Організаційно-технологічні рішення реконструкції 5-ти поверхових житлових будинків з використанням надбудови

Размещено на http://www.allbest.ru/

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Щеглова Ольга Юріївна

УДК 69.059.7:69.059.38

Організаційно-технологічні рішення реконструкції 5-ти поверхових житлових будинків з використанням надбудови

05.23.08 - технологія та організація промислового та цивільного будівництва

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дніпропетровськ - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Тян Рево Борисович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, завідувач кафедри фінансів.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, доцент Шаленний Василь Тимофійович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, професор кафедри технології будівельного виробництва;

- кандидат технічних наук, професор Уваров Євген Павлович, Луганський інститут післядипломної освіти Донбаської національної академії будівництва і архітектури, заступник директора з навчальної роботи.

Провідна установа

Київський національний університет будівництва та архітектури, кафедра організації та управління будівництвом, Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться 6 квітня 2006 р. о 15.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.085.01 при Придніпровській державній академії будівництва та архітектури (ПДАБтаА) за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а, ПДАБтаА, ауд. 202.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а.

Автореферат розісланий 3 березня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Баташева К.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Аналіз сформованої ситуації в країні по забезпеченню населення житлом, стану житлового будівництва та існуючого житлового фонду показує, що житлова проблема ще кілька десятиліть буде залишатися актуальною.

Існуючий житловий фонд, представлений в основному типовими великопанельними та цегельними будинками, запроектовано і побудовано по старих нормах проектування. Аналіз технічного стану таких будинків показує, що знос конструкцій знаходиться значно вище всіх припустимих норм. Особливо це спостерігається в будинках перших масових серій, що складають у містах від 10 до 20 відсотків усього житлового фонду.

В нинішніх економічних умовах особливу актуальність набуває розробка стратегії комплексного рішення проблеми нового житлового будівництва і збереження існуючого житлового фонду з реконструкцією будинків перших масових серій і великопанельних будинків наступних серій у напрямку підвищення їхніх споживчих якостей, продовження життєвого циклу, зниження експлуатаційних витрат і поліпшення їхнього архітектурного вигляду.

Паралельно з реконструкцією існуючого житлового фонду, необхідно нарощувати обсяги нового житлового будівництва, що вимагає інвестицій. Це пов'язано з постійним зростанням кошторисної вартості будівництва житла, підвищенням вимог до комфортності, а також з тривалою практикою освоєння нових віддалених територій для житлової забудови.

Будівництво нових мікрорайонів ускладнюється незадовільним станом комунікативних мереж і очисних споруд, що не в змозі витримати нову забудову і вимагають заміни. Реконструкція веде до незначних збільшень обсягів використання комунікацій, тому є оптимальним варіантом рішення проблем житла, які полягають у моральному і фізичному зносі будинків, неощадливим використанням електроенергії, мають великі тепловтрати із-за відсутності достатньої теплоізоляції, що приводить до надмірної витрати електроенергії.

Один з варіантів реконструкції будинків перших масових серій, запропонований д.т.н., професором М.М.Жербіним і д.т.н., професором В.І.Большаковим, пропонує проведення робіт з капітального ремонту і перепланування приміщень в існуючому будинку, що надбудовується до 10- 15-20 поверхів, за рахунок використання металевих каркасів, що дозволяє одержати значну кількість додаткової житлової площі з високо-комфортабельними квартирами і додати будинкові специфічну архітектурну виразність.

Запропонований метод передбачає опирання надбудови на окремі спеціальні фундаменти. Разом з цим, при використанні подібних методів виникають і деякі проблеми з навантаженням на будівлю, що потребує нових підходів до рішення проблеми реконструкції, для чого пропонується використання високоміцних сталей, які раніше не використовувались у будівництві.

Запропоноване використання ефективних високоміцних сталей, як матеріалу для найбільш навантажених елементів надбудови є метою отримання значного ефекту за рахунок зниження ваги конструкції. Також вибір будівельних матеріалів для надбудованих каркасів між монолітним залізобетоном та металом на користь останнього є актуальним і перспективним для використання у цивільному будівництві та реконструкції житлового фонду України.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові дослідження та розробки виконувалися у відповідності з напрямками наукових досліджень Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за наступним завданням: „Удосконалення архітектурних рішень забудови житлових, громадських та промислових будівель при реконструкції та новому будівництві”, дб5 № держреєстрації 0105U002266.

Мета і задачі дослідження.

