CC BY
58
Научно-методический раздел
УДК 69.007
ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБУЧЕНИЯ В ХАРБИНСКОМ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ КНР
А.Х. Байбурин, С.Н. Погорелое, Т.А. Кравченко
В краткой форме описан опыт организации научных исследований и обучения в Харбинском политехническом университете КНР, изученный в процессе стажировки авторов на факультете гражданского строительства ХПУ с посещением исследовательских лабораторий и строительных объектов.
Ключевые слова: научные исследования, лаборатория, обучение, энергоэффективное строительство.
Стажировка по программе изучения опыта энергоэффективного строительства проходила на факультете гражданского строительства Харбинского политехнического университета. На факультете шесть кафедр: стальных и деревянных конструкций, бетонных и каменных конструкций, геотехнического строительства, инженерной механики и строительства в океанах, предотвращения катастроф и строительства мостов, строительных материалов.
Факультет проводит подготовку по пяти программам бакалавриата, трем магистерским программам, трем программам аспирантуры и двум программам докторантуры. Программа бакалавриата имеет следующие специализации: гражданское строительство; теоретическая и прикладная механика; строительство городского подземного пространства; строительные конструкции; геотехническое и подземное строительство; строительные материалы. Кроме того, имеется элитная программа по механике и гражданскому строительству (4+2 года) и международная программа с полным английским курсом.
Программа магистратуры осуществляется по направлениям гражданское строительство и механика. По направлению гражданского строительства выделяются следующие специализации: строительные конструкции; предупреждение и уменьшение последствий катастроф; геотехническое строительство; возведение тоннелей и мостов; строительные материалы. По направлению механики всего две специализации: строительная механика и механика твердого тела. В аспирантуре обучают по тем же самым направлениям и специализациям.
Количество обучающихся на факультете -1473 чел., в том числе в бакалавриате - 902 (ежегодный прием около 200 чел.), магистратуре - 336, аспирантуре - 201, иностранных студентов - 34. Количественный и качественный состав препода-
вателей: всего - 109, из них профессоров - 39, академиков Китайской академии строительства - 4.
В рамках международного сотрудничества в вузе преподают профессора из университетов США, Великобритании, Японии, Кореи, Австралии. Налажено сотрудничество с университетами Сиднея, Оксфорда, Манчестера, Торонто, Онтарио, Милана, Киото, Токио, Сеула. Имеются совместные программы обучения с иностранными университетами: бакалавриат - 2+2 года, аспирантура - 4+1 года, двойная докторская степень -1+2+1 года.
Научные исследования охватывают следующие направления, характерные для Китая и китайских университетов: строительная механика; компьютерное моделирование в строительной механике; изучение сейсмических, ветровых, волновых и взрывных воздействий; исследования большепролетных конструкций; предупреждение и снижение последствий катастроф; системы мониторинга состояния инженерных систем и гражданских инфраструктур; предварительное напряжение конструкций; конструкционная огнестойкость; сейсмическое усиление конструкций; сталебетонные и трубобетонные конструкции; композитные материалы; строительство в холодных регионах.
Факультет имеет современное оборудование для научных исследований энергоэффективных и ресурсосберегающих материалов, конструкций и технологий. На факультете создан национальный инженерный исследовательский центр, имеются 4 ведущие лаборатории Министерства образования Китая, а также 6 специализированных лабораторий. Общая площадь лабораторий - 12 тыс. кв. м, стоимость оборудования - 120 млн CNY (примерно 600 млн руб.).
В состав ведущих лабораторий факультета входят: лаборатория строительства и эксплуатационного контроля; лаборатория материалов для гражданского строительства; центр испытаний
деревянных конструкций; лаборатория испытания конструкций и сейсмических воздействий (рис. 1).
В лаборатории испытаний конструкций, построенной в 1986 году, располагается вертикальная силовая стенка и силовой пол, большие прессы, разрывные машины, позволяющие испытывать полноразмерные конструкции на статические и динамические воздействия. Оборудование испытательной лаборатории ХПУ нельзя назвать уникальным, так как подобным оборудованием оснащены многие университеты в Китае.
В состав специализированных лабораторий факультета входят: лаборатория ветрового тоннеля (аэродинамической трубы); лаборатория интеллектуального мониторинга конструкций; лаборатория взрывных и ударных воздействий, оборудованная симуляторами взрывных воздействий и крупнейшим в Китае испытательным стендом ударных нагрузок; лаборатория геотехники и подземного строительства, имеющая в составе испытательный стенд объемного нагружения в условиях низко-
температурного замораживания и оттаивания; лаборатория испытаний конструкций на огнестойкость, оборудованная печью 3,3*4 м для огневых испытаний при температуре до 1200 °С.
Факультет обладает уникальным оборудованием, позволяющим моделировать комплексные воздействия ветра, дождя и волн, а также глубоководные морские условия. Установка предназначена для исследований зданий, спортивных сооружений, мостов, морских стационарных платформ и т. д. (рис. 2). Характеристики испытательного ветрового тоннеля: габариты 88,6*23,3 м, скорость ветра 30-50 м/с, испытательные участки имеют габариты 4*3*25 м, 6*3,6*50 м, 10*5*22 м.
На факультете также имеется высокопроизводительный компьютерный центр с параллельной кластерной системой Dawning TC-4000L, 24 узла, 48 процессоров, с основной частотой 2,5 ГГц. Программное обеспечение: ANSYS, ABAQUS,
FLUENT, ADINA, SAP2000 - позволяет создать математические и графические модели процессов.
