Осипов Олександр Федорович. Система обґрунтування та вибору організаційно-технологічних рішень реконструкції будівель

Краткое описание

Осипов Олександр Федорович. Система обґрунтування та вибору організаційно-технологічних рішень реконструкції будівель.- Дисертація д-ра техн. наук: 05.23.08, Одес. держ. акад. буд-ва та архітектури. - Одеса, 2015.- 552 с.

Министерство образования и науки Украины
Киевский национальный университет строительства и архитектуры
На правах рукописи
ОСИПОВ АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ
УДК 69.059.7:001.8
СИСТЕМА ОБОСНОВАНИЯ И ВЫБОРА
ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ
05.23.08 – технология и организация промышленного
и гражданского строительства
Диссертация на соискание ученой степени
доктора технических наук
Научный консультант –
доктор технических наук,
профессор В. К. Черненко
Киев – 2015
2
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ ..………………………………
6
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………....................………......
10
РАЗДЕЛ 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ И МЕТОДОЛОГИИ ЕЕ ПРОЕКТИРОВА-НИЯ. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ..............................
28
1.1. Основные предпосылки и эффективность реконструкции зданий, промышленной и гражданской застройки ..……………………………..
28
1.2. Анализ современного состояния и перспектив развития технологии ре-конструкции зданий, промышленной и гражданской застройки ………
1.2.1. Реконструкция промышленных объектов …………………………..
1.2.2. Реконструкция гражданских объектов …………..…………….…....
47
48
55
1.3. Анализ современных методов проектирования технологии и оценки решений …………………………………………………………………….
61
1.4. Анализ методов проектирования сложных технологических систем …..
1.5. Основные направления и структура исследования ....................................
74
81
Выводы по разделу 1 ………………………………………………………
86
РАЗДЕЛ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ .......................
88
2.1. Общие положения методологии исследования …………………………..
88
2.2. Сущность и научно-теоретические основы устойчивого функционирования технологических систем …………………………….
96
2.2.1. Постановка задачи исследования. Основные понятия и принципы исследования, принятые концепции и допущения ........
96
2.2.2. Общие свойства и модель исследования устойчивости и эффективности технологических систем …......................................
107
2.2.3. Методологические принципы формирования функционально-це-левого облика адаптивных технологических систем ……………...
115
2.3. Обоснование общей концепции и методологических принципов формирования адаптивных технологических систем …………………...
122
3
2.3.2. Формирование системы концептуальных и теоретико-методологи-ческих основ обоснования морфологического облика адаптивных технологических систем .......................................................................
127
Выводы по разделу 2 ……………………………………………………………
141
РАЗДЕЛ 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ТЕХНОЛОГИЮ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ, ПРОМЫШЛЕННОЙ И ГРАЖДАНСКОЙ ЗАСТРОЙКИ ..............
143
3.1. Особенности строительных процессов. Основные положения методики, основания, принципы и допущения ………………………….…...
143
3.2. Исследование основных особенностей и специфических факторов, влияющих на технологию реконструкции промышленных и гражданских объектов ………………………………………………………………………....
154
3.2.1. Реконструкция промышленных объектов …………………………..
156
3.2.2. Реконструкция гражданских объектов ………………………………
164
3.2.3. Формирование и систематизация исходной совокупности специ-фических факторов ……………………………………………………
170
3.3. Оценка значимости и формирование упорядоченной системы влияющих факторов ……………………………………………………….
175
Выводы по разделу 3 …………………………………………………………..
185
РАЗДЕЛ 4. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ.
КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ РЕКОНСТРУКЦИИ, УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА И ФРОНТА РАБОТ ……………………..…......................
187
4.1. Общая постановка задачи, основные положения и принципы ………….
187
4.2. Исследование и параметризация строительно-технологических харак-теристик объектов реконструкции ………………………………..............
196
4.3. Исследование и параметризация условий производства работ ..………..
227
4.4. Исследование структурно-технологических характеристик фронта работ и их параметризация ………..……………………………………….
236
2.3.1. Исследование закономерностей и разработка общей концепции повышения устойчивости функционирования технологических систем …………………………………………………………………..
