Строительство зданий и сооружений без предварительно разработанных проектов практически невозможно, так как необходимо знать заранее до начала производства строительно-монтажных работ что, где и как должно быть построено, сколько и каких потребуется материалов, конструкций, деталей, трудовых ресурсов, какое необходимо оборудование, какие строительные машины, какова будет продолжительность строительства и будет ли намеченный объект экономичен в строительстве и эксплуатации. Ответ на эти вопросы можно получить в проекте и смете. Проектирование— это подготовительная стадия строительства. От качества технико-экономического обоснования и уровня проектных решений в значительной степени зависит сметная стоимость и продолжительность строительства, эффективность капитальных вложений.
Высокое качество проектно-сметной документации предопределяет успешный ход строительства и технико-экономический уровень вводимых в действие предприятий. На предпроектной стадии должны быть тщательно рассмотрены вопросы внедрения новой техники, рассчитана ее потребность, рассмотрены возможные варианты строительства, проведены расчеты эффективности капитальных вложений и выбран наиболее экономичный вариант. Достичь высоких технико-экономических показателей строящихся и реконструируемых зданий и сооружений можно при внедрении прогрессивных технологических процессов производства, что обеспечит снижение себестоимости продукции, экономию материально-технических ресурсов и снижение удельных капитальных вложений. При проектировании следует избегать всякого рода излишеств в архитектурном оформлении, площадях и объемах зданий и сооружений, конструкциях и материалах.
Особенности проектирования и строительства. Строим правильно с Александром Ивашкиным
Глава 3. СИСТЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ИЗЫСКАТЕЛЬСКИЕ РАБОТЫ
Изыскательские работы содержат инженерные изыскания, которые в свою очередь состоят из экономических и технических изысканий.
Инженерные изыскания. Проектированию зданий, сооружений и их комплексов предшествует проведение инженерных изысканий, задача которых состоит в получении необходимых данных для технически правильных и экономически целесообразных решений основных вопросов проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений.
При двухстадийном проектировании инженерные изыскания проводят раздельно для технического проекта и рабочих чертежей. Инженерные изыскания для строительства проводятся территориальными изыскательскими, проектно-изыскательскими или проектными организациями. Для выполнения изысканий должно быть получено от заказчика утвержденное техническое задание и разрешение на производство изысканий. В техническом задании указывается назначение и виды изысканий; наименование объекта, границы участка строительства; стадии проектирования; данные о назначении и видах зданий и сооружений и др.
Экономические изыскания. Они имеют первостепенное значение при выборе площадки для строительства, направлении трассы дорог, трубопроводов, линий электропередач. При выборе площадки для производственного строительства решающее значение имеют специфические особенности и характер производства, принятые в данной отрасли, которые могут зависеть от близости к источникам сырья, топлива, водным бассейнам или потребителям продукции. При изучении площадки ее оценивают также и с точки зрения организации строительства (длительности подготовительнего периода, наличия материально-технической базы, источников строительного сырья и т. п,).
Эпоха проектирования и строительство новых городов. Роль России. — Юрий Крупнов
При проектирований сельских населенных мест и поселков экономические изыскания носят более обширный характер, их проводят применительно к разработке: проекта планировки, проекта детальной планировки, проекта застройки. В первых двух случаях экономические изыскания играют ведущую роль, так как на их основе определяют окончательный выбор площадки.
В задачу экономических изысканий входит определение роста численности населения, по которому устанавливают размеры требуемой территории, обосновывают рациональность ее расположения и выделяют районы первоочередного строительства. Собирают данные об уровне развития промышленности, транспорта, сети культурно-просветительного и коммунально-бытового обслуживания данного района. Тщательно изучают вопросы жилого и земельного фонда, размеры свободных площадей, пригодных для застройки, возможности обеспечения строительства местными строительными материалами, деталями и конструкциями, а также местными рабочими для нужд строительства и эксплуатации.
Геодезические изыскания относятся к числу первоочередных в общем комплексе технических изысканий. Обследуют местность первоначально визуально, а затем путем выполнения различного рода съемок, на основе которых составляют топографическийплан района и строительной площадки, служащие основой для разработки стройгенплана и размещения материально-технической базы строительства.
Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания имеют важное значение и проводятся на каждой строительной площадке независимо от ее размеров. В их задачу входит получить данные о характере залегания грунтов, об их физико-механических свойствах, о положении уровня грунтовых вод и амплитуды их сезонных колебаний. При необходимости грунты исследуют на агрессивность и коррозийность с целью изучения условий для разработки защитных мероприятий по предохранению подземных конструкций
Гидрологические изыскания изучают водные бассейны (рек, ручьев, прудов, озер, водохранилищ и пр.) для использования их в санитарно-технических, транспортных, энергетических, мелиоративных, спортивных и культурно-бытовых целях, а также в проекте организации строительства.
Климатологические изыскания начинают с климатологических атласов и справочников. В их состав входит получение сведений о температуре и влажности воздуха в различные времена года, величине атмосферных осадков и снегового покрова, силе и направлении ветров, количестве солнечных дней в году. Обычно сведения о воздушных потоках изображают в виде схемы, называемой «розой ветров». В необходимых случаях исследуют и другие атмосферные явления: число дней в году с грозой, с гололедом, с градом, с метелью.
Почвенные и геоботанические обследования преследуют цель установить характер почвенного и растительного покрова и подстилающих пород на участках, где предусматривают зеленые насаждения.
Санитарно-гигиенические обследования имеют особое значение при строительстве населенных мест. В их задачу входит получить сведения о расположении границ зон вредности промышленных предприятий, о степени загрязнения воздуха ядовитыми и пахнущими газами, пылью, золой, сажей, о вредных сбросах предприятиями — нечистот и отбросов. Собирают данные о шуме и мерах по борьбе с ним. Проверяют состояние хозяйственно-питьевого водоснабжения и др.
Изыскания для проекта организации строительства преследуют цель выявить условия обеспечения строительства местными материалами, деталями, конструкциями. При отсутствии или недостатке мощности производственных баз проводят изыскания новых месторождений строительных материалов. На основе изучения территории строительства выявляют объем подготовительных работ по ее освоению и инженерной подготовке. Очень часто многие необходимые сведения могут быть получены в плановых органах местных Советов народных депутатов.
Организация изысканий. Инженерные изыскания выполняют в три периода: подготовительный, полевой и камеральный.
В подготовительный период собирают и изучают необходимые сведения на основании литературных данных источников, справочников, карт, отчетов и прочих материалов.
Полевые работы состоят в проверке на месте и уточнении ранее собранных данных и в получении новых. В полевой период проводят различного рода измерения, отбор образцов и проб, их частичное ускоренное испытание и анализ и пр.
В камеральный период осуществляют окончательную обработку всех полевых материалов, состоящую в составлении отчетов по каждой разновидности изысканий, различного рода карт, схем, таблиц, графиков, которые должны содержать данные, необходимые для разработки проектно-сметной документации соответствующей стадии проектирования
Для выполнения изыскательских работ создают необходимые подразделения: экспедиции, партии, отряды, бригады. Разрешение на проведение изыскательских работ выдают органы по делам строительства и архитектуры исполкомов местных Советов народных депутатов, а на изыскания, имеющие важное государственное значение, разрешение выдает Главное управление геодезии и картографии (ГУГК).
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Источник: cyberpedia.su
Значение этапа проектирования в цикле строительства зданий и сооружений
Создание нового здания и сооружения от момента возникновения решения об их необходимости и реализации включает два основных этапа:
разработка расчетной модели строительного объекта (проектирование);
строительство этого объекта.
Реконструкция эксплуатируемых зданий, объем, который в последнее время значительно увеличился, включает в себя два аналогичных этапа с учетом диагностики (мониторинга) состояния реконструируемого объекта. Слово «проект» по-латыни означает «брошенный в будущее».
Проект — это совокупность расчетов, чертежей, схем, таблиц и других документов, необходимых для осуществления строительства объекта.
Строительное проектирование является составной частью строительного производства, сопровождая его о начала строительства до передачи завершенного объекта в эксплуатацию.
Проектировщикам принадлежит ведущая роль в обеспечении эффективности нового строительства, реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий.
Этап проектирования в цикле строительства зданий и сооружений является наиболее важным и определяющим технико-экономический уровень строительного объекта по следующим причинам:
на этапе проектирования устанавливаются необходимые запасы прочности, устойчивости и жесткости несущих конструкций, способных обеспечить нормальные условия эксплуатации
зданий и сооружений в течение длительного сроков службы;
в проект закладываются современные прогрессивные технологии, необходимые для функционирования будущего конкурентоспособного объекта;
при проектировании устанавливаются технико-экономические показатели строительства зданий и сооружений, сроки возведения объекта, необходимые для сравнения с конкурирующими вариантами проекта.
