Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




16.10.2018


15.10.2018


15.10.2018


08.10.2018


08.10.2018


08.10.2018


02.10.2018


01.10.2018


28.09.2018


27.09.2018





Яндекс.Метрика
         » » Типология индустриализированных строительных систем

Типология индустриализированных строительных систем

18.03.2016

Объекты архитектурно-строительного проектирования (комплексы, здания и сооружения, их структурные части, строительные конструкции и детали), состоящие из АКТ-элементов (штучных, в частности, сборных или монолитных), находящихся между собой в организационно-технологически заданной (производственной, эксплуатационной, проектной и т.п.) взаимосвязи, взаимодействии их качественно-количественного состава и формосодержательного выражения и образующих функционирующую (в пространстве и во времени) материально-вещественную целостность, единство, обобщенно представляются как архитектурно-конструктивно-технологические системы (АКТС).
AKTC в целом характеризуются сочетанием промышленного (индустриализированного) и непромышленного (кустарного) производства и возведения. В послевоенный период индустриализированного строительства типовое проектирование было ориентировано, главным образом, на производство (изготовление, возведение) сборных АКТС, хотя были и мелкоштучные, монолитные и другие, возводившиеся в разное время.
Таким образом, в условиях промышленного производства строительных изделий (конструкций, деталей, а также оснастки, материалов) АКТС являются индустриализированными строительными системами (ИСС) разного уровня индустриализации, в том числе с кустарной технологией и организацией возведения (т.е. при исключении тяжелой строительной техники, подряда монтажно-строительными организациями и т.п.). Поэтому сборные ИСС (крупноблочные, затем крупнопанельные, далее объемно-блочные и др.) представляют собой постоянно развивающийся, все более высокий уровень промышленного (преимущественно стационарного) производства АКТС.
Для идентификации многообразия АКТ-решений АКТС как ИСС необходима методика их логико-семантического описания. Это влечет за собой развитие типологии и изменение ряда понятий в основах типового архитектурного проектирования, детерминированных в ракурсе доминирующего сборного строительства.
«Первоначало» типологии АКТС, ИСС. В основах типового проектирования существенным было преодоление административного принципа деления в типологии по отраслевому признаку зданий и сооружений. Классификация Маклаковой Т.Г. в отличие от этого признака представляется наиболее совершенной, т.к. она учитывает:
• первичные строительные материалы (камень, бетон, дерево); технологическое основание деления (традиционные, полносборные, монолитные и сборно-монолитные) с учетом первичных материалов;
• производственную доминанту с организационно-технологическим различием систем и учетом уровня производства (ручной кладки, метода подъема перекрытий и этажей, возведения в скользящей опалубке и др.) соответственно системам и материалам.
Применительно к жилым зданиям строительные системы были дополнены систематизацией конструктивных схем. Такое дополнение в классификации может распространяться на любые типы зданий по отраслевому делению и представляется относительно полной по содержанию, поскольку включает еще металл как первичный материал, а также временные здания как определенную строительную систему.
Приведенную классификацию, тем не менее, целесообразно дополнить строительными системами, характеризующимися признаком стационарности-мобильности, поскольку в изданиях, посвященных конкретно мобильным зданиям и сооружениям она тоже отсутствует. Кроме этого, в аспекте проблемы «однообразия и многономенклатурности» в типологии необходимо дополнительно отразить:
• природное единство первичных строительных материалов в первооснове производства AKTC в их многообразии с развитием НТП;
• приоритетность производства (технологии, организации) в первопричине реального многообразия AKTC в соответствии с НТП;
• развитие первичных материалов в результате НТП в разных отраслях, обеспечивающих многообразие современных ИСС;
• агрегатные состояния строительных материалов в конструктивных элементах и системах, а также структуру твердых материалов;
• развитие индустриализации как движение от кустарного к серийному промышленному производству зданий и сооружений как ИСС;
• основные направления развития ИСС (в семантическом виде).
Предложенные дополнения подразумевают как бы «возврат» многообразия ИСС (реальных и виртуальных; прошлых, современных и эвентуальных) к «первоначалу» развития AKTC для отражения исходного единства до уровня каталога систем и номенклатуры элементов. Последние представляются в АКТ-единстве их проектирования и промышленного производства из исходных природных ресурсов. При этом преследуется цель - практическое применение типологии в проектировании с положениями, обеспечивающими увеличение разнообразия исс и уменьшение номенклатуры элементов.
На рис. 4.2.1 приведена верхняя часть («шапка») типологии как дополнение к последней.
Типология индустриализированных строительных систем

