ВАРИАНТЫ КОМПЛЕКСНОГО И РАЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 332

Микитаева И. Р., Карданова Д. Э.

Mikitaeva I. R., Kardanova D. E.

ВАРИАНТЫ КОМПЛЕКСНОГО И РАЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

VARIANTS OF COMPLEX AND RATIONAL DESIGN IN CONSTRUCTION INDUSTRY

Статья посвящена вопросам комплексного и экологически рационального проектирования, что стало требованием современного строительства и возможным с возникновением систем автоматизированного проектирования, реализующих технологию информационного моделирования сооружений, что значительно облегчило работу проектировщиков. Данная методика основана на идее представления физической модели, складывающейся из архитектурных компонент, компонента инженерных систем, элементов строительных конструкций, стройплощадки, внутренней и окружающей обстановки, в универсальном информационном виде. В соответствии с данной технологией разработаны такие программные продукты, как ArchiCAD, Компас, а кроме того продукт Revit Autodesk, являющийся одним из лидеров в разработке инструментов для экологически оптимального проектирования. Программы такого рода представляют возможность осуществлять в онлайн-режиме расчеты энергопотребления, водопотребления и выбросов углерода, которые вдобавок интегрированы с функциями, позволяющими визуализировать и моделировать процесс эксплуатации здания в условиях реальной окружающей среды. Программным решением компании Autodesk по информационному моделированию зданий является платформа Revit, на основе которой созданы следующие продукты САПР Revit Autodesk, Revit Structure и Revit MEP (соответственно для архитектуры, проектирования строительных конструкций и инженерных систем), которые позволяют полностью автоматизировать все этапы проектирования и подготовки рабочей документации. Платформа Revit основывается на параметрическом ядре, способном автоматически согласовать любые изменения, обеспечивая цельность и согласованность цифровых данных о здании с начала работ и до их окончания.

The article is devoted to the questions of complex and at the same time ecologically rational design, it became a requirement of modern construction and possible with the emergence of computer-aided design, implementing information technology simulationing facilities, which greatly facilitated the work of designers. This methodology is based on the idea of representation of physical model of the emerging architectural component, component of engineering systems, structural elements, construction sites, and internal environment, in the form of universal information. In accordance with this technology developed software products such as, ArchiCAD, and Compass addition Autodesk product, the Revit which is one of the leaders in the development of tools for the environmentally optimal design.

Programs of this kind are able to exercise online calculations of energy consumption, water consumption and carbon emissions, which in addition to the integrated features are allows you to visualize and simulate the operation of the building process in real environment.

Software solutions of Autodesk company's building information modeling is the platform the of Revit, on the basis of which it was created the following CAD the Revit Autodesk products, Revit Structure and Revit MEP (respectively for architecture, structural engineering and engineering systems), which allow you completely automate all phases of design and preparation of work documentation. Revit platform is based on parametric kernel, the ability to reconcile automatically any changes, ensuring the integrity and consistency of the digital data from the beginning of the building work until their completion.

В процессе коллективного, последовательного процесса моделирования все участники проекта имеют доступ к абсолютно всем необходимым сведениям. Для проектирования зданий и сооружений требуется значительный объем не только графических работ, но и расчетов. Широкое распространение получили программы расчетов нагрузок, моделирование и конструирование различных элементов здания, проведения комплексных расчетов рам, каркасов, покрытий и прочих сложных конструкций, включающих в себя конструктивные элементы с различными характеристиками и учитывающие воздействие разнообразных нагрузок.

Ключевые слова: программа, архитектура, строительство, моделирование сооружения, дизайнерское решение.

In the process of collective, coherent simulation process, all project participants have access absolutely all the necessary information.

For the design of buildings and structures required considerable amount of work, not only graphics, but also payments. Widespread load calculation program, modeling and designing of various elements of the building, carrying out complex calculation frames, frames, coatings and other complex structures, including structural components with different characteristics, and taking into account the impact of a variety of loads.

