Содержание к диссертации
Введение
1. Существующие технологии и применяемые материалы для й каменной кладки
1.1 Конструктивные решения стен зданий из мелкоштучных стеновых материалов 11
1.1.1 Сплошные кладки 13
1.1.2 Облегченные кладки 14
1.2 Многослойные стеновые ограждения 19
1.3 Перспективные теплоэффективные каменные конструкции стеновых ограждений 31
1.4 Принципиальные технологические схемы возведения многослойных наружных стен 34
1.5 Обоснование рациональной технологии возведения многослойных теплоэффективных стен (постановка задач исследования) 38
2. Разработка и экспериментальная проверка «одновременной» технологии возведения многослойных стен
2.1. Характеристика предлагаемой технологии 43
2.2 Экспериментальные исследования по обоснованию временных параметров технологических операций процессов возведения многослойных теплоэффективных наружных стен 48
2.3 Разработка системы контроля качества и нормативных «допусков» при выполнении работ по рекомендуемой технологии 56
3. Организация работ при организации строительных потоков возведения многослойных стен жилых зданий 62
3.1. Теоретические основы организации строительных потоков возведения зданий с многослойными стенами и обоснование их ресурсного обеспечения 62
3.2. Разработка методики оптимального календарного планирования (расписания строительства) объектов с многослойными стенами 73
4. Результаты выполненного исследования 84
4.1. Производственное внедрение рекомендуемой технологии 84
4.2. Экономический эффект предлагаемой технологии 86
Общие выводы 87
Литература 90
Приложение 99
- Многослойные стеновые ограждения
- Экспериментальные исследования по обоснованию временных параметров технологических операций процессов возведения многослойных теплоэффективных наружных стен
- Разработка методики оптимального календарного планирования (расписания строительства) объектов с многослойными стенами
- Экономический эффект предлагаемой технологии
Введение к работе
Актуальность работы. Введение Госстроем РФ новых нормативов по теплозащите ограждающих конструкций жилищно-гражданских зданий и объектов другого назначения обусловило переход от возведения наружных монослойных стек на основе штучных стеновых материалов к наружным теплоэффективным многослойным конструкциям, формируемым из несущего, теплоизолирующего и облицовочного слоев. В зависимости от этажности возводимого здания и климатического пояса толщина такой многослойной конструкции варьируется от 450 до 650 мм, что соответствует толщине и удельному расходу материала в традиционных монослойных стенах, уступающих, однако, новым стенам по теплозащите в 3-4 раза.
Проблема, возникшая с введением новых норм по теплозащите зданий, связана с тем, что применительно к стенам на основе штучных стеновых материалов действующие правила производства каменных работ не учитывают специфики возведения многослойных ограждающих конструкций, обусловливая тем самым необходимость разработки технологического регламента на строительство g применением новых, конструктивно более сложных стен.
Совершенствование технологии возведения многослойных стен принципиально можно рассматривать как многовариантную задачу компоновки такой конструкции по следующим схемам: «несущий слой — теплоизоляция -облицовка»; «облицовка - несущий слой - теплоизоляция». Каждая из приведенных схем имеет право на существование и, очевидно, имеет, с учетом этажности возводимого здания, свои позитивные и негативные стороны. Исследования в этой области должны определить наиболее рациональную из них как с точки зрения технологичности, так и экономки процесса.
Цель работы:
Разработка новой технологии возведения теплоэффективных наружных стен многоэтажных зданий на основе штучных стеновых материалов (вибропрессованные бетонные блоки, выпускаемые на оборудовании фирмы «Бессер», традиционный кирпич) без использования лесов и оценка ее
эффективности относительно традиционных технологий возведения многослойных стен.
Исходя из намеченной цели, были сформулированы следующие задачи:
-
Разработка принципиально новой технологии и организации возведения многослойных теплоэффективных стен жилищно-гражданских зданий на основе штучных стеновых материалов (традиционный кирпич и вибропрессованные бетонные блоки, выпускаемые на оборудовании фирмы «Бессер») без использования трубчатых лесов осуществляемой по наиболее рациональной схеме формирования трехслойной стены с использованием инвентарных средств подмащивания.
