Теория, методы и технологии реконструкции жилых зданий различных периодов постройки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.08, доктор технических наук в форме науч. докл. Матвеев, Евгений Петрович

• Матвеев, Евгений Петрович
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 2000

Оглавление диссертации доктор технических наук в форме науч. докл. Матвеев, Евгений Петрович

Актуальность проблемы.

Реконструкция и модернизация жилых зданий является важной народнохозяйственной задачей, направленной на сохранение, восстановление и преобразование жилого фонда страны. Они позволяют не только продлить жизненный цикл, но и существенно улучшить качество жилища, ликвидировать коммунальное заселение, оснастить дома современным инженерным оборудованием, улучшить архитектурную палитру фасадов зданий, решить тем самым одну из важных задач градостроительства.

С увеличением жилищного фонда и сроков его эксплуатации возрастает и потребность в модернизации и реконструкции. Минимально необходимые объемы реконструкции жилых зданий в РФ составляют более 700 млн. м2 обшей площади. Из них около 6% жилых зданий дореволюционной постройки, 27% построенных в довоенные ц послевоенные годы, более 250 млн. м2 жилых зданий первого поколения индустриального домостроения.

Острота жилищной проблемы особенно проявляется сейчас, т.к. из-за спада объемов строительства почти прекратилось улучшение бытовых условий миллионов очередников, отсутствие жилищного фонда для переселения семей из «пятиэтажек» убеждают, что альтернативы сбережению и обновлению жилищного фонда просто нет.

Одной из важных задач реконструкции жилищного фонда является ликвидация морального и физического износа зданий. Это относится прежде всего к жилым зданиям, построенным по типовым сериям первого поколения индустриального домостроения в период 60.70 годов, площадь которых составляет более 15% городского жилого фонда. Обладая высоким моральным износом, низкими эксплуатационными характеристиками и невысоким архитектурно-планировочным стандартом, такой жилой фонд требует полноценной реабилитации путем комплексной реконструкции и модернизации с учетом современных требований, предъявляемых к жилью. Затягивать эти меры недопустимо, так как ежегодный физический износ углубляет процесс старения зданий и быстро приближает его к аварийному состоянию и полному отказу.

Весьма актуальным при реконструкции жилого фонда является разработка и адаптация индустриальных методов и технологий, сокращающих общий цикл реконструктивных работ, а также обеспечивающих производство работ без отселения жильцов, использование новых композиционных материалов и конструкций, снижающих массу надстраиваемых этажей и Обладающих повышенной долговечностью; разработка методов и новых технологий, обеспечивающих повышение эксплуатационной надежности зданий, снижение теплцпотерь и энергопотребления, повышение комфортности квартир, улучшение архитектурного облика зданий при одновременном снижении затрат.

В основе выбора методов реконструкции заложен комплексный подход, отражающий ; г-.остроительные, архитектурно-планировочные, социальные и экологические требования, j ю же время каждый реконструируемый объект требует индивидуальных решений, что '/"уясняется не столько местом, занимаемым зданием в городской застройке, и его чческой ценностью, сколько его техническим состоянием. Последний фактор может определяющим в принятии решения.

Методы реконструкции зависят от возраста зданий, который, в свою очередь, i сажает конструктивно-технологические и архитектурно-планировочные особенности, г.;-;;ущне данному периоду времени, материалов несущих и ограждающих конструкций, а , токе качества производства работ.

Жилой фонд городов РФ можно условно отнести к трем категориям: здания довоенной постройки по индивидуальным проектам; типовые жилые дома неиндустриального периода строительства; типовые жилые здания первых и последующих массовых серий. Каждая категория зданий отличается конструктивно-технологическим решением, особенности которого являются определяющими при разработке методов и технологий реконструкции и модернизации.

Значительное влияние на выбор метода реконструкции зданий оказывает уровень стесненности строительной площади, который определяет возможности организации и технологии производства работ с применением средств механизации, прогрессивных технологий и строительных материалов.

Исходя из изложенного, большое социально-экономическое значение и актуальность приобретает разработка новых методов и технологий реконструкции жилых зданий, обеспечивающих существенное продление их жизненного цикла, снижения и ликвидации морального и физического износа, повышения эксплуатационной надежности и комфортности, поскольку современное экономическое положение характеризуется спадом возможного инвестирования нового строительств^ и возрастанием значимости реконструкции и модернизации жилого фонда РФ. Расчеты показывают, что прирост жилой площади при реконструкции домов первых массовых серий может составить 100 -120 млн. м2, в том числе 50-70 млн. м2 за счет надстройки этажей с затратами в 1.3-1.5 раза меньше, чем при новом строительстве.

Организация энергосберегающих мероприятий позволит сократить энергопотребление до 40% и ежегодно экономить более 10 млн. т условного топлива, что по стоимости соответствует затратам на реконструкцию 2.5-3 млн. м2 жилья.

Целью работы является решение важной народнохозяйственной задачи разработки новых индустриальных технологий реконструкции жилых зданий различных периодов застройки.

Работа выполнялась в соответствии с государственной программой «Жилище» и подпрограммой «Реконструкция жилых домов первых массовых серий» Госстроя РФ, а также программой работ СПК Мосэнергострой по реконструкции и модернизации ведомственного жилого фонда.

Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи:

- Предложена методика оценки надежности и долговечности реконструируемых зданий, опирающаяся на физическое и математическое моделирование процессов старения в зависимости от уровня реконструктивных работ и физического состояния конструктивных элементов;

-г. На основании анализа архитектурно-планировочных решений зданий различных периодов постройки проведена их классификация для выбора рациональных технологий ведения реконструктивных работ;

- Разработана концепция реконструкции жилых зданий старой постройки, базирующаяся на использовании встроенных строительных систем, обеспечивающих гибкую планировку Йлощадей на любом этапе эксплуатации и организационно-технологические методы ее реализации;

- Разработаны принципы реконструкции жилых зданий первых массовых серий, предполагающие использование индустриальных методов, конструкций и технологий обстройки и надстройки этажей;

- Разработаны и исследованы гибкие технологии с применением встроенных систем при реконструкции старого жилого фонда. Установлены области их рационального использования в зависимости от архитектурно-планировочных решений реконструируемых зданий, сложности производства работ, роли объекта в городской застройке, исторической ценности.

- Разработана концепция реконструкции жилых зданий первых и последующих массовых серий, в основе которой лежит положение о том, что целью реконструкции является не только восстановление и повышение эксплуатационной надежности зданий, но и увеличение их объемов путем надстройки этажей, пристройки объемов, расширения корпусов и других приемов;

- Разработана технология надстройки и обстройки жилых зданий с использованием объемных и складывающихся блоков, обеспечивающая скоростное строительство объектов реконструкции;

- Даны общие принципы и методы надстройки этажей и пристройки объемов при реконструкции жилых зданий без отселения жильцов.

- Разработан новый метод надстройки зданий путем надвижки одно-, двухэтажных объемных блоков;

- Предложены способы реконструкции зданий, повышающие энергоэффективность ограждающих конструкций путем их утепления и создания вентилируемых фасадов;

- Разработаны принципы реконструкции квартала застройки и методы оценки организационно-технологической надежности поточных методов производства работ;

- Даны методы оценки экономической надежности инвестиционных проектов реконструкции зданий.

Научная новизна исследовании представлена:

- Решением научных, технических, и организационно-технологических аспектов крупной народнохозяйственной проблемы - сохранения и восстановления жилого фонда, устранения физического и морального износа здании с использованием индустриальных технологий, базирующихся на научных положениях и методах комплексной реконструкции жилых зданий, обеспечивающих кардинальное повышение их долговечности, эксплуатационной надежности и энергоэффективности наряду с приростом площади жилого фонда;

- Разработкой концептуальных основ реконструкции жилых зданий различных периодов строительства;

- Вероятностно-статистическими методами оценки надежности и- долговечности реконструируемых зданий с использованием физических и математических моделей;

- Комплексной оценкой технологичности и эффективности метода встроенных систем при реконструкции жилых зданий различных архитектурно-планировочных решении;

- Разработкой, исследованием и внедрением новых конструкций объемных блоков надстраиваемых этажей, существенно повышающих транспортную, монтажную технологичность и технологическую эффективность реконструктивных работ;

- Аналитическими исследованиями по оптимизации монтажных процессов надстройки и обстройки зданий и исследованием технологических моделей с применением теории массового обслуживания и учётом вероятностных характеристик протекания процессов;

- Аналитической оценкой оптимальных по стоимости и продолжительности монтажных процессов с критериальной оценкой вероятностей бесперебойной работы машин и механизмов;

- Разработкой организационно-технологических моделей реконструкции квартала застройки с созданием внутриквартальных производственных баз, обеспечивающих функционирование долгосрочных строительных потоков по восстановлению несущей способности зданий; ликвидации морального и физического износа, надстройки зданий, а также повышение их эксплуатационных характеристик;

- Исследованием экономической надежности инвестиционных проектов реконструкции зданий с анализом их доходности и устойчивости с учетом случайных факторов воздействия на различных этапах реализации;

Перечисленные научные разработки автор выносит на защиту.

Практическое значение работы состоит в разработке путей решения важной проблемы сохранения и восстановления жилого фонда страны, улучшении качества жилища путем устранения физического и морального износа зданий за счет научно обоснованных методов, индустриальных технологий, организационно-технических решений, обеспечивающих повышение эффективности строительного производства.

Разработанные методы и технологии адаптированы к решению практических задач, являются эффективным средством при проектировании технологии и организации реконструктивных работ.

Основными практическими результатами работы являются:

- Эффективные гибкие технологии встроенных строительных систем в сборном, сборно-монолитном и монолитном вариантах при реконструкции старого жилого фонда, приводящие к увеличению строительного объема зданий и обеспечивающие высокую технологичность, снижение себестоимости и продолжительности работ, повышение уровня эксплуатационной надежности [3, 8, 9,17];

- Методы и технологии восстановления несущей и эксплуатационной способности конструктивных элементов зданий [2,4, 10, 13, 20, 21];

- Конструктивно-технологические решения малоэтажной надстройки жилых зданий первых массовых серий [23, 25, 31];

- Индустриальные технологии объемно-блочного метода реконструкции путем надстройки и обстройки зданий [23, 24, 25];

- Конвейерные технологии изготовления, укрупнительной сборки и монтажа объемных блоков заводской готовности [24];

- Технологии реконструкции жилых домов первых массовых серий без отселения жильцов

- Научно обоснованные области рационального применения различных технологий и практические рекомендации по их массовому использованию при реконструкции малоэтажных жилых зданий [18, 23,29, 31];

Достоверность результатов исследований обусловлена: сходимостью теоретических и экспериментальных данных по оценке параметров надежности зданий при их реконструкции; адекватностью моделей оптимизации процессов надстройки и обстройки зданий с применением теории.массового обслуживания; опытом внедрения индустриальных технологий в практику реконструктивных работ; использованием методик и рекомендаций при разработке проектов производства работ по реконструкции жилых зданий различных периодов строительства; оценкой научных результатов и практических рекомендаций, доложенных на международных и региональных научно-технических конференциях, советах ведущих научно-исследовательских и проектно-технологических институтов.

Реализации результатов работы.

Результаты исследований и разработки включены в нормативные и справочные токументы, используются в практике проектирования производства реконструктивных забот.

Применение разработанных методов и технологий в проектных и нроектно-гехнологических организациях позволила уменьшить затрата, повысить технологическую }ффективность, обеспечить повышение надежности реконструируемых зданий. По материалам исследований выполнены пионерные проекты реконструкции с применением малоэтажной надстройки и утепления фасадов для жилых домов серий 1-464, 1-447, 1 - 515, 1-464Б 1-510, 1-515, разработаны рекомендации по технологии ведения реконструктивных забот без отселения жильцов; «Правила производства и приемки работ при реконструкции и капитальном ремонте жилых и общественных зданий»; «Технические решения по усилению î теплозащите конструкций жилых и общественных зданий».

При непосредственном участии автора методом встроенных систем проведена реконструкция десяти жилых зданий в ЮАО с полной перепланировкой. Из них 3 жилых гдавия надстроены до 7 этажей. Получено дополнительных площадей в количестве 5700 м2. Применение эффективных технологий позволило снизить трудозатраты на устройство и усиление фундаментов на 62-80%, на устройс тво стен и перегородок - на 30-46%, замену перекрытий - на 26-41%. Достигнуто снижение удельных трудозатрат с 5.03-6.0 до 2.8-3.9 ч -д/м2 реконструируемой площади и сроков производства работ на 28-34%. Данный метод и технологии широко используются при реконструкции зданий в различных -»егионах РФ. Только в Москве свыше 50% зданий (жилые дома, школы, больницы) ^сконструированы и осуществляется реконструкция с использованием сборно-монолитных и монолитных систем.

Реализован проект но реконструкции жилого дома с надстройкой мансардного этажа из объемных блоков и пристройки эркеров из объемных элементов заводской готовности. При этом получено приращение общей площади 820 м2 с одновременным снижением сроков производства работ в 2.6 раза и удельной трудоемкости 2.2.2.4 ч - д/м2. Данная технология востребована в Москве, и городах Московской, Тульской, Орловской и других областях РФ.

Объем работы.

По тематике исследований опубликовано 20 статей и докладов. Две монографии эбъемом 42,4 пл., справочник инженера - строителя объемом 15,8 п.л., два учебных пособия гпя институтов повышения квалификации объемом 10 пл., получено 7 патентов на изобретения.

Результаты исследований докладывалось на Всероссийских и международных конференциях, симпозиумах, семинарах.

Основноедержание работы отражено в монографии «Реконструкция жилых !дашш» в 2-х частях. I - Теория, методы и технологии реконструкции жилых зданий, М., 1999, 367 II - Индустриальные технологии реконструкции жилых зданий различных периодов постройки, М., 1999,

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теория, методы и технологии реконструкции жилых зданий различных периодов постройки»

Реконструкция зданий является достаточно сложной инженерной и социально-экономической задачей, требующей использования достижений различных областей знаний в материаловедении, строительной механике, теплотехнике, технологии и организации, экономике строительства.

