Материал: Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура

где Vij — объѐм полезно использованного i-го ресурса в j-м технологическом материале, изделии, процессе (руб., т, м3 и др.); Vi — объѐм введенного в технологический материал, изделие, процесс i-го ресурса (руб., т, м3 и др.);

2) показатель выбросов загрязняющих веществ в атмосферу Вn направлен на оценку экологического состояния и уровня технологий, используемых в производстве, эффективности природоохранной деятельности на предприятиях строительной индустрии:

Bn 1 Bi B0i , (2)

где В0i — суммарный выброс загрязняющих веществ по i-му ингредиенту на начало прогнозного периода, тыс. т/год; Вi — снижение выбросов загрязняющих веществ по i-му ингредиенту на конец прогнозного периода за счет внедрения мероприятий по снижению негативного воздействия на окружающую природную среду, тыс. т/год;

3) показатель сбросов сточных вод в водные бассейны Сn направлен на оценку уровня технологий, мероприятий по снижению негативного воздействия на окружающую природную среду, качество жизни населения:

где С0i — суммарный сброс загрязняющих веществ по i-му ингредиенту на начало прогнозного периода, млн. м3/год; Сi — снижение сбросов загрязняющих веществ по i-му ингредиенту на конец прогнозного периода за счет внедрения мероприятий по снижению негативного воздействия на окружающую природную среду, млн. м3/год;

4) показатель загрязнения почвогрунтов Рn направлен на оценку уровня технологий, качества мероприятий по снижению негативного воздействия на окружающую природную среду, эффективность системы управления отходами на производстве, в быту, экологическую безопасность производства:

где Р0i — количество по i-му виду отходов на начало прогнозного периода, тыс. т/год; Рi — уменьшение количества по i-му виду отходов на конец прогнозного периода за счет внедрения мероприятий по снижению негативного воздействия на окружающую природную среду, вторичного их использования или переработки, тыс. т/год;

5) показатель земли, выведенной из системы природопользования поселения (земли, занятой свалками отходов):

площади поселения за счет уменьшения площадей, занятых свалками отходов на конец прогнозного периода, тыс. м2/год;

6) показатель энергоемкости строительной продукции Эn направлен на оценку выпускаемой строительной продукции с точки зрения воздействия на загрязнение окружающей природной среды и отражает объем потребленных топливно-энергетических ресурсов, пересчитанных в условное топливо:

Эn 1 Эi Э0i , (6)

где Э0i — суммарное количество природного топлива и продуктов переработки, пересчитанных в условное топливо и израсходованных на выпуск строительной продукции на начало

171

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

прогнозного периода, тыс. м3/год; Эi — сокращение количества используемого условного топлива на конец прогнозного периода, тыс. м3/год.

Обобщенный показатель экологической безопасности гражданского здания Эоб [14] определяется по формуле (7) при совместном действии отдельных показателей (формулы (1)—(6)):

Анализ динамики обобщенного показателя экологической безопасности гражданского здания связан с его снижением из-за соответственного уменьшения каждого из входящих в него значений отдельных показателей. Входящие в формулы (1)—(7) показатели позволяют по одной методике сравнивать различные конструктивные решения зданий в течение всего жизненного цикла: от добычи минерально-сырьевых ресурсов из биосферы до утилизации объектов, выработавших свой ресурс.

2. Критериальная оценка конструктивных решений проектов гражданских зда-

ний. В строительной отрасли России около 70 % гражданского строительства обеспечивается за счет применения индустриальных технологий. Конструктивные системы гражданских зданий претерпели значительные изменения в сторону ресурсосбережения, но резервы дальнейшего совершенствования конструктивных систем не исчерпаны [12, 16]. Например, в практике гражданского строительства достаточно широко применяются конструктивные решения каркаса здания из индустриальных панельных элементов, включающих несущие продольные и поперечные стеновые панели, соединенные с плитами перекрытий, наружные самонесущие стены [4]. Недостатком этого конструктивного решения является то, что продольные и поперечные стеновые панели выполняются из одного материала — конструктивного бетона, относительно высокой ресурсо- и энергоемкости. Плиты перекрытия также имеют высокую энергоемкость, а также низкие звукоизоляционные показатели [9].