-
Экспериментальная разработка временных параметров рабочих процессов и операций возведения трехслойной стены по предлагаемой технологии, дополняющих действующие ЕНиР на каменные работы.
-
Совершенствование существующей системы контроля качества, регламентирующей допуски и отклонения при кладке многослойных стен, как основы последующего ее применения в качестве «входного-выходного» контроля смежных технологических операций комплексного процесса кладки теплоэффективных стек.
-
Разработка методики и программного обеспечения расчета расписания работ, обеспечивающих долговременный поток производственного цикла на типовом этаже возводимых зданий, а также оптимального календарного планирования специализированного потока каменных работ, формирующего текущий план застройщика при строительстве множества объектов по критерию минимизации общей продолжительности проекта.
-
Разработка технологического регламента производства каменных работ в виде комплекта технологических карт на все виды работ, процессов и
, операций, свойственных рекомендуемой технологии возведения многослойных стен на основе штучных стеновых материалов и бессеровских блоков.
б. Разработка нормативного документа в виде региональных «Рекомендаций», регламентирующих требования и правила производства работ для многослойных стен, расширяющих и дополняющих действующие СНиПы. Объект исследований - технология возведения зданий с теплоэффективными многослойными наружными стенами без использования лесов на основе штучных стеновых материалов и бессеровских блоков. Научная новизна работы заключается:
в принципиально новой технологической схеме формирования трехслойной теплоэффективной стены жилищно-гражданских зданий;
методике определения нормативов труда и стоимости на базе среднестатистических данных трудоемкости и продолжительности работ и операций комплексного процесса возведения многослойных степ из штучных материалов, особенно, для бессеровских блоков, практически отсутствующих в действующих СНиПах;
разработке системы контроля качества, регламентирующей «допуски» и «отклонения» при пооперационном контроле рабочих процессов формирования многослойной стены с технологическими рекомендациями по исправлению допущенных дефектов;
методике обоснования рациональных организационно-технологических параметров специализированного потока, обеспечивающих непрерывность и долговременность процессов возведения трехслойных стен на типовом этаже здания;
- методике формирования оптимального текущего плана подрядной
организации в виде календарного графика строительства объектов и
расписания движения ресурсов при заданных ограничениях по
продолжительности реализации проекта с программным обеспечением
указанных расчетов на ЭВМ.
Практическая значимость работы. Результаты исследований использованы для создания банка типовых технологических карт основных производственных процессов возведения многослойных стен без использования лесов послуживших основой разработанных «Рекомендаций по технологии
б возведения наружных теплоэффективных трехслойных стен зданий на основе вибропрессованных бетонных изделий, керамического и силикатного кирпича», утвержденных и введенных в действие Госкомитетом Республики Башкортостан по строительству, архитектуре и транспорту, приказ J& 48 от 14 мая 2004г.
Внедрение результатов исследований* «Рекомендации» явились основополагающим документом разрабатываемых регламентов в технологических картах в проектах производства работ и использованы при строительстве более 40 жилых домов и гражданских зданий г. Уфы, а также в других городах Республики Башкортостан в 2001-2006 гг.
На зашиту выносятся:
-
Методика проведения и результаты экспериментальных исследований оптимальной схемы формирования («наращивания») многослойной наружной стены из вибропрессованных бетонных блоков н других штучных стеновых материалов без использования лесов.
-
Метод и результаты исследований по определению нормативов труда работ и операций возведения многослойных теплоэффективных наружных стен, отсутствующих В действующих ЕНиР.
-
Методика организации системы пооперационного контроля качества возведения многослойной стены с регламентацией допусков и отклонении на основе производственных операций и процессов,
-
Методика согласования основных организационно-технологических параметров частных потоков возведения многослойных стен типового этажа здания.
-
Методика формирования текущего плана оптимального расписания строительства объектов и движения ресурсов при возведении здания с многослойными степами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и обсуждались на научно-техническом семинаре при VII
Международной специализированной выставке «Строительство.