Key words: program, architecture, construction, modeling of structures, design solution.

Микитаева Индира Руслановна -

кандидат экономических наук, доцент кафедры управления качеством и недвижимостью, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова», г. Нальчик Тел.: 8 928 708 32 65

Карданова Дарина Эдуардовна -

студентка, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова», г. Нальчик Тел.: 8 938 914 96 76

Mikitaeva Indira Ruslanovna -

Candidate of Economic Sciences, Associate Professor of the department of quality management and real estate, FSBEI HE «Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. Ko-kov», Nalchik Tel.: 8 928 708 32 65

Kardanova Darina Eduardovna -

Student, FSBEI HE «Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. Kokov», Nalchik

Tel.: 8 938 914 96 76

Введение. Жизненный цикл любого здания состоит из трех основных стадий: проектирования, строительства и эксплуатации объекта. При этом эволюция здания связана не только с получением материально-вещественного результата при реализации строительного производства, но и с вкладываемыми в него капитальными затратами и с получаемыми от их реализации доходами. Суммарное сальдо (итог) всех доходов и затрат динамически меняется во времени и по своему существу классифицируется как единый денежный поток, который прогнозируется на стадии обоснования целесообразности строительства объекта или реализации инвестиционного проекта. «Денежный поток - показатель достигнутых результатов как для самого владельца, так и для внешних сторон и контр-

агентов - клиентов, кредиторов, поставщиков и т. д., поскольку отражает постоянное наличие определенных денежных средств на счетах владельца» [1].

Наряду со строительством новых жилых и общественных зданий следует реализовывать модернизацию и реконструкцию старых строений. Несмотря на их существенный моральный износ, данные сооружения характеризуются довольно высокой прочностью несущих конструкций и при проведении требуемых мероприятий по повышению их рабочих качеств, они имеют все шансы и дальше эксплуатироваться, сохраняя, либо меняя свое функциональное назначение. Примерный план здания дает возможность предварительной проработки главных параметров при проектировании здания до момента принятия

конечных заключении согласно всем разделам плана. Данный этап архитектурного проектирования не подлежит согласованию с органами государственного надзора и никак не регламентируется градостроительным кодексом. При выполнении эскизного проекта здания, в ходе обсуждения с заказчиком предлагаемых архитекторами планировочных решений и фасадных композиций, происходит определение целесообразного для конкретного объекта состава различных по функциям помещений, их размеров и взаимного расположения. И, конечно, создаются стилевые особенности архитектуры. Данный период заканчивается разработкой рационального пространственно-планировочного постановления и композиционно-художественного образа проектируемого здания, которые утверждаются заказчиком.

Методы проектирования. Архитектурно-строительные решения при любых мероприятиях, будь то реконструкция или новое строительство, предусматривают комплексное и в то же время экологически рациональное проектирование, что стало возможным с возникновением систем автоматизированного проектирования, реализующих технологию информационного моделирования сооружений (BIM-Building Information Modeling). Данная методика основана на идее представления физической модели, складывающейся из архитектурных компонент, компонент инженерных систем, элементов строительных конструкций, стройплощадки, внутренней и окружающей обстановки, в универсальном информационном виде. В соответствии с данной технологией разработаны такие программные продукты, как ArchiCAD, Компас, а кроме того продукт Revit Autodesk, являющийся одним из лидеров в разработке инструментов для экологически оптимального проектирования.

Программным решением компании Autodesk по информационному моделированию зданий является платформа Revit, на основе которой созданы следующие продукты САПР Revit Autodesk, Revit Structure и Revit MEP (соответственно для архитектуры, проектирования строительных конструкций и инженерных систем), которые позволяют полностью автоматизировать все этапы проектирования и подготовки рабочей документации.

