшего применения. Количество субмодулей сокращено до 2 показателей (1/2М, 1/5М), а субмодули: 1/10М, 1/20М, 1/50М, 1/100М исключены из-за их незначительной применимости. При назначении высоты этажа предложено использовать М для высот до 3000 мм, от 3000 до 4800 мм - 3М, свыше 4800 мм - 6М. Введены новые размеры по вертикали, такие как перепад высот кровли, перепад высот этажей, высота от низа подвесного потолка до низа перекрытия (рис. 9, 10). Рекомендуется использовать угол поворота пространственной координационной системы в пределах границ изменяемости угла поворота от 5 до 90 градусов, что позволяет обеспечить более выразительную архитектуру здания или сооружения.

Благодаря новым предложениям, вошедшим в межгосударственный стандарт, расширяется область применения МКРС, в том числе для зданий нестандартной формы с углами поворота, рационально используемыми вставками для размещения противопожарных преград, вентканалов и шахт оптимальных размеров; впервые установлены градации отметок подвесных потолков для размещения в проектируемом пространстве различных инженерных систем.

Совершенствование МКРС позволяет осуществить и региональную унификацию на более высоком уровне, отражающем современное состояние, перспективу развития проектирования и строительства в регионе и, как следствие, создает предпосылки для разработки и выбора рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений.

Рис.5: Пространственная координационная система	Рис.6: Многомодульные сетки
Рис.7: Немодульные вставки, прерывание модульных сеток	Рис.8: Угол поворота координационной системы
Рис.9: Координационная высота этажа	Рис.10: Перепад высоты

В третьей главе Формирование региональной унификации, как основы рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений зданий предложена методика формирования региональной унификации, которая заключается в последовательном выполнении действий, направленных на решение поставленных задач, с учетом соблюдения правил системного анализа. Основными элементами методики формирования региональной унификации являются: анализ проектной практики и возможностей предприятий стройиндустрии, выявление объема и характера перспективного строительства, установление типов зданий для массового строительства и наиболее повторяемых строительных параметров и их сочетаний, определение межвидовых решений, конструкций и области их применения.

Предлагаемая последовательность основных действий методики следующая:

• формирование массивов унифицированных проектных решений и построенных в регионе объектов; при сборе исходных данных (включая климатические условия, транспортные коммуникации) могут быть задействованы органы государственной экспертизы, архитектурно-строительного надзора, предприятия стройиндустрии, проектные и подрядные организации, компании инвесторы;
• оценка состояния комплекса стройиндустрии в регионе;
• предварительная классификация решений с учетом функционального назначения, анализ применяемых решений и конструкций (правил привязки, компоновки, определение наиболее повторяющихся параметров) по видам строительства;
• определение наиболее используемых видовых и межвидовых параметров решений и конструкций, их сочетаний;
• выявление рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений, определение требований по их совершенствованию, разработка рекомендаций для практического использования;
• приведение проектных решений и конструкций к обоснованному единообразию в рамках региона;
• разработка прогноза объемов применения основных унифицированных параметров зданий по видам строительства.

Предложены формы таблиц сбора и обработки информации, разработаны рекомендации по региональной унификации строительных решений, в том числе по объектной и фирменной унификации.

Объектная унификация позволяет внедрять рациональные проектные решения и конструкции массового применения на конкретном объекте для достижения максимального экономического эффекта при проектировании, строительстве и эксплуатации здания. Примером применения объектной унификации может служить здание автотехцентра Ниссан в Москве. В данном проекте автор принимал участие в качестве заказчика-застройщика (ООО Пеликан-Авто). До проектирования были рассмотрены несколько вариантов конструктивных решений. Наиболее эффективным оказался вариант сборного железобетона, выполненный по современной технологии непрерывного формования, в связи с тем, что часть размеров, продиктованная технологическими требованиями, не в полной мере соответствовала положениям МКРС и являлась отличной от стандартных размеров конструкций и изделий, производимых в 2003 году на большинстве предприятий стройиндустрии Москвы и Московской области.

