Том 19, № 11 (2024)
Архитектура и градостроительство. Реконструкция и реставрация
Реабилитация среды обитания современных городов Сирии
Аннотация
Введение. Города Сирии имеют двойную структуру организации застройки: традиционное жилище ковровой застройки с консервативным укладом жизни обитателей и сложившийся в периоды колонизации «европейский город», каждая из которых ориентируется на отдельную методику реабилитации. Предмет исследования — восстановление разрушенных городов Сирии. Цель — представление гипотезы обновления парадигмы реабилитации, интегрирующей методологию урбанистики и объемного строительства вводом программ фрактального распределения паттернов жизнеобеспечения городов.Материалы и методы. Для формирования предпосылок реконструкции «фоновой» застройки и «европейского города» изучались по доступным литературным источникам и натурным объектам сложившиеся социально-этнические параметры обитателей сирийских городов разного исторического морфогенеза, типология жилища. Фоновая застройка принята базовым объектом восстановительных работ на основе простейшей универсальной системы фрактального распределения паттернов жизнеобеспечения. Дано пояснение сущности этой системы, временно замещающей типовые методы и последовательность градостроительной реконструкции.Результаты. Описаны модели реконструкции ковровой застройки и специфика концептуального подхода к использованию архитектуры как средства предотвращения миграции, сохранения национальной идентичности образа города.Выводы. Высказываются опасения о судьбах сирийских городов, разрушение которых грозит распадом культуры этой древней страны, спасение которой во многом зависит от грамотной архитектурной стратегии восстановления среды обитания.
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1735-1745
1735-1745
Проектирование и конструирование строительных систем. Строительная механика. Основания и фундаменты, подземные сооружения
Информационное моделирование динамических воздействий на уникальное здание многофункционального комплекса параметрической архитектуры
Аннотация
Введение. Исследовано формообразование гофрированной поверхности с последующим выбором формы для создания объемно-планировочных решений каркаса здания. Формообразование поверхности осуществлено в программном комплексе (ПК) САПФИР. Проведено совмещение гофрированной поверхности и циклической поверхности для создания архитектурного облика уникального здания многофункционального комплекса. Выполнены расчет методом конечных элементов аналитической модели каркаса уникального многофункционального комплекса параметрической архитектуры и подбор оптимальных конструктивных решений. Дополнительно изучено влияние добавления аутригерных этажей в конечно-элементную модель на разных уровнях каркаса здания.Материалы и методы. Формообразование гофрированной поверхности выполнено в ПК САПФИР. Конечно-элементная модель получена путем экспорта аналитической модели в ПК Лира-САПР. Для подтверждения правильности принятых конструктивных решений по каркасу здания исследованы напряженно-деформированное состояние конструкций, частота и формы собственных колебаний. Предложено четыре варианта расположения аутригерных систем, рассмотрено влияние аутригерных этажей на динамический отклик каркаса здания.Результаты. В результате расчетов получены значения горизонтальных перемещений каркаса здания, не превышающие нормативные значения. Изменение конструктивных решений позволило сделать первую и вторую форму колебаний поступательной, третью — крутильной. Характер динамического отклика показывает экономичность принятых конструктивных решений каркаса уникального здания. Численный эксперимент позволил добиться снижения горизонтальных перемещений на 25 %, что увеличивает общую устойчивость и пространственную жесткость каркаса здания.Выводы. Получена форма уникального здания параметрической архитектуры. Проведено исследование влияния аутригерных систем на динамические характеристики каркаса здания. По результатам исследований разработан каркас уникального здания многофункционального комплекса, отвечающего требованиям надежности и экономичности.
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1746-1757
1746-1757
Строительное материаловедение
Исследование механизма фотокаталитической активности оксида цинка в присутствии синтетического цеолита
Аннотация
Введение. Исследованы закономерности изменения фотокаталитической активности оксида цинка ZnO в присутствии синтетического цеолита. Приведены сведения о фотокаталитических свойствах поверхности известкового покрытия на основе состава с добавкой оксида цинка и синтетического цеолита.Материалы и методы. Использован комплекс общенаучных методов исследования. При разработке рецептуры отделочного состава применяли известь с активностью 83 %. В качестве синтетического цеолита — алюмосиликатную добавку, полученную добавлением микродисперсных порошков алюминия в натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,9 при температуре 60 °С в течение 90 мин. Фотокаталитическая активность ZnO с применением синтетического цеолита изучалась путем фотодеструкции красителя метиленового синего под действием УФ-света. Использованы методы, представленные в научно-технической литературе. Спектроскопические исследования образцов проводили на ИК-Фурье-спектрометре ФСМ 1201 (ООО «Инфраспек», Россия) и спектрофотометре СФ-56.Результаты. Установлено повышение фотокаталитических свойств поверхности известкового покрытия на основе состава с применением оксида ZnO и синтетического цеолита. Определена оптическая ширина запрещенной зоны ZnO. Выявлено, что оптическая ширина запрещенной зоны оксида цинка в сочетании с синтетическим цеолитом составляет 2,96 и 2,70 эВ, что существенно меньше значения 3,37 эВ, характерного для оксида цинка.Выводы. Для придания самоочищающихся свойств известкового покрытия предложено вводить в рецептуру фотокатализатор оксид цинка совместно с добавкой на основе синтетического цеолита.