Проблема реконструкции жилых зданий включает два аспекта: - принцип интегральности, предполагающий комплексное рассмотрение внешних и внутренних факторов, воздействующих на здание в процессе его эксплуатации, и системный подход, означающий принятие решения по выбору рациональных принципов, методов и технологий реконструкции жилых зданий. При этом здание рассматривается как сложная система, состоящая из конструкций, инженерного оборудования и других элементов, находящихся под воздействием временных факторов внешней среды и внутренних воздействий ог эксплуатации.

В этой связи следует отметить значительный вклад в решении проблем реконструкции, внесённый работами Алексеева Ю.В., Аверьянова В.К., БадьинаГ.М., Булгакова C.II., Вольфсона В.А., Владимирова В.JI., Григорьева Ю.П., Гончаренко Д.Ф., Кутукова В.Н., Михалко В.Р., Ройтмана А.Г., Спивака А.Н., Соколова В.К., Хихлухи Л.В., Шрейбера К.А. и других.

Особый вклад в решение проблемы реконструкции жилого фонда РФ внес вице-президент РААСН академик Булгаков С.Н., комплекс научных работ которою позволил поставить данную проблему на уровень большой государственной важности, и которым получены важные практические результаты.

В работах, посвященных решению проблем модернизации и реконструкции зданий, и новым строительством имеется значительный разрыв в уровне научного подхода и методах исследований. Так, научные разработки организационко-технологической надежности строительства, выполненные Гусаковым A.A., Булгаковым С.Н., Монфредом Ю.Б., Прыкииым Б.В., Олейником ПЛ., Цаем Т.Н., Афанасьевым В.А., Завадскасом Э.М. и другими для условий нового строительства, еще не нашли применения в области реконструкция. Адаптация полученных результатов к условиям реконструкции зданий, сооружений и комплексов может привести к принципиально новым решениям, существенно изменяющим представления о комплексном процессе реконструкции.

Проблема реконструкции жилых зданий не может быть решена без использования достижений в области технологических решений, комплекс основных положений которых предложены Абелевым М.Ю., Монфредом Ю.Б., Николаевым C.B., Белоусовым Е.Д., Шрейбером А.К., Олейником П.П. и другими. Адаптация разработанных принципов и достижений в этой области могут быть применены к условиям реконструктивных работ, о чем свидетельствуют работы Шрейбера К.А., Бадьинэ Г.М. и других авторов.

Интенсификация технологических процессов, как средство повышения конкурентоспособности технологий является основой современного круглогодичного строительства и может быть адаптирована к условиям реконструкции зданий. К числу авторов, внесших существенный вклад в это направление, следует отнести Крылова Б. А., Афанасьева A.A., Данилова Н.Н, Лысова В.П., Кудоярова Л.И. и многих других.

В представленной работе обобщен и проанализирован отечественный к зарубежный опыт реконструкции жилых зданий различных конструктивных схем и периодов постройки, систематизированы методы и технологии выполнения отдельных видов работ по восстановлению несущей способности элементов зданий и повышению эксплуатационной надежности.

Доказано, что уровень реконструктивных работ можно повысить только используя индустриальные методы производства работ, новые материалы и конструкции с высоким уровнем технологичности, а также реализуя современные принципы оргализационнотехнологической надежности строительства с высокой степенью механизации строительных процессов.

Комплексный подход к решению проблем реконструкции потребовал разработки общей концепции, которая включает градостроительные, архитектурно-планировочные и конструктивные решения, социально-экономические, экологические и организацкоино-технологические аспекты.

Градостроительные задачи реконструкции жилой застройки предусматривают повышение ее экономичности путем увеличения плотности застройки, создание условий комфортною проживания и улучшение архитектурно-композиционных решений.

Повышение коммерческой стоимости земли в центральных частях городов приводит к необходимости уплотнения застройки путем увеличения этажности реконструируемых зданий.

Реконструкция жилой застройки не должна сопровождаться ухудшением микроклимата, комфортности и условий проживания населения.

Проведение комплекса реконструктивных работ должио осуществляться на базе индивидуального подхода к каждому ш объектов, обеспечивая при этом сохранение принципов общности архитектурных форм, характерных для конкретного города, эволюционной отработки и совершенствования форм и облика зданий.

При проектировании реконструкции застройки необходим, учет связей реконструируемого квартала или микрорайона с прилегающими частями города, имеющими традиционную историческую связь. При этом должны использоваться приемы усиления архитектурно-композиционного единства реконструируемого и прилегающего градос троительного образования более ранней постройки.

Из градостроительных задач реконструкции следует выделить общеградостроительные условия, инженерно-техническую инфраструктуру, охрану окружающей среды и благоустройство территорий, улучшение транспортных условий и другие.

Архитектурно-планировочные и конструктивные решения предусматривают выполнение реконструктивных работ:

- без изменения типового проектного решетя жилого здания с выполнением работ гго восстановлению несущих и ограждающих конструкций и повышению эксплуатационных качеств;

- полную или частичную перепланировку помещений с возможностью создания комфортных условий проживания жильцов и восстановлением эксплуатационных качеств здания;

- сохранение здания без изменения объема и композиции для объектов, имеющих большую архитектурную значимость для района застройки;

- улучшение архитектурно-планировочных решений путем пристройки малых объемов, перепланировки секций с квартирами с одним или двумя уровнями;

- с изменением структуры квартир и увеличением объема здапия за счет пристройки объемов и надстройки этажей;

- с изменением структуры квартир и увеличением объема зданий за счет расширения корпусов и надстройки этажей.

Конструггивно-технологические решения включают достаточно широкий спектр от работ восстановительного характера до надстройки зданий с уширением корпусов. В зависимости от уровня реконструктивных работ предложены различные конструктивпо-технологические решения, базирующиеся на применении встроенных строительных систем для зданий ранней постройки, пристройки, расширения корпусов и надстройки этажей - для жилых зданий первых массовых серий.

При рассмотрении реконструируемого объекта в градостроительном комплексе автором предложена система этапов, включающая оценку затрат па восстановление несущей способности, повышение капитальности и компенсации затрат за счет увеличения объема и создания более комфортных условий проживания. 9

Экономические задачи связаны с необходимостью повышения эффективности использования территории, потребительская ценность которой существенно возрастает. Это достигается повышением плотности застройки и увеличением объема реконструируемых зданий с последующей коммерческой реализацией.

Установленный автором ряд требований накладывает определенные граничные условия па принятие решения по реконструкции жилых зданий как с точки зрения архитектурно-планировочных, так и конструктивно-технологических решений, что в свою очередь оказывает определяющее влияние на технологию и организацию производства работ.

Работа условно разделена на две части. Первая часть посвящена исследованиям методов и технологий реконструкции жилого фонда раннего периода постройки, который отличается широкой гаммой архитектурно-планировочных решений и применяемых строительных материалов. Реконструкция таких зданий потребовала разработки принципиально новых технологий и адаптации существующих [4, 6, 8, 9, 17,25].

Во второй части рассматриваются методы и технологии реконструкции малоэтажных жилых зданий первых массовых серий. Жилой фонд этого периода постройки отличается достаточной простотой архитектурно-планировочных решений и использованием более долговечных строительных материалов. Решение вопросов реконструкции потребовало разработки новых методов и индустриальных технологий, отвечающих современным техническим и экономическим требованиям [12,14,16,18, 25].

1. Оценка физического состояния и морального износа реконструируемых зданий.

Автором выполнены исследования по оценке физического износа элементов зданий, эффективных методов и технологий восстановления и усиления конструкций. Эти вопросы освещены в работах [20,22,25 ч. 1 гл. 2,5,6].

Физический износ жилых зданий состоит в снижении или утрате первоначальных технико-эксплуатационных качеств при длительном воздействии эксплуатационных нагрузок в сочетании с окружающей средой. Степень износа жилых зданий может быть оценена многофункциональной зависимостью следующего вида

Ы) где Т - продолжительность эксплуатации; гзк - характеристика эксплуатационного режима; Л< с - уровень воздействия внешней среды; К - конструктивное решение здания; - технология производства работ; Кр — качество ремонтновосстаноаительных работ.

В свою очередь перечисленные факторы могут быть аппроксимированы различными функциями линейного или нелинейного характера.

Статистический анализ дефектов конструкций показал, что они вызваны действием как одной, так и совокупностью причин. Так ошибки проектных решений составляют 4% дефектов, низкое качество изготовления деталей и конструкций - 17.6%, отклонения от технологического регламента монтажа- 41.6%, неудовлетворительный режим эксплуатации зданий- 8%, совокупность различных причин- 17.6%. По времени проявления недостатки распределяются следующим образом: на период строительства-48%, на окончание возведения зданий - 20%, на процесс эксплуатации - 22%, на период после капитального ремонта - 8%.

В работе приводится качественная и количественная оценка возникновения дефектов различного происхождения и статистическая оценка состояния конструктивных элементов по материалам натурных обследований [25 гл. П].

В связи с наличием в зданиях большого количества разнопрочных и разиодолговечных конструкций и материалов, не реалыю прогнозировал, срок их службы, как сочетание сроков службы каждого элемента в отдельности. Критерием долговечности миуг служить отдельные конструктивные элементы (например, деревянные перекрытия), срок службы которых в несколько раз ниже ограждающих конструкций из кирпича. Теоретически предполагается, что физический износ здания со временем увеличивается, экспоненциально приближаясь к критическим значениям, В то же время результаты статистических наблюдений свидетельствуют, что износ зданий и его конструктивных элементов происходит более интенсивно в первые 20-30 лет эксплуатации и после 90-100 лет. В результате поддержания элементов здания в удовлетворительном техническом состоянии параметры физического износа могут периодически снижаться (рис. 1.1,1.2).

80

70

60

Щ so о

§40 л

5 30

С'

20 10 д-1 ""s и г

10 20 30 40 50 60 ТО 80 90 100 Срок эксплуатации Рис. 1.1 Изменение физического износа зданий

1 - но данным С.К. Балашова; 2 - по статистическим данным; 3 -ппи выполнеьии пемонтно-восстанотпельных папг.т 3 о

Ss -К А

SO 100 150 zoo

Возраст здания Рис. 1.2 Усредненные нормативные сроки служОы зданий по статистическим нормам

1- возраст и степень износа московских домов массовой застройки; 2- то же, для С.-Петербурга; 3,4- среднестатистические кривые для домов Москвы и С.Петербурга; 5- для панельных домов серии К-7, ОД; 6-то же для серий 1-467, 1-464, 1

Моратьный износ заключается в соответствии архитектурно-планировочным, эстетических и эксплутационным характеристикам здания современным нормам и требованиям. Степень морального износа оценивается уровнем экономической неэффективности и снижением потребительских качеств [22].

Автором установлено, что для оценки состояния конструктивных элементов следует проводить выборочные или сплошные обследования, при которых для определения размеров выборки необходимо задаваться вероятностью получаемого результата, характеризующего показатель долговечности.

В практике экспериментальных обследований принимаются следующие значения вероятностей: для оценки предварительных результатов - 0.95; общего критерия надежности - 0.99; для критерия максимальной надежности - 0.999.

Результаты инструментальных обследований и выявление дефектов позволяет оценить техническое состояние по степени физического износа [20, 22]. В свою очередь уровень физического износа дает полное представление о примерной стоимости восстановительных работ и целесообразности их приведения (рис. 1.3).

-ел

X 4> аа а

20

40

60

80

100

120 %

Стоимость восстановительных работ в % от стоимости конструктивных элементов Рис.1.3 Взаимоотношение уровня физического износа конструктивных элементов и здания в целом и стоимость восстановительных работ

Исследованы методы и технологии производства работ по повышению и восстановлению несущей и эксплуатационной способности конструктивных элементов зданий путем их усиления, а также замены [25].

В результате решения оптимизационных задач с учетом факторов: уровня износа или повреждения конструктивных элементов, изменения объемно-планировочного решения и расчетной схемы зданий, нагрузок и условий эксплуатации, получены рациональные варианты усиления и восстановления несущей способности с оценкой по критериям оптимальности в виде себестоимости и продолжительности работ. При выборе вариантов усиления или замене конструкции предпочтение отдается техническим решениям, при которых расчетная схема здания обеспечивает совместную работу усиливаемой конструкции.

Установлено, что для повышения и восстановления несущей способности фундаментов должны использоваться технологии, исключающие их вскрытие (усиление буроинъекциоными корневидными сваями, буропабивными с устройством скважин методом винтового продавливания и др.), а также варианты переустройства ленточных фундаментов в плитные. Наиболее рациональными технологиями восстановления несущей способности фундаментов являются методы, основанные на инъецировании укрепляющих растворов в кладку фундаментов. Эти технологии исключают большие объемы земляных работ по вскрытию фундаментов, способствуют сохранению физико-механических свойств оснований и обеспечивают интенсивное производство работ в стесненных условиях городской застройки.

Особое место в работе отведено анализу и исследованиям оценки несущей способности фундаментов при их длительной эксплуатации. Цикл работ [5, 7, 21, 22], посвященный этому вопросу базируется на оценке и сопоставлении норм проектирования различных периодов, а также изучению процессов консолидации грунта под подошвой фундаментов и повышешш физико-механических характеристик. Результаты исследований в этой области позволили сделать ряд важных выводов, которые существенно влияют на принятие решений по реконструкции зданий с изменением расчетных нагрузок [25].

Оценка и сопоставление норм проектирования различных периодов позволила установить, что только за счет изменения строительных норм и правил достигается запас несущей способности фундаментов в 1.2-1.3 раза, что позволяет выполнять цикл реконструктивных работ с надстройкой 1-3 этажей без усиления фундаментов и других несущих конструкций. При учете длительного воздействия нагрузок на фундаменты также достигается увеличение расчетного сопротивления грунтов, что приводит также к повышению их несущей способности фундаментов.

2. Оценка надежности и долговечности реконструируемых зданий.