Проектно-экспериментальные разработки ЦНИИЭП жилища [17, 18] показали, что наиболее перспективным подходом к решению обозначенной проблемы является переход на использование при строительстве жилых зданий многопустотных плит безопалубочного формования и элементов каркаса в виде рам, что не только устраняет перечисленные недостатки, но

ипозволяет применять ресурсосберегающие технологии при изготовлении этих изделий.

Внастоящее время Юго-Западным университетом ведутся работы по разработке комбинированной конструктивной системы остова гражданских зданий из панельно-рамных несущих элементов индустриального изготовления с заполнениями значительной части этих элементов энергоэффективными, высокоэкологичными, легко утилизируемыми материалами, производимыми из двухкомпонентного (природного и техногенного) сырья [10] (рис. 2).

Такая конструктивная система включает наружные слоистые стены (1), плиты перекрытия многосвязного поперечного сечения (2), несущие продольные и поперечные стеновые панели (3), сборно-монолитный платформенный стык между плитами перекрытий и стеновыми панелями (4), связи между несущими стеновыми панелями (5), панели в виде П- образных элементов (6). Пространство в плоскости панели-рамки (6) может быть заполнено легким экологически чистым стеновым рециклируемым материалом. Ригели и плиты перекрытий выполнены из несущего железобетона, имеют терморазъемы в виде отверстий, заполняемых теплоизоляционным материалом, за счет чего повышается энергоэффективность всей конструкции [10].

Предложенная новая индустриальная энерго-, ресурсоэффективная конструктивная система гражданских зданий на основе ресурсного цикла позволяет не только существенно улучшить архитектурные и потребительские свойства гражданских зданий массового строительства, но и значительно снизить их себестоимость при обеспечении высокого уровня конструктивной безопасности и живучести.

Эффективность внедрения такого нового конструктивного решения рассчитана по формулам (1)—(7) предложенной методики и приведена в таблице.

172

Рис. 2. Схема сборно-монолитной конструктивной системы здания из панельно-рамных несущих элементов: 1 — наружные слоистые стены; 2 — плиты перекрытия многосвязного поперечного сечения;

3 — несущие продольные и поперечные стеновые панели; 4 — сборно-монолитный стык между плитами перекрытия и стеновыми панелями;

5 — связи между несущими стеновыми панелями; 6 — панели в виде П-образных элементов с заполнением из легкого стенового материала

По данным таблицы, новое конструктивное решение гражданского здания характеризуется на 30 % меньшей массой за счет применения тонкостенных несущих элементов, а также расходом высокоэнергоемкой арматурной стали, например, в горизонтальных элементах на 10—15 % (13—20 кг) на 1 куб. метр железобетона, в фундаментах — на 15—20 % (15—35 кг). За счет применения строительных проектов с меньшим расходом энергии можно сэкономить около 2695—4831 кВт∙ч электроэнергии на один кубический метр строительного объема здания в течение всего жизненного цикла [20, 24]. По величине обобщенного показателя экологической безопасности новое конструктивное решение в большей мере соответствует парадигме биосферной совместимости городов и поселений, развивающих человека [5].

Таблица

Результаты сравнения конструктивных решений проектов гражданских зданий

173

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

Вывод. Направления повышения экологической безопасности и ресурсосбережения при производстве строительных материалов, изделий конструкций гражданских зданий включают замену природного сырья на промышленные отходы, снижение материалоемкости, увеличение долговечности и сокращение затрат на ремонты [2, 21—22].

Направления энергосбережения: снижение потребления энергии в промышленности строительных материалов за счет применения малоэнергоемких технологий производства, использование при строительстве зданий эффективных теплоизоляционных материалов и конструкций, проектирование и строительство зданий с эффективными системами отопления и вентиляции [25]. Направления конструктивной безопасности зданий и сооружений [1, 19]: сохранение потенциала живучести строительных систем во времени разрушительным воздействиям природного, техногенного характера.

Рассмотренные в статье направления позволяют осуществить последовательный переход от малоотходных технологий к технологиям полного ресурсного цикла в строительном комплексе.

Библиографический список

1. Бондаренко, В. М. Концепция и направления развития теории конструктивной безопасности / В. М. Бондаренко, В. И. Колчунов // Промышленное и гражданское строительство. — 2013. — № 2. — С. 28—31.