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1758-1769
1758-1769
Информационное и математическое моделирование в строительстве при разработке строительных изделий для обнаружения пожара в соседнем здании
Аннотация
Введение. Проведенный анализ научной литературы и патентной документации показал наличие значительного количества алгоритмов и решений по моделированию отдельных элементов, конструкций, перегородок, перекрытий и стен для обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений. Основные подходы к решению этих проблем связаны с теорией теплопереноса. При этом практически отсутствуют разработки алгоритмов применения строительных изделий для обнаружения пожара в соседнем здании.Материалы и методы. Использованы информационные технологии для решения практических задач алгоритмизации при строительстве.Результаты. Разработанный алгоритм применения строительных изделий предполагает проверку двух определенных условий. Это делается для избегания ложного срабатывания пожарного извещателя из-за попадания солнечных лучей и установления факта исправности изделия после пожара. Практическая значимость проведенного исследования заключается также в полученных результатах численного эксперимента. С учетом основ теории и математического моделирования механических и тепловых процессов рассмотрен случай равномерного начального распределения температуры в стальном диске строительного изделия для обнаружения пожара в соседнем здании.Выводы. Полученные уравнения дают возможность определить температурные поля в стальном диске термочувствительного элемента строительного изделия для обнаружения пожара в соседнем здании в процессе теплоотдачи среде различных газов. Проведенное исследование позволило также выполнить сравнительный анализ динамики изменения полей температур в зависимости от числа Фурье рассматриваемого термочувствительного элемента строительного изделия для разных сред по отдельности: аргона, криптона, ксенона, углекислого газа, а также в вакууме 10–5 мм рт. ст.
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1770-1778
1770-1778
Инженерные системы в строительстве
Эмиссия СО2 при работе автономных водяных систем теплоснабжения
Аннотация
Введение. Эмиссия СО2 при работе тепловых генераторов автономных систем теплоснабжения — один из важнейших показателей техногенного воздействия на атмосферу Земли. Генерация тепла выполняется тепловыми насосами (ТН), газовыми и электрическими котлами, системами на твердом и жидком углеводородном топливе. Цель исследования — оценка показателя эмиссии СО2 на киловатт тепловой энергии указанных генераторов систем теплоснабжения при реальной энергетической эффективности работы тепловых генераторов (ТГ) систем теплоснабжения с отопительными приборами радиаторного типа.Материалы и методы. Используются официальные сведения Росстата РФ, доклады министерств энергетики, экономического развития, действующие ГОСТы и нормативные документы. При расчете коэффициентов энергетической эффективности ТГ автономных систем теплоснабжения применялись экспериментальные данные. Расчеты проводились методами математического моделирования.Результаты. Определены значения эмиссии СО2 на киловатт тепловой энергии для автономных систем водяного теплоснабжения при генерации тепловой энергии ТН (воздух–вода) (ASHP), газовыми конденсационными и конвекционными котлами, котлами на твердом и жидком топливе.Выводы. Оценка эмиссии СО2 тепловых генераторов автономного водяного теплоснабжения показала зависимость от структуры производства и транспортировки электрической энергии, климата и используемых отопительных приборов. Все указанные параметры отличаются для разных стран. При анализе данных по конкретным странам минимальный углеродный след имеют разные тепловые агрегаты.
