Основные положения технологии возведения зданий и сооружений

Лекция 1

1.1. Общие понятия.

Строительство является одной из основных сфер производственной деятельности человека. В процессе строительного производства создаются отдельные элементы, конструкции и в конечном итоге здания и сооружения. Многообразие типов зданий и сооружений порождает необходимость в их классификации.

Здание – строительная система, состоящая из несущих и ограждающих конструкций, образующих замкнутый объём. Предназначается для пребыва-ния людей и выполнения ими своих функциональных потребностей (жильё, отдых, работа, учёба, быт), а так же для размещения технологического обору-дования (трансформаторные подстанции, насосные).

Классификация по назначению:

- жилые, предназначены для проживания людей;

- общественные, обеспечивают удовлетворение трудовых, обществен-ных и бытовых потребностей населения. К ним относятся админи-стративные, учебные, культурно-массовые, зрелищные, спортивные, торговые и бытовые здания;

- производственные, в которых создаются, хранятся и перерабатывают-ся предметы материального производства и энергоресурсы.

Классификация по конструктивно- технологическим признакам:

- каменные, из кирпича и мелкоштучных элементов;

- крупнопанельные, из сборных железобетонных панелей и плит;

- каркасные. Несущие конструкции представлены металлическим, железобетонным или деревянным каркасом, на который монтируются различные ограждающие элементы;

- из монолитного железобетона;

- из сборных объёмных элементов (блоков).

Различные типы зданий возводятся по различным технологиям.

Сооружение – объёмная, плоскостная или линейная строительная систе-ма, состоящая из самонесущих и ограждающих конструкций. Предназнача-ется для технологических потребностей производства, транспортных комму-никаций, безопасности и комфортности проживания людей.

Классификация по назначению:

- транспортные, предназначенные для функционирования железнодорожного, авиационного и водного транспорта;

- гидротехнические (речные и морские), обеспечивают хозяйственную деятельность человека на естественных и искусственных водоёмах;

- ёмкостные, предназначенные для хранения жидких и газообразных веществ;

- грунтозащитные (подпорные стенки, селеприёмники, защитные козырьки от лавин на дорогах и др.);

- сооружения связи (радиоантенны, телевышки),

- технологические сооружения промышленных предприятий (эстакады, этажерки, транспортёры и др). Обеспечивают функционирование технологических линий по производству промышленной продукции;

- сооружения сельскохозяйственных предприятий.

Частным случаем сооружений можно считать инженерные сети (водоснабжение, водоотведение, теплоснабжение, электроснабжение, связь, технологические сети промышленных предприятий, нефте и газопроводы).

Инженерные сети – сооружения (трубопроводы, кабели, тоннели), объединённые в системы и предназначенные для перемещения различных сред и энергоресурсов.

Сооружения возводятся из различных строительных материалов (грунт, металл, бетон, железобетон, дерево).

Основное назначение строительной отрасли – производство строительной продукции.

Строительная продукция – законченные строительством здания, сооружения и их элементы.

В создании строительной продукции большую роль играют технологии её производства, как в целом, так и отдельных частей. Технология определяет в каком порядке и каким способом должен протекать строительный процесс, который является сочетанием трёх основных элементов любого производ-ства: трудовые ресурсы + предметы труда (материальные ресурсы) + техни-ческие средства (орудия труда). Поэтому технологические регламенты строительных работ можно считать «четвёртым элементом» строительного процесса.

Технология возведения зданий и сооружений (ТВЗ) объединяет простые и сложные технологические процессы, различающиеся по основным элементам производства. Эффективность технологии зависит от уровня взаимодействия процессов. Чем выше уровень их сочетания, тем эффективнее технология.

Строительная продукция (СП) разделяется на уровни:

1уровень – строительная конструкция (элемент части здания или соору-жения: блок, плита, ферма, колонна и т.д.);

2 уровень - элемент строительной продукции (выполненные части зданий: фундамент, стены, этаж и др.);

3 уровень – строительная продукция (готовые здания и сооружения).