2. Ватин, Н. И. Энергоэффективность ограждающих конструкций при капитальном ремонте / Н. И. Ватин, А. С. Горшков, Д. В. Немова // Строительство уникальных зданий и сооружений. — 2013. —

№3 (8). — С. 1—11.

3.Голенков, В. А. Экологически безопасные, ресурсосберегающие технологии и материалы в жилищном строительстве / В. А. Голенков, С. А. Кобелева // Строительство и реконструкция. — 2012. — № 2. — С. 74—77.

4.Жилые и общественные здания: краткий справочник инженера-конструктора: в 2 т. Т. 2 / под ред. Ю. А. Дыховичного, В. И. Колчунова. — М.: АСВ, 2011. — 400 с.

5.Ильичев, В. А. Инновационная практика в городах и доктрина градоустройства / В. А. Ильичев, С. Г. Емельянов, В. И. Колчунов, Н. В. Бакаева // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. —

2014. — № 3 (7). — С. 3—18.

6.Ильичев, В. А. Критериальная модель полного ресурсного цикла — основа экологической безопасности строительства / В. А. Ильичев, В. И. Колчунов, С. А. Кобелева // Промышленное и гражданское строительство. — 2014. — № 12. — С. 3—6.

7.Ильичев, В. А. Моделирование и анализ закономерностей динамики изменения состояния биосферосовместимых урбанизированных территорий / В. А. Ильичев, В. И. Колчунов, С. Г. Емельянов, Н. В. Бакаева, С. А. Кобелева // Жилищное строительство. — 2015. — № 3. — С. 3—9.

8.Ильичев, В. А. Предложения к проекту доктрины градоустройства и расселения (стратегического планирования городов — city planning) / В. А. Ильичев, В. И. Колчунов, А. М. Каримов, В. В. Алексашина, Н. В Бакаева, С. А. Кобелева // Жилищное строительство. — 2012. — № 1. — С. 2—10.

9.Клюева, Н. В. Жилые и общественные здания из железобетонных панельно-рамных элементов индустриального производства / Н. В. Клюева, В. И. Колчунов, Д. А. Рыпаков, А. С. Бухтиярова // Жилищное строительство. — 2015. — № 5. — С. 69—76.

10.Клюева, Н. В. Прочность и деформативность сборно-монолитных каркасов жилых зданий пони-

11.Клюева, Н. В. Ресурсо-энергосберегающая конструктивная система жилых и общественных зданий

сзаданным уровнем конструктивной безопасности / Н. В. Клюева, В. И. Колчунов, А. С. Бухтиярова // Промышленное и гражданское строительство. — 2014. — № 2. — С. 9—12.

12.Кобелева, С. А. Методические подходы проектирования ресурсо- и энергоэффективных зданий / С. А. Кобелева // Строительство и реконструкция. — 2011. — № 5. — С. 18—20.

13.Кобелева, С. А. Моделирование жилищной сферы, совместимой с биосферой / С. А. Кобелева, Н. В. Бакаева, К. С. Андрейцева // Жилищное строительство. — 2014. — № 6. — С. 60—63.

14.Кобелева, С. А. Разработка рекомендаций по оценке ресурсоэффективности в строительстве / С. А. Кобелева // Известия Юго-Западного государственного университета. — 2011. — № 5—2 (38). — С. 72—75.

15.Кобелева, С. А. Систематизация и выявление направлений качественной оценки потенциала энерго- и ресурсосбережения гражданских зданий / С. А. Кобелева // Строительство и реконструкция. — 2014. —

№ 5 (55). — С. 61—66.

174

16.Колчунов, В. И. Основные направления развития конструктивных решений и обеспечение безопасности жилища / В. И. Колчунов // Промышленное и гражданское строительство. — 2007. — № 10. — С. 15—18.

17.Николаев, С. В. Архитектурно-градостроительная система панельно-каркасного домостроения / С. В. Николаев // Жилищное строительство. — 2016. — № 3. — С. 15—25.

18.Николаев, С. В. Панельные и каркасные здания нового поколения / С. В. Николаев // Бетон и железобетон — взгляд в будущее: науч. тр. III Всерос. (II Междунар.) конф. по бетону и железобетону, 12—16 мая, г. Москва: в 7 т. Т. 2. — М., 2014. — С. 319—327.