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1779-1788
1779-1788
Технология и организация строительства. Экономика и управление в строительстве
Моделирование бизнес-процессов инжиниринговых компаний на этапах жизненного цикла инвестиционно-строительного проекта
Аннотация
Введение. Инжиниринговая компания обеспечивает взаимодействие всех участников инвестиционно-строительного проекта на протяжении всего его жизненного цикла и реализует множество бизнес-процессов (БП). В силу того, что инжиниринговая компания координирует работу проектных и подрядных организаций, поставщиков материально-технических ресурсов, экспертных организаций, эффективность ее организационной структуры во многом определяет эффективность работы всех участников инвестиционно-строительного проекта.Материалы и методы. Даны определения БП и организационной структуры, показано, что для моделирования БП при различных организационных структурах наиболее рациональным решением является моделирование на основе сетей массового обслуживания. В результате для абстрактного БП и упрощенной организационной структуры разработана имитационная модель сети массового обслуживания. Для программной реализации использовался язык имитационного моделирования GPSS.Результаты. В результате проведенного моделирования показано, что, варьируя временными показателями реализации БП и временем выполнения различных бизнес-функций, а также количественным составом исполнителей в подразделениях инжиниринговой компании, можно получать достаточно устойчивые оценки эффективности ее производственной деятельности. К ключевым оценкам стоит отнести среднее время реализации главных БП и среднюю очередь заявок на реализацию соответствующих БП. На основании полученных значений этих показателей руководство сможет более обоснованно принимать решения о кадровом составе инжиниринговой компании и трансформации ее организационной структуры.Выводы. Моделирование является основным механизмом решения задач прогнозирования и оптимизации. На базе результатов моделирования можно принять обоснованное решение о количестве сотрудников, необходимых для сопровождения определенной группы БП.
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1789-1796
1789-1796
Метод оценки риска для организации экологической безопасности в сфере жилищного и промышленного строительства
Аннотация
Введение. Рассмотрен метод оценки риска с целью обоснования экологической безопасности строительства. Разработка данной темы продиктована необходимостью устойчивого развития строительного сектора, предотвращения загрязнения окружающей среды и повышения качества жизни населения. Несмотря на то, что правовой системой накоплен достаточный объем документов, регламентирующих цели и задачи предотвращения негативного воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду, а также повышения экологической эффективности компаний, методы оценки экологического риска (ЭР) в строительстве развиты слабо.Материалы и методы. Изучены подходы к оценке ЭР в условиях неопределенности. Перед авторами стояла задача найти оптимальное распределение ресурсов, направленных на снижение вероятности возникновения ЭР, и средств на предотвращение возможного ущерба окружающей среде, а также проанализировать и сопоставить методы определения величины риска при проектировании и строительстве объектов. Основная цель — провести исследование по формированию законченного алгоритма и методики использования сценариев риска по обеспечению экологической безопасности строительства. Объект исследования — риск-ориентированные подходы для обеспечения экологической безопасности строительных проектов. Предмет исследования — применение методов оценки риска в области экологической безопасности. Предлагается концепция необходимости использования методов для снижения ЭР строительных проектов.Результаты. Разработан новый метод, соединивший в себе количественную оценку ЭР, основанную на теории вероятностей, полуколичественный подход с использованием матриц рисков, и качественный — на основе оценки вероятности наступления и размера ущерба для каждого сценария. Разработанный метод оценки ЭР позволяет повысить эффективность управления экологической безопасностью в сфере строительства.Выводы. Подчеркивается значимость сценарного подхода как одного из наиболее эффективных методов оценки ЭР, который позволяет учесть возможные варианты развития событий и оценить их последствия. Необходимо разработать более точное определение ЭР в строительстве при формулировании экологических мероприятий и оценке соответствия их выполнения (возможна разработка аналога японской системы экологической оценки строительства CASBEE).
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1797-1823
1797-1823
Теоретические основы и практики реализации реинжиниринга в строительстве
Аннотация
Введение. Рассматриваются вопросы, связанные с жизненным циклом (ЖЦ) технических решений (ТР), особенностями их проявления и спецификой управления в строительстве. Анализ позволил сформулировать закономерности в выбранной предметной области, а также рекомендации по повышению эффективности корпоративной системы регулирования инвестиционно-строительной деятельности за счет реинжиниринга. Для подтверждения своих суждений авторы приводят практический опыт идентификации и регламентации ТР, используемых при проектировании, возведении и эксплуатации атомных станций (АС).Материалы и методы. Теоретическими основами анализа реинжиниринга в строительстве явились положения следующих концепций: управления ЖЦ; логистики регулирующих воздействий; технического нормирования; устойчивого развития, а также инструменты системного анализа, такие как: логико-смысловое и имитационное моделирование, ретроспективный и функционально-структурный методы. Авторы опирались на существующий научный задел отечественных и зарубежных ученых в контексте проводимого исследования.Результаты. Предложена классификация ТР в строительстве, определены закономерности развития ЖЦ ТР объектов капитального строительства (ОКС), в качестве подтверждения приведенных положений дан анализ практики идентификации и регламентации ТР, используемых при проектировании, возведении и эксплуатации АС. Выводы. Жизненный цикл ТР в строительстве характеризуется проявлением как общих, так и специфических закономерностей, их учет при создании одноименной системы управления должен способствовать эффективному трансферу новаций в производственную сферу, формированию у строительных организаций конкурентных преимуществ за счет повышения качества строительной продукции, а для эксплуатирующих организаций удлинению ЖЦ ОКС и снижению стоимости эксплуатационных затрат.
