Рациональные технологические решения устройства навесных вентилируемых фасадов в жилых домах

На правах рукописи

ПИСКУН Александр Евгеньевич

РАЦИОНАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

РЕШЕНИЯ УСТРОЙСТВА НАВЕСНЫХ

ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ФАСАДОВ В ЖИЛЫХ ДОМАХ

Специальность 05.23.08 – Технология и организация строительства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт - Петербург – 2009

Работа выполнена на кафедре технологии строительного производства ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Казаков Юрий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Козин Петр Александрович;

кандидат технических наук, доцент

Оханцев Андрей Валерьевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский

государственный политехнический

университет»

Защита состоится 14 апреля 2009 года в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.223.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4., зал заседаний.

Телефакс: (812) 316-5872.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат диссертации размещен на официальном сайте ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» ( http://spbgasu.ru ).

Автореферат разослан « » марта 2009 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета
доктор технических наук, профессор Ю.Н.Казаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Динамика домостроения в России требует применения различных новых технологий, в т.ч. большого разнообразия оригинальных отечественных и зарубежных методов устройства наружных ограждающих конструкций жилых домов с вентилируемым воздушным зазором - навесных вентилируемых фасадов (далее НВФ).

Системный анализ достигнутых результатов теории и практики строительства и эксплуатации НВФ в России и за рубежом выявил ряд мало изученных ранее достоинств и недостатков конструктивно-технологических решений различных типов НВФ. В настоящее время отсутствуют усовершенствованные варианты рациональных технологических решений теплоизоляционных, каркасных и облицовочных элементов навесных вентилируемых фасадов с учетом различных условий строительства. Поэтому необходима разработка рациональных вариантов технологических решений устройства НВФ для жилых домов с учетом наиболее важных потребительских критериев оптимальности: минимума затрат труда и машинного времени, минимума стоимости, повышенного качества и безопасности. В проектных и строительных организациях отсутствуют теоретические основы и алгоритм формирования оптимального варианта технологического решения на монтаж НВФ методом многокритериальной оптимизации. Для этого следует выявить и количественно определить наиболее важные закономерности влияния основных воздействующих факторов на технологические решения устройства НВФ. Все это определило актуальность темы исследования.

В связи с этим целью диссертационной работы является научное обоснование и разработка усовершенствованных вариантов устройства навесных вентилируемых фасадов, оптимизированных по критериям минимума затрат труда и машинного времени, минимума стоимости, повышенного качества и безопасности при строительстве жилых домов. Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие научные задачи: - исследованы методом системного анализа мало изученные ранее новые конструктивно-технологические решения различных типов современных НВФ с выявлением их достоинств и недостатков; - разработаны теоретические основы и алгоритм формирования оптимального варианта технологического решения на монтаж НВФ методом многокритериальной оптимизации; - обоснована структура и последовательность операций в рациональной технологии комплексного механизированного процесса монтажа элементов НВФ; - разработаны варианты оптимизированных технологических решений монтажа теплоизоляционных, каркасных и облицовочных элементов в НВФ с учетом наиболее важных критериев оптимальности: минимума затрат труда и машинного времени, минимума стоимости, повышенного качества и безопасности; - выявлены и обоснованы путем экспериментального строительства жилых домов с НВФ зависимости влияния наиболее важных факторов по снижению трудоемкости и стоимости выполнения строительных процессов и увеличение срока эксплуатации НВФ в различных условиях строительства; - разработан и внедрен в строительной организации технологический регламент на рациональные способы устройства НВФ по критериям минимума трудоемкости и стоимости монтажа; - доказаны высокие технико-экономическая эффективность и технологичность применения усовершенствованных вариантов рациональных решений устройства НВФ для жилых зданий по критериям трудоемкости и стоимости работ, сроку эффективной эксплуатации теплоизоляционной конструкции и ремонтопригодности. Объектом исследования являются строительные процессы и конструктивно-технологические решения устройства усовершенствованных рациональных вариантов навесных вентилируемых фасадов для возведения различных видов жилых домов.

Методика исследования: сравнительное вариантное технологическое проектирование, технико-экономический системный анализ инженерных решений, натурные эксперименты с фрагментами НВФ, теоретическое моделирование, экспериментальные замеры и исследования технологических параметров процессов возведения стен жилых домов, математическая статистика и теория вероятности при решении оптимизационных задач.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- предложен новый методический подход с моделью и алгоритмом к разработке оптимального варианта строительных процессов монтажа навесных вентилируемых фасадов методом многокритериальной оптимизации технологических решений;

- разработаны новые варианты рациональных технологических решений монтажа минераловатных теплоизоляционных плит, каркасных и облицовочных элементов и технологические режимы устройства навесных вентилируемых фасадов с учетом наиболее важных для строительных организаций, заказчиков-застройщиков и жильцов критериев оптимальности: минимума затрат труда и машинного времени, минимума стоимости, повышенного качества и безопасности;

- выявлены основные факторы и закономерности, влияющие на оптимизацию технологических режимов устройства различных видов навесных вентилируемых фасадов и снижение трудоемкости и стоимости работ: масса и размеры плит утеплителя, навесных панелей, элементов каркаса и крепежа, комплексная механизация работ, индустриальность конструкций, величина воздушного зазора, высота здания и погодные условия;

- установлено влияние основных факторов и закономерностей на оптимизацию технологических режимов устройства НВФ, позволяющее снизить трудоемкость работ до 0,49 - 1,79 чел.-см. на 1 кв. м площади фасада, что с учетом процессов эксплуатации и ремонта на 5-7% эффективнее по сравнению с существующими сопоставимыми традиционными методами устройства фасадов без вентилируемых зазоров.