Было предложено использовать три вида модульных сеток размерами 8х13 м для выставочно-торгового зала, комнаты совещаний и больших офисных площадей для организации нескольких рабочих мест, а также модульных сеток размерами 8х8 и 8х6 м для организации складских, производственных и прочих административно-бытовых помещений. Отступления от требований МКРС были вызваны технологическими особенностями автотехцентра.

Конструкции перекрытия были разделены на 3 вида, в зависимости от сетки колонн и типа нагрузки: в производственно-торговой зоне со стандартными пролетами (8х8, 8х6 м) и нагрузкой 2500 кгс/м2, а также в офисно-административной зоне с увеличенным пролетом (8х13 м) и нагрузкой 400 кгс/м2, высота сечения плит перекрытия составила 400 мм; в офисно-административной зоне со стандартными пролетами (8х8, 8х6 м) и нагрузкой 400 кгс/м2, высота сечения плит перекрытия составила 265 мм.

Конструкции покрытия, балки сечением 400х600 мм и 400х600 мм, одно- и двухярусные колонны сечением 500х500 мм и 400х400 мм, из сборного железобетона были изготовлены на том же заводе с применением технологии непрерывного формования.

В результате проведенной объектной унификации было использовано ограниченное число типоразмеров плит перекрытия, покрытия, балок и колонн, что позволило существенно сократить расходы на изготовление и монтаж конструкций. В целом сборность здания составила 93,2%, что сократило срок строительства на 2,5 месяца (12,5%). Масса сборных конструкций, как правило, не превышала 10т, что, в свою очередь, позволило отказаться от башенного крана.

Фирменная унификация может быть двух видов: I-го типа для предприятий стройиндустрии, направленная на максимально эффективное использование технических возможностей оборудования для производства строительных конструкций и изделий, а также II-го типа для компаний-инвесторов (заказчиков), использующих для своих целей проекты повторного применения.

Так, компания Консолис, крупнейший производитель сборного железобетона в Европе, провела унификацию проектных решений жилых и производственных зданий, складов и конструкций, изготавливаемых на стендах непрерывного формования с учетом условий России, и в качестве выпускаемой продукции предлагает к использованию несколько фирменных проектов повторного применения.

Фирменная унификация II-го типа для компаний-инвесторов востребована при повторном и массовом строительстве их объектов. К объектам фирменной унификации может быть отнесены муниципальное доступное жилье (заказчик - администрация региона), гипермаркеты (Ашан, Леруа Мерлен, Декатлон), складские здания (ФМ Ложистик, Гиффельс), сети гостиниц (Аккор), многофункциональные автозаправочные комплексы (ТНК-Бритиш Петролеум) и тому подобное.

Вышеупомянутая компания Пеликан-Авто начала строительство нового автотехцентра, при проектировании которого был учтен предыдущий опыт и повторно использованы нормали административно-бытовых и торговых помещений, а также ячейки производственно-складских зон.

В рамках диссертационной работы было проведено исследование воздействия фирменной унификации проектных решений на экономию трудовых, материальных и энергетических затрат при проектировании и строительстве, а также индустриальном изготовлении конструкций. Ожидаемая экономия при реализации проекта повторного применения может составить 16-17% от стоимости строительно-монтажных работ.

Сформулированы основные принципы по определению рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений зданий, среди которых: учет потребности на перспективу; многовариантные проектные проработки; формирование системы критериев оценки качества; экспертная оценка вариантов объемно-планировочных и конструктивных решений.

Проведен анализ 15-ти существующих методов, которые могут быть использованы для оценки качества проектных решений, в том числе экспертные, социологические, дифференцированный, выбор по показателю экономичности и ряд комплексных методов. Наиболее приемлемой при оценке качества и выборе рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений является квалиметрическая оценка, разработанная Г.Г. Азгальдовым, элементы которой были использованы в работе.

На этой основе предложен метод,  заключающийся в разработке критериев оценки всех компонентов проектного решения, определении их иерархии (значимость или удельный вес в общем, интегральном качестве) по 100-балльной шкале, экспертной оценке группой высококвалифицированных специалистов (от 3 до 9 экспертов).

