Методика выбора схем комплексной механизации модульного строительства

Методика выбора схем комплексной механизации модульного строительства

С.А. Сычев

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный

университет

Аннотация: На основе результатов проведенных исследований, анализа стандартов, с учетом современного уровня технологии строительного производства предложены и обоснованы критерии оценки монтажа конструкций из объёмно-пространственных модулей различных типов, и модификаций изготовляемые индустриальным методом, в том числе типа «сэндвич» или из комбинированных конструкций, что диктуется вариантностью проектов строительства. Формирование метода монтажа заключается в поиске рациональных решений путем последовательного анализа составляющих организационно-технологической структуры. Настоящее исследование представляет собой опыт систематизированного изложения технологических основ анализа эффективности инженерных решений при строительстве зданий из модулей и контроля качества монтажных работ. Автор считает, что такой научно-обоснованной базой, способной дать надежную основу и методологию проектирования рациональных процессов строительства зданий из модулей, может и должен быть развернутый анализ взаимоувязанных факторов строительного производства, которые, в своей совокупности, определяют уровень эффективности технологий строительства зданий из модулей. При разработке механизированной технологии модульного строительства предложены модели последовательности этапов проектирования.

Ключевые слова: трансформируемые сооружения, блок-модули, скоростное строительство, блоки заводского изготовления, модульные здания, сборные дома, дома конструкторы.

Ключевыми направлениями развития прогрессивных технологий являются: комплексная механизация модульного строительства и автоматизация контроля их выполнения. Получение новых знаний о закономерностях в технологии монтажных работ позволяет сформулировать технологические требования по формированию комплексов монтажного оборудования, оснащению их средствами автоматизации контроля и управления, используемых при монтаже и контроле качества модульного строительства, а также при производстве монтажных работ в суровых природно-климатических условиях.

Научное и технико-экономическое обоснование прогрессивных методов производства и контроля качества модульных зданий позволяет повысить точность выполнения технологических операций, устранить трудоемкие операции, добиться экономии материалов и в целом способствовать росту качества конечной продукции - зданий из модулей и повышению эффективности монтажных работ.

Преобразования в технике и технологии модульного строительства зданий, прорыв в технологии монтажных работ возможен только на основе внедрения новых и реализации новых плодотворный идей, связанных с появлением новых материалов, конструкций модулей, новых монтажных машин и роботов, новых методов производства монтажных работ и организации труда на строительной площадке. Внедрение интенсивных технологий на базе передовой техники, роботов, прогрессивных технологических процессов и гибких технологий производства монтажных работ позволяет создавать принципиально новые ресурсо-энергосберегающие, безотходные, малооперационные эффективные технологии.

Актуальность рассматриваемых вопросов подчеркивается наличием серьезных недостатков в строительстве зданий из модулей, связанных с незавершенной проработкой индустриальных методов и способов монтажа модулей, отсутствием на стройках перспективных средств механизации и автоматизации монтажа модулей [1-21].

Настоящее исследование представляет собой опыт систематизированного изложения технологических основ анализа эффективности инженерных решений при строительстве зданий из модулей и контроля качества монтажных работ. Автор считает, что такой научно-обоснованной базой, способной дать надежную основу и методологию проектирования рациональных процессов строительства зданий из модулей, может и должен быть развернутый анализ взаимоувязанных факторов строительного

N

производства, которые, в своей совокупности, определяют уровень эффективности технологий строительства зданий из модулей.

При разработке механизированной технологии модульного строительства следует придерживаться следующей последовательности этапов проектирования:

• уточнение исходных данных. Характеристика монтажных работ объекта;

• учет природно-климатических, инженерно-геологических и социально-экономических факторов строительства;

• выбор принципа строительства и методов устройства здания из модульных систем;

• уточнение типа и конструктивных характеристик модульного здания и модулей;

• технико-экономическое сравнение вариантов технологических комплексов и модульных систем;

• выбор эффективной технологии строительства зданий из модульных систем;

• установление способа устройства модулей и состава технологических операций;

• выбор средств механизации из имеющейся номенклатуры парка машин для производства монтажных работ по группам: манипуляторы, краны, транс-роботы, машины для вспомогательных работ, технологическая оснастка (кондукторы, платформы), оборудование для контроля качества;

• проверка на технологическую совместимость и надежность машин в комплекте;

• выбор нормокомплектов для модульного строительства; выбор варианта технологической схемы комплексной механизации строительных

процессов, технологии и механизации строительства зданий из модульных систем;

• технико-экономическое обоснование принятого варианта производства монтажных работ;

• разработка технологических карт строительства зданий из модульных систем с учетом комплексной механизации технологических процессов.