Производственные процессы, в результате которых получается продук-ция, разделяются на:

- частные (соответствуют 1 уровню СП);

- специализированные (соответствуют 2 уровню СП);

- объектные ((соответствуют 3 уровню СП).

Технологии возведения зданий и сооружений основываются на целом ряде общих принципов, главными из которых являются следующие:

- технологии строительных процессов должны отвечать современному уровню и быть конкурентноспособны;

- строительная продукция должна отвечать требованиям государ-ственных стандартов;

- основным и ведущим строительным процессом является технологический процесс возведения несущих (или основных) конструкций зданий (сооружений);

- возведения несущих конструкций должно выполнятся таким образом, чтобы обеспечить геометрическую неизменяемость, пространствен-ную устойчивость и прочность каждой конструктивной ячейки, отдельных частей и здания в целом;

- ведущие процессы осуществляются поточными методами производства работ;

- общестроительные и специализированные работы, сопутствующие ведущему процессу, максимально совмещаются с основным поцессом по возведению коробки здания;

- ведущий строительный процесс осуществляются только в полной технологической увязке со всеми смежными работами, своевременно разворачивая фронт работ и создавая условия для применения механизации;

- основным грузоподъёмным средством является грузоподъёмный механизм, который закрепляется за специализированным потоком;

- механизация работ должна быть комплексная с максимальным использованием ведущей машины;

- уровень качества выпускаемой продукции должен отвечать нормируемым параметрам,

- орудия и предметы труда должны отвечать современным технологиям, поступление их на строительную площадку должно быть строго регламентировано технологической необходимостью (по времени и по объёму);

- технологические процессы должны быть обеспечены средствами безопасности и не наносить ущерба окружающей среде.

1.2. Нормализация технологий возведения зданий и сооружений.

Нормализация строительного технологического процесса – это под-чинение его регламентированным нормам, правилам, стандартам и другим нормативным документам.

В Российской Федерации введена в действие «Система нормативных документов в строительстве». Нормативные требования этих документов являются обязательными. Их применение позволяет обеспечить соблюдение обязательных норм, правил и стандартов. Нормативные документы разра-батываются в соответствии с требованиями Международной организации по стандартизации.

Нормативные документы подразделяются на федеральные, субъектов федерации и стандарты предприятий.

К федеральным (общегосударственного назначения) нормативным документам относятся:

- строительные нормы и правила (СНиП) Российской Федерации;

- межгосударственные строительные нормы и правила;

- государственные стандарты Российской Федерации в области строительства (ГОСТ Р).Стандарты устанавливают требования к группам однородной продукции, характеризующейся общностью функционального назначения, области применения и др. По содержанию ГОСТы можно разделить на 3 группы: на продукцию, общетехнические и организационно- методические. ГОСТы на продукцию содержат требования к применяемым материалам, конструкциям, машинам, механизмам. оснастке, т.е. на материальные ресурсы и средства производства. Общетехнические стандарты регламентируют типовые технологические процессы. Стандарты организационно- методические определяют требования к технической, проектной и конструкторской документации. Системы единых стандартов конструкторской (ЕСКД), технологической документации (ЕСТД) и проектной документации в строительстве (СПДС) устанавливают единые правила их выполнения, оформления и обращения, регламентирует терминологию, употребляемую при проектировании и производстве продукции.

- правила по проектированию и строительству (СП);

- руководящие документы системы (РДС);

К нормативным документам субъектов федерации относятся документы территориального назначения- территориальные строительные нормы (ТСН).

Стандарты предприятий (СТП) конкретизируют требования норматив-ных документов для конкретного предприятия.