В результате такого сравнения выявляется наиболее конкурентоспособный вариант, принимаемый для реализации строительства;
следует подчеркнуть, что повлиять на экономичность конструкции, её технические качества (прочность, долговечность, устойчивость, жесткость) гораздо легче при проектировании, чем на стадии производства или эксплуатации;
Проектирование представляет собой творческий процесс, требующий большого напряжения сил и способностей специалиста, высокого эмоционального накала, но зато доставляет большое удовольствие.
Проектирование строительных конструкций как решение инженерной задачи носит итерационный характер. Для выработки эффективного конструктивного решения, творческий процесс проектирования условно можно разбить на три стадии: анализ, синтез, оценка полученного решения (рис. 6.1)
На первой стадии производится анализ существующего положения дел по рассматриваемой задаче, и определяются цели* поиска. Основательное изучение банка данных по рассматриваемой проблеме, накопление и систематизация обширной информации позволяют конструировать и уточнить цель творческого поиска, изучить опыт предшественников и подумать варианты подхода к новому, более конкурентному решению.
На второй стадии осуществляется синтез различных подходов к решению задачи с перебором различных вариантов пробами и попытками. Именно здесь наиболее упорная умственная деятельность, организованное мышление тесно переплетаются с подсознательной работой мозга, и в результате осуществляется порыв к новому решению. Успешному решению творческой задачи способствует специализированные здания и тренировка мышления. Важную роль при этом играют наблюдательность, сообразительность, способность к наглядному представлению проектируемых объектов, отождествление предметов по сходственным признакам (аналогии).
На третьей стадии проектирования изучаются возможные последствия практического внедрения нового решения, и оценивается ожидаемый эффект. Чтобы новое решение не осталось непонятным, его надо связать с прежним знанием, которое никогда не отвергается полностью. Результаты творческого процесса следует представить в убедительной, доказательной и доходчивой форме с необходимыми расчетами и анализом.
Обычно эти стадии творческого процесса повторяются многократно. Следующий цикл может отличаться от предыдущего большей детализацией и меньшей общностью.
Рис. 6.1. Стадии творческого процесса проектирования.
Вариантное проектирование.
Выбор эффективных решений при проектировании выполняется на основе технико-экономического анализа компоновки сооружении, конструктивных схем, материалов, технологии изготовления с учетом требований, предъявляемых к конструкциям зданий и сооружений в эксплуатации. Одним из основных способов, применяемых для этой цели, является вариантное проектирование. Вариантное проектирование заключается в составлении и анализе конкурирующих вариантов, из которых на основе технико-экономического анализа выбирается наиболее рациональный. При вариантном проектировании зданий и сооружений решаются два типа задач:
сравнительный анализ различных конструктивных решений при одинаковой компоновке сооружения;
сравнительный анализ компоновочных схем при одинаковых конструктивных решениях элементов сооружения.
Задачи первого типа отличаются разнообразием. В них анализируются конструктивные схемы зданий, материал конструкций, типы основных несущих конструкций (балки, фермы, оболочки и др.), формы сечений элементов. В задачах второго типа предусматривается выбор рационального шага ферм, колонн, иногда пролетов. В связи с применением типовых решений и необходимостью соблюдения модульных размеров область компоновочных задач сужается.
Для строительства выбирается тот вариант, который имеет наилучшие показатели. В качестве критериев оценки вариантов применяют следующие показатели: масса конструкций и стоимость основных материалов; стоимость конструкций в «деле», т.е. затраты на материалы, изготовление и монтаж; полные ожидаемые затраты с учетом эксплуатационных расходов.
При выборе вариантов могут использоваться экспертные оценки и методы теории решений.
Проектирование строительных конструкций обычно представляет собой последовательность проб и ошибок. На основе информации (прошлого опыта) создается первый вариант проекта. Полученная конструкция проверяется, находятся её слабые места и излишние запасы, проводится корректировка проекта. Эта процедура повторяется до тех пор, пока не будут установлены требования надежности и экономичности.
С развитием электронной вычислительной техники использование итерациональных процедур позволяет автоматизировать поиск рациональных решений и создает новые возможности в совершенствовании вариантного проектирования сравнением практически неограниченного числа вариантов.
расходы с учетом их отдаленных во времени эксплуатаций.
Требуется инженерная интуиция.
Вариантное проектирование эффективно:
— при проектировании уникальных сооружений с применением большепролетных конструкций, высотных сооружений, подземных сооружений большого объема.