Метою даної роботі є дослідження й удосконалення організаційно - технологічних схем реконструкції 5 - ти поверхових житлових будинків перших масових серій з застосуванням надбудов з металевого каркаса та використанням сучасних марок низьколегованих сталей.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

- проаналізувати існуючі конструктивні схеми реконструкції п'яти поверхових будинків перших масових серій, побудованих у 50 - 60 роки;

- зробити аналіз оцінки виробництва основних високоміцних мало вуглеводних низьколегованих сталей, які використовуються для виготовлення металевих конструкцій спеціального призначення;

- зробити оцінку каркасів, яка впливає на вибір техніко-економічних показників при реконструкції на прикладі однієї секції житлового п'ятиповерхового будинку серії 1 - 335;

- провести порівняльний аналіз варіантів надбудов з використанням металевого каркаса при використанні ефективних високоміцних сталей;

- надати оцінку ефективності варіантів реконструкції п'яти поверхових будинків з використанням металевого каркаса.

Об'єкт дослідження: організаційно-технологічні рішення багатоповерхових надбудов на основі аналізу конструктивних рішень однієї з секцій серії 1-335 п'ятиповерхового житлового будинку.

Предмет дослідження: проблеми реконструкції, варіанти реалізації проекту і пов'язані з цим розрахункові, інженерно-технічні і виробничі питання.

Методи дослідження: узагальнення та аналіз даних про існуючі конструктивні і технологічні схеми реконструкції житлових п'ятиповерхових будинків; економічна оцінка ефективності варіантів надбудов з металу та монолітного залізобетону у порівнянні зі знесенням житлового будинку; обчислення натурних показників по визначенню маси і вартості конструкцій.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в удосконаленні підходу до методів реконструкції житлової забудови, як можливого рішення житлової проблеми та розробки оптимального варіанту заходів щодо визначення ефективного рішення реалізації задачі і зводиться до такого:

удосконалено

організаційно-технологічні схеми реконструкції житлових будинків перших масових серій, які дають можливість визначити економічно - оптимальні проекти реконструкції з використанням нових конструктивних та технологічних рішень зведення надбудов;

модель оцінки економічної ефективності зведення надбудови різної поверховості з металу та монолітного залізобетону на основі матеріалоємності, трудомісткості і скорочення терміну зведення;

вперше

розроблено методику розрахунку ефективності використання різних марок сталей для надбудови.

одержало подальший розвиток

- формулювання сутності ефективності заходів на основі використання схем реконструкції, що полягає у відповідності техніко - економічних показників обсягам виділених матеріально-фінансових , трудових ресурсів, величиною економії та розмірам економічного ефекту. Це дає можливість поліпшити ефективність використання обсягів організаційно - технічних заходів з огляду на якісні та кількісні характеристики до рішень проблем житла.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

· запропоновані організаційно-технологічні схеми реконструкції житлових будівель та модель оцінки економічної ефективності зведення надбудови дають можливість визначити економічно оптимальні проекти реконструкції будинків з використанням нових конструктивних і технологічних рішень зведення надбудови;

· обґрунтовані можливості використання металу в порівнянні з монолітним залізобетоном у зведенні надбудов при реконструкції житлових будинків;

· практично впроваджені рекомендації по зведенню надбудов з металу при реконструкції житлових будинків з отриманням економічного ефекту.

Результати роботи доведені до рівня практичного використання в навчальному процесі ПДАБтаА та будівельних організаціях м. Дніпропетровська.

Запропонована методика раціональної схеми зведення надбудов з металу при реконструкції житлових будинків одержала практичне впровадження у проектному інституті „Придніпровський Промбудпроект”, м. Дніпропетровська.

Особистий внесок здобувача.

1. Типізовано технологічні схеми зведення багатоповерхових надбудов з металу і монолітного залізобетону при реконструкції п'ятиповерхових житлових будинків перших масових серій.

2. Проведено класифікацію груп факторів, що впливають на вибір технологічних схем зведення надбудов з урахуванням конкретних умов реконструкції будинків.

3. Проведено аналіз оцінки виробництва основних високоміцних мало вуглеводних низьколегованих сталей, використовуваних для виготовлення металевих конструкцій відповідного призначення.

4. Проведено оцінку зведених каркасів з металу і монолітного залізобетону, що надбудовуються 7 і 11 поверхами та вплив на вибір показників при реконструкції однієї секції житлового п'ятиповерхового будинку серії 1 - 335.

5. Встановлено аналітичні залежності впливу умов впровадження робіт на техніко-економічні показники зведення каркасів при реконструкції житлових будинків (трудомісткість, вартість).