Верхняя часть типологии «стыкуется» ниже с отраслевой типологией ИСС: гражданских, промышленных и сельскохозяйственных, например, по Красенскому В.Е. и Федоровскому Л.Б. Уровнем ниже исс рассматриваются отдельно по отраслям: жилые и общественные здания по функциональному назначению, например, по Великовскому JI.Б., Ильяшеву AC, Маклаковой Т.Г. и др.; промышленные, в том числе вспомогательные (АБК и др.) здания и сооружения по Шубину Л.Ф., Киму Н.Н., Блохину В.В., Бутаеву О.С. и др.; сельскохозяйственные здания и сооружения по Топчию Д.H., Бондарю BA., Кошлатому О.Б.; гражданские здания для села по Хохловой Л.П.; сельскохозяйственные предприятия по Чигринову Е.И., Радченко В.В., Каплуновскому Л.М., Хазину В.И. и др.
Семантическая классификация АКТС, ИСС. Представим классификацию АКТС, в частности, ИСС как смысловые структуры в виде системы денотат, связанных между собой предметными отношениями в сложной сети (древе) с разными степенями обобщения (снизу вверх) и конкретизации (сверху вниз) существенных признаков (рис. 4.2.2).
Типология индустриализированных строительных систем

Классификация АКТС имеет графовое выражение, где вершины древа - имена систем, находящихся в соподчинении их формальных оснований (денотат), отражающих существенные АКТ-признаки систем; она - многоуровневая, иерархическая; ниже вершины на любом ее уровне может иметь последующее развитие многообразия АКТС как ИСС. Верхний (нулевой) уровень - типологическое «первоначало» ПТ деления АКТС, т.е. точка отсчета или историко-логическое начало развития систем. На векторе НТП - это «зародыш» многообразия ИСС по АКТ-признакам (основаниям, денотатам):
Типология индустриализированных строительных систем

«Первоначало» содержит в единстве все многообразие природных материалов (потом искусственных, синтетических), отобранных или производимых для строительства, в развитии из них различных АКТС, затем ИСС в результате единой, затем дифференцировавшейся (на архитектурную, конструктивную и технологическую составляющие) деятельности строителя, зодчего.
Из типологического «первоначала» исходит первый уровень деления АКТС, обладающих свойством штучности-нештучности элементов. Здесь и далее необходимо выявление логических оснований для определения категорий, обеспечивающих однозначность характеристик систем и элементов в практическом руководстве диалектическим квадратом заменяемости. Определения составляются на основе атрибутивных признаков объектов классификации, исключение или добавление которых влечет изменение этих объектов и, следовательно, их переименование.
Штучность ШT как свойство элементов систем может быть выражена следующими признаками: структурной цельностью ЦС, обеспечивающей исчисление изделий; самостоятельностью существования; возможностью изменения собственного положения и местонахождения, быть составной частью большего целого ЧЦ, т.е. элементом системы, а также предварительным изготовлением (при кустарном или индустриализированном производстве) ИП:
Типология индустриализированных строительных систем

Тогда нештучность HШ описывается как
Типология индустриализированных строительных систем

Второй уровень подчинен первому и содержит АКТС, обладающие свойствами сборности-несборности, монолитности-немонолитности.
Сборность CБ элемента - частный случай штучности; его дополнительным к штучности атрибутивным признаком является наличие деталей (устройств) крепления ДК, элемента к другим элементам для образования большего целого, т.е.
Типология индустриализированных строительных систем

Несборности HC не принадлежит признак «детали крепления» и она представляется как штучность
Типология индустриализированных строительных систем