Долговечность зданий как сложных систем определяется изменчивостью во времени свойств материалов в результате физико-химического воздействия окружающей среды, нагрузок и воздействий эксплуатационного характера. В конструктивных элементах здания происходят значительные изменения и колебания усилий и напряжений, их концентрация, в результате чего возникают остаточные деформации, вызывающие микро и макроразрушения. Накопление повреждений приводит к возникновению условий, при которых дальнейшая эксплуатация зданий невозможна без восстановительных работ. Накопление повреждений, являясь длительным процессом, в то же время носит случайный характер.

Под надежностью здания следует понимать стабильность показателей качества и эффективности его функционирования, которая зависит от надежности конструкций и систем здания в их совокупности.

Изучепие надежности и долговечности зданий является весьма актуальной проблемой. Этому вопросу посвящен ряд работ, из которых следует отметить исследования A.A. Русакова, Б.Г. Бердичевского, В.Д. Райзера, В.Н. Богословского, А.Г. Ройтмана, Е. Арендского, Д.С. Авирома, C.B. Николаева, К.А. Шрейбера, Г. Шпете и других авторов.

Случайны:! характер воздействий на строительные конструкции потребовал применения вероятностно-статистических методов их расчета, которые успешно используются при конструировании и расчете элементов зданий.

Автором проделана работа по развитию имеющихся представлений о надежности применительно к реконструируемым зданиям, разработке методики и использованию математического аппарата, позволяющего приблизить модели к реальным условиям.

Представляет интерес рассмотрение физической, математической, технологической И экономической моделей надежности. Эти аспекты исследований охватывают широкий

Рис.2.1. Блок-схема физической модели надежности зданий. круг технических, организационно-технологических и экономических вопросов, комплексная оценка которых дает путь к оптимизации и принятию решений по проектам реконструируемых объектов как сложных систем [ 15, 17,25].

В общем виде физическая модель надежности зданий может быть представлена в виде блок-схемы, представленной на рис.2.1.

Событие, способствующее нарушению работоспособности конструкций, называется отказом. Под отказом несущих и ограждающих конструкций понимают такое техническое состояние, которое предшествует потере несущей способности, полной или частичной потере ограждающих функций. Оценка уровня эксплуатационной надежности зданий показывает соответствие состояния и свойств конструктивных элементов действующим нормативам. Характерным примером такого влияния является изменение норм теплотехнических характеристик ограждающих конструкций, что привело к возникновению отказов для многих зданий. Подобная ситуация возникает при оценке систем инженерного оборудования. Даже при низком уровне физического износа такие системы не отвечают новым нормативным требованиям и находятся в состоянии отказа.

В работе [15] предложена простейшая модель изменения надежности в зависимости от времени эксплуатации здания. Графическая интерпретация критерия надежности здания за период эксплуатации может быть представлена системой экспоненциально убывающих кривых. Показатель экспоненты, т.е. интенсивность падения надежности, может быть различной в .зависимости от характера эксплуатации, конструктивных решений и вида материалов.

На рис.2.2 приведены графики изменения надежности за период эксплуатации здания. Здесь заданная надежность системы конструкций здания с начальным резервированием по прочности и деформативности равна Л/о- Со временем эксплуатации Т происходит снижение надежности до порогового уровня, т.е. до появления отказа системы, приводящего к снижению или потере несущей .способности основных конструкций здания.

Рис.2.2 Изменения надежности за период эксплуатации здания 1 - теоретическая крива«; 2 - то же, при начальном резервировании; 3 — повышение надежности при восстановительных работах,ЛИ - увеличение надежности.

По мере эксплуатации здания имеет место выполнение различного рода ремонтных работ, которые восстанавливают и повышают надежность конструктивных элементов и в целом здания. Так, в период Т% произведены восстановительные работы, которые привели к повышению надежности системы соответственно до уровня Nь Лг2 или Ni■

Приведенная модель динамики изменения надежности в зависимости от времени эксплуатации здания основана на оценке системы в целом и не учитывает надежность и долговечность конструктивных элементов в отдельности, в то время как этот фактор в ряде случаев имеет определяющее значение. Так, для зданий дореволюционной и предвоенной построек характерно использование деревянных конструкций перекрыли!, что приводит к снижению долговечности и, соответственно, надежности зданий по этому параметру. В то же время конструкции фундаментов и стен, выполненные из кладочного материала, имеют более высокую надежность и долговечность.

Доля несменяемых конструктивных элементов зданий старой постройки составляет 40-42%, для построек послевоенных лет 53-55%, современных крупнопанельных и сборно-монолитных—до 80%.

В практике эксплуатации жилищного фонда здания могут иметь несколько состояний, соответствующих постепенным отказам в результате накопленных дефектов, внезапным, приводящим к потере несущей способности и частичным отказам, после ликвидации которых восстанавливаются эксплуатационные свойства здания [25].

При решении вопроса о целесообразности реконструкции необходим анализ состояния здания с точки зрения надежности его узлов и конструкций, а в случае принятия положительного решения - анализ проекта, позволяющий оценить, какой будет надежность здания после реконструкции.

Автором предложены и исследованы математические модели для изучения надежности зданий [15, 25 ч.1, гл. 4]. При этом анализ надежности и долговечности опирается на описание функционирования объекта как сложной системы. Отказ (аварийное состояние) возникает при попадании этого процесса в некоторое критическое множество.

Разработана общая математическая модель оценки надежности, которая предусматривает разложение сложной системы на ее составляющие. На первом этапе исследований выделяются основные конструктивные элементы, существенно влияющие на надежность здания. В частности к ним относятся: грунтовое основание, фундаментная часть, несущие продольные и поперечные стены, перекрытия, кровельпая часть.

Для описания состояния здания в каждый момент времени рассматривается многомерный процесс Х(г)=(*,(/),., *„(')) так, что в момент / состояние процесса описывается и-мериым вектором. Каждая из компонент вектора Х(1) находится в различных состояниях, характеризующих техническое состояние, степень износа и остаточную несущую способность.

Совокупность всех значений процесса Х(1') является фазовым пространством. С позиций теории надежности в фазовом пространстве X выделяется некоторое подмножество состояний Q, попадание в которое процесса Х(1) означает отказ. Тогда надежность системы Р(Т) за время Г есть вероятность того, что процесс Х(!) за время Т, выйдя из некоторой фиксированной точки, не попадает в подмножество Q.

В результате анализа решений с использованием классических результатов тории надежности установлено, что время достижения критического множества Q в ряде практически важных случаев имеет экспоненциальное распределение, так что надежность системы может быть оценена следующей зависимостью

2.1) где т - среднее время достижения критического уровня,

Исследованы методы оценки надежности зданий с применением различных математических моделей [25 ч.Г, гл.7]. Исследованы модели в предположении экспоненциальности применения надежности; асимптотические методы оценки с регенерирующими процессами; иерархические модели и др. Указанные области их использования базируются на преимущественной оценке надежности конструктивных элементов и здания в целом в предположении экспоненциальности.

Более детально исследована модель надежности с использованием асимптотических методов. В [15] оценивается надежность сложной системы в предположении малости вероятности отказа за конечный промежуток времени. Предполагается, что процесс обладает свойствами регенерации (восстановления), означающим следующее: если восстановление несущей способности конструктивных элементов с точки зрения надежности переводит здание в некое первоначальное состояние, то моменты окончания восстановительных работ - это точки регенерации. Данное предположение естественно для реконструируемых объектов, которые па протяжении их эксплуатации неоднократно восстанавливают свои надежностные характеристики. Тогда траектория процессов Х(1) разбивается на циклы (периоды регенерации) и после каждого цикла стохастический процесс Х(г) как бы начинается заново.

На каждом периоде регенерации возможен отказ системы и вероятность этого события равна д. Асимптотические результаты для сложной системы верны при д —» 0. Тогда вероятность отсутствия отказов в течение времени / имеет вид г

Р{1)*е~ч\ (2.2) где г- средняя продолжительность регенерации (например, среднее время между капитальными ремонтами).

Асимптотические методы оценки надежности применимы, когда имеются неоднократные восстановления (регенерация) объектов.

Для объектов не ремонтируемых или с проведением восстановительных работ не возвращающих в первоначальное состояние исследованы, так называемые, иерархические модели надежности [25].

На основании изложенной концепции разработана общая модель оценки надежности реконструируемого здания, которая учитывает степень износа конструктивных элементов, наличие дефектов и соответствующее снижение несущей способности. При этом условно введены три состояния: 1 - несущая способность отвечает изменившимся нагрузкам;

2- несущая способность снижена и требуется усиление конструкций или укрепление основания;

3 - несущая способность не отвечает изменившимся нагрузкам, требуется усиление, восстановление или замена конструктивных элементов.

Для описания состояния здания в каждый момент времени / рассматривается четырехмерный процесс = М0.*2(').*,(').*4(')] (2.3) где х,(г) - описывает состояние грунтового основания; хг{{) - фундаментов; х}0) -наружных и внутренних стен; х4(г) - перекрытий.

Поскольку каждая из исследуемых координат вектора Х(1) принимает три значения, то фазовое пространство этого процесса состоит из 34=81 точек.

Критическое множество О, попадание в которое процесса Х(!) означает отказ, состоит из точек (лг, ,х2 ,х, ,х4), для которых хотя бы одна из координат равна трем.

Для любой точки х из фазового пространства, не входящей в критическое множество Q, вводятся вероятности пребывания системы в состоянии х в момент времени I. Для этих функций составляется система дифференциальных уравнений, решение которой позволяет оценить надежность системы

Н')=т:рм (2.4)

В случае реконструкции здания с заменой перекрытия оценка надежности производится из предположения, что заменяемое перекрытие обладает уровнем надежности близким к единице, а несменяемые конструкции (фундаменты, стены) подвергаются восстановлевюо.

Состояние конструктивных элементов оценивается стадиями изменения несущей способности и изменениями, происходящими вследствие восстановительных работ. Процесс X(t), описывающий состояние здания, будет трехмерным, и его коэффициенты указывают на состояние конструктивных элементов.

При реконструкции здания с устройством встроенной системы изменяется схема передачи нагрузок. Несущие конструкции фундаментов и стен частично исключаются из работы. Это обстоятельство характеризуется увеличением времени пребывания процесса X(t) в состоянии с более высокими надежностными параметрами. В этом случае более применима модель, основанная на асимптотических методах оценки надежности.

Вероятность безотказной работы Системы может быть оценена зависимостью

P(t) *е , (2.5) где ti=af'- среднее время до возникновения напряжений, превышающих допустимые в узлах и конструктивных элементах встроенной системы;

2 + Рг) = 0 - среднее время до начала восстановительных работ по ликвидации дефектов встроенной системы;

Рг = р - вероятность того, что восстановительные работы начнутся раньше, чем отдельные элементы и узлы встроенной системы утратят несущую способность.

Рассматривая данную модель, следует иметь в виду, что оставляемые несменяемые конструкции в результате регенерации восстанавливают свои свойства, приближая уровень надёжности к первоначальному значению.

Эффект реконструкции может бьггь оценен путём соотношения функции надёжности после реконструктивных работ и до их выполнения 1

Pit)

Л>---е •■> (2.6) т

Приведенное соотношение позволяет в каждом конкретом случае оценить эффекг восстановительных работ.

Расчет параметров надежности зданий, как сложных строительных систем, показал, что процесс снижения уровня надежности апроксимируется экспоненциальной зависимостью. В то же время характер восстановительных работ и применяемые технологии существенно влияют на интенсивность снижения показателей надежности. Так, при использовании методов восстановления несущей и эксплуатационной способности конструктивных элементов получаем кривые снижения надежности от времени эксплуатации (рис.2.3а) подобные периоду до восстановительных работ. В то же время (рис.2.36) при реконструкции с изменением расчетной схемы здания и использованием встроенных систем достигается менее интенсивная потеря надежности [25].

Полученные зависимости и методика оценки надежности позволяет прогнозировать снижение надежности, как отдельных элементов, так и здания в целом, а при экстремальных условиях - аварийные ситуации. С учетом показателей надежности осуществляется оценка долговечности зданий до и после реконструктивного периода эксплуатации.

В свою очередь этот показатель характеризует технологический и экономический эффект от применения различных методов, конструктивно-технологических схем и организацтонно-технологических решений производства работ, что весьма важно при вариантном проектировании реконструкции зданий.

2ЯЗЗЯЗй388388 3 21ь1?§

Рис.23. Изменение показателя надежности зданий до и после реконструкции а- методами восстановления несушей способности конструктивных элементов; б- методом встроенных систем

3. Методы и технологии реконструкции жилых здаиий ранней постройки.

Методы реконструкции жилых зданий старой постройки достаточно разнообразны и определяются многими факторами, к числу которых следует отнести многообразие архитектурно-планировочных решений.

Варианты архитектурно-планировочного переустройства включают: сохранение здания без изменения его объема и композиции, но с перепланировкой помещений; сохранение здания и его функций с перепланировкой и включением его во вновь формируемый комплекс застройки; сохранение здания в виде самостоятельного объема, но с обязательным расширением или надстройкой; снос здания.

В табл.3.1. приведена схема, показывающая зависимость и вариантность конструктивно-технологических решений и методов реконструкции без изменения и с изменениями конструктивной схемы и строительного объема зданий.

Таблица 3.1.

Реконструкция с изменением строительного объема предусматривает устройство встроенных несменяемых систем с самостоятельными фундаментами [8,9,17,25]. Это обстоятельство позволяет осуществлять надстройку зданий несколькими этажами. При этом конструкции наружных и в ряде случаев внутренних стен освобождаются от нагрузок вышележащих этажей и превращаются в самонесущие ограждающие элементы.

При реконструкции с уширением здания исследованы конструктивно-технологические варианты частичного использования существующих фундаментов и стен в качестве несущих с перераспределением нагрузок от надстраиваемых этажей на выносные пристраиваемые элементы зданий [1,2, 7, 8,9,25].