19.Травуш, В. И. Безопасность среды жизнедеятельности — смысл и задача строительной науки / В. И. Травуш, С. Г. Емельянов, В. И. Колчунов // Промышленное и гражданское строительство. — 2015. — № 7. — С. 20—27.

20.Шубин, И. Л. Проблемы энергосбережения в российской строительной отрасли / И. Л. Шубин, А. В. Спиридонов // Энергосбережение. — 2013. — № 1. — С. 15—21.

21.Antonova, M. Comparison of European and Russian Technical Documentation for Structural Use of Con-

/V. N. Chechevichkin, N. I. Vatin // Applied Mechanics and Materials. — 2014. — Vol. 641—642. — P. 409—415.

23.Ilyichev, V. A. Estimation of Indicators of Ecological Safety in Civil Engineering / V. Ilyichev, S. Emelyanov, V. Kolchunov, N. Bakayeva, S. Kobeleva // Procedia Engineering. — 2015. — Vol. 117. — P. 126 — 131.

A.S. Gorshkov, D. V. Nemova // Stroitel'stvo unikal'nykh zdanii i sooruzhenii. — 2013. — № 3 (8). — S. 1—11.

3.Golenkov, V. A. Ekologicheski bezopasnye, resursosberegayushchie tekhnologii i materialy v zhilishchnom stroitel'stve / V. A. Golenkov, S. A. Kobeleva // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2012. — № 2. — S. 74—77.

6.Il'ichev, V. A. Kriterial'naya model' polnogo resursnogo tsikla — osnova ekologicheskoi bezopasnosti stroitel'stva / V. A. Il'ichev, V. I. Kolchunov, S. A. Kobeleva // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. — 2014. —

№12. — S. 3—6.

7.Il'ichev, V. A. Modelirovanie i analiz zakonomernostei dinamiki izmeneniya sostoyaniya biosferosovmestimykh urbanizirovannykh territorii / V. A. Il'ichev, V. I. Kolchunov, S. G. Emel'yanov, N. V. Bakaeva, S. A. Kobeleva // Zhilishchnoe stroitel'stvo. — 2015. — № 3. — S. 3—9.

8.Il'ichev, V. A. Predlozheniya k proektu doktriny gradoustroistva i rasseleniya (strategicheskogo planirovaniya gorodov — city planning) / V. A. Il'ichev, V. I. Kolchunov, A. M. Karimov, V. V. Aleksashina, N. V Bakaeva, S. A. Kobeleva // Zhilishchnoe stroitel'stvo. — 2012. — № 1. — S. 2—10.

9.Klyueva, N. V. Zhilye i obshchestvennye zdaniya iz zhelezobetonnykh panel'no-ramnykh elementov industrial'nogo proizvodstva / N. V. Klyueva, V. I. Kolchunov, D. A. Rypakov, A. S. Bukhtiyarova // Zhilishchnoe stroitel'stvo. — 2015. — № 5. — S. 69—76.

10.Klyueva, N. V. Prochnost' i deformativnost' sborno-monolitnykh karkasov zhilykh zdanii ponizhennoi materialoemkosti pri zaproektnykh vozdeistviyakh / N. V. Klyueva, V. I. Kolchunov, D. A. Rypakov, A. S. Bukhtiyarova // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. — 2015. — № 1. — S. 5—9.

11.Klyueva, N. V. Resurso-energosberegayushchaya konstruktivnaya sistema zhilykh i ob¬shchestvennykh zdanii s zadannym urovnem konstruktivnoi bezopasnosti / N. V. Klyueva, V. I. Kolchunov, A. S. Bukhtiyarova // Pro-

myshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. — 2014. — № 2. — S. 9—12.

12. Kobeleva, S. A. Metodicheskie podkhody proektirovaniya resurso- i energoeffektivnykh zdanii /

S.A. Kobeleva // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2011. — № 5. — S. 18—20.

13.Kobeleva, S. A. Modelirovanie zhilishchnoi sfery, sovmestimoi s biosferoi / S. A. Kobeleva, N. V. Bakaeva, K. S. Andreitseva // Zhilishchnoe stroitel'stvo. — 2014. — № 6. — S. 60—63.

14.Kobeleva, S. A. Razrabotka rekomendatsii po otsenke resursoeffektivnosti v stroitel'stve / S. A. Kobeleva // Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. — 2011. — № 5—2 (38). — S. 72—75.

175