Принципы и предложенный метод выбора проектных решений и конструкций дают возможность разработать и внедрить программу автоматизированного выбора рациональных объемно-планировочных структур и конструкций, технологии возведения здания.

Основой рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений предлагается принять нормали и ячейки для зданий, соответственно непроизводственного и производственного назначения.

Предлагается разработать нормали для общественных и жилых зданий. Например, для жилых домов в качестве нормали может быть назначена квартира (или ее часть - санитарно-технические помещения, кухня); для ледового дворца - ледовая арена, раздевалки; для административного здания - офисное помещение, комната переговоров, кабинет руководителя, приемная.

Для зданий производственного назначения основной исходной планировочной единицей является ячейка, то есть первоначальная часть объема одноэтажного здания или одного из этажей многоэтажного здания, ограниченная основными координационными плоскостями и характеризующаяся ее координационными размерами.

Сформулированы рекомендации по составу готовых планировочных решений (нормалей/ячеек), табл.2.

Таблица 2.

Рекомендованный состав готовых планировочных решений.

Состав нормали	Состав ячейки
Общая часть, включающая в себя область применения и основные принципы использования нормалей, ячеек при проектировании.
Планировка помещений, с указанием основных размеров, применительно к основным конструктивным системам и унифицированным модульным параметрам.	Основные габаритные размеры и габаритные схемы - планировочное решение, шаг, пролет.
Основные планировочные структуры, с привязкой инженерного или технологического оборудования.	Номенклатура основных рекомендуемых конструкций для ячейки.
Габаритная схема помещения, с размещением оборудования и мебели, указанием их размеров и рекомендуемыми минимальными расстояниями.	Сведения о нагрузках, постоянных и временных. Их пределы применительно к ячейке.

Определены исходные условия для периодического обновления и актуализации нормалей, основанные на изменениях антропометрических данных, обеспечении требований к комфорту, усовершенствованию санитарно-гигиенических требований и тому подобное. Исходными условиями для периодического обновления ячеек являются: модернизация технологического оборудования (изменение габаритных размеров); условия блокировки, связанные с изменением технологических процессов; требования энергосбережения и энергоэффективности.

Использование нормалей и ячеек в качестве готовых планировочных единиц зданий непроизводственного и производственного назначения - один из наиболее эффективных приемов разработки рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений на основе региональной (объектной, фирменной) унификации.

Применение и использование нормалей и ячеек способствуют повышению качества проектирования и строительства, снижению себестоимости проектных работ (от 20 до 45% на различных стадиях), обеспечению рациональных, экономически эффективных объемно-планировочных и конструктивных решений зданий различного функционального назначения, уменьшению необоснованно завышенных строительных объемов и площадей зданий и сооружений (от 12 до 25%), как следствие, пропорциональное снижение энергозатрат в процессе эксплуатации, оптимизации процесса производства строительно-монтажных работ за счет готовых решений (использование готовых ППР и технологических карт, ресурсных расчетов, наличие оснастки, опалубочных форм, опыт монтажа, знание технологии возведения здания и поэлементной сборки).

В четвертой главе Принципы и основные положения разработки регионального каталога унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений были проанализированы каталоги Москвы, Московской, Кировской и Воронежской областей, Строительный каталог (СК) федерального значения, американский каталог продукции SWEETТs, а также ранее использовавшийся Общесоюзный каталог обязательной системы унификации и типизации.

Анализ показал, что в отечественные каталоги включены решения, конструкции и изделия, доступные составителю без какого-либо отбора, классификации и анализа практики их применения и перспективности, то есть отсутствовал системный методический подход.

В работе определены факторы, оказывающие влияние на формирование каталога (рис.11), в числе которых результаты региональной унификации, практика проектирования и строительства в регионе, возможности предприятий стройиндустрии.