Значит, общепринятый (энциклопедический, нормативно-справочный) признак сборности «сборка на монтажной площадке» является производным признака «детали крепления» и других признаков штучных элементов, а признак «заводское изготовление» - причиной существования и уровнем производства их как штучных элементов. Эти признаки приняты как противопоставление понятиям «монолитный» и «кустарный» для отмежевания от них в период ориентации отрасли на сборное строительство.
Штучные, в частности, сборные элементы являются модульными при их соответствии МКРС, и могут быть обобщенно-модульными согласно ОМКС, соответственно выражению блоков OA и OE диалектического квадрата заменяемости изделий промышленного производства.
Монолитность MH - свойство элементов в системе, характеризуется твердением материала TB в объекте (т.е. отсутствием структурной цельности при создании системы), а также возможностью образовывать большее целое БЦ и неизменяемостью собственного положения НП
Типология индустриализированных строительных систем

Немонолитности HM свойственно отсутствие признаков твердения материала и неизменяемости положения, т.е.
Типология индустриализированных строительных систем

Таким образом, промышленное производство в отрасли строительства, в общем, содержит следующие направления развития ИСС (обозначения см. на рис. 4.2.3), включая комбинированное КБ:
Типология индустриализированных строительных систем
Типология индустриализированных строительных систем

Разные свойства часто сходятся в противоположностях своих признаков. Например, понятию монолитности по определению свойственна «неизменяемость положения» как для монолитных конструкций, так и для сборных, но после их монтажа и штучным после укладке; «твердение материала» характерно те только монолитным, но и сборным изделиям, однако в процессе производства последних.
Типология индустриализированных строительных систем

Поэтому для описания сборных и других элементов и систем, в аспекте принципа разнозаменяемости, необходимо учитывать фактор времени Г, который характеризует их по признаку стадий существования («жизни»):
• проектирование (замысел, расчет, конструирование) - Тп;
• производство изделий (в технологических процессах) - Ти;
• складирование, хранение (с комплектацией, комбинированием) - Tх;
• транспортировка (в частности, с одно-, многократной трансформацией и др.) - Тт;
• возведение, монтаж (с разнозаменяемыми изделиями) -Tв, Tм;
• эксплуатация (с трансформацией конструкций, частей зданий и другими операциями как методами разнозаменяемости) - Тэ;
• ремонт, реконструкция, модернизация (с использованием методов разнозаменяемости и разнозаменяемых изделий) - Tр;
• снос, демонтаж (для повторного применения изделий как метода разнозаменяемости) - Тс, Тд;
• утилизация (с повторным применением элементов после демонтажа зданий, а также с использованием некондиционных изделий при их производстве как методами разнозаменяемости) - Ту,
т.е.
Типология индустриализированных строительных систем

Для описания одно- и разнообразия элементов и систем необходимо также учитывать их уровни составности, которые в конструктивно-функциональном отношении могут быть (от простого к сложному):
• цельные: деталь, изделие, конструкция (по определению это -элементы) - ЭЦ, обычно рассматриваются как часть большего целого -ЧЦ;
• составные: комплексная конструкция, структурная часть (это - подсистемы) - CT, являются также частью целого ЧЦ;
• отдельные здания и сооружения (это - системы) - ЗД, может быть также частью большего;
• комплексы: здания и сооружения на площадке, по типологии, в отраслях и т.п., единый Каталог сборных зданий, сооружений KT и соответствующая ему - единая Номенклатура HM (это - макросистемы).
По выражениям (4.2.8)-(4.2.13) наиболее применяемыми элементами и системами являются: (мелко)штучные ШТ, сборные СБ, монолитные MH, из них часто образуют комбинированные КБ системы. Имеют место другие элементы и системы: насыпные, пленочные, с применением жидкостей или газов и т.д., из которых также образуют комбинированные. Определив существенные признаки каждого из классов элементов и систем, можно дать их описание на разном уровне детализации при производстве, возведении, эксплуатации и т.д.
Все ИСС могут описываться существенными АКТ-признаками (логическими основаниями, семантическими денотатами) классов ИСС, типов конструктивных схем остовов, совокупности структурных частей, видов строительных материалов, другими составляющими с разной степенью детализации, необходимой при проектировании, производстве, возведении и т.д. Например, основные классы (индекс KЛ) ИСС по их остову представляются таким множеством:
Типология индустриализированных строительных систем