6. Розроблено рекомендації з вибору й обґрунтування застосування надбудови з металевого каркаса при реконструкції житлових будинків перших масових серій (з урахуванням умов виконання робіт, об'ємно - планувальних і конструктивних рішень).

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи обговорювалися та одержали позитивну оцінку на наукових семінарах кафедри економіки підприємства, кафедри фінансів ПДАБтаА ( м. Дніпропетровськ, 2002 - 2005 рр.) та науково - технічних конференціях ПДАБтаА (м. Дніпропетровськ 2002 - 2005 рр.).

Публікації. Основні положення і результати дисертаційної роботи викладені в 10 наукових працях, із них 8 у наукових фахових виданнях.

Структура й обсяг дисертації.

Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Дисертація містить 216 сторінок, у тому числі основна частина - 148 сторінок, додатків на 51 сторінці. Список використаних джерел - 159 найменувань на 17 сторінках. Основна частина дисертації містить 35 таблиць і 21 рисунок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується вибір і актуальність теми дисертації, мета, задачі і методи дослідження, наукова новизна і практичне значення роботи, подано основні положення, що виносяться на захист.

У першому розділі проводиться аналіз існуючих рішень реконструкції п'ятиповерхових будинків перших масових серій, об'ємно-планувальних, конструктивних і містобудівних рішень існуючого житлового фонду України.

Крім цього, приводиться оцінка застосування сталевих конструкцій у житлово-цивільному будівництві і реконструкції з використанням прикладів закордонної практики.

Вагомий внесок у розвиток проблеми підвищення технологічності процесів реконструкції житлових будинків внесли БілоконьА.І., Білоконь Ю.І., Беляков Ю.І., Большаков В.І., Болотських М.С., Булгаков С.М., Гайовий О.Ф., Гончаренко Д.Ф., Горохов Є.В., Гусаков О.О., Дамаскін Б.С., Друкований М.Ф., Жербін М.М., Кірнос В.М., Клюшнічєнко Є.Є., Разумова О.В., Савицький М.В., Торкатюк В.І., Топчій В.Д., Тян Р.Б., Ушацький С.А., Уваров Є.П., Шаленний В.Т., Шрейбер К.А., Шрейбер А.К. і ін.

Проблемам оцінки економічної ефективності проектів реконструкції присвячені наукові праці: Бакаліна Ю.І., Большакова В.І., Галіча Є.Г., Дамаскіна Б.С., Друкованого М.Ф., Жвана В.Д., Меркушова В.Т., Монастирьова П.В., Оробченка Г.О., Павлова І.Д., Ральчука М.Т., Сердюка В.Р., Тяна Р.Б., Уварова Є.П., Ушацького С.А., Фаренюка Г.Г., Федоркіна С.І., Франівського А.А., Шаленного В.Т. та ін.

Аналіз літературних джерел показав, що можливість рішення житлової проблеми можливо способом нарощування площ житла та числа квартир; поліпшенням споживчих якостей та архітектурних виглядів будинків і забудови; зниженням вартості квартир та експлуатаційних витрат на їхній зміст за рахунок реконструкції житлової забудови у першу чергу житлових будинків перших масових серій, побудованих у 50 -60 роках, фізичний і моральний знос яких вимагає їхньої реконструкції в найближчі 10 років, щоб уникнути повного вибуття цієї частини житлового фонду. Це потребує розробки раціональної конструктивної схеми каркаса, підбору матеріалу для несучих конструкцій, який має оптимальні сполучення експлуатаційних і економічних характеристик; ретельного розгляду соціально-економічних і містобудівних умов виконання комплексу задач по реконструкції морально-застарілого житлового фонду в кожному місті, з огляду на те, що Україна - велика металургійна база є завданням цього дослідження.

В другому розділі аналізуються технології виробництва основних високоміцних мало вуглеводних низьколегованих сталей, використовуваних для виготовлення металевих конструкцій у промисловому і цивільному будівництві.

На основі аналізу встановлено, що важливим напрямком скорочення витрат металу в сталевих каркасах, крім використання найбільш ефективних систем, є раціональний вибір марок сталей. Це важливо і для зменшення габаритів окремих елементів, що необхідно для більш зручного розміщення їх усередині конструкцій будинку. Дослідження показали, що найбільш ефективні для застосування у навантажених елементах є сталі підвищеної і високої міцності. У першу чергу це стосується колон, у яких зусилля при надбудові до 10 поверхів знаходяться в межах 220-240 т, до 15 поверхів - близько 400 т, а до 20 - порядку 550-600 т і застосування в них сталей високої міцності з границею текучості від 440 МПа і вище - раціонально. У важко навантажених ґратчастих фермах-ригелях і балках між поверхових перекриттів можливе застосування низьколегованих сталей підвищеної міцності класів С345 і С375 із границею текучості до 375 МПа, а в інших елементах - звичайної вуглецевої.