Практическая значимость и реализация работы состоят в следующем:

- доказана на объектах экспериментального строительства технологическая и экономическая целесообразность использования достоинств разработанных рациональных технологических решений устройства НВФ применительно к условиям строительства многоэтажных жилых домов, как более конкурентной и долговечной строительной технологии по сравнению с другими известными способами устройства сплошных фасадов без вентилируемых зазоров;

- разработаны усовершенствованные варианты рациональных технологических решений монтажа теплоизоляционных, каркасных и облицовочных элементов в системах НВФ с учетом наиболее важных потребительских критериев оптимальности: минимума затрат труда и машинного времени, минимума стоимости, повышенного качества и безопасности;

- разработан и внедрен «Технологический регламент устройства навесных вентилируемых фасадов», использованный в ЗАО «СЗНК» в 2009 г. и ООО «Стройрегионпроект» при строительстве жилых домов в гг. Санкт-Петебурге и Рязани;

- доказаны высокие технико-экономическая эффективность и технологичность применения усовершенствованных рациональных решений устройства НВФ жилых зданий; стоимость монтажа которых составляет 2,15 - 3,85 тыс. руб на 1 кв. м площади фасада, что способствует снижению приведенных затрат с учетом процессов эксплуатации и ремонта по сравнению с существующими сопоставимыми традиционными методами устройства фасадов без вентилируемых зазоров.

Достоверность результатов исследований подтверждается значительным объемом 25 проанализированных конструктивно-технологических решений НВФ; применением современных методов исследования, адекватных объекту изучения, - моделирования, натурных экспериментов и исследования технологических параметров процессов возведения стен жилых домов, математической статистики и теории вероятности при решении оптимизационных задач; хорошей сходимостью расчетных и теоретических данных с экспериментальными результатами исследований режимов устройства НВФ в жилых домах в пределах 85-92%; положительной апробацией и практикой внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на 61-й Международной научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов «Актуальные проблемы современного строительства» в СПбГАСУ (23-25.04.2008 г.), на международной научно-практической конференции «Загородное домостроение - 2008. Комплексный подход» (п. Янино, Ленинградская обл., 14-17.04.2008 г.), на Общем собрании РААСН «Здоровье населения – стратегия развития среды жизнедеятельности» (г. Белгород, 24-27.05.2008 г.), на Международной конференции «Реконструкция жилья - 2008» в Национальном институте «НИИпроектреконструкция» Республики Украина (03-06.06.2008 г., г. Киев).

Публикации. Основные положения диссертационной работы достаточно полно изложены в опубликованных в открытой печати 7 трудах, из них одна статья – в журнале, рекомендуемом ВАК, а также в двух отчетах по НИР, выполненных в 2008 г. по планам бюджетных научных работ Северо-Западного регионального отделения РААСН.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 192 страницах, включает 19 таблиц и 33 рисунка. Список использованной литературы содержит 117 наименований.

На защиту выносятся:

- новый методический подход с моделью и алгоритмом к разработке рационального варианта строительных процессов монтажа навесных вентилируемых фасадов методом многокритериальной оптимизации технологических решений;

- варианты рациональных технологических решений монтажа минераловатных теплоизоляционных плит, каркасных и облицовочных элементов и технологические режимы устройства навесных вентилируемых фасадов с учетом наиболее важных для строительных организаций, заказчиков-застройщиков и жильцов критериев оптимальности: минимума затрат труда и машинного времени, минимума стоимости, повышенного качества и безопасности;

- основные факторы и закономерности, влияющие на оптимизацию технологических режимов устройства различных видов навесных вентилируемых фасадов и снижение трудоемкости и стоимости работ, - масса и размеры плит утеплителя, навесных панелей, элементов каркаса и крепежа, комплексная механизация работ, индустриальность конструкций, величина воздушного зазора, высота здания и погодные условия;

- технико-экономическая эффективность и технологичность применения усовершенствованных рациональных решений устройства НВФ жилых домов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, сформулированы цель и задачи, научная новизна и практическая значимость работы. В первой главе выполнен обзор современных технологий домостроения с использованием НВФ. Выявлено, что значительный вклад в решение теоретических и практических вопросов развития науки о НВФ внесли работы М.М.Бродача, В.Г.Гагарина, В.М.Горпинченко, Ю.Н.Казакова, П.А.Козина, Т.А.Корнилова, Е.Г.Малявиной, Т.И.Мамедова, А.Н.Машенкова, А.В.Оханцева, Б.И.Петракова, Ю.А.Табунщикова, М.Н. Фленкина, К.Ф.Фокина и других ученых в НИИСФ РААСН, ЦНИИпромзданий, ЦНИИЭПжилища, ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, ФГУ ФЦС Росстроя, ГУ «Центр Энлаком» и специалистов в строительных компаниях «Диат-2000», «Краспан», «Юкон инжиниринг», «Каптехнострой», Ассоциации «Наружные фасадные системы», «Фасады» и других производственных организациях. Проведен анализ известных конструктивно-технологических решений применения различных типов каркасов НВФ. Дана сравнительная оценка технологии применения в них различных видов теплоизоляционных материалов. Выполнено исследование технологичности различных видов облицовочных конструкций. Разработана программа исследования процессов устройства НВФ.

Во второй главе выполнено теоретическое обоснование разработки рациональных технологических решений для устройства НВФ. Для этого выполнено моделирование оптимальных технологических решений для устройства НВФ жилых зданий на основе критериев минимума затрат и безопасности. Выявлены и исследованы закономерности влияния основных воздействующих факторов на технологические решения устройства НВФ.