Сформулированы принципы и основные положения разработки регионального каталога (РК), среди которых: высокий технический уровень предлагаемых проектных решений; анализ экономической эффективности всех частей проекта, осуществляемый разработчиком; проведенные многовариантные проработки для обоснования, оценки и выбора проектных решений; положительное заключение государственной экспертизы проектной документации для объектов, подлежащих обязательному рассмотрению; единство подхода к оформлению и изложению материала - форма каталожного листа и блочная структура сведений, содержащихся в нем; структурное построение РК и его составных частей; система классификации и кодирования, обеспечивающая возможность функционирования РК как в традиционном, так и в автоматизированном режимах, в том числе on-line, поиска информации; единые терминология и система единиц измерений, применяемых во всех частях и разделах РК.

Определена структура и содержание региональных каталогов унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений. Предлагаемая структура содержит введение, разделы - проектные решения, конструктивные системы и строительные конструкции, инженерное оборудование зданий и сооружений, строительные материалы и изделия, строительные машины, механизмы и оборудование, строительные технологии.

Рис.11: Факторы, оказывающие влияние на формирование регионального каталога

Разработаны рубрикатор, порядок внесения изменений. Определены принципы формирования каталожного листа, который является основной структурной единицей каталога, в том числе принципы обоснованности включения в каталожный лист того или иного решения и/или конструкции и постоянного обновления материалов в каталоге для обеспечения непрерывности и актуализации решений и конструкций, содержащихся в каталожных листах и в каталогах соответственно самими участниками инвестиционно-строительного процесса (проектными и подрядными организациями, предприятиями стройиндустрии).

В электронной версии каталога, которая будет приоритетным видом издания, в дополнение к основной таблице с рекомендуемыми решениями и конструкциями предполагается включение материалов предприятий стройиндустрии, в виде вложенного файла с номенклатурой от конкретного производителя.

Определены основные направления и приемы разработки проектов на базе решений из регионального каталога. Предложены три основных алгоритма - это алгоритм использования проектов повторного и массового применения, алгоритм использования нормалей/ячеек (решений), алгоритм использования конструкций и/или изделий индустриального изготовления.

Выявлена социально-экономическая эффективность внедрения регионального каталога унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений, к основным показателям которой относятся: четкая система проектирования на основе модульной координации и унифицированных параметров; взаимозаменяемость конструкций, в том числе при реконструкции существующих объектов; гибкость планировочных решений, возможность их расширения и блокирования; существенная экономия трудовых, материальных и энергетических затрат при проектировании и строительстве; развитие производственной мощности предприятий стройиндустрии, повышение их рентабельности, обеспечение населения дополнительными рабочими местами.

ВЫВОДЫ и РЕКОМЕНДАЦИИ.

Выполненные автором комплексные исследования, включающие анализ отечественного и зарубежного опыта унификации и типизации в строительстве, нормативной документации в области модульной координации и унификации, а также участие в разработке нормативов в этой сфере, внедрение результатов исследований в разработку унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений, а также региональных строительных каталогов, позволили сделать следующие выводы и сформулировать предложения:

