АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ ОБЪЕКТОВ ВЫСОТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Анализ современных организационно-технологических решений, применяемых при возведении подземной части объектов высотного строительства

см о

см ^

О!

Разумнова Елена Альбертовна,

старший преподаватель, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, Elna07razumnova@yandex.ru

Задача минимизации «пятна застройки» дорогостоящей и дефицитной территории современных городов и мегаполисов является актуальной задачей для разработки рациональных проектных (архитектурных, организационных, технологических) решений и способов возведения объектов высотного строительства.

Целью исследований является анализ применяемых методов реализации организационно-технологической последовательности возведения подземных частей высотных объектов. Задачи исследований. Определение особенностей формирования конструктивных и строительных систем объектов высотного строительства. Выявление параметров организационно-технологической последовательности возведения подземной части высотного объекта. Сравнительный анализ эффективности современных методов организационно-технологических решений строительного производства.

Гипотеза исследований. Взаимодействие конструктивных элементов подземной и надземной частей объекта начинается с проведения мероприятий по инженерной подготовке территории строительства и заканчивается после формирования пространственной жёсткой и устойчивой конструктивной системы подземной части — в рамках единой и целостной системы строительного производства.

Методы исследований. Системный подход к выявлению технологической последовательности возведения подземной части высотного объекта с учетом показателей организационно-технологической эффективности строительного производства. Сравнительный анализ вариантов организационно-технологической последовательности возведения объекта высотного строительства.

Результаты исследований. Характеристика качественного состава конструктивных элементов подземной части высотного объекта. Схемы организационно-технологической последовательности комплексного процесса возведения высотного объекта с применением современных способов организации строительного производства. Технико-экономические показатели сравнительного анализа различных вариантов организационно-технологической последовательности возведения объекта высотного строительства.

Ключевые слова: высотное строительство, строительные процессы, подземная и надземная часть, организационно-технологические решения, методы возведения.

Характеристика особенностей проектных решений объектов высотного строительства

Объекты высотного строительства (отдельные высотные здания или комплексы) представляют собой заметные градостроительные элементы, предназначенные для обеспечения жилой, общественной, производственной (деловой) функций городской среды современного мегаполиса.

Основной особенностью архитектурно-строительного и организационно-технологического проектирования и возведения объектов высотного строительства является необходимость формирования композиционных (функционально-технологических) решений с учетом градостроительных, природно-климатических и грунто-геологических условий района расположения [1,2].

На Рисунке 1 представлен пример проектных решений объекта высотного строительства [3].

О ш т х

а) общий вид (главный фасад)

<

т о х

X

Конструктивное решение многоэтажной подземной части высотного здания

мента (заглубленного типа) ^ возведение многоэтажной подземной части, состоящей из системы несущих и ограждающих конструктивных элементов».

На Рисунке 2 представлена схема организационно-технологической последовательности комплексного процесса возведения высотного объекта с применением «открытого способа» устройства подземной части.

II

= § II

б) поперечный разрез (включая подземную часть) Рис. 1. Проектные решения высотного строительного объекта Velo Towers. Seoul, South Korea. Надземная и подземная часть

Подземная часть объектов высотного строительства представляет собой многоэтажный строительный объём предназначенный для организации транспортной функциональной зоны (многоэтажной парковки для автомобильного транспорта), участков размещения оборудования и систем обеспечения жизнедеятельности, инженерных сетей и состоит в строительном и конструктивном отношении из большого количества разнообразных элементов [3,4].

Возведение подземной части высотных зданий (грунтовых оснований, фундаментов, конструктивных элементов подземных этажей и ограждающей части, защищающей внутреннее подземное пространство от воздействия грунтов и грунтовых вод, инженерные сооружения) является сложным комплексным строительным процессом. В ходе строительства применяются такие организационно-технологические решения, средства механизации, которые практически не используются при последующем возведении надземной части высотных зданий (комплексов).