Кроме вышеназванных нормативных документов в строительстве необходимо руководствоваться нормами, правилами и нормативами органов государственного надзора, министерств и ведомств: Гостехнадзора, по эксплуатации механического оборудования; Госпожарнадзора, по выполнению правил пожарной безопасности; санитарного надзора по соблюдению гигиенических требований в проектах и при ведении строительных работ, ГАИ, МПС и других ведомств в части касающейся.

Нормализация технологий возведения зданий и сооружений предусма-тривает использования различных организационно-технологических доку-ментов: пособий, инструкций, руководств, рекомендаций, разработанных строительными организациями, которые носят рекомендательный характер, но не должны противоречить требованиям основных нормативных документов.

1.3. Технологические режимы.

Технологические режимы – физические, физико-химические, химические, гидро-механические, механические и другие процессы, обладающие соответствующими параметрами, которые определяют распорядок действий и условия работы (технологию производства работ).

В технологиях возведения зданий и сооружений указанные режимы рассматриваются не в отрыве друг от друга, а в определённой совокупности. Требуется такое сочетание указанных параметров, которое позволяет регулировать общий процесс возведения здания с сохранением основных принципов технологий – непрерывности производства, интенсивности труда, необходимых режимов труда и безопасных условий работы.

Главными параметрами технологических режимов являются:

- температурные пределы применения материалов;

- температура воздуха;

- относительная влажность воздуха;

- жизнеспособность в зависимости от температура воздуха;

- эксплуатационные режимы машин.

Некоторые из указанных параметров технологических режимов носят постоянные характеристики в течении всего технологического процесса, а другие- только на определённый период времени.

Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха ре-гламентируют технические условия на материалы, изделия и конструкции, а так же санитарные нормы. Например, одни технологические процессы допу-скается выполнять при температуре воздуха не ниже +5^оС, другие до – 20^оС.

Эксплуатационные режимы машин так же регламентированы, их пара-метры и характеристики содержатся в паспортах и технических условиях. Эта информация необходима при проектировании механизации работ.

1.4. Параметры технологического процесса возведения здания или сооружения.

Производственный процесс возведения здания или сооружения является совокупностью отдельных частных и комплексных технологических процес-сов, которые протекают в пространстве и времени.

Организация строительного процесса в пространстве обеспечивается ра-зделением конструктивного объёма строящегося здания или сооружения на фронты работ, которые являются основными пространственными парамет-рами. Фронты работ, в свою очередь, делятся на: участки, захватки, делянки, ярусы, монтажные участки, блоки бетонирования, карты, технологические узлы.

Участок – часть здания (сооружения), в пределах которого существуют одинаковые производственные условия, дающие возможность применять одинаковые методы и технические средства (температурные блоки промыш-ленных зданий, секции жилых зданий).

Захватка - часть здания (сооружения) в пределах которого повторяются одинаковые комплексы строительных процессов. Они характеризуются примерно равными трудоёмкостью, составом и количеством строительных процессов, а так же продолжительностью их выполнения (этаж, часть этажа, гргуппа элементов, количество комнат под отделку, часть котлована и др.). фронт работ на захватке должен быть достаточным для одновременной работы бригады или звена.

Делянка - фронт работ для звена или отдельного рабочего.

Ярус – частный случай захватки. Представляет собой часть объёма зда-ния (сооружения), или отдельной конструкции, разделённой по высоте. Этот параметр наиболее часто применяется в каменных (ярус кладки), бетонных (блок бетонирования), монтажных (высота конструктивного элемента) процессах.

Монтажный участок - частный случай захватки, при выполнении стро-ительно-монтажных работ (несколько ячеек многоэтажного каркасного зда-ния).

Блок бетонирования - часть объёма бетонной (железобетонной) конст-рукции, разбитой по конструктивным или технологическим соображениям.

Карта – часть фронта работ плоскостного сооружения (или конструк-ции) принимаемого в качестве захватки (земляные сооружения, полы, доро-ги).

Технологический узел – разновидность монтажного участка, габариты которого определяются требованиями одновременного монтажа строи-тельных конструкций и технологического оборудования.