где CT - стеновая (диафрагмовая); KP - каркасная; ОБ - объемно-блочная; CB - стволовая; OЛ - оболочковая; КБ - комбинированные; при этом виртуально (в том числе и реально).
Типология индустриализированных строительных систем

Каждый класс ИСС имеет свои атрибутивные признаки, отличающие их от других и их идентифицирующие. Так, здания каркасной ИСС характеризуются остовом из стержневых элементов (стоек, ригелей); объемно-блочные - наличием в объемных блоках внутреннего пространства; крупноблочные - полнотелыми элементами и т.д.
Для более полной характеристики в описаниях необходима конкретизация структурных частей ИСС, поскольку, например, крупноблочными называют здания лишь по адекватному АКТ-решению стен, что в формальном отношении неверно. Так, например, кирпичные здания как мелкоштучные ИСС характеризуются только стенами, но имеют сборные или монолитные железобетонные перекрытия и другие не кирпичные структурные части (фундаментные подушки и блоки и т.д.). В крупноблочных зданиях (по стенам) стеновые блоки должны характеризоваться самоустойчивостью (в трех измерениях) блоков и их крупноразмерностью. Здания крупнопанельные в отличие от них имеют плоские (в двух измерениях) несамоустойчивые элементы, но также характеризуются крупноразмерностью элементов, потребностью для монтажа в тяжелой грузоподъемной технике, однако имеют разную степень заводской готовности. И так далее.
Таким образом, для характеристики конкретной ИСС необходима совокупное описание их структурных конструктивных частей СЧ как подсистем. Так, например, традиционная кирпичная АКТС как капитальное здание состоит из множества основных элементов ЭЛ, образующих множество структурных частей (подсистем):
Типология индустриализированных строительных систем

где индексы: ФН - фундаменты; ОС - остов; СТ - стены; ПР - перекрытия; КР - крыша и т.д.
Например, при бесчердачном покрытии признаки крыши и верхнего перекрытия объединяются {ЭЛкр} ∪ {ЭЛпр}; при каркасной схеме остовом является каркас - {ЭЛос} → {ЭЛкр}, при стеновой - элементы стен {ЭЛос} → {ЭЛст} и т.п.
В основах типового проектирования неотраслевая (т.е. АКТ-) типология ИСС с логико-семантическим описанием представляется совокупностью фрагментов формализации реальных, эвентуальных или виртуальных зданий и сооружений для последующего их исследования, расчета, проектирования, применения и т.д.
На основании рассмотренной методики логико-семантического описания ИСС в АКТ-типологии можно отметить, что только полносборные системы точно описываются формальными основаниями квадрата заменяемости; штучные - с определенными логико-семантическими отступлениями от формально-логических связей, а противоположные сборным - монолитные и другие (насыпные и проч.) характеризуются как полностью отходящее от формальных признаков понятия «сборность» в отношении взаимо-, разно- и амбизаменяемости. Комбинированные системы соотносятся с формальными признаками в зависимости от их составных частей.
Значит, свойство, методы и принцип заменяемости могут быть:
• строго отвечающими формальным основаниям взаимо-, разно-и амбизаменяемости, что соответствует формальной заменяемости элементов в сборных ИСС - 3ФР, таких как: крупноблочные, крупнопанельные, объемно-блочные, деревянные каркасно-щитовые и др.:
Типология индустриализированных строительных систем

• с отступлениями от формальных оснований взаимо-, разно- и амби- заменяемости, что соответствует неформальной заменяемости -ЗНФ и относится к сборным системам, включающим доработку (подгонку) элементов по месту, например, штучными элементами, изменением количества закладных деталей и т.п.:
Типология индустриализированных строительных систем