123
4
4.5. Формирование системы параметризированных идеализированных объектов …………………………………………………….………………
243
Выводы по разделу 4 ……………………………………………………………
252
РАЗДЕЛ 5. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ РЕКОНСТРУК-ЦИИ ЗДАНИЙ .....................................................................................................
5.1. Теоретические основы, основные положения и принципы прогнозирования ……………………………………………….
5.2. Основы поискового и проектного прогнозирования параметров технологии реконструкции зданий ………………………………………..
5.2.1. Поисковое прогнозирование параметров технологии ……………..
254
254
266
267
5.2.2. Проектное прогнозирование параметров технологии ……………..
269
5.3. Методологические основы проектирования технологии реконструкции зданий ……………………………………………….……
277
5.3.1. Сущность, основные принципы и схема методики технологиче-ского проектирования ………………………………………………
277
5.3.2. Основные положения методики ……………………………………
283
5.4. Основы оперативного прогнозирования параметров технологии реконструкции зданий ………………………………………………..……
Выводы по разделу 5 ……………………………………………………………
286
294
РАЗДЕЛ 6. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕ-СКИХ ПРИНЦИПОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, УСЛОВИЙ И МЕТОДОВ ПРИМЕНЕНИЯ АДАПТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ..…….
6.1. Сущность, основные принципы и принятые допущения ……………….
297
297
6.2. Условия применения, структурно-функциональные уровни проектирования и схема методики ……………………………………….
303
6.3. Исследование закономерностей, условий и методов эффективного применения адаптивных динамически трансформирующихся технологических систем …………………………………………………..
315
6.4. Методы и средства обеспечения устойчивого функционирования ……..
329
Выводы по разделу 6 ……………………………………………………………
339
5
РАЗДЕЛ 7. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕ-СКИХ РЕШЕНИЙ. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ..........
342
7.1. Результаты прикладных исследований по разработке системы организационно-технологических решений реконструкции зданий …...
342
7.1.1. Обоснование многокритериальных процедур ……………………
344
7.1.2. Обоснование системы методов замены перекрытий при рекон-струкции жилых зданий ……………………………………………
347
7.1.3. Разработка методов возведения фундаментов в условиях рекон-струкции гражданской застройки …………………………………
354
7.1.4. Разработка и обоснование технологии бескранового монтажа большепролетных покрытий ………………………………………
361
7.2. Экспериментальная апробация и реализация результатов работы и их эффективность ………………………………………………
364
7.2.1. Нормативные и инструктивные материалы ……………………….
364
7.2.2. Специальная учебная литература ………………………………….
366
7.2.3. Проектно-конструкторские и технологические разработки, экс-периментальное технологическое моделирование ……………….
369
7.3. Перспективы реализации теоретических положений ……………………
372
Выводы по разделу 7 ……………………………………………………………
375
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ..............................................................................................
377
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ...........................................
383
ПРИЛОЖЕНИЯ.....................................................................................................
417
Приложение А. Закономерности развития и перспективы использования адаптивных технологических систем …………………………….....................
418
Приложение Б. Объекты-представители. Ранжирование строительно-тех-нологических факторов .......................................................................................
459
Приложение В. Система организационно-технологических решений реконструкции промышленных и гражданских объектов ……………….......
504
Приложение Г. Материалы внедрения результатов исследования .................
552
6
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
Автономный функциональный модуль (АФМ) – базовый относительно обособленный в функциональном и структурном отношении элемент технологи-ческой системы, предназначенный для выполнения рабочих операций. АФМ наделяется собственной структурой

Список литературы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
На основании выполненных системных комплексных исследований про-цессов реконструкции зданий промышленного и гражданского назначения как целостной системы и установления закономерностей и условий устойчивого функционирования технологических процессов и систем, сформулированы и обоснованы научные положения, совокупность которых можно квалифициро-вать как теоретическое обобщение и новое решение научной проблемы, и что положено в основу создания системы обоснования и выбора организационно-технологических решений реконструкции зданий, как адаптивных динамически трансформирующихся технологических систем, обеспечивающих высокоэф-фективное и устойчивое выполнение нестационарных строительных процессов в сложных, динамически изменчивых условиях реконструкции зданий, про-мышленной и гражданской застройки.