3.1. Технология реконструкции с применением встроенных строительных систем

Применение встроенных строительных систем является одним из методов, обеспечивающих повышение надежности, долговечности и капитальности здания. Он может быть реализован в сборном, сборно-монолитном и монолитном вариантах. Отличительной особенностью его применения является то обстоятельство, что, имея самостоятельные фундаменты, встроенная система воспринимает технологические и эксплуатационные нагрузки, тем самым частично или полностью исключает их передачу на стеновые ограждения. Это позволяет осуществлять надстройку зданий независимо от несущей способности старых фундаментов и стенового ограждения, снизить объем работ по укреплению основания, усилению существующих фундаментов, а также стен. Использование различных встроенных систем способствует созданию более рациональной планировки помещений, обеспечивающей требуемую комфортность проживания, а применение прогрессивных материалов и технологий создает предпосылки использования индустриальных методов ведения работ с высоким уровнем оснащения средствами механизации, технологий ведения работ поточными методами и т.п.

Исследование различных конструктивно-технологических решений потребовало оптимизации с точки зрения эффективности показателей по расходу материалов, трудоемкости и себестоимости работ. Различный уровень индустриализации и типизации решений позволяет более рационально адаптировать имеющийся производственный потенциал строительных организаций, учесть региональные особенности и возможности базы стройиндустрии.

Стесненность строительной площадки накладывает определенные ограничения не только на формирование строительных генеральных планов, но и на методы и технологии ведения работ. Так, при сборном решении встроенных систем возможны варианты монтажа с транспортных средств, доставки строительных конструкций по часовым графикам, приобъектного изготовления элементов. В работе [25 ч.П, гл. 10] показано, что при реконструкции квартала застройки целесообразно создание внутриквартальных производственных баз, обеспечивающих изготовление сборных конструкций, товариого бетона и арматурных изделий. Такое решение позволяет существенно снизить транспортные расходы и себестоимость производства работ.

На выбор конструктивно-технологической схемы встроенной системы оказывает влияние прежде всего архитектурно-планировочное решение реконструируемого здания Для зданий прямоугольной формы в плане наиболее рационально использовани! встроенных систем, возводимых из сборных конструкций. Для зданий сложной формь плана применимы монолитные и сборномонолнтные системы, возводимые методог. наращивания и подращивания (подъема перекрытий). В табл.3.2 приведены исследуемы! типы встроенных систем. Их отличительной особенностью является возможносп производства реконструктивных работ с надстройкой этажей и обеспечением гибко! планировки помещений.

Встроенные системы при реконструкции зданий с надстройкой этажей

Таблица 3.2.

Конструктивно-технологические схемы

Основные характеристики Встроенный унифицированный каркас: колонны на 1.3 этажа; ригели длиной 6.9 м; многопустотный настил длиной до 12 м отдельно стоящие фундаменты или монолитная плита.

Безбалочный каркас (КУБ): колонны на 2.4 этажа; надколонные и рядовые плиты индивидуального изготовления; отдельно стоящие фундаменты или монолитная плита.

Безбалочный преднапряженный каркас: колонны па 3.4 этажа; плиты размером на ячейку; фундамент в виде монолитной плиты.

Сборно-монолитная встроенная система: внутренние монолитные степы; перекрытия из многопустотного настил экструзионной технологии пролетом дс 18 м; ленточные фундаменты или в виде монолитной плиты.

Встроенная монолитная каркасно-стенова и каркасно-балочная системы: с использованием легких опалубочных систем, несъемной опалубки перекрыл пролетом до 8 м; фундамент в виде монолитной плиты.

Встроенная безбалочная система, возводимая методом подъема перекрытий пакет перекрытий из монолитного железобетона; направляющие в виде металлических и ж/б колонн высотой до 4-х эт.; подъем с помощью электромеханическ домкратов.

3.1.1 Метод встроенного монтажа

Метод встроенного монтажа путем подбора железобетонных элементов, столярных изделий и т.д. базируется на использовании сборных железобетонных заводских изделий единого каталога. Этот метод впервые предложен и апробирован автором при реконструкции 4-, 5-этажных жилых домов в Москве [1,2,5]. Только в одном микрорайоне по ул. Лестева - Шаболовка за период до 1994 года по этой технологии было реконструировано более десяти 4-5-этажных зданий постройки 30-х годов, причем в трех из них произведена надстройка на два этажа. К настоящему времени этим методом реконструировано свыше 80 зданий в различных районах города, причем реконструированы не только жилые здания, но и школы, больницы и т.п.

Принципиальное решение метода встроенного монтажа распространяется на здания, имеющие в плане прямоугольную или близкую к ней форму. Используются конструктивные схемы с полным и неполным встроенным каркасом. Полный встроенный каркас позволяет исключить из работы ограждающие конструюрш сгея, что создает предпосылки выполнения реконструктивных работ не только с полной перепланировкой, но и надстройкой несколькими этажами. При использовании схемы Неполного каркаса, когда нагрузка от ригелей передается на стеновые конструкции, возможность надстройки ограничивается несущей способностью стен и фундаментов. Использование полного каркаса является более технологичным по сравнению с традиционными методами замены перекрытий, так как при этом существенно снижается объем работ по устройству гнезд опирания, в меньшей степени ослабляется несущая способность стен, а использование пяит перекрытий различной длины обеспечивается возможность получения помещений с гибкой планировкой.

Технологическая последовательность работ предусматривает несколько внутриобъектных потоков, из которых ведущим является монтажный.

Последовательность выполнения работ состоит в раздельном методе монтажа колонн с применением кондукторных систем для выверки и временного крепления и комбинированный- для монтажа ригелей и плит перекрытия.

Отличительной особенностью встроенного каркаса является использование переменного шага колонн кратного расположению оконных проемов и применения плит перекрытий экструзионной технологии. Это обстоятельство позволяет вписать встроенный каркас практически в любую прямоугольную коробку здания.

Разбивка здания на захватки, являющиеся самостоятельными секциями жилого дома, позволяет принимать более рациональную вертикальную пояруспую схему возведения. Такое решение создает необходимый фронт работ для внутриобъектных потоков по устройству стенового ограждения и выполнения специальных и отделочных работ. Исследования автора по развитию технологии встроенного монтажа и его организационно-технологической надежности подробно изложены в работах [8, 17, 25], где изучены также вопросы, связанные с обеспечением собираемости встроенного каркаса путем соблюдения необходимых допусков на изготовление сборных конструкций, разбивочные оси и точности монтажа элементов.

На основании экспериментальных исследований установлена вероятностно-статистическая оценка распределения погрешностей монтажа конструктивных элементов с применением различных средств выверки и временного крепления, а также соединительных стыков колонн. Анализ зависимостей показал, что вероятность снижения погрешностей обеспечивается применением кондукторов, а максимальное повышение точности сборки достигается при использовании бессварных соединений колонн.

Установлено, что эффективность работ по устройству встроенного каркаса может быть повышена путем увеличения технологичности конструктивных элементов. Так, переход на 2-, 3-, 4-этажные колонны повышает коэффициент технологичности соответственно на 1,11; 1,14; 1,17. Увеличение площади плит перекрытия также приводит к заметному росту данного показателя до значений 1,18-1,25. Снижение количества стыковых соединений колонн сокращает трудозатраты пропорционально количеству стыков, а переход на бессварные стыковые соединения дает дополнительное сокращение трудозатрат в 1,5-2 раза и снижение стоимости устройства стыков на 10.15%. [25. ч. II. Гл.7].

В свою очередь повышение технолошчности или уменьшение удельного расхода элементов на единицу площади приводит к удельному сокращению машинного времени и, как следствие, к сокращению продолжительности реконструктивных работ.

Показано, что процесс укрупнения конструктивных элементов должен бьггь регулируемым. При значительном увеличении массы монтируемых элементов возможен их переход в другую массовую группу, для которой необходимо использование кранов большей грузоподъемности. Это обстоятельство, как правило, приводит к скачкообразному увеличению себестоимости монтажных работ [8].

Статистическая оценка опытных данных показала, что применение встроенного каркаса позволяет довести удельный расход бетона на 1 м2 перекрытия до 0,38-0,4 м3/м2, стали- 17,4-18,0 кг/м2. При этом удельные трудозатраты составляют 0,8-1,2 чел-ч/м2 перекрываемой площади.

3.1.2. Технология реконструктивных работ с использованием универсального безбалочного каркаса

Система КУБ отличается от традиционных сборных каркасных систем отсутствием ригелей, роль которых выполняют плиты перекрытий и многоярусных колони без выступающих частей. Пространственная жесткость и устойчивость встроенного каркаса обеспечивается замоноличиванием стыков между элементами.

Каркас работает по рамной или рамно-связевой схеме. Эффективность системы апробирована в жилищном и промышленном строительстве. Она имеет достаточно высокие технико-экономические показатели. В частности удельный расход материалов на 1 м2 перекрытая составляет: сталь- 12,2-13,2 кг, сборный железобетон - 0,15-0,17 м3, монолитный бетон- 0,021 м3. Нагрузка на перекрытие может составлять от 800 до 2000 кг/м2. Удельные трудозатраты составляют для различных модификаций систем 0,71,1 ч/час на 1 м2 перекрытия.

При реконструкции зданий без надстройки этажей основанием под колонны служат монолитные или сборные фундаменты стаканного типа. При значительном увеличении ншрузок от надстраиваемых этажей устраивается монолитная железобетонная плита, контуры которой соединяются с ленточными фундаментами стен.

Наиболее трудоемкой и ответственной технологической операцией является монтаж колонн. Точность их установки является определяющей в собираемости элементов перекрытия. Она зависит от точности разбивки осей, положения монтажного горизонта. Применение 2-4-ярусных колонн, требует использования специальных средств подъема, выверки и временного крепления, самобалансирующих траверс, одиночных кондукторов, фиксаторов, подкосов. Применение самобалансирующих траверс позволяет уменьшить высоту подъема крюка крана, а система кондукторов с подкосами увеличивает степень точности выверки колонн в проектное положение.

Панели перекрытий состоят из надколонных и рядовых плит. Технологическая последовательность монтажа состоит в установке надколонных плит в объеме захватки и последующем монтаже рядовых плит. При монтаже надколонных плит тщательно выверяется их монтажный горизонт, так как от этого зависит качество потолочных поверхностей. Для выверки в проектное положение используется система струбцин и механических домкратов, обеспечивающие выверку сборных элементов в проектное положение. Монтаж рядовых плит осуществляется с опорами по периметру надколонных.

При устройстве встроенного каркаса допускается монтаж двух ярусов с последующем омоноличиванием стыков.

Как показали исследования процесса собираемости встроенного каркаса, проведенные в работе [25 ч. II], качество работ существенно зависит от состояния стенового ограждения и изменения геометрических размеров, что в ряде случаев приводит к дополнительному объему работ.

Работа по захваткам с развитием монтажного потока по горизонтали и вертикали обеспечивает ритмичный цикл производства работ. При этом омоноличивание Стыков и их тепловая обработка осуществляется отдельным потоком.

Экспериментальные исследования показали, что изменение допусков геометрических размеров стенового ограждения может создать условия, когда применение встроенной системы становится невозможным. В этом случае наиболее технологичным является вариант сборно-монолитного перекрытия, когда вместо рядовых плит устраиваются монолитные участки. Это обстоятельство позволяет корректировать имеющиеся отклонения в геометрических размерах, а также создавать более рациональное планировочное решение реконструируемого здания за счет изменения шага колош.

Технология производства дополняется циклом бетонных работ, включающим устройство опалубки перекрытия из мелкощгучных элементов, армирование, укладку и уплотнение бетонной смеси, а тахже тепловую обработку [10,26].

Анализ технико-экономических показателей свидетельствует о некотором увеличении расхода стали до 13.2-13.5 кг/м2, повышение доли монолитного железобетона до 0.12-0.15 м3/м2 при снижении расхода сборного железобетона до 0.04-0.06 м3/м2 перекрываемой площади.

Дальнейшие исследования показали, что технологический эффект может быть повышен при переходе на сборно-монолитные конструкции, когда используются многоярусные колонны в сборном варианте и устраивается перекрытие полностью из монолитного бетона.

Такое решение является более универсальным и технологически гибким, т.к. обеспечивает возведение встроенного безбалочного каркаса практически в любую конфигурацию реконструируемого здания.

3.1.3 Реконструкция зданий с использованием встроенной предпапряжеиной безбалочпой системы

В основе конструктивной системы заложен принцип формирования встроенного каркаса в виде сборных ячеек прямоугольной формы с колоннами, плитами перекрытий и внутренними перегородками в виде стенок жесткости. Отличительной особенностью системы является отсутствие ригелей п опорных элементов для плит. Эти элементы взаимосоединяются с помощью натяжения арматуры в виде канатов, а обеспечение несущей способности и геометрической неизменяемости достигается за счет сил трения между гранями колонн и плитами перекрытий. Усилие натяжения Р подбирается таким образом, чтобы суммарная сила трения Р-^ во взаимно перпендикулярных направлениях была больше собственной массы, полезной нагрузки, а также усилий от возможных динамических нагрузок Я (ветровая, сейсмическая, технологическая и т.п).

В качестве основных элементов каркаса используются многоярусные колонны, плиты перекрытая на ячейку стенки жесткости, причем, кроме основных используются также и вспомогательные сборные конструкции. К ним относятся перекрытия с проемами для лестничных клеток и лифтовых шахт, консольные плиты, боковые балки, лестничные марши И площадки.

Применение различного шага колонн позволяет адаптировать систему к реконструируемому зданию. При этом могут использоваться плиты перекрытии различных размеров, в том числе составные из 2-3 элементов. Такое решение позволяет существенно снизить грузоподъемность монтажных кранов, а также упростить процесс транспортировки к месту монтажа.

Исследования автора [17, 25] по использованию рассматриваемой системы в реконструктивных работах диктуется рядом положительных факторов, к числу которых относятся высокая технологичность конструктивных элементов, низкий удельный расход бетопа на 1 м7 площади, минимальное число типоразмеров сборных конструкций, отсутствие сварных стыков, крушюразмерность элементов (многоярусные колонны, плиты размером на ячейку), возможность размещения в контуре прямоугольного здания.