Рисунок 1 - Технология разработки программных продуктов

Рисунок 2 - Продукты САПР

Платформа Revit основывается на параметрическом ядре, способном автоматически согласовать любые изменения, обеспечивая цельность и согласованность цифровых данных о здании с начала работ и до их окончания. В процессе коллективного, последовательного процесса моделирования все участники проекта имеют доступ к абсолютно всем необходимым сведениям.

Компанией Autodesk создано комплексное программное средство Ecotect Analysis, специализированное для анализа экологичности на всех этапах проектирования. Ecotect Analysis включает широкий спектр инструментов энергетического моделирования и расчетов, использование которых способно усовершенствовать эксплуатационные свойства как вновь проектируемых, так и существующих зданий. Однако в условиях России свойства энергоэффективности строений отличаются от зарубежных аналогов, так как они основываются только на определении удельного расхода энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период. Во многих других странах этот показатель определяет общее удельное потребление энергии, идущей на отопление, вентиляцию, кондиционирование, горячее водоснабжение, освещение и эксплуатацию общедомового инженерного оборудования, что позволяет оценить суммарное потребление первичной энергии (топлива), необходимой для выработки тепло- и элек-

троэнергии. Также может иметь место и отличие единиц измерения от метрических единиц, принятых в нашей стране [4].

Программы такого рода представляют возможность осуществлять в онлайн-режиме расчеты энергопотребления, водопотребления и выбросов углерода, которые вдобавок интегрированы с функциями, позволяющими визуализировать и моделировать процесс эксплуатации здания в условиях реальной окружающей среды. Сильные функции «облачных» вычислений дают возможность осуществлять расчеты в считанные минуты, вследствие чего архитекторы и проектировщики могут в то же время рассматривать ряд проектных вариантов.

Программа Autodesk Navisworks дает возможность гарантировать ресурсосбережение на стадии строительства. К числу ее главных возможностей относится моделирование реализации проектов и их всестороннее исследование. Вследствие использования данного продукта снижаются риски реализации проекта, и снижается объем отходов при строительстве и изготовлении. Применяя средства визуализации и операции генерирования разных сценариев, можно увеличить технологичность планирования проекта и улучшить графики строительных работ, с помощью чего можно избежать простоев оборудования и рабочей силы.

В редакции создателей программы Revit Autodesk под концептуальным архитектурно-строительным проектированием подразумевается создание пространственной композиции проектируемого объекта, складывающейся из отдельных формообразующих элементов. Такие элементы называются объемными примитивами, и к ним относят шар, конус, арки, тор, параллелепипед, формообразующие стены, перекрытия, крыши и др. При использовании подобного рода набора объектов достигается эскизная, т. е. архитектурно-концептуальная задача проекта. Вследствие этого на данном этапе можно осуществить проектирование, совмещенное с интерактивным расчетом коэффициента компактности здания-оболочки с помощью внутренних и наружных программных средств. Положительным итогом организации такого рода интерактивного проектирования является то, что дизайнеру станет видно, что достижение приемлемой компактности способно идти в разрез с архитектурной выразительностью

здания. Это связано с тем, что для придания зданию разных эстетических форм архитектуры используют элементы, обладающие большой удельной поверхностью (эркеры, башни, атриумы и др.), и которые, как правило, ухудшают коэффициент компактности проектируемого здания. Подобным образом, целевая установка, стоящая перед архитектором на стадии концептуального проектирования, состоит в решении им компромиссной задачи выбора между архитектурной выразительностью и компактностью здания. При этом необходимо сознавать, что архитектурная выразительность здания относится к сфере психофизических оценок, и, следовательно, является субъективной величиной. Однако с инженерно-экономической точки зрения значимыми становятся не только лишь геометрические характеристики формообразующих компонентов, но и их физические и экономические характеристики.

Рисунок 3 - Применяемые программы проектирования

Программа для проектирования зданий и сооружений должна гарантировать значительную точность и достоверность графических и расчетных решений. Используемые средства делятся на несколько направлений.