Застосування мікролегованих кремнієвомарганцевих сталей, що містить ніобій після контрольованої прокатки в каркасах надбудованого будинку, може виявитися ефективним завдяки тому, що зазначені сталі мають високу пластичність та поліпшену зварюваність і холодоламкість.

У зв'язку з вище викладеним, науковий і практичний інтерес представляє порівняння використовуваних у даний момент для виробництва металевих конструкцій з мало вуглеводною низьколегованою сталлю 10Г2ФБ, що володіє підвищеним рівнем властивостей.

У вітчизняній практиці, у будівництві широке поширення одержала сталь 3нс завдяки незначній вартості виробництва, у порівнянні зі сталями 06Г2ФБ и 10Г2ФБ, що пояснюється відсутністю дорогих легуючих елементів типу ванадію, ніобію та ін.

Низьколегована сталь підвищеної міцності 06ГФ2Б, що містить ніобій, знайшла широке застосування при виробництві мостових конструкцій, резервуарів великої ємності та конструкцій судів. Основними перевагами сталі є поліпшені в порівнянні зі сталлю 3нс характеристики міцності за рахунок комплексного легування, зварюваність за рахунок зниженого змісту вуглецю, опір утворення тріщин.

Мало вуглецева низьколегована сталь 10Г2ФБ, зроблена за технологією контрольованої прокатки на металургійному комбінаті ім. Ілліча (м. Маріуполь), рекомендована ЦНІІЧМ ім. І.П. Бардіна для зварених металоконструкцій відповідного призначення. Ця сталь є основною в СНД при виробництві нафтопровідних труб і сполучних деталей, мостових споруджень і резервуарів великої ємності . Низький зміст вуглецю і невелике (до 4% у сумі) зміст легуючих елементів забезпечують задовільну зварюваність сталей цього типу.

Аналіз приведених даних показав, що сталь 10Г2ФБ має максимальну межу міцності, що є наслідком дрібного зерна фериту, одержаного в результаті контрольованої прокатки. Необхідно відзначити, що мінімальними міцнісними показниками (межа міцності, границя текучості) володіє сталь 3нс. Разом з тим, сталь 3нс має максимальні значення пластичних характеристик.

При виборі схеми каркасу обиралася оптимальна конструктивна форма. Основними критеріями для її вибору, були:

- відповідність конструктивної форми технологічним вимогам виробничого процесу, функціональному призначенню будинку або спорудження, а також умовам їхньої експлуатації;

- мінімальна маса металевих конструкцій;

- найменша трудомісткість виготовлення та монтажу конструкцій;

- найбільша можлива швидкість і зручність монтажу конструкцій;

- мінімальна вартість каркаса будинку або спорудження.

Така рама була прийнята основною у даній роботі. З рам збирається каркас з надбудовами до 7 і 11 поверхів(рис.1). У місці з'єднання 7-поверхової і 11-ти поверхової рам робиться технічний пояс. Такий каркас прийнятий для порівняльного аналізу застосування сталі звичайної міцності і високоміцної сталі. Для неї був проведений збір навантажень, розрахунок зусиль і підбір перетинів несучих елементів.

Були розглянуті три варіанти компонування рами в плані використання матеріалу несучих елементів:

Усі несучі елементи виконані зі сталі С245 (Ст3 за ДСТ 27772-88). Вид прокату - листова сталь.

Частина найбільш навантажених елементів виконана з листової сталі С490 (06Г2ФБ за ДСТ 27772-88), інші елементи - як у 1 варіанті (без змін).

Частина найбільш навантажених елементів виконана з листової сталі 10Г2ФБ із уТ=550 МПа по ТУ, інші елементи - як у 1 варіанті (без змін).

Щеглова О.Ю. Организационно-технологические решения реконструкции 5-ти этажных жилых домов с использованием надстройки. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 - технология и организация промышленного и гражданского строительства, Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск, 2005.

В данной работе проведен анализ теоретических и практических разработок в области реконструкции жилых районов 5-ти этажной застройки 60-70 годов. Обобщен отечественный и зарубежный опыт реконструкции, которые составляют 20,54% от общего количества домов, построенных по проектам первых массовых серий а также объемно-планировочных, конструктивных и градостроительных решений существующего жилого фонда Украины.