совместно формальную и неформальную заменяемость можно рассматривать как номинальную заменяемость - ЗНМ, относящуюся по второму основанию определений, в частности, к сборным ИСС, требующим подгонки (доработки) элементов, а вообще относящуюся к штучным ИСС, например, сборным с применением кирпича или кирпичных с применением пиломатериалов и т.п.:
Типология индустриализированных строительных систем

• относящимися к любым заменяемым системам одного функционального назначения, которые соответствуют не ТУ, а иным условиям или требованиям в различных мотивах выбора (экономических, социальных и т.д.); это - неноминальная заменяемость ЗНН, относящаяся к нештучным (монолитным ИСС при изготовлении опалубки по месту и немонолитным - насыпным и др.), в частности, к сборно-монолитным, штучно-монолитным, монолитно-насыпным и т.п.:
Типология индустриализированных строительных систем

Неноминальную форму заменяемости можно представлять по АКТ-решениям ИСС как альтернативные (разным сборным и штучным, а также монолитным и немонолитным и др.), переходные (от сборных к несборным, от штучных к нештучным и др.), комбинированные (одни с другими) и произвольные (любые прочие).
Применительно к ИСС взаимосвязь блоков квадрата заменяемости □A и □I соответствует по содержанию их признаков свойству сборных элементов и образованию из них полносборных систем. Характерным в этой связи блоков является формальный статус, исключающий по определению получение различий в системах. В практике проектирования такой взаимосвязи соответствуют сборные изделия и здания, например, «индивидуальных» типовых проектов.
Взаимосвязь блоков □E и □O формально соответствует свойству разнозаменяемости сборных элементов и образованию из них полносборных ИСС. Такой взаимосвязи в определенной мере отвечают номенклатуры типовых изделий общего применения, а также Единые каталоги.
Взаимосвязь всех блоков □A, □I, □E, □O в единстве характеризует свойство амбизаменяемости сборных элементов и образуемое из них многообразие полносборных ИСС. Она отражает все действующие, действовавшие, а также будущие номенклатуры сборных изделий и типовых зданий и сооружений из них.
Квадрат заменяемости дает возможность методологического описания как реальных, так и виртуальных (в том числе эвентуальных) направлений развития ИСС и методов их проектирования, для чего необходимы формальные определения и логико-семантические связи на их основе, формирующие содержания блоков, сторон и диагоналей квадрата.
Так, по определениям взаимо- и разнозаменяемости отступление от признака «без дополнительной подгонки или доработки», входящего в АКТ-требования (ТУ) на изделия, в сторонах □AI и □EO получим методы, при которых собственно изделия не претерпевают изменений, но с ними производятся дополнительные операции или используются предварительно изготовленные детали для применения по другому назначению. Отход от признака «заранее заданных ТУ» соответствует применению стандартных изделий в нетиповых условиях, т.е. в области, не предусмотренной проектной документацией. Тогда взаимозаменяемые изделия становится разнозаменяемыми. Это - методы номинальной заменяемости, близкие по остальным признакам к формальной.
Далее, при изготовлении изделий возможно внесение регламентированных изменений в типовые решения. В остальном изделия сохраняют соответствие признакам квадрата, но в неявной форме они отступают от формальной заменяемости. Так увеличиваются модификации типовых элементов без значительных затрат и пополнения опалубочных форм.
Дальнейший отход от описания многообразия систем возможен в отношении организационно-технологической составляющей образования различий в элементах, т.е. отступлением от частных признаков, характеризуемых блоками □A, □E и стороной □АЕ, когда определяющее значение имеет понятие «сборность», что приводит к неноминальной заменяемости. Однако стереотипное определение сборности, здесь методически неприемлемо, что было учтено выше.
Особое значение в описании ИСС имеют диагонали квадрата □АО и □EI, отражающие сходимость противоположных признаков соответствующих блоков □A и □O, □E и □I. Они реально отражают практику строительства всевозможных зданий и сооружений.