Методы реализации организационно-технологических решений объектов высотного строительства

Строительная система подземной части высотного строительного объекта (см. Рисунок 1) включает следующие структурные элементы комплексного строительного процесса:

«возведение земляного сооружения (в формате котлована заглубленного типа, устраиваемого открытым способом) ^ устройство закрепления вер-тикальных откосов котлована (или устройство естественных откосов) ^ возведение плитного фунда-

Рис. 2. Структурная схема строительной системы высотного объекта при открытом способе (методе) возведения подземной части

Рассматриваемый формат процесса (см. Рисунок 2) является наиболее простым способом организации строительной системы: структурные элементы, один за другим, соединяются в заданной технологической последовательности.

Монтажный горизонт начального этапа возведения конструктивных элементов многоэтажной подземной части устанавливается на отметке поверхности плитного (плитно-фундаментного) фундамента. Развитие комплексного процесса (включающего опалубочные, арматурные и бетонные работы) осуществляется по классической монтажной схеме «снизу ^ вверх», вплоть до монтажного горизонта, соответствующего высоте расположения планировочной отметки.

Альтернативным вариантом рассматриваемому способу возведения подземной части является способ «сверху-вниз» («up-down» method). Основная особенность рассматриваемого способа состоит в отсутствии возможности устройства естественных откосов при возведении земляного сооружения (котлована заглубленного типа), а также применение специальной технологии разработки грунта в выемке, практически полностью исключающей возможное воздействие на соседние (близкорасположенные) фундаменты зданий и сооружений [5,6].

Суть метода заключается в первоначальном возведении защитного устройства над пятном контура котлована (в границах закрепления вертикальных откосов возводимого земляного сооружения) в формате конструктивного решения междуэтажного перекрытия (верхнего этажа многоэтажной подземной части). Устройство подземной части высотного здания с применением защитного устройства производится в двух основных форматах [7]:

- закрытым способом: возводимое земляное сооружение и конструктивные элементы многоэтажной подземной части полностью перекрыты (в пределах пятна застройки, за исключением технологических проёмов) плитой перекрытия верхнего этажа;

- полузакрытым способом: возводимое земляное сооружение и конструктивные элементы многоэтажной подземной части характеризуется наличием открытого пространства в центральной части.

X X

о го А с.

X

го m

о

ю

2 О

м

см

0

см ^

01

о ш т

X

<

т О X X

I !

5.

1

б) полузакрытым способом

Рис. 3. Устройство подземной части с применением защитного устройства (монолитной железобетонной плиты междуэтажного перекрытия)

На Рисунке 4 представлены обобщённые схемы организационно-технологической последовательности устройства и направление развития соответствующего комплексного строительного процесса устройства многоэтажной подземной части объекта высотного строительства с применением закрытого и полузакрытого способов [7,8].

б) устройство подземной части полузакрытым способом Рис.4. Развитие строительного процесса устройства подземной части высотного объекта закрытым и полузакрытым способом

1 - закрепление вертикальных откосов котлована; 2 - вертикальные несущие элементы; 3 - защитное устройство (плита перекрытия верхнего этажа многоэтажной подземной части); 4 - междуэтажные перекрытия; 5 - плитный фундамент; 6 - элементы ядра жесткости конструктивной системы.

Возведенное защитное устройство в формате монолитной железобетонной плиты может быть использовано в качестве: монтажного горизонта и производства строительных работ по возведению наземной части (и параллельным продолжением работ по устройству подземной части) высотного здания; площадки для размещения строительных машин и механизмов; стендов и полигонов, необходимых для изготовления конструкций; приобъектного склада для временного размещения материалов и конструкций.

Щ

а

§ |

БЕрККЛХ

часть

под ездшон

части

§ средни:

часть

з § ■ под земной

£ а та к г* части

ШЕЕ ИТ 1

1 Е й Щ к часть | подеймнон 1 части

к I 1

: 'Э 1 1

о 1

а) устройство подземной части закрытым способом

Рис. 5. Структурная схема строительной системы высотного объекта при закрытом (полузакрытом) способе (методе) возведения подземной части

На Рисунке 5 представлена схема организационно-технологической последовательности комплексного процесса возведения высотного объекта с применением «закрытого (полузакрытого) способа» устройства подземной части.

Рассматриваемый формат процесса (см. Рисунок 5) характеризуется возможностью применения последовательного, параллельного или комбинированного метода формирования организационно-технологической последовательности производства строительных работ и процессов.