Фронт работ является основой для организации рабочих мест бригад и звеньев.

Временные параметры характеризуют продолжительность процесса возведения здания в целом, отдельных технологических циклов или различных элементов строительной продукции. Используются они в календарном планировании.

Результирующими параметрами технологии возведения зданий и соору-жений являются технико-экономические показатели: трудоёмкость, интенси-вность производства, показатели расхода ресурсов и другие.

Направление развития и функционирования технологических строитель-ных процессов зависит от конструктивных особенностей зданий, методов и технологий производства работ. Оно может осуществляться по нескольким схемам (см. рис.1.1.)

А Б






этаж	захватки
I	II	III

	¯	¯	¯
	¯	¯	¯
	¯	¯	¯
	¯	¯	¯
	¯	¯	¯
этаж	захватки
I	II	III

В Г

пролёты		®®®®®®®®®®®	захватки
	®®®®®®®®®®®
	®®®®®®®®®®®

пролёты		¯ ¯ ¯ ¯ ¯	¯ ¯ ¯ ¯ ¯	¯ ¯ ¯ ¯ ¯	¯ ¯ ¯ ¯ ¯	¯ ¯ ¯ ¯ ¯


захватки	I	II	III	IV	V

Рис. 1.1. Основные схемы развития технологических процессов.

А - вертикально – восходящая; Б - вертикально – нисходящая; В – горизон-тальная продольная; Г - горизональная поперечная

Область рационального использования различных схем развития техно-логических процессов приведена в таблице 1.1.

Осуществление отдельных строительных процессов можно рассматри-вать параллельным, последовательным и поточным методами производства работ. Технология возведения зданий и сооружений основаны на совокуп-ности указанных методов. Как правило, ведущие процессы выполняются поточными методами, а остальные – параллельно-поточными и последова-тельными методами.

Направление развития и функционирования технологических процессов при возведении зданий и сооружений.

Таблица 1.1

Основные направления технологических процессов и их разновидности	Область распространения
Вертикальное	Вертикально-восходящее (рис1.1, А)	Возведение промышленных предприя--тий и инженерных сооружений, выпол-нение отдельных процессов (отделка, монтаж конструкций)
Вертикально-нисходящее (рис.1.1,Б)	Выполнение строительных процессов при возведении многоэтажных зданий (отделка)
Горизонтальное	Продольное (рис 1.1,В)	Возведение одноэтажных промышлен-ных зданий, прокладка коммуникаций, выполнение процессов (земляные, кро-вельные и др.)
Поперечное (рис 1.1,Г)
Смешанное (комбинированное)	Горизонтальное, вер-тикально-восходящее	Строительные и технологические про-цессы при возведении многоэтажных зданий
Горизонтальное, вер-тикально-нисходящее

1.5. Технологичность строительной продукции.

Достижение проектных показателей в процессе создания строительной продукции в значительной степени зависит от того, в какой мере проектное решение учитывает реальные производственные условия.

Технологичность продукции – это категория, определяющая взаимосвязь продукции, технологии её изготовления и производства работ, другими сло-вами - это мера соответствия надёжности достижения проектных показателей или приспособленность продукции к способам и технологиям её изготовле-ния. Она отражается в затратах труда, машинного времени, материальных ресурсов и денежных средств на изготовление, транспортирование и монтаж строительных конструкций.

Технологичность определяется сопоставлением показателей сравнива-емой конструкции с типовой, или сравнением вариантов конструкций между собой. Коэффициент технологичности численно равен:

К_т= 1+ D С/С_эгде:

С – увеличение или уменьшение расчётной стоимости возведения здания по сравнению с эталонным образцом;

D С_э – стоимость возведения эталонного варианта.

С_э= С_м + Ср + Сн.р DС = С_э - С где:

См - расходы на механизацию процессов;

Ср - стоимость рабочей силы;

Сн.р. - сумма накладных расходов;

С - стоимость возведения рассматриваемого варианта.