Рис. 1. Ведущая лаборатория испытания конструкций и сейсмических воздействий
Рис. 2. Лаборатория ветрового тоннеля и испытаний волнами: слева показан макет морской платформы, справа - макет спортивного комплекса
Научно-методический раздел
Рис. 3. Китайско-итальянский научно-исследовательский центр энергоэффективности
Во время нашей стажировки в лабораториях факультета проводились испытания на изгиб комбинированной сталебетонной конструкции в виде тавровой балки, испытания железобетонной рамы на потерю одной из опор при чрезвычайном воздействии. Мы оказались свидетелями испытаний балок из композитных материалов с участием магистров и аспирантов. Для испытаний на сейсмические воздействия подготавливался полноразмерный фрагмент железобетонной рамы, усиленной углепластиковым полотном. На оборудовании ветрового тоннеля испытывалась модель опоры моста на ветровые и волновые воздействия.
При разработке энергоэффективных и экологичных зданий в Китае рассматриваются следующие аспекты проблемы:
1. Архитектурная форма, правильная посадка здания и ориентация по ветру и солнцу: округлые формы сооружений позволяют снизить теплопоте-ри, а правильная ориентация здания уменьшает ветровые нагрузки, позволяет использовать солнечную и ветровую энергию.
2. Конструктивные особенности: замкнутый тепловой контур; исключение мостиков холода; теплосберегающие окна; термоинерционные стены и пол позволяют минимизировать теплопотери. Внешние регулируемые жалюзи для затенения не дают помещениям перегреваться в жаркие дни, а зимой позволяют солнечной энергии беспрепятственно проникать внутрь здания.
3. Энергоэффективные системы инженерного обеспечения и бытовая техника обеспечивают комфорт и дополнительно экономят энергию. Особое внимание уделяется вопросам рекуперации тепла из воздуха, поскольку при обычной естественной вентиляции происходят значительные потери тепла.
Энергоэффективный дом потребляет 10-15 кВт-ч/кв.м в год или 1-3 литров условного топлива, что в 10-20 раз меньше обычных энергозатрат. Примером энергоэффективного здания служит китайско-итальянский научно-исследовательский
центр энергоэффективности на территории университета Цинхуа в Пекине. Северная сторона здания надёжно защищена от преобладающего ветра, а террасы южной стороны оснащены солнечными батареями, производящими энергию для энергетических потребностей здания и выполняющими функцию затенения для нижних этажей. Внешняя солнечная защита на фасадах создаёт дополнительный слой поверх остекления, пропускает свет, препятствуя при этом перегреву здания. Озеленение фасадов и террас, куда выходят офисы и лаборатории, создает охлаждающий эффект и очищает воздух от вредных примесей. Энергоэффективность здания такова, что на нужды отопления расходуется 27, а на охлаждение - 92 кВтч/кв. м в год. На один квадратный метр здания приходится 24 кг выбросов двуокиси углерода в год. Научно-исследовательский центр, спроектированный итальянским архитектурным бюро Mario Cucinella, служит рекомендованным правительством КНР образцом энергоэффективной архитектуры для дальнейшего изучения и внедрения (рис. 3).
Заключение. В результате стажировки был изучен передовой опыт одного из ведущих китайских университетов в областях проектирования и возведения энергоэффективных зданий, организации научных исследований и внедрения инновационных разработок в учебный процесс. Достигнутые в результате стажировки договоренности с факультетом гражданского строительства ХПУ об обмене студентами, аспирантами и докторантами, будут способствовать активной интеграции ЮУр-ГУ в международный образовательный и научноисследовательский процесс по направлению проектирования и строительства энергоэффективных зданий.
Литература
1. Файст, В. Основные положения по проектированию пассивных домов / В. Файст. - М.: Изд-во АСВ, 2008. - 144 с.
2. Габриэль, И. Реконструкция зданий по 3. Бадьин, Г.М. Строительство и реконст-
стандартам эффективного дома / И. Габриэль, рукция малоэтажного эффективного дома /
Х. Ладенер. - СПб.: БХВ-Петербург, 2011. - 470 с. Г.М. Бадьин. - СПб.: БХВ-Петербург, 2011. - 432 с.
Байбурин Альберт Халитович, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология строительного производства», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск), abayburin@mail.ru Погорелов Сергей Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительные материалы», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск), spogorelov2@mail.ru
Кравченко Татьяна Александровна, доцент кафедры «Градостроительство», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск). Тел. 8 (351) 267-91-71, ta_kravchenko@mail.ru.
Поступила в редакцию 24 февраля 2014 г.
Bulletin of the South Ural State University Series “Construction Engineering and Architecture” _______________________2014, vol. 14, no. 2, pp. 44-47
ORGANIZATION OF SCIENTIFIC RESEARCH AND STUDY IN HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY (CHINA)
A.Kh. Baiburin, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, abayburin@mail.ru S.N. Pogorelov, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, spogorelov2@mail.ru T.A. Kravchenko, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, ta_kravchenko@mail.ru
The practice of organizing scientific research and learning in Harbin Institute of Technology examined during the authors’ internship at the School of Civil Engineering and their visit to research laboratories and construction sites is shortly described in the article.
Keywords: scientific research, laboratory, study, energy efficient construction.
References
1. Faist V. Osnovnye polozheniya po proektirovaniyu passivnykh domov [Passive House Designing Basics! Moscow, ABC Publ., 2008. 144 p.
2. Gabriel I., Ladener H. Rekonstruktsiya zdaniy po standartam energoeffektivnogo doma [Reconstruction of Buildings Using Energy Effective Houses Standarts]. St. Petersburg, BHV-Peterburg Publ., 2011. 470 p.
3. Bad'in G.M. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya maloetazhnogo energoeffektivnogo doma [Energy Effective Low-Rise Houses Constucting and Reconstructing]. St. Petersburg, BHV-Peterburg Publ., 2011. 432 p.
Received 24 February 2014