Эффективность организационно-технологической последовательности возведения подземной части объекта высотного строительства может быть оценена по каждому из трех альтернативных вариантов:

- Вариант 1: Возведение подземной части закрытым способом;

- Вариант 2: Возведение подземной части открытым способом;

- Вариант 3: Возведение подземной части полузакрытым способом.

Каждый из рассматриваемых вариантов предусматривает: возведение земляного сооружения в формате заглубленного котлована (внутреннее пространство которого используется для размещения несущих и ограждающих строительных конструкций); подготовку естественного основания; возведение плитного фундамента; несущих и ограждающих конструкций подземной части.

В Таблицах 1-3 приведены результаты оценки эффективности организационно-технологических решений по принятым вариантам сравнения.

Таблица 1

Сравнение показателей эффективности организационно-

№ варианта Количество захваток Общая продолжительность строительства, дней Общие трудозатраты, человеко-дней Площадь подземной части, м2 Максимальная продол-житель-ность одного частного потока, дней Суммарная продолжи-тель-ность частных потоков, дней Максимальное число рабочих в период строитель-ства, человек

№1 65 728 7240 6460 356 1212 43

№2 65 865 8220 6460 356 1388 43

№3 65 702 7690 6460 356 960 43

Таблица 2

№ п/п Наименование показателя Расчётная формула Варианты организационно-технологических решений

Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3

1 Темп объектного потока vn _ г ^ _ 0.089 728 ^ _ 0.075 865 ^ _ 0.093 702

2 Производственная мощность потока f wn _-тр 6460 _ 8.87 728 6460 -_ 7.47 865 6460 _ 9.20 702

3 Производи-тель-ность потока f p _ пр pn _ q 6460 _ 0.89 7240 6460 _ 0.79 8220 6460 _ 0.84 7690

4 Удельная трудоёмкость возведения чз _ -q- f 1 пр 7240 _ 1.12 6460 8220 -_ 1.27 6460 7690 _ 1.19 6460

5 Общая продолжительность t _Е ti 728 865 702

6 Продолжительность работ на одной захватке н _ т m ™ _ 11.20 65 865 _ 13.31 65 702 _ 10.80 65

7 Коэффициент совмещения работ kc _ Zti-т tmax 1212 - 728 1212-1 _ 0.399 1388 - 865 1388-1 _ 0.377 960 - 702 960 -1 _ 0.269

8 Коэффициент равномерности использования трудовых ресурсов r к _ max Р Rcp 43 _ 2.26 19 43 _3.58 12 43 _ 2.69 16

Таблица 3

№ варианта орга-низаци-онно-тех-нологиче-ского решения Темп потока Про-извод-ствен ная мощность потока Производитель-ность потока Удельная трудоёмкость возведения Общая продолжи-тель-ность строитель-ства Продол-житель-ность работ на одной захватке Коэф-фици-ент сов-ме-ще-ния работ Коэффициент равномерности использования трудовых ресурсов

Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Х7 Х8

№1 0.089 8.87 0.89 1.12 728 11.20 0.399 2.26

№2 0.075 7.47 0.79 1.27 865 13.31 0.377 3.58

№3 0.093 9.20 0.84 1.19 702 10.80 0.269 2.69

Критерий оптимальности min max max min min min max min

Лучшие значения по критерию 0.075 9.20 0.89 1.12 702 10.80 0.399 2.26

Из приведенных результатов следует, что вариант строительства с применением защитного устройства над котлованом (закрытым способом, вариант 1) является наиболее рациональным способом возведения подземной части объекта высотного строительства.

Литература

1. МГСН 1.04-2005. Временные нормы и правила проектирования планировки и застройки участков территорий застройки высотных зданий-комплексов, высотных градостроительных комплексов в городе Москве. -М.: Правительство Москвы. 2005. - 34 с.

2. Маклакова Т.Г. Высотные здания. Градостроительные и архитектурно-конструктивные проблемы проектирования. - М.: Ассоциация строительных вузов. 2006. - 160 с.

3. Velo Towers. Seoul, South Korea. [электронный ресурс]. — http://www.asymptote.net/velo-towers-slideshow (дата обращения: 01.04.2021).