Перечисленные обстоятельства служат основой для использования таких систем при реконструкции здания с надстройкой этажей. В зависимости от габаритов здания принимается двух- или трехпролетная схема. Поперечный шаг колонн определяется шагом оконных проемов и особенностями планировочного решения реконструируемого здания. Каркас имеет самостоятельные фундаменты.

Исключение из работы стенового ограждения позволяет осуществлять надстройку зданий. Количество надстраиваемых этажей зависит от параметров системы и положения здания в квартальной застройке.

Адаптация известной системы для целей реконструкции потребовала разработки ряда технических решений, обеспечивающих производство работ в стесненных условиях без снижения надежности здания в целом.

К ним относятся специальная оснастка для установки крайних колонн, обвязочных балок, приспособлений для натяжения и анкеровки арматуры и другие решения.

Технологический процесс возведения встроенного каркаса состоит из ведущего монтажного цикла, включающего поэлементный монтаж колонн в объеме захватки и последующей поЯрусной установки плит перекрытий. После выполнения работ по натяжению арматуры и омоноличиванию стыков осуществляется монтаж лестничных маршей, площадок, элементов лифтовых шахт и других конструкций.

Продолжение работ по наращиванию колонн и монтажу перекрытий очередного этажа осуществляется пря достижении проектной прочности омоноличивания участков.

Технология реконструкции жилых зданий с применением встроенного безбалочного нреднапряженного каркаса имеет широкую перспективу практического использования, так как наряду с высокой технологичностью обладает низким расходом материалов - 0.17-0.22 м3/м2 сборного железобетопа и удельной трудоемкостью 0.3-0.4 чел-ч/м2.

3.1.4. Реконструкция жилых зданий с примепепием сборно-монолитных встроенных систем

Конструктивно-технолэтическое решение сборно-монолитных встроенных систем осуществляется по следующим схемам:

1. Каркасная безбалочная система с монолитным перекрытием и сборными многоярусными колоннами;

2. Каркасная безбалочная система со сборными колоннами и плитами, изготавливаемыми в виде пакета на уровне 1-го этажа.

3. Стеновая конструкция с монолитными внутренними несущими стенами и сборным перекрытием из плит экструзионной технологии.

Сборно-монолитные встроенные системы отличаются высоким уровнем технологичности, технологической гибкости и рациональностью методов производства работ.

Первый вариант предусматривает использование многоэтажных сборных железобетонных колонн с самостоятельными фундаментами и возведение монолитных перекрытий на проектных отметках. Система выполняется по рамно-связевой схеме. Отличительной особенностью является использование многоярусных колонн с обнаженной арматурой на уровне перекрытий. Это обстоятельство позволяет создать равнопрочный монолитный стык перекрытий и колонн. Технология производства работ заключается в установке колонн, устройстве опалубки перекрытий из мелкоштучных щитов или опалубки по стойкам и балкам с применением палубы из щитов фанеры, армировании конструкций из отдельных стержней, механизированной подаче бетонной смеси автобетононасосами, уплотнении и тепловой обработки.

Данная технология обладает высокой технологической гибкостью и обеспечивает возведение встроенной системы для зданий практически любой конфигурации в плане и при наличии разповысошых этажей. Это достигается путем размещения колонн с различным шагом, учитывающим геометрическое расположение оконных проемов, лестничных клетох, внутренних стен и др.

Исследования технологии и организации производства реконструктивных работ с использованием сборно-монолитной безбалочной системы позволили автору установить рациональные площади и объемы захваток, обеспечивающие непрерывное производство работ и применение интенсивных технологий подачи и укладки бетонной смеси, а также ускоренных методов твердения бетона. Оценено взаимоотношение трудоемкостей опалубочных, арматурных и бетонных работ, что позволило оптимизировать составы бригад и осуществить выбор рациональных средств механизации. . Установлено определяющее влияние ускоренных методов твердения бетона на интенсивность производства работ [10,25, 26].

Разновидностью встроенного безбалочного каркаса является система, возводимая методом подъема перекрытий. Данная технология, обладая высокой гибкостью конструктивных решений, имеет ряд технологических особенностей.

Одним из факторов, повышающих технологичность процессов, является изготовление пакета железобетонных плит перекрытий на уровне первого этажа. Это обстоятельство позволяет в 4-6 раз снизить трудоемкость работ, исключить процессы тепловой обработки бетона для получения его проектной прочности.

Аполитические исследования показали, что технология устройства встроенных систем с использованием метода подъема перекрытий обеспечивает снижение общего цикла производства работ в 1.5-2.0 раза. В то же время она требует более высокой квалификации инженерно-технического персонала и рабочих на строительных процессах, связанных с монтажом системы подъемников, обеспечение условий их синхронной работы, автоматизации производственного контроля и т.п.

В зависимости от объемно-планировочных решений и высотности реконструируемых зданий определены области рациональной разрезки перекрытий,. обеспечивающие создание непрерывного поточно-цикличного производства работ.

Технико-экономические показатели встроенной системы характеризуются расходом бетона в пределах 0.28-0.32 мэ/м2, металла 12.6/24.2 кг/м и удельной трудоемкости работ 0.36-0.41 ч-чае/м~.

Сборно-монолитная стеновая система базируется на возведении внутренних несущих стен с широким шагом размещения и устройстве перекрытий из плит многопустотного настила экструзионной технологии. Данная система экономически эффективна при реконструкции жилых зданий прямоугольной формы. Использование большепролетных "плит перекрытий позволяет не только снизить удельный расход материалов, но и сократить цикл технологических перерывов.

Исследования технологической эффективности сборно-монолитной системы показали, что возведение внутренних стен из монолитного железобетона позволяет использовать унифицировазшуго кругающитовую опалубку, что повышает технологичность процессов монтажа и демонтажа опалубочной системы и снижает трудоемкость работ. Применение термоактивных опалубок существенно повышает технологический эффект, поскольку при этом сокращается цикл набора распалубочной прочности [10]. Эффективность сборно-монолитной системы повышается при использовании сборных встроенных конструкций санузлов, вентбяоков, лестничных маршей и площадок, перегородок и других элементов.

Анализ распределения трудозатрат показал, что около 80% расходуется на возведение внутренних стен, 10. 12% на монтаж плит перекрытий и 6.,,8%на устройство других конструктивных элементов. Суммарные трудозатраты составляют 0.6.0.7 чея-ч/м2 перекрываемой площади [9].

3.1.5. Моволнтные встроенные системы

Наиболее распространенными являются монолитные стеновые встроенные системы, которые преимущественно используются для зданий сложной конфигурации, поскольку они более гибки и могут быть адаптированы к разнообразным архитектурным формам.

Индустриальность монолитных систем обусловлена использованием облегченных типов опалубки, трубопроводного бетононаеосного транспорта, а также модифицированных бетонов и средств тепловой обработки, сокращающих цикл твердения.

Как показали исследования, стесненность производства работ до 30% повышает долю ручного труда опалубочных работ, па 15% арматурных, до 8% - бетонных работ. Максимальный прирост трудоемкости достигается в процессе распалубочных работ, подготовки и перемещении элементов опалубочных систем на вышележащие этажи [9].

Анализ конструктивно-технологических и организационных решений позволил выявить рациональные области использования встроенных систем. На рис.3.1 приведены обобщенные параметры систем, классифицируемых по конструктивно-технологическим признакам: расходу материалов, трудоемкости, уровню индустриалыюсти и технологичности.

Рис.3.1 Распределение затрат при устройстве встроенных систем

I- унифицированный каркас; II- система КУБ; 1П- безбалочный преднапряженный каркас;П/~ сборно-монолитная система перекрытия из многопустотного настила; V- монолитные системы; VI-сборяо-монолитяые безбаяочные системы; VII- метод подъема перекрытий. ¡- распределите удельных трудозатрат; 2- то же, материалов; 3- то же, себестоимости работ

Проведенные исследования показали, что из рассмотренных методов устройства встроенных систем можно выделить три варианта:

Ляя зданий прямоугольной формы плана- сборно-монолитную с внутренними несущими стенами с широким (до 18 м) шагом и сборными перекрытиями из многопустотного настила экструзионной технологии.

Для зданий прямоугольной и сложной формы плана- сборно-монолитные со сборными многоярусными колоннами и монолитным перекрытием; сборными конструкциями, возводимыми методом подъема перекрытий.

Универсальным конструктивно-технологическим решением следует считать сборно-монолитные встроенные системы, обладающие высокой степенью адаптации к архитектурпо-планировочным решениям, стесненным условиям производства работ и технологической надежностью строительных - процессов. Детальные исследования эффективности таких систем приведены в работах [9,17, 25].

В настоящее время более 50 % жилых и общественных здапий в г.Москве реконструировано с применением встроенных монолитных и сборно-монолитных систем. При этом более чем в 30 % из них осуществлена надстройка на 2-4 этажа, что позволило получить прирост площадей, составляющий более 40 % от первоначальной.

4. Индустриальные технологии реконструкции малоэтажных здапий первых массовых ссрпй.

Реконструкция жилых зданий первых массовых серий имеет достаточно широкий диапазон технических решений: от сноса до расширения корпусов и надстройки на 3.4 этажа и выше.

Принятие того или иного решения является достаточно сложной экономической и социальной задачей, так как должно учитывать ряд факторов, к числу которых в первую очередь следует отнести степень износа и техническое состояние конструктивных элементов зданий, объем капитальных вложений на реконструкцию и получаемый эффект, наличие инвестора, продолжительность ведения работ, требуемый объем отселенческого фонда и т.п.

Ориентация на массовый снос жилых зданий первых серий не является, безусловно, приоритетной для регионов РФ, так как более поздние постройки при высокой степени морального износа обладают достаточными физико-механическими и прочностными характеристиками и эксплуатационной надежностью, легко восстанавливаемой современными средствами и технологиями.

Рассмотрено несколько моделей комплексной реконструкции жилых зданий, которые в общем плане разделяются на два класса: проведение реконструктивных работ без отселения жильцов и с их отселением. В каждой модели рассматривается процесс реконструкции с позиций ликвидации морального износа путем увеличения площадей кухонь, санузлов и других вспомогательных объемов, замены существующего инженерного оборудования, повышения теплотехнических и других эксплуатационных характеристик, а также улучшения архитектурного облика зданий. Модели, включающие перепланировку помещений, надстройку этажей и расширение корпусов предусматривают производство работ с отселением жильцов.

Как показали исследования [25] и практический опыт реконструктивных работ, для многих регионов, крупных и средних городов РФ более рационально применение моделей, базирующихся на непременном сохранении жилого фонда, но с внесением элементов реконструкции, не затрагивающих конструктивное изменение зданий и городской застройки в целом.

Основные положения концепции включают многоуровневый подход к техническим решениям.

В табл.4.1 приведена примерная классификация реконструктивных работ по их уровню сложности.

Таблица 4.1

Уровень V екошпрук тивныхрзбог жилых зданий первых типовых серий

Автором проведен анализ методов и технологий реконструкции жилых зданий первых массовых серий. Результаты статистических исследований и оценка опыта производства реконструктивных работ свидетельствуют об отсутствии единой концепции методов и технологий. Как правило, комплекс организационно-технологических решений базируется па использовании традиционных трудоемких технологий, эффективность которых не обеспечивает требуемой интенсивности и качества работ при массовом производстве.

В [12, 14, 25] разработаны И исследованы методы и индустриальные технологии для реконструкции домов серий 1-464, 1-447, 1-335, получивших широкое распространение в регионах РФ и странах СНГ, а также 1-510, 1-511, 1-515, имеющих приоритетное размещение в Москве и других городах.

Концептуальной основой реконструкции зданий рассматриваемых серий является разработка и создание высокоиндустриальных гибких технологий, базирующихся на использовании принципиально новых объемных элементов заводского производства. Такое решение позволяет превратить технологический процесс реконструкции в монтажно-сборочный цикл и сократить в 5-8 раз продолжительность работ [23, 24].

Конструкции объемных блоков для надстройки и обстройки зданий, разработанные автором, обладают высоким уровнем заводской, транспортной и монтажной технологичности. Их отличительной особенностью является способность к геометрической изменяемости за счет применения шарнирных узлов. Это обстоятельство позволяет осуществлять их транспортировку в сложенном состоянии, что решает проблему перемещения негабаритных грузов [31].

Разраьотаны [31] и разработаны одно- и двухэтажные объемные блоки, обеспечивающие надстройку жилых зданий различных серий с шириной корпуса 10,4 -14,6 м.

На рис.4 Л приведены конструктивные схемы складывающихся объемных блоков мансардных этажей на один и два этажа. Одним из достоинств таких систем является возможность реализации пространства зального типа, что обеспечивает гибкую планировку квартир различного уровня.

Рис.<4.1 Складывающиеся объемные блоки мансардных этажей (а,6), двухэтажных надстроек (д) и нх транспортное положение (в, г, е, ж).

Методами строительной механики осуществлена оптимизация конструктивных решений объемных блоков с целью снижения расхода металла и увеличения надежности конструктивных элементов. Использование гнутых профилей и рациональной схемы армирования позволило снизить удельную массу до 160 кг/м2 и довести расход металла до 32-36 кг/м2 перекрываемой площади. Масса объемных полублоков мансардных этажей шириной 2,6 и 3,2 м составляет 3,6 и 4,2 т, этажных блоков - 3,2-3,8 т, что обеспечивает их установку мобильными пневмоколесиыми кранами.

Применение индустриальных технологий производства работ позволило разработать ряд организационно технических моделей, обладающих многовариантностью, технологической гибкостью и высоким уровнем организационно-технологической надежности. Такие системы предусматривают создание конвейерно-поточных методов реконструкции малоэтажных зданий различных конструктивных схем.

Выполненное исследование организационно-технологических моделей показало, что наибольший эффект достигается при комплексной реконструкции квартала застройки, когда имеется возможность создания и функционирования долгосрочных потоков и их взаимосвязи во времени. При этом возможно использование широкой гаммы конструктивно-технологических решений. В табл.4,2 приведены варианты конструктивно-технологических решений, методы и технологии производства реконструктивных работ типовых серий «пятиэтажек».

Таблица 4.2

Конструктивно-технологические модели реконструкции «пятиэтажек» типовых серий 1-464; 1-515; 1-510; 1-447

Содержание

Конструктивно-технологическая схема

Методы производства работ И

III 5

Надстройка мансардного этажа. Повышение теплотехнических характеристик ограждающих конструкций гт ирнстроика эрккеров, лифтовых шахт и надстройка мансардного этажа.

Утепление и облицовка фасадов. конвейерная технология надстройки мансардного этажа. Монтаж нолублоков заводской готовности

Посекционный монтаж пристраиваемых блоков.

Возведение мансардного этажа из полублоков заводской готовности

ЕеТотселеникжшьцое Укрупнение блоков на пролет. Крановый монтаж укрупненными блоками крановая подача и надвижка укрупненных блоков на пролет здания. Укрупнение блоков с доводкой в зоне подъема, крановая подача" и надвижка укрупненных блоков на пролет здания. Укрупнение блоковс доводкой в зоне подъема. Надвижка укрупненных блоков с подачей подъемником. Укрупнение блоков с доводкой, транспортировкой к месту монтажа и установкой на подъемник. укрупнение оло-ков на пролет. Крановый монтаж укрупненными блоками. Укрупнение блоков на пролет. Монтаж укрупненными блоками с применением мобильных пневмоколесных кранов Ю

Пристройка эркеров, лифтовых шахт и надстройка 2-х уровневых мансардных этажей. Утепление и облицовка фасадных поверхностей.

Посекционный монтаж объемных блоков по периметру здания. Возведение надстраиваемого этажа из склады вающихся полублоков. Надстройка мансардного этажа из полублоков.

Укрупнение блоков на пролет. Крановый монтаж укрупненными блоками крановая подача и надвижка укрупненных блоков на пролет здания. Укрупнение блоков с доводкой в зоне подъема.

Продолжение таблицы 4.1

IV

Пристройка эркеров, лифтовых шахт и над-стрснка2-х уровневых мансардных этажей. Утепление и облицовка фасадных поверхностей с перепланировкой помещений. пг-ргрп и ш —т—*—шг~и

С отселением жильцов

Посекционный монтаж объемных блоков по периметру здания. Мотаж надстра иваемого этажа и> объемных полублоков. Монтаж мансардных полублоков. Перепланировка помещений.

Посекционный монтаж объемных блоков по периметру здания. Монтаж надстраиваемого этажа из объем-ных полублохов. Крановый мои и;ж мансардного этажа из объем-пых блоков на пролет. Перепланировка помещений.

Укрупнение блоков на 2 этажа. Посекционный крановый монтаж блоков.

Перепланировка помещений.

Расширение корпусов с применением объемных блоков, перепланировка и надеройка 1. 2 этажами. Утепление фасадных поверхностей с облицовкой

Расширение корпуса путем пристройки элементов ю объемных блоков г.о периметру здания. 2-х этажная надстройка из складывающихся объемных блоков. Перепланировка помещений.

Пристройка элементов по периметру здания из объемных блоков. Укрупнение блоков на 2 этажа. Монтаж мобильными кранами. Перепланировка помещений.

Пристройка элементов из объемных блоков заводской [■отовшети. Надстройка 2-х этажей из сборно-монолитного железобетона.

Расширение корпусоз с надстройкой 4. 5 этажами и перепланировкой помещений. Доведение теплотехнических характеристик ограждающих конструкций до требования норм.

Расширение корпуса путем пристройки объемных блоков. Созда-ние балочного распределительного пояса. Возведение надстраиваемых этажей из монолитного железобетона в тоннельной опалубке. Надстройка мансардного этажа из объемных блоков.

Расширение корпуса путем пристройки блоков. Создание распределительного пояса. Возведение надстраиваемых этажей в сборно-монолитпом варианте.

Пристройка элементов из объемных блоков заводской готовности. Надстройка 2-х этажей го сборно

МОНОЛ1ТГНОГО железобетона. Возведение надстраиваемы X этажей в монолитном варианте.

Проектные разработки показали, что варианты реконструктивных работ обеспечивают прирост площадей в следующем диапазоне: пристройка объёмных эркеров 19,4 - 20,6%; пристройка объёмных эркеров и надстройка мансардного этажа 42,6 - 50,3%; • пристройка объёмных блоков по периметру здания с надстройкой полного и 70,5 - 72,8%; мансардного этажей

- пристройка объёмных блоков по периметру здания с надстройкой одно- 80,1 - 83,7%. двухуровневых мансардных этажей

Сопоставительные данпые по реконструкции с надстройкой мансардных этажей выполненные МНИИТЭП, ОЛЛИ, Велюкс, РААСН, Stavoconsul, Miller GROUP и другими показали, что применение объемно-блочной надстройки снижает продолжительность работ в 2,5-3 раза, удельные трудозатраты в построечных условиях в 8-10 раз и себестоимость 1 мг площади на 26-32% [18,24].

Автором предложены [28. 31] и разработаны технологии возведения мансардных этажей методами монтажа полублоков и укрупненных на пролет объемных элементов. Наиболее рациональной является технологическая схема, предусматривающая использование двух пневмоколесных кранов грузоподъемностью 16-25 т при их движении по продольным сторонам реконструируемого здания. Исследования показали, что укрупнение монтажных блоков на пролет здания требует применения кранов грузоподъемностью более 20 т, что существенно повышает себестоимость производства работ. В то же время такая технология приблизительно в 2 раза снижает продолжительность возведения основных элементов мансардного этажа. Надстройка мансардных этажей из объемных блоков на пролет здания требует дополнительных складских площадей по приемке, доводке и укрупнению блоков. Это ограничение в большинстве случаев является трудновыполнимым вследствие отсутствия свободных площадок по периметру реконструируемых зданий [23].

При обстройке зданий объемными элементами и надстройкой мансардным этажом наиболее рациональной является схема производства работ, когда отдельным строительным потоком осуществляется монтаж с транспортных средств пристраиваемых блоков полной заводской готовности и со смещением во времени производится цикл надстройки мансардного этажа.

Разработана технология возведения одно- двухуровневых надстроек .методом надвижки укрупненных объемных блоков [25]. Она наиболее эффективна при производстве реконструктивных работ без отселения жильцов. Ее реализация потребовала разработки специальных подъемников, устанавливаемых в торцах зданий и транспортных средств для перемещения укрупненных объемных блоков по обвязочному поясу.

Предложенное решение полностью отвечает требованиям техники безопасности, охраны труда и безопасного состояния жильцов реконструируемого здания.

Разработка специального подъемника и крышевого транспортного средства многофункционального назначения позволило повысить уровепь механизации работ по демонтажу кровельной части, парапетных и кровельных плит и других элементов, что позволило в несколько раз снизить трудоемкость работ при одновременном обеспечении высокого уровня безопасности жильцов.

Формирование ритмичных потоков по обстройке и надстройке зданий предполагает создание впутриквартальных площадок укрупнительной сборки, доводки объемных элементов и их адресной подачи под монтаж. Расчет технологических циклов позволил оптимизировать процесс надстройки зданий. При этом за критерий оптимизации принята безотказная работа основного монтажного крана и себестоимость производства работ с учетом вероятностного характера простоев мехашомов, участвующих в комплексном процессе реконструкции [12, 14,18].

4.1. Оптимгаапия монтажных процессов надстройки и обстройки зданий.

Использование объемных блоков заводского изготовления потребовало разработки оптимизационных моделей взаимодействия различных средств механизации по укрупнению элементов, их монтажу, доставки на приобъектные или внутриквартальные базы, подбору состава бригад по доводке элементов и т.п. Основная цель исследования оптимизационных моделей состоит в определении условий непрерывного процесса ■ надстройки и обстройки зданий с целью создания ритмичных потоков, близких к конвейерной схеме производства работ при условии случайных воздействий на продолжительность составляющих процессов. В качестве критерия оптимизации в каждой из рассматриваемых моделей прнпимается стоимость производства работ с учетом факторов простоя монтажных кранов или образования очереди из транспортиых средств по доставке объемных элементов, их времени обслуживания по укрупненной сборке и доводке. Рассмотрены варианты моделей, когда монтажные элементы подаются непосредственно нод монтажный кран и модель с промежуточной площадкой-складом для укрупнительной сборки.

1. Модель с двумя кранами и доставкой блоков под монтаж автотранспортными средствами.

Используется двусторонняя схема монтажа объемных блоков пристройки и надстройки этажей из полублоков.

В математическом плане постановка задачи состоит в рассмотрении системы, включающей два прибора (крана), и входной пуассоновский поток заявок (доставка блоков автотранспортом) с интенсивностью А. . Время обслуживания представляет собой цикл для установки элемента, который включает строповку, подъем, перемещение и установку в проектное положение с устройством временных и постоянных связей и креплений. Этот параметр обозначим через ц

Поступающая заявка (доставка объемного элемента) немедленно направляется на свободный прибор (кран). Если оба крана заняты на выполнении монтажных операций, то транспортные средства образуют очередь. При освобождении любого из кранов па него немедленно направляется заявка (автотранспорт с объемным блоком), стоящая в очереди. Стоимость простоя крана в единицу времени равна С\, а стоимость простоя автотранспорта (заявки) в очереди равна Cz- Требуется найти значение, при котором затраты в единицу времени минимальны.,

Состояние системы в момент времени ! может быть описано переменными, имеющими вероятностный характер. Например: вероятность тог^о, что оба крана работают, равна Р„ и в очереди находится п>О автотранспортных средств; вероятность того, что один кран простаивает Р.\, вероятность простоя двух кранов - Р.ъ

С помощью дифференциальных уравнений Колмогорова находятся стационарные вероятности

Р.2 ПрЧ приА20. (4.1)

Р 2р

Здесь введено обозначение р = ~.

2ц

Используя условие, что сумма вероятностей ^Г Pt~ 1, получаем

Р JJ-^J-Г.^Ы (42)

J° ll-p р 2р2 ) 1 + р • (4-2)

Поскольку Р, - это средняя доля времени, которое сисгема проводит в состоянии /, то стоимость затрат системы в единицу времени MCi,C2) в стационарном решении равна W(CUC2)~ С,(Л, +2.Р2)+С22Х (4.3) где ^¡Р,=Р0=/>„Р

0-РГ

Оптимальное значение X * (с(, Сг ), при котором затраты W (С,, С2 ) минимальны . 11 2С,~+ЗС2 -л/8С,С2 +9С,2

Результаты численных методов расчета показали, что при шггенсивности монтажа объёмных блоков/л, =2, ,//2 = 1.5 и =1 шт./час непрерьшная работа двух монтажных кранов будет достигнута при интенсивности доставки равной соответственно 3,5; 2,7 и 2,2 блоков в час. При этих значениях достигаются суммарные минимальные затраты и обеспечивается непрерывный цикл производства работ.

На рис.4.2 приведены графические зависимости вариантов.

II. Организационно-технологическая модель, которая учитывает очередь автотранспортных единиц с блоками при условии, что оба крана заняты на монтажных процессах. При длине очереди т происходит возврат (отказ) автотранспортного средства с объемным блоком. Стоимость отказа составляет

Сз.

Относительная стоимость монтажа блоков

Рис.4.2 Оптимизация но стоимости интенсивности доставки блоков по монтаж При продолжительности монтажа //, = 2; /А --1.5; /i3 = 1 блок/час

При количестве отказов в единицу времени (смену) С}ЛР„ оптимизационный критерий может быть описан следующей зависимостью

Г(с„ад) = С,(р, +2 Р.2)+С^Р,+С,ХРт. (4.5) t-i

Выражая критерий через р получаем г(с, ,С2,С5) = С,Л,(р) + СгАг{ р) + С3Л3(р), (4.6) м 2(l - p)(l + р) n 2p3(mp'--(m+l)p"+l) ,n , P3tjl-P)

Поскольку if(C,,C21Cj) находятся в аналитическом виде, численные методы позволяют найти оптимальное значение X.

III. Организационно-технологическая модель с промежуточным складом и площадкой для доводки объемных блоков имеет место при реконструкции зданий квартала застройки с обстройкой и надстройкой этажей из объемных блоков. При этом, поступающие автотранспортом изделия складируются на внутриквартальной площади, где осуществляется их укрупнение и доводка до полной заводской готовности: установка оконных блоков, выполнение работ по тепло- и гидроизоляции узлов и др.

Модель включает заявки двух типов — заявки крана для ужрупнительной сборки и заявки - монтажного крана.

Заявки первого типа с интенсивностью X поступают на кран укрупнительной сборки. Он обслуживает каждую заявку экспоненциально-распределенное время с параметром V. После окончания обслуживания заявка превращается в заявку второго типа - укрупнительный блок переходит в очередь на обслуживание по монтажному крану. Он обслуживает заявки экспоненциально распределенное время с параметром ¡л. Суммарная длина очередей к крану по укрупнительной сборке и монтажному крану не должна превышать количество о. Если очередная заявка застает длину очереди большей о, то она относится к зоне отказа (возврата).

Требуется разработать организационно-технологическую модель с минимальными затратами в результате простоя механизмов и возвращения блоков в результате отказа. Затраты за простой крана по укрушштельпой сборке составляют С\, за простой монтажного крапа - С г, стоимость возврата (отказа) - Сз.

Состояние системы описывается двумя числами / и / - соответственных количествам заявок, стоящих в очереди к крану по укрупнению блоков и монтажному крану.