Способ вариантного проектирования имеет следующие недостатки:
— требуется определенная инженерная интуиция при выборе вариантов для сравнительного анализа; выбранный вариант лучший из рассмотренных, но не лучший из возможных.
Пример 7.1. Разработать и сравнить варианты конструкционных решений поперечной рамы одноэтажного производственного здания пролетом 24м.
Вариант 1. (рис 7.1а) Основные несущие конструкции покрытия — балки переменной высоты с отверстиями в стенке, которые уменьшают собственную массу и служат и служат для прокладки коммуникаций. Колонны предусмотрены прямоугольного сечения с консолями, на которые опираются подкрановые балки. Колонна жёстко соединена с фундаментом. Устойчивость каркаса в продольном направлении обеспечивается продольными связями.
Вариант 2, (рис 7.1б) Улучшаем конструкцию, применяя центрифугированные колонны кольцевого сечения, которые обладаю лучшим сопротивлением сжатия, чем колонны прямоугольного сечения. В качестве основной конструкции покрытия применена железобетонная ферма с параллельными поясами.
Вариант З. (рис 7.1в) Существенно изменяется конструкция покрытия. Применяются плиты КЖС (крупноразмерные железобетонные сводчатые), которые устанавливаются на подстропильные балки. Плиты КЖС представляю собой короткие цилиндрические своды-оболочки, в которых расход материалов снижается по сравнению с плоскостными конструкциями на 25-40%.
Из рассмотренных вариантов 3ий является лучшим, так как уменьшаются: число плит в 2 раза, продолжительность изготовления и монтаж на 25-35%, трудоемкость сооружения каркаса здания на 15-25%.
а, б и в -варианты конструктивных решений одноэтажного производственного здания.
4 вариант – напольный грузовой тр-т, нет тяжелых колонн и подкрановых балок. Колонны легкие.
1 — плиты покрытия,
2 — балка покрытия переменной высоты с отверстиями (вариант 1),
железобетонная ферма (вариант 2),
плита покрытия КЖС – крупноразмерная железобетонная сводчатая (вариант 3);
3 — колонна; 4 — фундамент; 5 — подкрановая балка;
6 — продольные связи; 7 — подстропильная балка.
Оптимальное проектирование. При вариантном проектировании оцениваются рассматриваемые решения, но при этом неизвестно, что же было отвергнуто, не попав в круг анализируемых вариантов. Вероятность того, что среди сравниваемых проектных решений находится оптимальное, невелика.
Оптимальное проектирование заключается в разработке проекта конструкций, удовлетворяющей требованиям нормальной эксплуатации и имеющей наилучшие показатели из возможных. Основу метода оптимального проектирования представляют аналитические закономерности, связывающие расчетно-конструктивные параметры изделия и организационно-технологические процессы его изготовления и монтажа с соответствующими им экономическими показателями. Преимуществом данного метода является то, что создаются условия для управления параметрами проектируемой конструкции.
Оптимальной называется система, удовлетворяющая заданным противоречивым требованиям к конфигурации конструкции, её прочности, деформативности, устойчивости, технологичности и оптимизирующая при этом решение по заданным критериям (масса конструкции, трудоемкость, стоимость с учетом расходов в течение срока эксплуатации).
Качество проекта характеризуется целевой функцией, зависящей от параметров конструкции:
C = f (x1, x2,…, xn)
где x1, x2,…, xn — параметры конструкции (форма поперечного сечения, высота, расход материалов и др.)
Оптимальной считается такая конструкция в допустимой области параметров, в которой целевая функция принимает минимальное (максимальное) значение:
C = C min(max),
Целевая функция принимает минимальное значение, если критерием оптимального решения является стоимость с учетом фактора времени или расход материалов; максимум целевой функции соответствует критерий по максимальному значению несущей способности или нагрузки.
Например, для железобетонной конструкции целевая функция общей стоимости может быть записана так:
C = f (x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7)
где x1 — геометрические данные о поперечном сечении и его армировании (высота и ширина ребра и полок поперечного сечения, площадь сечения арматуры); x2 — данные о рабочей арматуре(класс, марка арматурной стали, вид арматурной стали); x3 — вид и класс бетона; x4 — длина элемента; x5 — стоимостные характеристики бетона и арматуры; x6 — трудоемкость технологических способов изготовлении; x7 — трудоемкость технологических способов монтажа (включая транспортирование).
Факторы x1, x2, x3 связаны с требованиями норм по проектированию, недопущения при изготовлении, монтаже и эксплуатации предельных состояний (по прочности, трещиностойкости, прогибам).
Источник: studopedia.ru