4. Граник Ю. Г., Магай И. А. Обзор зарубежного строительного опыта по высотному домостроению // Уникальные и специальные технологии в строительстве. 2004. № 1. - С.20-31.

5. МДС 50-1.2007. Проектирование и устройство оснований, фундаментов и подземных частей многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов. — М.: ФГУП НИЦ «Строительство». 2007.- 15 с.

6. Левченко А. Н. Обоснование методологии и разработка инновационных технических решений освоения подземного пространства мегаполисов: диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук: 25.00.22 / Левченко Александр Николаевич. - М.: 2009. - 318 с.

X X

о го А с.

X

го m

о

ю

2 О

м

7. Шулятьев О.А. Основания и фундаменты высотных зданий. - М.: Ассоциация строительных вузов. 2016. - 392 с.

8. Пономарев А.Б., Винников Ю.Л. Подземное строительство. - Пермь: Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2014. - 262 с.

Analysis of modern organizational and technological solutions used in erection underground part in high-rise construction facilities

JEL classification: L61, L74, R53_

Razumnova E.A.

Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering The task of minimizing the «building spot» of an expensive and scarce territory in modern cities and megacities is an urgent task for the development for rational design (architectural, organizational, technological) solutions and methods at the construction in high-rise construction facilities. Research objective are analysis of applied methods implementation for organizational and technological sequence of construction at underground parts in high-altitude object. Research problems. Determination of features at formation of structural and construction systems in high-rise construction facilities. Identification their parameters for organizational and technological sequence at erection for underground part in high-rise facility. Comparative analysis efficiency of the modern methods at organizational and technological solutions for construction production. Research hypothesis. The interaction of structural elements at the underground and above-ground parts for the facility begins with the implementation measures for the engineering preparation at the construction area and ends after the formation a spatial rigid and stable structural system at the underground part - within the framework for a single and integral system construction production. Research methods. A systematic approach to the identification of the technological sequence erection for the underground part in high-rise facility taking into account the indicators for organizational and technological efficiency at construction production. Comparative analysis versions for organizational and technological sequence at construction in high-rise construction facility. Research results. Characteristics of qualitative composition of structural elements at the underground part in the high-altitude object. Diagrams of the organizational and technological sequence at the complex process erecting a high-rise object using modern methods of organizing construction production. Technical and economic indicators of comparative analysis various versions in the organizational and technological sequence at the construction in high-rise construction facility.

Keywords: high-rise construction, construction processes, underground and above-ground parts, organizational and technological solutions, construction methods.

References

1. MGSN 1.04-2005. Temporary norms and rules for the design of planning

and development of areas for the development of high-rise buildings-complexes, high-rise urban development complexes in the city of Moscow. - M .: Government of Moscow. 2005 .-- 34 p.

2. Maklakova T.G. High-rise buildings. Urban planning and architectural

design problems. - M .: Association of Construction Universities. 2006 .-- 160 p.

3. Velo Towers. Seoul, South Korea. [electronic resource]. -http://www.asymptote.net/velo-towers-slideshow (date accessed: 04/01/2021).

4. Granik Yu. G., Magai IA Review of foreign construction experience in high-

rise housing construction // Unique and special technologies in construction. 2004. No. 1. - P.20-31.

5. MDS 50-1.2007. Design and construction of foundations, foundations and

underground parts of multifunctional high-rise buildings and complex buildings. - M .: Federal State Unitary Enterprise Research Center "Construction". 2007.- 15 p.

6. Levchenko A. N. Substantiation of methodology and development of

innovative technical solutions for the development of underground space in megacities: dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences: 25.00.22 / Levchenko Alexander Nikolaevich. - M .: 2009 .-318 p.

7. Shulyatyev O.A. Foundations and foundations of high-rise buildings. - M .:

Association of Construction Universities. 2016 .-- 392 p.

8. Ponomarev A.B., Vinnikov Yu.L. Underground construction. - Perm:

Publishing House of the Perm National Research Polytechnic University. 2014 .-- 262 p.

CN

0

es

01

О Ш

m x

<

m о x

X