Диссертация посвящена разработке организационно - технологических решений реконструкции за счет применения стальных конструкций в жилищном строительстве и реконструкции при надстройке каркасов из металла и монолитного железобетона 7 и 11 этажами по выбранным показателям.

Целью диссертационной работы являлись исследования и усовершенствование организационно - технологических схем реконструкции 5 - ти этажных жилых домов первых массовых серий с применением надстроек из металлического каркаса и использованием современных марок низколегированных сталей.

Анализ источников показал что, возможно решать жилищную проблему способом наращивания площадей жилья и числа квартир; улучшением потребительских качеств и архитектурного вида домов и застройки; снижение стоимости квартир и эксплуатационных затрат на их содержание, за счет реконструкции жилой застройки жилых домов первых массовых серий, построенных в 50-60 годах, физический и моральный износ которых требует их реконструкции в ближайшие 10 лет, во избежание полного выбытия этой части жилищного фонда. Это требует разработки рациональной конструктивной схемы каркаса; подбора материала для несущих конструкций, который имеет оптимальные соединения эксплуатационных и экономических характеристик; был сделан анализ оценки производства основных высокопрочных углеводных низколегированных сталей, которые используются для изготовления металлических конструкций специального назначения; приведена оценка каркасов, которая влияет на выбор технико-экономических показателей при реконструкции на примере одной секции жилого пятиэтажного дома серии 1-335; проведен сравнительный анализ вариантов надстроек с использованием металлического каркаса при использовании эффективных высокопрочных сталей; предоставлена оценка эффективности вариантов реконструкции 5-ти этажных домов с использованием металлического каркаса.

На основе исследования, выявлено, что более эффективным является использование малоуглеродистых, низколегированных сталей повышенной прочности для металлических конструкций. При рассмотрении свойств зарубежных сталей получивших в последнее время широкое распространение при производстве металлоконструкций и сравнивая уровень свойств полученных зарубежными производителями металлопроката с отечественной сталью аналогичного класса 10Г2ФБ (С550) сделан вывод, что использование низколегированных сталей данного класса является перспективным для применения в реконструкции существующего жилого фонда Украины.

На основе сравнительного анализа с использованием металлического каркаса и железобетона, установлено, что применение малоуглеродистой стали типа 10Г2ФБ в металлической 11 -ти этажной надстройке обеспечивает значительное снижение металлоемкости стальных конструкций и снижение их себестоимости по сравнению с надстройкой из монолитного железобетона, которое приводит к значительной экономии. В соответствии с приведенным расчетом разность между вариантами реконструкции и нового строительства составляет 179 у.е./м2 при сроке окупаемости 2,4 год и общей экономической эффективности составляет 180391 у.е.

Таким образом, предложенные организационно-технологические схемы реконструкции жилых зданий и модель оценки экономической эффективности возведения надстройки дают возможность определить экономически оптимальные проекты реконструкции домов с использованием новых конструктивных и технологических решений возведения каркасов;

Ключевые слова: реконструкция, малоуглеродистые низколегированные стали, металлический каркас, каркас из монолитного железобетона, конструктивные решения, организационно - технологические решения.

ABSTRACT

Shcheglova O.Y. Organizational and technological solutions of five storied residential houses reconstruction of first mass series with metal framework use. Manuscript.

The dissertation on the competition of a scientific degree of engineering science on a specialty 05.23.08 - technology of industrial and civil construction. - Pridneprovsk state academy of building and architecture, Dnipropetrovsk, 2005.

In the work there was done the analysis of theoretical and practical reconstruction of five - storied dwellings and first residential housing constructions of 60 - 70 th. Home and foreign experience of reconstruction was generalized.

The dissertation work is devoted to reconstruction and of steel constructions in dwellings and to the putting metal and monolithic reinforced concrete frame - works up five - storied dwellings to build seven - or eleven - storied residential houses.

It should be that the most efficient method of reconstruction is application of low - carbide and low - alloy steel of high firmness. There were compared the properties of foreign and home metal rolling. The application of low - allow steel 10G2FB (S550) is perspective in reconstruction of Ukrainian residentienal houses.

It is established that the application of steel framework leads reduction if materials labour and time.

On the basis of received results, economically optimal result of dwelling raising and model of reconstruction efficiency were determined.

Key -words: reconstruction, low - carbide low - allow steel, metal framework, reinforced concrete framework, structural decisions, organizational and technological decisions.

Размещено на Allbest.ru