1. Проведение инженерно-геологических изысканий. Уточнение исходных данных

2. Выбор принципа строительства, эффективной технологии монтажа модулей

3. Выбор вида модулей. Определение их расчетных характеристик

4. Определение объемов монтажных, вспомогательных и других работ

5. Выбор рациональной технологии и способов модульного страитеп ьства

6. Определение технических характеристик монтажных машин

7. Подбор нормокомплекгов монтажного оборудования, средств комплексной механизации, автоматизации и контроля процессов

8. Комплектация средств малой механизации, технологической оснастки

9. Составление схем комплексной механизации полного технологического цикла

10. Технико-экономическое обоснование принятого варианта механизации монтажных работ

Рис. 1. -Последовательность проектирования схем механизации при

модульном строительстве

Рис. 2. -Структурная схема выполнения монтажных работ по индустриальной ресурсо-энергосберегающей технологии модульного

строительства

Таблица №1

Модель выбора рациональной комплексно-механизированной _технологии модульного строительства_

А \4j a¡ \ Технологические процессы

qi q2 • « • Qm

Машины для монтажных работ S1t S,2 S13 -  - Sim

а2 S21 S22 S23  9. » 2m

аз S31 s32 S33 . . .

• • • т • • * « » Л » * •

ап sn1 Sn2 Sn3 m ж я Snm

1 комплект S21 * S12 * S13 * S1m

II комплект 31 " 23 * 2m

Парк машин А= (a¡}¡=T , п — количество машин для монтажа модулей

Q = {q,} j=t, m — количество технологических процессов

Степень совместимости монтажных машин и механизмов в комплекте

din = Жоп) _ Н

Уровень технологической организованности системы

= ¿I [2Г=1 H

п т

, где H

i=ij=i

И

Монтажное оборудование

Сменное монтажное оборудование. Вспомогательная техника

Технологическая оснастка

Средства малой механизации. Машины для соединения модулей

Комплекты машин для монтажных работ. Нормокомплекты монтажного оборудования

Универсальные машины с комплектом сменного рабочего оборудования

Средства автоматизации и контроля качества

Универсальные машинные комплексы для монтажа объемных модулей

Средства АСУ, ВТ и элементы робототехники

Механизированные комплексы монтажа модулей и модульных систем с элементами автоматики и робототехники

• Кран или подъемная платформа

• Комплект быстрозаменяемога монтажного оборудования и машин для соединения модулей

Автоматическая система управления и непрерывного контроля процесса монтажа модулей

Автоматизированные робототехнические комплексы монтажных работ

Роботизированный траноманипулятор, оснащенный АСУ ТП

• Автоматическая система управления процессами с использованием ЭВМ

Микропроцессоры для выполнения программ технологических операций

• Терминалы управления микропроцессорами

Рис. 3. -Развитие средств комплексной механизации модульного

строительства

Выводы:

1. Разработана схема выполнения монтажных работ по индустриальной энерго-ресурсосберегающей технологии высокоскоростного строительства зданий из модульных систем.

2. Представлена модель выбора рациональной комплексно-механизированной технологии модульного строительства.

Литература

1. Адам Ф.М. Совершенствование технологии строительства модульных быстровозводимых малоэтажных зданий. Дис. канд. техн. наук. СПб.: СПбГАСУ, 2001. 154 с.

2. Асаул А.Н., Казаков Ю.Н., Быков Б.1Ъ, Князь И.П., Ерофеев П.Ю. Теория и практика использования быстровозводимых зданий. СПб, Гуманистика, 2004. 463 с.

3. Афанасьев А.А. и др. Технология возведения полносборных зданий. Москва, 2000. 287 с.

4. Афанасьев А.В., Афанасьев В.А. Организация строительства здания и сооружения: перспективы использования в современных условиях. СПб, Стройиздат, 1998. С. 226-230.

5. Верстов В.В., Бадьин Г.М. Особенности проектирования и строительства зданий и сооружений в Санкт-Петербурге, Журнал «Вестник гражданских инженеров», №1(22) 2010, С. 96-105.

6. Казаков Ю.Н., Сычев С.А. Система возведения домов заводского изготовления. Сборник: Наука и образование в жизни современного общества, сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции в 14 томах. Тамбов, 2015. С. 63-65.

7. Матвеев Е.П. Теория, методы и технологии реконструкции жилых зданий различных периодов постройки: дис. ... докт. техн. наук. М.: МГСУ, 2000. 48 с.

8. Угорелова Н.В. Автоматизация монтажа сборных строительных конструкций: диссертация ... кандидата технических наук. Москва, 2000 167 а

9. Сычев С. А. Технология ускоренного монтажа мансард из унифицированных сэндвич-панелей// Издательство: Политехнический ун-т, СПб, 2010. 179с.

10. Сычев С. А., Энергоэффективный подход к возведению высотных зданий // Журнал «Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук», Москва, 2014. № 10. С. 58-61.

11. Вержбовский Г.Б. Быстровозводимые малоэтажные здания из композитных материалов // Инженерный вестник Дона, 2015, № 3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3122

12. Погорелов В.А., Карандина Е.В., Побегайлов О.А. Особенности технико-экономического обоснования организационно-технологического проектирования реконструкции // Инженерный вестник Дона, 2013, № 4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2103

13. Сычев С. А., Технология высокоскоростного строительства малоэтажных зданий// В сборнике: Актуальные вопросы технических наук Сборник материалов международной научной конференции. Киров, 2014. С. 71-76.