Например, сборное изделие как частный случай штучного сходится со своей противоположностью - монолитным при учете всех факторов обеспечения многообразия систем - материального, пространственного, временного и движения. Так, на стадии изготовления Ти сборного изделия из твердеющих материалов оно - монолитное, т.е. СБ/Ти ⇔ MH; при эксплуатации монолитного здания Tэ оно - штучное, т.е. МН/Тэ ⇔ ШТ, но нетранспортабельно как целое (а не часть) и не имеет деталей крепления, поэтому оно - несборное, т.е. МН/Ти = CБ.
При изготовлении монолитного и сборного изделий общим для них является использование опалубочных форм на разных стадиях существования этих изделий. Однако в обоих случаях имеет место заводское изготовление (сборного на стационарных заводах, монолитного -мобильными). Другой пример: разнозаменяемость как форма существования сборных элементов и систем сходится с обобщенной модульностью как их содержанием в своей противоположности, т.е. разнозаменяемые элементы могут иметь модульную несущую способность, а модульные ИСС образуются из разнозаменяемых элементов модульной геометрической фигуры.
Сходимость обнаруживается в разных аспектах характеристики исс при их сопоставлении: направления индустриализированного производства: штучное-монолитное; системы по принципу существования: стационарные-мобильные; методы конструирования: укрупнение-дробление; технологические процессы: сборка-разборка; распределение усилий и материалов в системах: концентрация-рассредоточение; свойства элементов: мелкоштучное-крупноразмерное; приемы привязки элементов: типовые-индивидуальные и т.д. То есть, при наличии какого-либо свойства имеется объективная мотивация на разработку того же, но противоположного по значению. Так, противоположности сходятся в формах заменяемости, в их методах, в конструктивной реализации теорий обобщенной заменяемости и обобщенной модульности и др. В номинальной заменяемости варианты конструкций сборных исс одного назначения являются между собой альтернативными [например, Г.9, 10 и Г.29; Г.17 и Г.47; Г.22 и Г.23], равно, как в неноминальной заменяемости неполносборные [В.7; Г.13, 50, 53] и монолитные [Г.39, 53], а также другие (насыпные [Г.1, 2]) системы альтернативны между собой и сборным системам.
Аналогично модели ИСС можно придать свойство развития АКТ-элементов (в пространстве, во времени, в вещественном выполнении, в движении). Тогда при учете, например, фактора времени элемент ЭС\вр будет характеризоваться стадиями существования (при изготовлении - твердением бетона, при замене элемента - старой номенклатурой или новой и т.д.); при учете фактора местоположения, т.е. пространства ЭС/Пр - местом изготовления элемента (на строительной площадке, на стационарном заводе или мобильным), при учете материального или вещественного фактора ЭС/Мm - собственным состоянием (например, однородностью материала, вариабельностью свойств).
Так понятиями «элемент» и «система» обеспечивается охват сборных, монолитных, штучных и других индустриализированных направлений строительства и методов производства или возведения, возможное их комбинирование. При этом находится объяснение взаимного перехода их в понятийных связях при зафиксированных в них логических основаниях или семантических денотатах, соответствующих существенным АКТ-признакам.
Выходит, что диалектический квадрат заменяемости позволяет имитировать реальные, виртуальные и эвентуальные направления (методы и т.д.) образования элементов и систем, а также АКТ-решения последних с новыми в них качественно-количественным составом и формосодержательным выражением свойств во взаимосвязи и взаимодействии.
В образных представлениях логикосемантических структур, описывающих многообразие АКТС и ИСС согласно рис. 4.2.2, при проектировании имеется большое число степеней свободы. Пересечениями АКТ-признаков (оснований, денотат) разные модификации ИСС образуются на фоне основной проблемы «однообразия и многономенклатурности» по нескольким направлениям:
• n-мерного пространства факторов образования тождеств и различий в элементах и системах, т.е. их многообразия;
• m-мерного составляющих эти факторы;
• k-мерного существенных АКТ-признаков;
• g-мерного вариантов последних и далее на более низких уровнях.
Обзор осуществляется в возможных комбинациях существенных АКТ-признаков с последующим анализом получаемых решений и выбором из них целесообразных. При отборе вариантов решение обеспечивается взаимодействием «чисто» логических и семантических составляющих творческого процесса. Получению эвристических решений способствуют методы разнозаменяемости.