Существуют программы для детальной проработки архитектурных заключений, представления окончательных видов внешнего вида зданий с учетом фактуры материалов, цветовых композиций и позиционирования его на ландшафте участка застройки. Подобные программы, не взирая на реалистичность реализованных архитектурно-строительных решений,

как правило, не обладают потенциалом для углубленной разработки узлов и элементов здания, и их использование ограничивается вопросами визуализации проекта. Например, Google SketchUP хорошо подходит для быстрой концептуальной проработки идеи, для архитектурного проектирования существует очень сильная программа ArchiCAD, визуализацию хорошо выполнять Artklantis, для визуализации можно применять Autodesk 3ds Max.

Программные средства, приспособленные к глубокой конструктивной проработке проектных решений, как правило, относятся к так называемым CAD-системам, основанным на векторной графике и позволяющим обеспечивать любой необходимый уровень детализации и выдавать рабочие материалы для строительства в соответствии с требованиями нормативных документов.

Они подразделяются на системы двухмерной и трехмерной графики. Современные программные средства для проектирования, в основном, позволяют работать в трехмерной среде, но далеко не всегда и не все обеспечивают необходимый уровень, AutoCAD по-прежнему позволяет использовать элементарные графические примитивы для получения более сложных объектов удобства такой работы и оптимальные требования к аппаратным ресурсам. К системам, обеспечивающим трехмерное проектирование, предъявляются высокие запросы, так как они работают не с линейными объектами, а с пространственными. Поэтому сегодня проектирование в двухмерной, плоскостной среде, все еще представляется для многих более удобным, привычным и надежным способом разработки проектной графической документации. Традиционно значительная часть конструкторских работ выполняется на платформе AutoCAD. Она обладает очень развитыми возможностями, широким набором инструментов для разработки чертежей формата 2D (планы, сечения, разрезы), на основе которых уже потом создается SD-модель, как для общего проектирования, так и для детализации любого уровня.

Программа 3D Studio MAX предназначена для трехмерного моделирования и анимации, благодаря которой можно создать компьютерный дизайн интерьера, смоделировать двери, стены, мебель, раковины, освещение помещений и прочее.

Программой ArchiCAD пользуются при черчении и моделировании архитектурных проектов. С ее помощью появляется возможность самостоятельного создания проекта дома, в котором учтены все детали - начиная от художественного оформления, заканчивая фундаментом и стенами. Научившись работать с ArchiCAD, можно спроектировать элементы интерьера любой сложности - двери, лестницы, стены или окна. Это одна из лучших программ для проектирования дома, которая подойдет и для составления планировки квартиры.

Ключевая разница между рассматриваемыми САПР состоит в различии принципов работы. Однако, чтобы по максимуму использовать возможности для работы с трехмерным проектом, а также для его визуализации, потребуется экспорт в 3Ds Max - программное средство для моделирования в 3D и рендеринга от того же разработчика. Поэтому, если вам важна возможность оформления и детализации помещений в трех измерениях, стоит готовиться к необходимости изучения еще одной программы, либо присмотреться к у ArchiCAD.

Иными словами, функции AutoCAD более ориентированы на инженерно-проектную деятельность - проработку чертежей и планов внутренних коммуникаций: отопления, кондиционирования, водоснабжения, канализации и электрики.

В основе работы системы автоматизированного проектирования от Grafhisofft ArchiCAD лежит совершенно другой принцип: можно сразу «строить» здание в 3D из готовых элементов и «блоков», создавая стены, перекрытия, балки, проемы, окна и двери, задавая им форму, параметры, текстуру и прочие характеристики. Для этого у ArchiCAD есть обширная библиотека элементов, в которой можно выбрать и отредактировать функциональные и декоративные детали. Из получившейся трехмерной модели здания автоматически извлекается вся необходимая проектная документация, чертежи (разрезы, фасады, планы) и подробные спецификации.