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1824-1834
1824-1834
Модель прогнозирования материальных ресурсов и сметной стоимости на ранних этапах жизненного цикла объектов строительства
Аннотация
Введение. Строительная цифровизация предполагает возможность прогнозирования материальных ресурсов (МР) с заданной степенью точности на ранних этапах жизненного цикла (ЖЦ) объекта строительства (ОС), что позволит формировать стоимостные показатели, а также объемы МР и оборудования — одних из ключевых элементов управления и планирования различных стадий ЖЦ объекта. Возможность создания на основе технологий искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МО) инструмента прогнозирования указанных параметров представляется перспективным направлением развития, позволяющим достичь высокого уровня точности планирования бюджета и продолжительности проекта на предпроектной стадии инвестиционно-строительного проекта.Материалы и методы. Рассмотрена проектная документация для 37 многоквартирных жилых домов с выделенными и нормализованными параметрами: технико-экономические показатели, материально-технические ресурсы, стоимость и др. Для подготовки и обучения моделей ИИ на базе Python выбраны методы библиотеки scikit-learn для сравнения следующих математических моделей: деревья решений, регрессии и алгоритмы, основанные на бустинге.Результаты. Обучение и исследование проводилось с применением способа автоматизированного машинного обучения (AutoML). На основе сравнения коэффициента детерминации R² и среднеквадратичного отклонения (RMSE) выбраны ансамбли моделей, формирующие прогноз для объемов МР и оборудования, а также для сметной стоимости с диапазоном погрешности ±8 %. Входными значениями моделей являлись 11 количественно-качественных параметров, описывающих характеристики планируемого объекта, формирование которых возможно на ранних этапах ЖЦ объекта без разработки проектной документации.Выводы. Результаты исследования демонстрируют возможность получения на предпроектной стадии фактически проектных данных с точностью, соответствующей этапу разработки рабочей документации для объекта строительства. Значительно повышается точность прогнозов общей сметной стоимости, а также появляется возможность прогнозирования с заданной точностью объемов материалов и оборудования на ранних этапах ЖЦ ОС для оптимизации всего процесса строительства.
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1835-1849
1835-1849
Стратегическое планирование инновационной деятельности строительного предприятия в проекции системно-сетевого подхода
Аннотация
Введение. Необходимость ускоренного инновационного развития строительных предприятий в условиях высокого уровня неопределенности внешней среды и постоянно реализуемых организационно-экономических изменений обусловливает создание новых научно-методических основ стратегического планирования инновационной деятельности на базе методологии системно-сетевого подхода.Материалы и методы. Ускоренное создание и внедрение инноваций, необходимое для достижения целей технологического суверенитета, исходя из анализа статистических данных, выводов исследователей и оценки передового зарубежного опыта, осуществляется в рамках сетевого инновационного процесса при взаимодействии множества различных предприятий и организаций по поводу создания новой ценности строительной продукции для потребителей (инновации ценности) на основе долгосрочных общеэкономических и отраслевых трендов, задаваемых форсайт-прогнозом.Результаты. Обоснована целесообразность применения системно-сетевого подхода при построении инновационной стратегии строительных предприятий, исходя из сетевого характера взаимодействий участников инновационной деятельности в строительстве. В результате когнитивного анализа и моделирования основных показателей инновационной деятельности выявлены драйверы инновационного развития строительного предприятия, в числе которых — развитие стратегических партнерств и кооперационных связей в инновационно-инвестиционной сети.Выводы. Предложена методика оптимизации сетевых инновационных взаимодействий, в результате практического применения которой повышается эффективность и скорость диффузии инноваций при создании «точек инновационного роста».
Вестник МГСУ. 2024;19(11):1850-1860
1850-1860