Энергосбережение. Коммунальное хозяйство-2003» (г. Уфа, 2003 г.); научно-технических конференциях студентов, аспирантов н молодых ученых (У і И'ГУ, г.
Уфа, 2003 — 2005 гг.); Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса Республики Башкортостан» (г. Уфа, 2004, 2005 гг.).
Многослойные стеновые ограждения
В рамках реализации программы ресурсосбережения Министерством строительства Российской Федерации утверждено и введено в действие с I сентября 1995 г. Изменение №3 СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника», резко, в 3- 4 раза, повышающее требования к уровню теплозащиты зданий на территории России по отношению к требованиям действовавшего на тот момент СНиП П-3-79 «Строительная теплотехника». Требования Изменения №3 вводятся поэтапно: 1этап - с 1 октября 1995 г. и II этап - с 1 января 2000 г.[23]
Конструктивные решения наружных стен зданий, применяемые последние 20 -КЗ 0 лет в климатических условиях Башкирии, соответствовали уровням термического сопротивления в пределах 1,00...1,45 м2оС/Вт. Начиная с 1 января 2000 г. сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций вновь строящихся и реконструируемых зданий должно удовлетворять требованиям 11 этапа Изменения №3 СНиП И-3-79, что соответствует для климатических условий Башкирии повышению уровней термического сопротивления наружных стен жилых и гражданских зданий до 2,6...3,9 м С/Вт. В таблЛ приведены требуемые уровни приведённых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций жилых и гражданских зданий для климатических условий г.Уфы в зависимости от назначения здания и расчётной температуры внутреннего воздуха.
Расчёты и проектные проработки показали, что применение в наружных стенах каменных зданий конструктивных решений в виде сплошной кладки в большинстве случаев не позволяет достичь требуемого уровня теплозащиты. В климатических условиях большей части территории России удовлетворение требований II этапа не может быть достигнуто путём простого увеличения толщины кладки наружной стены. Не всегда удовлетворяют теплотехническим и экономическим критериям монослойные конструкции наружных стен в виде сплошной кладки из обыкновенных и эффективных стеновых материалов, в том числе легкобетонные и ячеистобетонные. Использование последних, однако, при внесении в
СНиП И-3 -79 поправок, касающихся приведения расчётной влажности ячеистого бетона в соответствие с фактической эксплуатационной, может оказаться рациональным. В этом случае наружные стены при плотности ячеистого бетона 600 кг/м будут иметь для центральных регионов России приемлемую толщину 55 -60 см. Применение таких решений наружных стен ограничивается конструкционной прочностью ячеистого бетона и может быть использовано только для каркасных зданий и в малоэтажном строительстве. [24]
Теплотехнические показатели облегчённых кладок значительно выше по сравнению со сплошными, однако, использование облегчённых кладок также не позволяет удовлетворить требований II этапа. По данным ЦНИИЭПжилища, колодцевая кладка толщиной 770 мм с толщиной внутреннего слоя кладки 3 80 мм при использовании утеплителя с
X = 0,41 Вт/(м-С) обеспечивает приведённое сопротивление теплопередаче не более 2,85 м С/Вт, то есть удовлетворяет для большинства регионов только требованиям I этапа. Для II этапа такая стена пригодна для использования при ГСОП 4000, что относится только к южным регионам страны.