Решение дифференциальных уравнений для вероятности Ру нахождения системы в состоянии (;',/) в стационарном режиме имеет вид: уч

У = -гтАо. при (4.7)

Р =

М- У ц v

N-1

1-ф)(р-ф)(1-р) у(1-р)-р"3(1-ф)+р-ф к х гдер = —, ф = —. (1 и

Вероятность того, что будет простаивать монтажный кран, равна у» уу (1-ф"'){р-ф)(1-р) „ вероятность простоя крана по укрупнительной сборке составит вероятность отказа (возврата автотранспорта с блоками на завод) составит у р Р у , V, (1-ф)(р"'-ф"')(1-р)

Ъ =Рю2-,Р<Р = Ты,-Г---(410) ыя ф 2(1-р)-р '(1-ф)+р-ф

Критерий эффективности может быть описан следующим соотношением у (4.11)

0 1-0 (»уж»

Г./20

На рис.4.3 приведены результаты расчета по оценке оптимальной интенсивности укрупнительной сборки и доводки блоков с- учетом стоимости эксплуатации машин, их простоя, а также возврата блоков при отсутствии на укрупнительной площадке свободных стендов и различных соотношениях (С, ,С2,С}). иа с; V ь

2 4 б 8 10 12 14 16 18 20 Относительная стоимость укруппительной сборки и доводки. Рис.4.3 Оптимальные интенсивности укруинитсльной сборки и доводки блоков 1 .А при Су = (0,1;0.2;0.3;0.4)С1, где С, - стоимость укрупнктельной сборки; С2 - стоимость простоя монтажного крана; С3 - стоимость возврата блоков.

Полученная методика позволяет оптимизировать и провести согласование циклов укрупнительной сборки и монтажа объемных блоков при минимальных затратах с учетом вероятностного характера продолжительности работы машин.

4.2. Экспериментальные исследования реконструкции жилых зданий с надстройкой этажей из объемных блоков.

Экспериментальные работы по возведению мансардного этажа выполнены в 5-этажном жилом доме коридорной системы с расстоянием между наружными стенами 14,6 м И длиной корпуса 60 м. Для надстройки использовались объемные блоки шириной 3,2 и 3,6 м и длиной 7,3 м, что потребовало 34 блока.

Оценивались две технологические схемы производства работ: монтаж блоков размером на полупролет здания и установка укрупненных блоков, собираемых из двух элементов, на полную ширину здания.

Первая технологическая схема потребовала осуществление монтажного процесса с двух сторон здания. Кроме этого, возникла необходимость устройства временных опорных элементов для создания монтажного горизонта и жестких связей между блоками в плоскости, перпендикулярной оси здания. В то же время применение блоков размером па полупролет здания потребовало применение монтажного крана значительно меньшей грузоподъемности.

Вторая технологическая схема основана на дополнительном укрупнении блоков на полную ширину здания и их установке в проектное положение без применения каких-либо промежуточных опор. Такое решение потребовало использование более мощного монтажного крана, в то же время число монтажных операций при этом сократилось более чем в 2 раза.

Масса полублоков размерами 3,2x7,3 и 3,6x7,3 м и высотой 5,1 м составляла 3,6 и 4,2 г. При укрупнении блоков на полный пролет здания соответственно масса удваивалась. Для выбора грузоподъемности крана учитывалась масса траверс и стропов. С учетом этих параметров максимальная монтируемая масса составила 11т. Подбор монтажного крана по технологическим параметрам при вылете стрелы 19,0 м, высоте подъема крюка 24,0 м дает вариант применения отечественного крана КС-6471 грузоподъемностью 28 т.

В экспериментальных исследованиях использован самоходный кран ЦеЬ^егг Г.ТМ

1160 с телескопической стрелой 42,5 м и грузоподъемностью на рабочем вылете 24 м-14,6 т.

Для укрупнительной сборки объемных блоков применялся монтажный кран на автомобильном шасси грузоподъемностью 8 т.

Технология производства работ включала три цикла: транспортную подачу, укрупнительную сборку и монтаж объемных блоков.

Мансардные блоки доставлялись на строительную площадку автотранспортом в сложенном виде. Число перевозимых полублоков составляет 4 шт. на полуприцепе. Мансардный блок разгружается и складируется в зоне действия автокрана по укрупненной сборке.

При наличии площадок укрупнительной сборки разгрузка производится с раскрытием блоков, что обеспечивает одновременный перенос блока в зону укрупнительной сборки и дальнейшее его приведение в рабочее состояние.

С учетом стесненности строительной площадки использовались две зоны укрупнительной сборки, что обеспечило расчетную последовательность и продолжительность ведения работ [23].

Монтаж укрупненных блоков осуществлялся с 3 стоянок крана по схеме 6+5+6 блоков, т.е. с каждой стоянки крана производилась установка 5-6 блоков.

Монтажный процесс начинался с установки торцевого блока с последующим развитием путем присоединения очередных.

Апализ организационно-технологической надежности строительных процессов показал, что для более эффективного использования основного монтажного крана требуется расчет потоков по укрушгительной сборке из условия непрерывной работы крапа в течение смены и интенсивноеш доставки объемных элементов.

Взаимодействие строительных потоков должно быть согласовано во времени с процессами укрупнительной сборхи, обустройством и доставкой готовых блоков под монтаж. Оно может быть описано следующим соотношением циклов.

7'м > /ук сб + 'т с. + 1т + р + А', (4.12) где Ти - время установки объемного блока в проектное положение, включая подготовительные и вспомогательные процессы и операции; /ук.Сб -необходимое расчетное время укрупнительной сборки как совокупность разгрузочных, монтажных и вспомогательных процессов по приведению объемных блоков в проектное состояние; /тв - время, необходимое для установки, теплоизоляции и проектного состояния оконных блоков; выполнение комплекса работ, связанных с приведением блоков из транспортного в монтажное состояние; .'кр - время, необходимое для приведения кровли в проектное положение; А/- неучтенные затраты времени, связанные с условиями производства и обеспечением требований техники безопасности.

Как показали расчеты и производственный опыт, интенсификация возведения мансардных этажей, рациональное использование кранового времени обеспечивается при конвейерпой системе дос тавки, укрупнении и приведении блоков в проектное положение. При этом сокращаются до минимума объемы работ, выполняемые па монтажном горизонте.

Это достигается путем разработки и увязки часовых графиков основных технологических процессов, обеспечением средствами механизации, вспомогательным оборудованием и инвентарем. При цикличной доставке и конвейерной укрупнительной сборке объемных блоков достигается ритмичный процесс их установки. При этом рациональное использование монтажного крана во времени может осуществляться но мере накопления объемов работ на полную рабочую смену.

Рассмотренная схема производства работ предусматривает совмещение во времени непрерывного цикла укрупненной сборки и предмонтажной подготовки с установкой блоков е проектное положение.

Экспериментальные данные хорошо согласуются с расчетными зависимостями, полученными при исследовании организационно-технологических моделей I- II типа.

Проведенный масштабный эксперимент позволил выявить преимущества индустриальных методов реконструкции зданий, основным из которых является сокращение сроков и стоимости производства работ. В то же время имеется ряд недостатков конструктивного характера, которые по мере освоения технологии намечены к устранению. Особое место отводится адаптации рассмотренной технологии для реконструкции малоэтажных зданий первых массовых серий без отселения жильцов. Технология реконструкции с применением объемных блоков снижает до минимума вероятность отказа по безопасности производства работ.

Дальнейшим развитием метода объемно-блочной надстройки реконструируемых зданий явилось создание 2-ярусного монтажного блока. Он состоит из складывающейся системы «стена-перекрытие» первого яруса и объемного блока мансардного этажа.

Производство работ но укрупнению объемных блоков включает несколько технологических циклов: транспортировку и складирование объемных элементов в сложенном виде в зоне действия крана по укрушгитеяьной сборке, поэтажное укрупнение блоков надстраиваемого этажа и мансардной части; выполнение комплекса работ по установке струбцин, стяжек н других элементов для обеспечения пространственной жесткости блока; установку окопных заполнений, изоляцию стыков и т.д.

Как и для случая надстройки мансардных этажей, автором предложена конвейерная укрупнительная сборка, обеспечивающая цикличный процесс монтажа.

При этом необходимо и экономически целесообразно применение мобильных монтажных кранов на период укрупнения и установка объемных блоков в проектное положение.

На основе разработок автора на предприятиях Мосэнергостроя изготовлена и испытана первая партия объемных блоков, которую планируется использовать при реконструкции жилого дома по ул. Кржижановского, д. 15, к.6. Общая масса 2*-ярусного блока с учетом установки элементов, повышающих пространственную жесткость, составляет 12 т.

Испытания на статические и динамические нагрузки показали высокую устойчивость, пространственную жесткость, требуемую прочность узлов, соединений и объемного элемента в целом с запасом несущей способности в 1,3-1,5 раза.

Применение двухъярусных блоков позволило существенно сократить цикл реконструктивных работ и удвоить площади надстраиваемых этажей.

5. Повышение энергоэффективности и эксплуатационной надежности реконструируемых зданий.

Автором исследованы процессы и технологии, обеспечивающие повышение энергоэффегсгивности ограждающих конструкций путем их утепления, снижение энергопотребления и повышение комфортности проживания за счет создания управляемых режимов теплоснабжения, использования новых технологий производства.

В работах [11, 13, 22] предложены и исследованы методы и технологии утепления ограждающих конструкций с применением эффективного плитного и напыляемого утеплителя, с защитой наружных поверхностей штукатурными покрытиями, мелкоштучньши и крупноразмерными плитами из архитектурного бетона.

Проведен анализ технологической эффективности рассматриваемых методов и оценка технологичности производства работ.

Установлено, что высокий технологический и экономический эффект дает технология создания вентилируемых фасадов с применением утепляющего материала в виде негорючих минераловатных плит и их защитой от атмосферных воздействий облицовкой железобетонными или дисперсно-армированными плитами из архитектурного бетона. Оптимизированы основные параметры настенных каркасов, методы их крепления

40 и навески облицовочных плит с применением различных средств комплексной механизации [11, 25, ч. II, гл.9]. Осуществлен подбор элементов сборных железобетонных плит с различной цветной и рельефной поверхностью.

Разработаны метод и технология защиты поверхности стеновых ограждений, возводимых в несъемной опалубке из неполисгирольных блоков. Основой данного метода послужило устройство специальных анкеров, являющихся крепящими элементами для направляющих, на которые навешиваются облицовочные плиты. Обеспечение требуемой защиты достигается нагнетанием раствора в пространство между плитами и элементами несъемной опалубки. [25, 30].

Применение разработанных автором технологий позволило не только повысить теплотехнические характеристики, но и добиться разнообразия архитектурных форм фасадных поверхностей.

Использование технологии защиты утепляющего слоя сборными плитами позволило осуществлять Есееетоиное производство работ с высоким уровнем надежности и долговечности.

Реконструкция зданий с утеплением фасадов позволяет снизить теплопотери к расход энергоносителей с 74 до 30 - 34 кг усл. т./ м2 и довести теплотехнические показатели ограждающих конструкций до требований норм.

Исследованы методы эперго- и ресурсосбережения при организации систем отопления. Рассмотрены теплосистемы с горизонтальным поквартирным распределением теплоносителя от стояков, установленных на лестничных площадках. Это позволило осуществлять индивидуальное регулирование теплового режима квартир, шквартирный учет потребляемой тепловой энергии и обеспечило снижение расхода тепла на 15 - 20% [25, ч. К, гл.9].

Исследована эффективность использования напольных отопительных систем. Их технологическая эффективность наиболее ярко проявляется при оснащении пристраиваемых объемных блоков. Кроме снижения тештопотерь достигаете« более рациональное использование пристраиваемых площадей и комфортные условия эксплуатации пристроек.

6. Организационно-технологическая и экономическая надежность при комплексной реконструкции квартала застройки

Поквартальная комплексная реконструкция жилого фонда городов является наиболее рациональной формой восстановления, обновления и продления жизненного цикла зданий, более эффективного использования наземной территории, подземного пространства и инженерных сетей.

Исследованиями автора [25, ч.П] установлено, что разработка и реализация проекта реконструкции представляют собой достаточно сложную многофакторную задачу, решение которой зависит от положения квартала в городской застройке, уровня реконструктивных работ, полноты информационного обеспечения, глубины маркетинговых исследований при формировании строительных программ, обладающих высокой экономической надежностью. Немаловажную роль при разработке проектов отводится фактору риска, основанному на финансовом прогнозировании инвестиций.

На рис.6.1 приведена принципиальная схема вариантного проектирования реконструкции квартала застройки. Она включает несколько блоков технического, организационного и экономического плана. Каждый из перечисленных блоков преследует цель оптимизировать технические и организационно-технологические решения с обеспечением требуемого уровня надежности и доходности проектов.

Решение задач каждого из перечисленных блоков требует проведения оптимизационных исследований с учетом постоянных факторов и факторов, носящих случайный характер.

Вариантное проектирование *■ реконструкции застройки квартала

Специалисты, принимающие решения

Архитекторы

Разработка вариантов объемно-планировочн ых решений

Конструкторы

Проектирование конструктивных решений

Варианты технологии производства работ и реконструкции LazщíiИй.aIШлп4IJ

Архитектурно-конструктивное решение

Организационно-технологические решения

Техно по гя

•

Экономисты

Технико-экономическая оценка вариантов проектных решен

Характер инвестирования проекта

Технологичность конструктивных решений

Оценка организационно-технологической надежности

Рис.6.1. Вариантное проектирование реконструкции квартала застройки.

Реконструкция жилых зданий в квартальной застройке базируется на эффективном использовании капитальных вложений, инвестиций, трудовых и материально-технических ресурсов, прогрессивных организационно-технологических решений. Она требует системного подхода, учитывающего организационно-техническую, технологическую и экономическую надежность производства, обеспечивающую снижение сроков строительства и максимальную прибыль от реализации проектов.

Методы организации и технологии реконструктивных работ должны быть адаптированы к условиям городской застройки и оптимизированы по основным показателям. При этом должен быть достигнут высокий уровень инженерно-технологической подготовки строительного производства.

На основании теоретических исследований по оптимизации процессов реконструкции квартала жилой застройки разработаны организационно-технологические принципы, обеспечивающие эффективность производства работ, непрерывность и экономическую надежность [25, ч. II, гл. 10].