Разработанная система в своей совокупности представляют собой разви-тие принципиально нового специфического направления в проектировании и выполнении реконструкции зданий и позволяет устранить недостатки суще-ствующей методологии технологического проектирования, включая методоло-гию проектирования сложных технологических систем, на основе:
раскрытия естественно-научной сущности процессов преобразования объектов реконструкции в строительную продукцию, учитывающие исходные его свойства и свойства материальных элементов;
систематизации, обобщения и формального описания специфических факторов, формирующих особенности и условия реконструкции;
разработки научных классификаций объектов реконструкции, условий производства и параметров фронта работ, обеспечивающих формализацию строительно-технологических характеристик;
разработки теоретических основ, раскрывающих методы и средства обес-печения устойчивого функционирования технологических систем в сложных, изменяющихся условиях производства и параметров фронта работ;
378
обоснования и выбора облика технологических систем, учитывающих функционально-целевые и морфологические особенности, формируемые усло-виями, целью и задачами реконструкции объектов, существующей спецификой и многообразием влияющих факторов, и их динамикой, а также сложным кри-териальным пространством и многовариантностью решений;
разработки теоретических основ и концептуально-методологического ме-ханизма, позволяющих построить и реализовать модели сложных технологиче-ских систем, адекватные поставленной цели и задачам реконструкции, а также заданным потребительским свойствам системы при ее функционировании в условиях нестационарности строительных процессов и изменчивости влияю-щих факторов.
Общие выводы и основные научные и практические результаты работы.
1. На основе раскрытой естественно-научной сущности процессов преоб-разования материальных элементов и объекта реконструкции в строительную продукцию и установленной тесной взаимосвязи ее технико-экономических и потребительских свойств с условиями и методами преобразования, сформиро-вано фундаментальное параметрическое противоречие в технологии рекон-струкции зданий – высокоэффективное и устойчивое выполнение нестационар-ных строительных процессов сложных, изменчивых условиях реконструкции. Разрешение данного противоречия осуществлено посредством построения и ре-ализации моделей сложных технологических систем с комбинацией функцио-нально-целевых и морфологических составляющих, обеспечивающих синер-гизм технологической системой свойств статических и астатических систем, когда астатические свойства проявляются только на фазовых переходах от од-ной характерной производственной ситуации к другой, а в пределах каждой из этих ситуаций технологическая система обладает соответствующими состояни-ями со свойствами статической высокоэффективной системы.
2. Раскрыта сущность теории устойчивого функционирования технологи-ческих процессов, как степень их приспособленности к достижению цели, в ос-нову которой положена идея о том, что устойчивое выполнение строительных
379
процессов в сложных, динамически изменчивых условиях реконструкции воз-можно при условии, если данные строительные процессы будут выполняться технологической системой, обладающей динамической изменчивостью соб-ственной морфологии и интегральной функции. Реализация идеи осуществля-ется на основе:
придания технологическим системам свойств динамической изменчиво-сти их собственной морфологии и интегральной функции, проектируя такие си-стемы как динамически трансформирующиеся системы, построенные на прин-ципах управляемых динамических трансформациях функционально-морфоло-гических составляющих и которые представляют собой целенаправленные, це-лостные, открытые, организованные, динамически трансформирующиеся си-стемы с элементами-модулями и системой адаптивных устойчивых связей, обеспечивающие целенаправленное и оперативное преобразование собственной морфологии или целевой функции при изменении условий функционирования и параметров технологии реконструкции зданий;
разработки теоретико-методологических основ, раскрывающих методы и средства обеспечения устойчивого функционирования технологических про-цессов и систем в сложных, изменяющихся условиях производства и парамет-ров фронта работ и обоснования основных концептуальных положений, сни-жающих уровень дестабилизирующего влияния внешней среды на эффектив-ность и устойчивость их функционирования, путем обоснования области про-изводственных ситуаций в пределах, которых обеспечивается максимальная эффективность производственного процесса при одновременном обеспечении минимальных затрат на преобразование морфологии и функции технологиче-ской системы его выполняющей.
