Байбурин Альберт Халитович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры строительного производства и теории сооружений
454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76
Albert Kh. Baiburin, DrSc. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Department of Building Technologies and Structural Engineering
76 Lenin Ave., Chelyabinsk, 454080
Мельник Андрей Анатольевич, кандидат технических наук, доцент кафедры строительного производства и теории сооружений
454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76
Andrey A. Melnik, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Building Technologies and Structural Engineering
76 Lenin Ave., Chelyabinsk, 454080
Лебедь Анна Рафиковна, старший преподаватель кафедры строительного производства и теории сооружений
454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76
Anna R. Lebed, Senior Lecturer at the Department of Building Technologies and Structural Engineering
76 Lenin Ave., Chelyabinsk, 454080
Введение. Развитие строительного комплекса происходит, главным образом, по законам рынка без глубокого анализа тенденций его развития как системы. Государственное регулирование отрасли не в полной мере использует прогнозный анализ на научной основе, а чаще ориентируется на мировой опыт в виде мало связанных данных. Цель работы – восполнить этот пробел общим обзором исследований с привязкой к общим закономерностям развития строительных технологий.
Материалы и методы. Исследование включало в себя поиск информации из открытых источников, её анализ и обобщение с целью определения общих тенденций развития строительных технологий. Использовались материалы авторских исследований и практического опыта строительства. Анализ проводился с использованием законов развития технических систем.
Результаты исследования. Определены этапы эволюции технологий – сборных, литьевых (монолитных) и сборно-монолитных) – и пути совершенствования строительных материалов с повышением их физико-механических свойств и одновременным снижением массы, вредных выбросов, стоимости. Выявлено, что совершенствование материалов за счет прямой взаимосвязи в системе с конструкциями приводит также к их динамичному развитию, они становятся более прочными, легкими, многофункциональными и влияют на архитектурно-планировочные решения, увеличивая полезное продаваемое пространство. Отмечены проблемные вопросы, сдерживающие развитие цифровых технологий изготовления конструкций: контроль ранней гидратации 3D-печатного бетона и связь с реологией, обеспечение межслойного сцепления, прочности, внедрение автоматизированного армирования и, в целом, связь между технологией, материалом и эксплуатационными характеристиками как с точки зрения структурной прочности, так и долговечности. Сформулированы основные требования к разработке проектов зданий и сооружений и их частей: экономия пространства, материалов и энергии за счет комплексного проектирования, включающего объединение всех систем здания (структурных, механических, гидравлических, воздушных и электрических) в единую систему. Рассмотрено развитие технологии крупноблочного (модульного) строительства, в том числе и научные исследования сотрудников ЮУрГУ по технологии опускающегося бетона. Уделено внимание мировому опыту модульного строительства и направлению развития модульных комплексных систем.
Обсуждение и заключение. Сделаны выводы о том, что к общим тенденциям развития строительных технологий можно отнести: ускорение крупноблочного (модульного) и монолитного строительства за счет совершенствования материалов (высокофункциональных бетонов, укрупненных армокаркасов, фибры), применения автоматизированных эффективных механизмов, префаб-элементов, оснащения модулей инженерными сетями; уменьшение трудоемкости и повышение управляемости строительного производства за счет снижения трудозатрат в предлагаемых строительных технологиях, автоматизации и цифровизации ведущих процессов; использование в комплексном проектировании технологий информационного моделирования, нейронных сетей, рациональной компоновки внутреннего пространства здания; повышение функциональности и эстетичности фасадных технологий.
Introduction. The construction industry depends largely in compliance with the laws of the market with no in-depth analysis of its development trends as a system. Government regulation of the industry fails to make a full use of an evidence-based predictive analysis, but rather is more frequently guided by international experience in the form of small data. The aim of the study is to bridge this gap by means of a general overview of the research related to the general patterns of the development of construction technologies.
Materials and Methods. The research included the search for information from open sources, its analysis and synthesis in order to identify the general trends in the development of construction technologies. Materials from the authors’ research were employed. The analysis was conducted using the laws of the development of technical systems.
Research Results. The stages of the evolution of building technologies including prefabricated, monolithic, and precastmonolithic methods are discussed. Ways of improving building materials by means of increasing their physical and mechanical properties, reducing weight, and lowering harmful emissions and costs are also identified. It is noteworthy that the improvement of these materials by their direct relationship with structures results in their dynamic development. It is found that the improvement of materials due to the direct relationship in the system with structures also leads to their dynamic development, they become more durable, lightweight, multifunctional and influence architectural and planning solutions increasing useful selling space. Issues hindering the development of digital technologies for the manufacture of structures are noted: control of early hydration of 3D-printed concrete and a relationship with rheology, ensuring interlayer adhesion, strength, introduction of automated reinforcement and generally the relationship between technology, material and performance characteristics in terms of both structural strength and durability. The basic requirements for the design of buildings and structures and their parts are designed: saving space, materials and energy through integrated design, which includes the integration of all the building systems (structural, mechanical, hydraulic, air and electrical) into a single system. The development of the technology of large-block (modular) construction is considered including the research of SUSU employees on the technology of sinking concrete. Attention is paid to the global experience of modular construction and the direction of development of modular integrated systems.
Discussion and Conclusion. It is concluded that the general trends in the development of construction technologies include: acceleration of large-block (modular) and monolithic construction by improving materials (high-functional concretes, enlarged reinforced frames, fibers), use of automated efficient mechanisms, prefab elements, equipping modules with engineering networks; reducing the complexity and increasing the manageability of construction production by reducing labor costs in the proposed construction technologies, automation and digitalization of the major processes; use of information modeling technologies, neural networks, and rational layout of the interior of a building in complex design; improving the functionality and aesthetics of facade technologies.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.