Экспериментальные исследования по обоснованию временных параметров технологических операций процессов возведения многослойных теплоэффективных наружных стен
Из всего вышесказанного следует, что для дальнейших разработок в этой области было необходимо узнать продолжительности основных рабочих операций и процессов кладочных работ. Существенным моментом при этом явились исследования и обоснования «нетрадиционных» временных параметров выполняемых процессов и операций многослойной стены. Отсутствие в нормативно-справочных документах (ЕНиР) норм и расценок на некоторые «нехарактерные» для многослойных стен операций, в частности - для стен из вибропрессованных блоков «Бессер», потребовало проведения хронометражных наблюдений непосредственно на строительной площадке и их последующей их обработки методами математической статистики и теории вероятности. Для каждой из технологических операций проводилось не менее десяти (10) хронометражных наблюдений. В частности, это в первую очередь касается «нормативов» кладочных операций, устройству опорных конструкций облицовочного слоя, возведения армированных монолитных вертикальных поясов, теплоизоляция многослойных стен. Все кладочные работы ведутся звеном «двойка» в составе каменщика 4(5) разряда (при кладки «облицовки»- каменщик-облицовщик 4(5) разряда) и каменщика 2 разряда. При этом подачу и раскладку материалов производит каменщик 2 разряда, укладку блоков и контроль качества- каменщик 4 разряда. Устройство «опорного столика» под «облицовку» выполняется звеном из двух человек в составе электросварщиков 4 и 3 разрядов, после завершения кладки наружной и внутренней верст; работа ведется в два этапа- «заделка» закладного уголка (кронштейна) в шов кладки, монтаж продольного уголка под наружную версту. Работы по армированию с омоноличиванием пустот кладки выполняются в 2 цикла: вначале заполняются пустоты кладки , затем устанавливаются арматурные стержни; ведутся звеном в составе каменщиков 4 и 2 разрядов. Устройство утеплителя производится после возведения наружной и внутренней верст стены звеном «двойка» в составе каменщиков 4 и 2 разрядов, в «один» и в «два» слоя.
Их дальнейшая обработка при помощи алгоритмов расчета предварительной обработки экспериментальных данных и расчет общей трудоемкости технологических процессов и рабочих операций позволяет сравнить две технологии: предлагаемую «одновременную» и «разновременную» с использованием лесов.
Для этого был выбран метод предварительной обработки экспериментальных данных, с использованием алгоритма расчета- для объема выборки менее 25 элементов (п 25). Прежде всего, рассчитываются так называемые характеристики эмпирических распределений, т.к. именно они в дальнейшем будут необходимы для обработки выборки. К этим характеристикам относятся: X - эмпирическое среднее, Л - среднеквадратическое отклонение, S2- дисперсия, моменты т- от первого до четвертого порядка и коэффициент вариации V. Все эти параметры рассчитываются по определенным математическим зависимостям, известным по теории вероятности.[11]
Таким образом, суть предварительной обработки в основном состоит в отсеивании грубых погрешностей наблюдений, что неизбежно при переписывании цифрового материала или при вводе информации в ЭВМ. При подобном объеме выборки удобнее всего воспользоваться методом вычисления максимального относительного отклонения
Если это неравенство соблюдается, то наблюдение не отсеивают, если не соблюдается, то наблюдение исключают. После исключения того или иного наблюдения или нескольких наблюдений характеристики эмпирического распределения должны быть пересчитаны по данным сокращенной выборки. Затем, данные полученной выборки необходимо разделить на классы и построить полигон и гистограмму частот, что позволяет оценить плотность вероятностей. В нашем случае, каждая рабочая операция представляется в виде кумулятивной линии, т.е. графика накопленных частот, оценивающих функцию распределения F(x). Важным моментом предварительной обработки данных является проверка соответствия распределения результатов измерения закону нормального распределения. Если это не верно, то следует определить, какому закону распределения подчиняются опытные данные и преобразовать его к нормальному. Если распределение случайной величины может быть хотя бы приближенно описано кривой то такое распределение называется нормальным. Наша выборка вполне отвечает предъявляемым требованиям и, значит, к ней можно применить алгоритм предварительной обработки экспериментальных данных, вместе с блок-схемой алгоритма приведенный ниже нарис.
Разработка методики оптимального календарного планирования (расписания строительства) объектов с многослойными стенами
Вопросы организации строительных потоков при возведении зданий с многослойными стенами, рассматривает методика оптимизации календарного плана строительства жилого массива, представленного множеством объектами. [ 1 ] Для реализации математической модели определения вариантов оптимизации расписания строительства зданий автор использует задачу теории расписаний- задачу Джонсона и метод ветвей и границ для перебора вариантов.