1. Проведенный анализ отечественного и зарубежного опыта применения систем модульной координации в строительстве выявил необходимость совершенствования действующей в нашей стране системы модульной координации по ГОСТ 28984 Модульная координация размеров в строительстве. Основные положения и, в том числе, ее гармонизации с зарубежными стандартами.
2. Проведенные исследования проектов зданий производственного и непроизводственного назначения (около 1200 объектов, построенных на территории Московской области) показали, что положения модульной координации размеров в строительстве в основном применяются. Однако существующие требования системы МКРС в ряде случаев ограничивают возможность применения прогрессивных конструктивных систем из сборных железобетонных, металлических, сборно-монолитных и частично монолитных конструкций. Ограничения возможно устранить при внедрении актуализированной редакции стандарта. В дальнейшем следует разработать ряд нормативных документов, направленных на детализацию сочетания смешанных конструктивных систем и стандартного сочетания конструкций из различных материалов друг с другом.
3. Разработаны предложения по внесению изменений в стандарт, в том числе: применение прерывной модульной координационной системы, немодульных размеров, углов поворота координационной системы, многомодульных сеток и другие. На основе этих предложений разработана актуализированная редакция межгосударственного стандарта ГОСТ 28984 Модульная координация размеров в строительстве. Основные положения, позволяющая осуществлять проектирование рациональных форм и параметров зданий. Стандарт утвержден МНТКС 8 декабря 2011 года.
4. В результате проведенного анализа развития архитектурно-строительной унификации, как одного из способов управления капитальным строительством, выявлена необходимость в дальнейшем развитии региональной унификации, включающей элементы межвидовой, видовой, межотраслевой, а также фирменной и объектной унификации.
5. Разработана методика формирования и рекомендации по развитию унификации в регионе с учетом прогноза строительства на 5-10 лет, климатических условий, развития транспортных коммуникаций и базы стройиндустрии. Сформулированы правила назначения модулей и привязки конструктивных элементов к координационным осям; разработаны рекомендации по выбору наиболее рациональных проектных решений, эффективных несущих и ограждающих конструкций. Предложено осуществлять формирование рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений на основе применения, наряду с проектами повторного применения, нормалей и ячеек для объектов непроизводственного и производственного назначения. Разработаны рекомендации по составу нормалей и ячеек.
6. При проектировании автотехцентра Ниссан в Москве с участием автора была осуществлена объектная унификация, в результате которой стоимость и сроки строительства были сокращены соответственно на 8% и 12,5%. При этом были применены объемно-планировочные нормали для торговых, производственных помещений и цехов, предложены унифицированные нагрузки трех видов для конструкций перекрытия.
7. По результатам анализа строительных каталогов, действующих в некоторых регионах страны, а также зарубежного опыта создания фирменных каталогов были сформулированы принципы и основные положения разработки региональных каталогов унифицированных объемно-планировочных и конструктивных решений. В их основе заложены единство требований к структуре каталога, форме каталожного листа, системе классификации и кодирования, единой терминологии и системе единиц измерения. Внедрение региональных каталогов способствует развитию предприятий стройиндустрии, проектных и строительных организаций в создании современных зданий и сооружений. Публикация каталога предусматривается в электронном виде с доступом к ресурсам через Интернет.

Результаты исследований автора внедрены при разработке: актуализированной редакции межгосударственного стандарта ГОСТ 28984 Модульная координация размеров в строительстве. Основные положения; методики формирования территориальных строительных каталогов типовых решений при проектировании муниципального жилья на территории Московской области, выполненной совместно ОАО КБ им. Якушева и ОАО ЦНИИПромзданий.

Список публикаций, в которых изложено основное содержание диссертации, в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Истомин Б.С., Харитонов А.А. Развитие унификации и стандартизации, как основы повышения качества и рентабельности строительства// Жилищное строительство. - 2010. - № 11.
2. Гранев В.В., Харитонов А.А. Разработка межгосударственного стандарта по модульной координации размеров в строительстве// Промышленное и гражданское строительство. - 2011. - №2.
3. Гранев В.В., Истомин Б.С., Харитонов А.А. Формирование региональных строительных каталогов - актуальная проблема повышения качества и сокращения сроков проектирования и строительства// Вестник МГСУ.Ц 2012. №2.
4. Харитонов А.А. Конструктивные решения автотехцентра Пеликан-Авто// Промышленное и гражданское строительство. - 2005. - № 3,

в других изданиях:

5. Пешнина И.В., Харитонов А.А. Особенности реконструкции жилых зданий с устройством мансард// Ежегодная региональная научно-техническая конференция ВятГТУ. Сборник материалов. 3 том. - г. Киров. - 2000 г.
6. Харитонов А.А. Задачи архитектурно-строительного комплекса по снижению себестоимости и повышению качества жилищного строительства// Сборник научных трудов международной научно-практической конференции. - г. Орел. - 2007 г.
7. Харитонов А.А. Роль территориального строительного каталога при реализации инвестиционных проектов в современных условиях// Материалы IV международной научно-практической конференции. - г. Орел. - 2008 г.
8. Истомин Б.С., Харитонов А.А. Унификация и стандартизация в строительном комплексе России// Вестник строительства и архитектуры. - г.Орел. - 2010 г.

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям