Рациональные объемно-планировочные и конструктивные решения зданий на основе модульной координации и региональной унификации

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