Одной из существенных задач разработки текущего плана строительства является определение такой последовательности строительных потоков, при которой продолжительность реализации проекта будет минимальной. Это, в свою очередь, является предпосылкой наименьших стоимостных затрат проекта. Сложность решения такой задачи заключается в том, что совокупность, как правило, неоднородных объектов, включаемых в план строительства, характеризуется различными объемно- планировочными и конструктивными решениями зданий и, как следствие, различными организационно-технологическими параметрами, к коим следует отнести, в первую очередь, продолжительность производственных циклов и этапов возведения объекта.
Классическая задача теории расписаний -задача Джонсона, применительно к нашей проблеме формулируется следующим образом:
Пусть IV j-l-sA" ) "j - множество работ, которые выполняются на т объектах, причем все работы проходят имеющиеся объекты в одной и той же последовательности. Требуется найти такой порядок запуска работ на исполнение, при котором суммарное время простоя всех объектов будет минимальным.
Подобная постановка задачи применительно к принятой в работе терминологии предполагает, что в любой момент времени на одном объекте выполняется не более одного специализированного потока. Требуется определить такую последовательность строительства объектов, при которой общий срок строительства (продолжительность критического пути Ткр) будет минимальным. При этом как объекты, так и их части могут возводиться только в определенной технологической последовательности, соответствующей общепринятой схеме возведения здания.
Простейшим случаем решения задачи Джонсона является «последовательный» способ, характеризующийся параметром- Ц временем выполнения і-ой работы на j-ом объекте. Целевая функция - минимизация продолжительности проекта при формировании текущего плана строительства объектов, представленных одинаковыми и неодинаковыми объектами. Определение продолжительности работ (потоков) и здания в целом рекомендуется осуществлять по традиционной методике сетевого планирования (теория графов) на основе укрупненной модели объекта. В качестве последней рассматривается модель строительства, представленная на рис., как совокупность специализированных потоков.
Представленная модель является адаптированной, отражающей принцип последовательной взаимосвязи этапов возведения здания в виде «цепочки» критических работ технологических циклов.
Продолжительность каждого из специализированных потоков (работ) устанавливается расчетом, как результат «оптимизации» разветвленной сети событий и операций, составляющих сущность того или иного технологического цикла. В качестве такового рассматривается модель специализированного потока по возведению многослойной стены типового этажа. Топология работ этого потока и их временные характеристики приведены в пооперационном графике (см. приложение ), а сетевая модель данного специализированного потока в приложении. Критический путь по работам: 1-2, 2-4, 4-5, 5-8, 8-Ю, 10-13, 13-14, 14-15, 16-17, 17-18, 18-20, 20-21, 21-24, 24-26, 27-29, 29-30, 30-31, 31-32, 32-33, 33-34, 34-35; составит «оптимизированную» продолжительность данного специализированного потока, которая может быть записана
Экономический эффект предлагаемой технологии
Экономическая эффективность рекомендаций диссертации определены, в соответствии с основными методическими указаниями работы [32], согласно которой она обусловлена следующими факторами: 1. Сокращение трудозатрат производственного цикла возведения наружных стеновых многослойных конструкций - на 30% (см. главу 2 настоящей работы). 2. Сокращение продолжительности строительства надземного цикла возводимого здания на 8-10% (см. главу 2 настоящей работы). 3. Сокращение сметной стоимости строительства за счет исключения из производственного цикла «монтажа-демонтажа» трубчатых лесов по ГОСТ 27321-87 (леса строительные приставные для СМР) в сумме 2 млн. руб. (см. Приложение 1). 4. Снижение стоимости оборотных средств подрядчика за счет отказа от приобретения, модернизации и эксплуатации нормокомплекта тяжелых трубчатых лесов ЛСПШ-2500-40 в сумме 11 млн. руб. (см. Приложение 2). 5. Поступление дополнительных денежных средств в бюджет за счет оплаты жилищно-коммунальных услуг от квартиросъемщиков при досрочной сдаче жилых объектов в эксплуатацию в сумме 4,3 млн. руб. (см. Приложение 3).