14. Anderson, M., Anderson, P. (2007). Prefab prototypes: Site-specific design for offsite construction. Princeton Architectural Press, 123 p.

15. Day, A. (2011). When modern buildings are built offsite. Building engineer, 86(6), pp.18-19.

16. Fudge, J., Brown, S. (2011). Prefabricated modular concrete construction. Building engineer, 86(6), pp. 20-21.

17. Head, P.R. (2001). Construction materials and technology: A Look at the future. Proceedings of the ICE - Civil Engineering, 144(3), pp. 113-118.

18. Knaack, U., Chung-Klatte, Sh., Hasselbach, R. (2012). Prefabricated systems: Principles of construction. De Gruyter, 67 p.

19. Rounce, G. (1998) Quality, waste and cost considerations in architectural building design management International Journal of Project Management, 16(2), pp. 123-127.

20. Swamy, R.N. (2001). Holistic design: key to sustainability in concrete construction. Proceedings of the ICE - Structures and Buildings, 146(4), pp. 371379.

21. Wang, Y., Huang, Z., Heng, L. (2007). Cost-effectiveness assessment of insulated exterior wall of residential buildings in cold climate. International Journal of Project Management, 25(2), pp. 143-149.

References

1. Adam F.M. Sovershenstvovanie tehnologii stroitel'stva modul'nyh bystrovozvodimyh malojetazhnyh zdanij [Improving the technology of modular construction of prefabricated low-rise buildings]. Dis. kand. tehn. nauk. SPb.: SPbGASU, 2001. 154 р.

2. Asaul A.N., Kazakov Ju.N., Bykov B.JL, Knjaz' I.P., Erofeev P.Ju. Teorija i praktika ispol'zovanija bystrovozvodimyh zdanij [Theory and practice of using prefabricated buildings]. SPb, Gumanistika, 2004. 463 р.

3. Afanas'ev A.A. i dr. Tehnologija vozvedenija polnosbornyh zdanij [Technology of prefabrication buildings]. Moskva, 2000. 287 р.

4. Afanas'ev A.V., Afanas'ev V.A. Organizacija stroitel'stva bystrovozvodimyh zdanij i sooruzhenij. Bystrovozvodimye i mobil'nye zdanija i sooruzhenija: perspektivy ispol'zovanija v sovremennyh uslovijah [Organization of construction of buildings and structures: prospects of use in modern conditions]. SPb, Strojizdat, 1998. рр. 226-230.

5. Verstov V.V., Bad'in G.M. Zhurnal «Vestnik grazhdanskih inzhenerov», №1 (22) 2010, рр. 96-105.

6. Kazakov Ju.N., Sychev S.A. Sbornik: Nauka i obrazovanie v zhizni sovremennogo obshhestva, sbornik nauchnyh trudov po materialam Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii v 14 tomah. Tambov, 2015. рр. 63-65.

7. Matveev E.P. Teorija, metody i tehnologii rekonstrukcii zhilyh zdanij razlichnyh periodov postrojki [Theory, methods and technologies of reconstruction of residential buildings of different periods of construction]: dis. ... dokt. tehn. nauk. M.: MGSU, 2000. 48 р.

8. Ugorelova N.V. Avtomatizacija montazha sbornyh stroitel'nyh konstrukcij [Automating the installation of precast building structures]: dissertacija ... kandidata tehnicheskih nauk. Moskva, 2000, 167 р.

9. Sychev S. A. Tehnologija uskorennogo montazha mansard iz unificirovannyh sjendvich-panelej [Technology fast assembly of attics from unified sandwich panels]. Izdatel'stvo: Politehnicheskij un-t, SPb, 2010. 179 р.

10. Sychev S.A. Zhurnal «Aktual'nye problemy gumanitarnyh i estestvennyh nauk», Moskva, 2014. № 10. pp. 58-61.

11. Verzhbovskij G.B. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2015, № 3.

12. Pogorelov V.A., Karandina E.V., Pobegajlov O.A. // Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, № 4.

13. Sychev S.A. V sbornike: Aktual'nye voprosy tehnicheskih nauk Sbornik materialov mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii. Kirov, 2014. pp. 71-76

14. Anderson, M., Anderson, P. (2007). Princeton Architectural Press, 123 p.

15. Day, A. (2011). Building engineer, 86(6), pp.18-19.

16. Fudge, J., Brown, S. (2011). Building engineer, 86(6), pp. 20-21.

17. Head, P.R. (2001). Proceedings of the ICE - Civil Engineering, 144(3), pp. 113-118.

18. Knaack, U., Chung-Klatte, Sh., Hasselbach, R. (2012). Prefabricated systems: Principles of construction. De Gruyter, 67 p.

19. Rounce, G. (1998) International Journal of Project Management, 16(2), pp. 123-127.

20. Swamy, R.N. (2001). Proceedings of the ICE - Structures and Buildings, 146(4), pp. 371-379.

21. Wang, Y., Huang, Z., Heng, L. (2007). International Journal of Project Management, 25(2), pp. 143-149.