При значениях К_т> 1 вариант считается более технологичным.

Для оценки транспортной и монтажной технологичности необходимо проанализировать средства транспортирования и монтажа строительных конструкций, технологию производства работ, габариты и массы монтажных элементов.

Частными показателями технологичности служат ряд коэффициентов, оценивающих количественную связь между трудоёмкостью операций, про-цессов, расходом материалов, средств труда и принятыми конструктивными решениями сборных элементов. Так, показатели монтажной технологичности зависят от характера разрезки здания на монтажные элементы, их крупности и типа узлов

Показатели технологичности

Таблица 1.2.

Наименование коэффициента	Расчётные формулы	Наименование показателей (значений) в формулах
Равновесности конструкций	К_р.к. = м_ср/м_ма_x < 1	м_ср – средняя масса м_ма_x – максимальная массса
Расчленённости на монтажные единицы	К_р = п_у / п < 1	п_{у -}кол-во сравниваемых монтажных единиц п – общее кол-во единиц
Укрупнения конструк- ций	К_у = м_сб/ п	м_сб – общая масса сборных элементов п – кол-во элементов
Блочности конструк- ций	К_б = м_б/ м_сб£ 1	М_б- масса конструкций, укрупнённых в блоки м_сб– общая масса
Заводской готовности	Т_з.г. = Т_з / Т_и + Т_т +Т_м	Т_з – трудоёмкость изготовления в заводских условиях Т_и – общая трудоёмкость изготовления Т_т - трудоёмкость транспортирования Т_м- - трудоёмкость монтажа
Технологичности монтажных стыков	Т_м.с. = Т_с / Т_м	Т_с – трудоёмкость устройства стыка Т_м - общая трудоёмкость монтажа

Соотношение показателя технологичности и полной себестоимости бу-дет правомерным, если во всех вариантах продукция имеет одинаковые по-требительские качества.

1.6.Технологическая структура процесса возведения строительных объектов.

Возведение зданий и сооружений - комплексный производственный процесс, состоящий из множества простых строительных процессов различ-ной сложности по индивидуальным технологиям, со своими технологичес-кими режимами, пространственными и временными параметрами. Поэтому задача выбора строительных технологий состоит в том, чтобы установить порядок их взаимодействия и создать непрерывную технологическую цепь выполнения. Наиболее рациональные сочетания работ (процессов) объединяются в технологические циклы.

Циклы позволяют общий комплексный процесс возведения зданий и сооружений расчленить на несколько составляющих, целью которых явля-ется получение различных элементов строительной продукции. Для разных строительных объектов разбивка на циклы различная. В свою очередь циклы могут разделяться на строительные технологические комплексы (подциклы),которые пристроительном технологическом проектировании выбираются произвольно, в зависимости от принятой технологии, объёмно-планировоч-ных и конструктивных решений.

В каждом технологическом цикле имеется, как правило, один ведущий строительный процесс, которому подчинены основные и вспомогательные процессы, входящие в строительные технологические комплексы.

Технологические циклы характеризуются не только технологическими связями строительных процессов, но и подчиняют их определённому поряд-ку и продолжительности выполнения. Технологическая структура циклов является одной из главных характеристик технологий, их нарушение озна-чает несоблюдение технологии строительного производства. Завершение каждого цикла создаёт условия для выполнения последующих работ и приближает к завершению объекта в целом.

В зависимости от количества циклов в производственном процессе возведения зданий, технологии подразделяются на двухцикличные, трёхци-кличные и многоцикличные.

Параметры технологических циклов являются основой для разработки различной документации по организации и управлению строительством.

Пример технологической структуры возведения каменного здания приведён на схеме (рис 1.2).

Здание возводится по трёхцикличной технологии, каждый цикл разбит на строительные технологические комплексы (подциклы). Подциклы, в дальнейшем, могут быть дифференцированы по видам работ (процессам).