3. На основе установленного подобия между основными группами осо-бенностей объектов реконструкции и их комплексов промышленного и граж-данского назначения разработана упорядоченная система специфических фак-торов реконструкции, которая, в отличие от других классификаций, отличается научной общностью, справедливой для условий реконструкции объектов раз-
380
личного назначения, основной функции и уровня комплексности. В основу си-стематизации специфических факторов положены:
установленные взаимосвязи и закономерности между показателями эф-фективности строительных процессов и исследуемыми факторами;
впервые сформулированные фундаментальные особенности выполнения строительных процессов в условиях реконструкции, обусловленные впервые раскрытою их естественно-научной сущностью, как сдвоенных процессов вза-имообусловленного преобразования исходных свойств материальных элемен-тов и объекта реконструкции в конечное объединенное свойство строительной продукции на объединенном множестве влияющих факторов.
4. На основе разработанных основ и выполненной формализации факто-ров реконструкции, разработаны научные классификации объектов рекон-струкции, условий производства и структурно-технологических параметров фронта работ, методологической основой которых является представление свойств данных объектов в виде упорядоченной системы идеализированных классификационных признаков и категорий, формализованных параметризаци-ей влияющих факторов, и лежащих в основе категорирования объектов по уровню сложности реконструкции, как интегрального исходного свойства предметов труда.
На основе разработанной классификации объектов по категориям слож-ности реконструкции, из условия наиболее полного соответствия структурно-технологических параметров технологических систем параметрам предметов труда, установлены условия эффективного применения адаптивных динамиче-ски трансформирующихся технологических систем, учитывающие их морфоло-гические особенности и имеющиеся средства адаптации, а также обоснованы основные требования к структурно-технологическим параметрам при проек-тировании технологии реконструкции.
5. Разработаны и обоснованы научные основы нового специфического направления проектирования технологии реконструкции зданий и их комплек-сов на основе разработанной системы обоснования и выбора организационно-
381
технологических решений реконструкции зданий как адаптивных динамически трансформирующихся технологических систем, включающие:
1) концептуально-методологические основы проектирования, раскрываю-щие основные положения и принципы прогнозирования, его процедурно-иерархические уровни, оценку точности и декомпозицию критериального про-странства на уровни и задачи оптимизации;
2) методологию строительно-технологического анализа и оценки объектов реконструкции, основанная на разработанных автором научных классифика-ций, устанавливающих интегральные свойства объектов реконструкции, их уровень сложности, в виде определенной комбинации параметризованных при-знаков – идеализированных объектов;
3) основы поискового и проектного прогнозирования параметров техноло-гии реконструкции зданий, направленные на формирование системы, соответ-ственно, возможных и пригодных методов производства строительно-монтаж-ных работ перспективного характера и взаимно сбалансированного технологи-ческого уровня, и упорядоченных по уровню «гибкости» – на адаптивные, спе-циализированные и многофункциональные технологии;
4) основные положения и схему методики технологического проектирова-ния реконструкции зданий и их комплексов – промышленной и гражданской застройки, которые базируются на принципах системного подхода, целенаправ-ленного синтеза возможных технологических решений и использовании техно-логических решений, сформированных на принципах инновационной и норма-тивной эффективности;
5) методические основы оперативного прогнозирования параметров техно-логии реконструкции зданий и их комплексов, включающие основную концеп-цию и структуру процедур строительно-технологического мониторинга.
6. Разработаны методологические принципы и методика проектирования и целенаправленного применения адаптивных технологических систем, инте-грированная в общую методику технологического проектирования реконструк-ции, раскрывающая вопросы ее сущности, основные принципы – модульность
382
структурных элементов, функциональная автономность технологических моду--лей, динамическая мобилизуемость структур, универсализация функций, про-гнозируемость развития и управляемость потоками информации, – схему мето-дики и структурно-функциональные уровни проектирования, а также устанав-ливающая закономерности, граничные условия и методы эффективного приме-нения технологий реконструкции зданий, промышленной и гражданской за-стройки.
7. Научное использование и экспериментальное внедрение основных ре-зультатов работы, а также разработанных рекомендаций и системы организаци-онно-технологических решений, свидетельствует о научно-технической и тех-нологической состоятельности и достоверности полученных результатов, а также об их технико-экономической эффективности, подтвержденной актами внедрения и выполненными технико-экономическими оценками экономической эффективности. Результаты исследования использовались при разработке соот-ветствующих разделов нормативной и учебной литературы и использовались как теоретическая основа в исследованиях аспирантов. По направлению иссле-дований защищено 5 кандидатских диссертаций, получен охранный документ на изобретение.