Показано, что применение поточных методов позволяет максимально совместить временные параметры, рационально использовать средства механизации, индустриальные методы и технологии производства работ. При этом каждый внутриобъектный поток оснащается комплексом машин и механизмов, а их движение подчинено общему ритму с учетом организационно -технологической готовности и уровня обеспеченности трудовыми и материальными ресурсами. а) б)

1,25

Уровень ОТН Р^урсообостгечотае

Уровень ОТН

Рис/,.2. Графические зависимости организационно-технологической надёжности от ресурсообеспечения (а,б), использования ресурсов (в) и методов производства работ (г)

1-совмещенные методы производства работ с применением объёмных блоков заводской готовности;

2-то же при индустриальных технологиях сборно-монолитного строительства; 3-комбинированные; 4-разделькыс; о-среднекзадратические значения продолжительности работ.

Рациональное распределение ресурсов учитывается календарным планированием. Наиболее эффективной формой является сетевое планирование, что позволяет с учетом вероятностного фактора продолжительности работ и потребления ресурсов прогнозировать показатель организационно-технологической надежности [25].

Графические зависимости влияния ресурсообеспечения на организационно-технологическую надежность приведены на рис.6.2. Показатель ОТН более интенсивно стремится к предельпому состоянию при достижении нормативного параметра ресурсообеспечения, использования ресурсов и методов производства работ. Так при использовании индустриальных конструкций и совмещенных методах производства работ достигается более высокий уровень организационно-технологической надежности. Это положение подтверждено опытом реконструкции с надстройкой мансардных этажей и пристройкой эркеров. Максимальное совмещение монтажных, внутренних, отделочных и специальных видов работ позволило сократить общую продолжительность реконструкции и снизить себестоимость работ за счет более рационального использования ресурсов [23].

В работе приведены исследования экономической надежности инвестиционных проектов реконструкции, как отдельных зданий, так и квартала застройки. Эффективность проектов реконструкции характеризуется системой показателей, отражающих соотношение затрат и результатов применительно к интересам его участников. К их числу следует отнести: показателя коммерческой эффективности, учитывающие реализацию площадей реконструируемых зданий; бюджетной эффективности, отражающие финансовые последствия выполнения проектов реконструкции для федерального, регионального или местного бюджетов; показатели социальных и экологических последствий, а также затрат, связанных с охраной окружающей среды.

Для анализа долгосрочных проектов, например, комплекса реконструктивных работ квартала застройки, наиболее приемлемым является показатель внутренней доходности. Финансовый анализ инвестиционных проектов и реконструкции зданий включает этапы:

1. Предварительный анализ, который состоит в оценке прибыли и подборе вариантов.

2. Анализ доходности проектов. На этом этапе осуществляется оценка размеров капиталовложений и прогноз цены здания после реконструкции. В конце этапа должны бьггь получены численные значения показателей индекса доходности, внутренняя норма доходности и срок окупаемости.

3. Анализ устойчивости проекта. На этом этапе исследуется устойчивость показателен по отношению к колебаниям инфляции цен на недвижимость, рабочую силу, строительные материалы и т.п.

4. Окончательный выбор проекта осуществляется путем сопоставления показателей.

Наиболее практичным является метод оценки проекта по показателю прибыли.

Процесс реализация проекта реконструкции представляется в виде взаимосвязанных информационно-технологических и финансовых потоков, включающих разработку концепции, производственное планирование, проведение маркетинговых исследований, поиск и работа с инвесторами на основе разработанного бизнес-плана, рабочее проектирование и подписание контрастов.

Процесс выполнения реконструктивных работ согласуется с графиком финансирования за счет получения кредитов или осуществления платежей инвесторами. В случае кредитования предусматривается расчетный период оплаты за кредиты.

Непосредственно выполнение реконструкции объекта или комплекса зданий осуществляется с разбивкой на отдельные циклы, включающие: подготовительные работы, работы нулевого цикла, надземной части, отделочные и специальные виды работ. Завершение работ предусматривает послесдаточное обслуживание, передачу на баланс готовых объектов, сдачу их в аренду или коммерческую реализацию.

Основные результаты и выводы.

Настоящая работа, основанная на изучении и обобщении специфических особенностей ремонтно-строительного и реконструктивного строительного производства, экспериментальных, теоретических и производственных исследованиях, посвящена решению научных, технических и организационно-технологических аспектов крупной народнохозяйственной проблемы - сохранения и восстановления существующего жилою фонда с использованием индустриальных технологических решений.

Проведенные исследования и их практическая реализация позволяют сделать следующие выводы:

1. Разработана концепция реконструкции жилых зданий различных периодов строительства, направленная на сохранение и восстановление жилого фонда, устранение физического и морального износа, повышение долговечности, эксплуатационной надежности, энергоэффективности, комфортности наряду с приростом площади жилого фонда.

2. Разработана методология оценки надежности и долговечности реконструируемых зданий, базирующаяся на физических и математических моделях, дающих возможность учитывать интенсивность изменения физико-механических свойств материалов, изделий, конструкций во времени, а также разнородность свойств материалов, изделий, конструкций, используемых при возведении зданий.

3. Обоснована эффективность применения при реконструкции зданий встроенных систем, разработаны рациональные технологические схемы реконструкции зданий с разнообразными объёмно-планировочными и архитектурно-конструктивными решениями с применением различных вариантов встроенных систем, предложены методы оценки технологичности вариантов встроенных систем в зависимости от особенностей объекта реконструкции.

4. Разработаны и внедрены в практику реконструкции жилых зданий первого периода индустриального домостроения технические и организационно-технологические решения, основанные на принципе обстройки реконструируемых зданий объёмными блоками полной заводской готовности и надстройки этажей объёмными складывающимися блоками.

5. Предложены методы оптимизации технологических схем по крановому и бескрановому (методом надвнжки) монтажу конструкций при надстройке и пристройке объёмов к реконструируемым зданиям, дающие возможность сокращать продолжительность и стоимость реконструкции, осуществлять реконструкцию жплых зданий без отселения проживающих.

6. Разработаны предложения по организации квартальной реконструкции жилой застройки, позволяющие практически реализовывать эффективные организационно-технологические решения при комплексной реконструкции квартала, застроенного жилыми домами серий 1-464, 1-447, 1-510, 1-515 с обстройкой, надстройкой этажей, частичной и полной перепланировкой, заменой инженерного оборудования и повышением теплотехнических характеристик наружных ограждающих конструкций.

7. Разработаны методы экономической оценки инвестиционной надёжности проектов реконструкции жилых зданий с учётом их доходности и устойчивости стоимостных показателей в условиях воздействия случайных факторов на различных этапах реализации проектов.

Все исследования, основные результаты которых изложены в настоящей работе осуществлялись в тесной связи с практической деятельностью проектных, проектно-технологических и подрядных организаций.

Автор в качестве руководителя и исследователя принял активное участие в выполнении комплекса научно-практических исследований в области технология, организации и экономики строительного и ремонтно-строительного производства и считает необходимым дальнейшее развитие теоретических основ и практического примепения высокоиндустриальной технологии при организации реконструкции жилых зданий с целью ускорения решения задачи большой государственной и социальной значимости.

Одновременно с этим осповные положения, предлагаемые автором, позволяют в своем развитии решать и другие классы задач, таких как, реконструкция любых зданий социального назначения, а также зданий промышленных объектов различного назначения.

Основные публикации автора.

1. Матвеев Е.П. "Актуальные проблемы капитального ремонта, "Городское хозяйство Москвы" № 1; 1978 г.; с. 15-19

2. Матвеев Е.П. Капитальный ремонт. Организация и структура, "Городское хозяйство Москвы" № 6; 1978 г.; с. 14-16

3. Матвеев Е.П. Капитальный ремонт зданий. "Подготовка капитального ремонта жилых зданий и микрорайонов". "Прогрессивные методы и формы организации капитального ремонта жилых зданий в г.Москве". Публикация цикла лекций в ЦМИПКС при МИСИ, М„ 1979 г.

4. Матвеев Е.П. "Опыт применения индустриальных перегородок при реконструкции и капитальном ремонте жилых и общественных зданий". "Информационный бюллетень Главмосремонта при Мосгорисполкоме". М., №2, 1979 г.

5. Матвеев Е.П. "О состоянии организационной структуры в строительстве, эксплуатации и капитальном ремонте жилых зданий, методах и приемах капитального ремонта и реконструкции в Венгерской народной республике". "Информационный бюллетень ., Главмосремонта при Мосгорисполкоме".М., №11,1980 г.; с. 1-24.

6. Матвеев Е.П. "Организация капитального ремонта жилых домов и пути дальнейшего совершенствования ремонтно-строительного производства г. Москвы" Публикация доклада на Всесоюзном научно-техническом совещании. "Совершенствование проектирования и организации капитального ремонта жилищного фонда". Госгражданстрой при Госстрое СССР и Минжилкоммунхоз РСФСР, Л., 1981 г.; с. 13-25.

7. Матвеев Е.П. "Место и направления совершенствования комплексного капитального ремонта жилых домов с перепланировкой в общих задачах по повышению уровня благоустройства и надежности жилого фонда г. Москвы". "Городское хозяйство Москвы" №5,1982 г.

8. Матвеев Е.П. "Встроенный монтаж при реконструкции многоэтажных зданий". "Жилищное и коммунальное хозяйство" № 1; 1996 г., с. 28-30.

9. Матвеев Е.П. "Метод монолитных и сборно-монолитных встроенных систем при реконструкции жилых зданий". "Жилищное и коммунальное хозяйство" № 2; 1996 г.,

10. А. Афанасьев, Е. Матвеев, Ю. Минаков. "Технологическая эффективность ускоренных методов твердения бетонов в монолитном домостроении". "Промышленное и гражданское строительство" № 8; 1997г.

11. А. Афанасьев, Е. Матвеев, П. Монастырев. "Индустриальные методы облицовки фасадов зданий при их утеплении". "Промышленное и гражданское строительство" № 6; 1997 г.; с. 49-51 .

12. Е. П. Матвеев. "Реконструкции жилых зданий с использованием объемных блоков заводской готовности"

Труды международной конференции "Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережения в условиях рыночных отношений", Белгород, 1997

13. А. Афанасьев, Е. Матвеев, П. Монастырев. "Технология утепления и облицовки фасадов при реконструкции зданий" Технология, механизация и автоматизация в строительстве. Э.И. Строительство и Архитектура, вып. 1., М., 1997, с. 7-13.

14. Матвеев Е.П. "Индустриальные технологии реконструкции зданий первых массовых серий без отселения жильцов".Сборник докладов международной научно-практической конференции. "Человек, земля, вселенная" г. Иркутск; 1997 г.; Том I; с. 169-170.

15. Матвеев Е.П."Ассимптоматические методы оценки надежности и долговечности реконструируемых зданий". Сборник докладов Польско-Российского семинара. "Теоретические основы строительства".; 1998г., с. 269-276.

16. Матвеев Е.П. Восстановительные и ремонтные работы в строительстве. "Технология реконструкции малоэтажных зданий без отселения жильцов". Минстрой России ВНИИНТПИ строительства и архитектуры. Экспресс-информация, Выпуск 3; 1997 г.

17. А. Афанасьев, Е. Матвеев. "Реконструкция жилых зданий методом встроенных строительных систем". Известия высших учебных заведений "Строительство" № 94 /465/; 1997 г.

18. Матвеев Е.П. "Индустриальные методы надстройки мансардных этажей". "Механизация строительства" № 9; 1998 г.; с. 12-15.

19. Матвеев Е.П., Сандлер Н.М., Шуляев В.А. Особенности реконструкции ТЭЦ-12 Мосэнерго. "Электрические сети", № 10; 1997 г.; с. 38-42.

20. Матвеев Е.П., В.В. Мешечек "Пособие по оценки физического износа жилых и общественных зданий". Учебное пособие. М„ ЦМИПИКС при МГСУ; 1999 г., 46 с.

21., Матвеев Е.П., В.В. Мешечек "Правила производства и приемки работ при реконструкции и капитальном ремонте жилых и общественных зданнй". Учебное пособие. М„ ЦМИПИКС при МГСУ; 1998 г., 91 с.

22. Е.П. Матвеев. "Технические решения по усилению и теплозащите конструкций жилых и общественных зданий". М., издательский центр "Старая Басманная"; 1998 г., 208 с.

23. Е.П. Матвеев. "Реконструкция жилых зданий первых массовых серий и применение объемных блоков заводской готовности". "Промышленное и гражданское строительство" № 5; 1999 г.; с. 50-52.

24. Е.П. Матвеев. "Экспериментальные исследования реконструкции жилых зданий с надстройкой этажей из объемных блоков". "Жилищное строительство", № 4; 1999 г.

25. Е.П. Матвеев. Монография "Реконструкция жилых зданий" в 2-х частях.

Часть I - Теория, методы и технологии реконструкции жилых зданий. Издательство Государственное унитарное предприятие, Центр проектной продукции в строительстве. М„ 1999 г.-367 с

Часть II - Индустриальные технологии реконструкции жилых зданий различных периодов постройки. Издательство Государственное унитарное предприятие, Центр проектной продукции в строительстве.М., 1999 г. - 364 с.

Перечень патентов па изобретения

26. "Способ прогрева бетона при возведении вертикальных монолитных конструкций". Патент на изобретение № 2100544. Приоритет изобретения 12 мая 1996 г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 27 декабря 1997 г.

27. "Способ отогрева монолитных конструкций перед возобновлением бетонирования". Патент на изобретение Кг 2100543. Приоритет изобретения 30 апреля 1996 г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 27 декабря 1997 г.

28. "Способ прогрева бетона при возведении вертикальных конструкций". Патент на изобретение № 2085677. Приоритет изобретения 1 марта 1996 г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 27 июля 1997 г.

29. "Способ реконструкции малоэтажных крупнопанельных жилых зданий". Патент на изобретение № 2085680. Приоритет изобретения 12 мая 1996 г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 27 июля 1997 г.

30. "Способ возведения монолитных стен зданий".

Патент на изобретение № 2119022. Приоритет изобретения 30 апреля 1998 г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 20 сентября 1998 г.

31. "Способ возведения мансардных этажей из объемных блоков ". Патент на изобретение № 2119020. Приоритет изобретения 21 августа 1997г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 20 сентября 1998 г.