Поэтому ArchiCAD охотно используют дизайнеры и архитекторы, для которых на первый план выходят не конструкторские и инженерные решения, а общая концепция и визуальная составляющая. Такая система называется BIM-Building Informational Model.

Рисунок 5 - Проектная схема с использованием программы ArchiCAD

Что касается визуализации, оба продукта имеют приличный, хотя и достаточно ограниченный функционал для создания цифровых растровых изображений, поэтому оптимальным решением будет их применение в комплексе со специально разработанными средствами для рендеринга. К примеру, с уже упомянутым 3Ds Мах, который совместим с форматами обеих САПР [5].

Для проектирования зданий и сооружений требуется значительный объем не только графических работ, но и расчетов. Широкое распространение получили программы расчетов нагрузок, моделирование и конструирование различных элементов здания, проведе-

ния комплексных расчетов рам, каркасов, покрытий и прочих сложных конструкций, включающих в себя конструктивные элементы с различными характеристиками и учитывающие воздействие разнообразных нагрузок. В качестве примера можно привести программы АРБАТ и Selena.

Помимо конструктивных расчетов самого здания, применяют специализированные программы для выполнения конструирования и проектирования систем внутренних и внешних коммуникаций. На конечных этапах работы используют программы подсчета расхода материалов, составления сметных расчетов, ведомостей расходов материалов.

Область применения: строительство.

Выводы. Следует отметить, что профессиональные программы для проектирования весьма дороги и сложны в освоении, поэтому следует рассчитывать свои возможности и уровень навыков, прежде чем прибегать к их использованию. Для рядового застройщика выгоднее ограничиться визуальным решени-

Литература

1. Микитаева И.Р. Оценка собственности: учебное пособие. Изд-во: Прайс медиа, 2011. 128 с.

2. Программы для проектирования квартиры /http: //proekt-sam. ru/proektprogramms/ programmy-dlya-proektirovaniya-kvartiry.html

3. Проектирование и технологии строительства дома /http://proekt-sam.ru/proektprogramms /stroitelnye-programmy.html

4. Реконструкция и обновление сложившейся застройки города / под общей редакцией П.Г. Грабового, В.А. Харитонова. 2-е изд. М., 2013.

5. Сравнение систем проектирования (САПР). /http://www.doprof.ru/professii/ sravnenie-sistem-proektirovaniya-sapr-chto-luchshe-autocad-ili-archicad/

6. Стадии проектирования зданий и сооружений /http:// www.ingenieria.ru/uslugi/ arch-pro/stadiiproektir

ем с использованием доступного и простого Google SketchUP и поручить работу специалистам [3].

Независимо от выбора программы проектирования следует во главу угла ставить вопросы обеспечения потребностей в строительстве комфортных, безопасных объектов, соответствующих запросам современного этапа.

References

1. Mikitaeva I.R. Ocenka sobstvennocty: uchebnoe posobie. Izd-vo: Prais media, 2011. 128 s.

2. Programmi dlya proektirovaniya kvartiri /http//proekt-sam.ru/proektprogramms/ programmy-dlya-proektirovaniya-kvartiry.html

3. Proektirovanie i tehnologii stroitelstva doma /http//proekt-sam.ru/proektprogramms/ stroitelnye-programmy.html

4. Rekonstrukciya i obnovlenie slozhiv-sheisya zastrojki goroda / pod obschey redaktsiey P.G. Grabovogo, V.A. Haritonova. 2-е izd. M., 2013.

5. Sravnenie sistem proektirovaniya (SAPR) /http://www.doprof.ru/professii/sravnenie-sistem-proektirovaniya-sapr-chto-luchshe-autocad-ili-archicad/

6. Stadii proektirovaniya zdanij i sooruzhenij /http: // www.ingenieria.ru/uslugi/arch-pro/stadiiproektir