Общие тенденции развития строительных технологий

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.

1. Wangler T, Roussel N, Bos FP, Salet TAM, Flatt RJ Digital Concrete: A Review. Cement and Concrete Research. 2019;123:105780. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.105780

2. Schlueter A, Rysanek A, Miller C, Pantelic J, Meggers F, Mast M, Bruelisauer M, Wee CK 3for2 Realizing Spatial Material and Energy Savings through Integrated Design. CTBUH Journal. 2016;2:40–45 URL: https://www.researchgate.net/publication/303650422_3for2_realizing_spatial_material_and_energy_savings_through_integrated_design (accessed: 22.07.2025)

3. Damme HV Concrete Material Science: Past, Present, and Future Innovations. Cement and Concrete Research. 2018;112:5–24. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.05.002

4. Megid WA, Khayat KH Bond Strength in Multilayer Casting of Self-Consolidating Concrete. Mater. J. 2017;114:467–476. https://doi.org/10.14359/51689597

5. Kagan MN, Baiburin AH, Sapozhnikov SB Research the Influence of Acoustical Treatment of Concrete on its Water Absorption. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;451:012087. https://doi.org/10.1088/1757-899X/451/1/012087

6. Koval SB, Kagan MN Analysis of Various Media Concrete Penetrating Ability Depending on Different Factors Affecting Water Absorption. Procedia Engineering. 2017;206:819–825. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.557

7. Mechtcherine V, Grafe J, Nerella VN, Spaniol E, Hertel M, Füssel U 3D-Printed Steel Reinforcement for Digital Concrete Construction – Manufacture, Mechanical Properties and Bond Behavior. Construction and Building Materials. 2018;179:125–137. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.202

8. Bos F, Wolfs R, Ahmed Z, Salet T Large Scale Testing of Digitally Fabricated Concrete (DFC) Elements. T. Wangler, R.J. Flatt (Eds.), First RILEM Int. Conf. Concr. Digit. Fabr. – Digit. Concr. 2018. Springer International Publishing; 2019:129–147. https://doi.org/10.1007/978-3-319-99519-9_12

9. de Soto BG, Agustí-Juan I, Hunhevicz J, Joss S, Graser K, Habert G, Adey BT Productivity of Digital Fabrication in Construction: Cost and Time Analysis of a Robotically Built Wall. Automation in Construction. 2018;92:297–311. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.04.004

10. Hamada K, Furuya N, Inoue Y, Wakisaka T Development of Automated Construction System for High-Rise Reinforced Concrete Buildings. Proceedings. 1998 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat No98CH36146), Leuven, Belgium, 1998;3:2428–2433. https://doi.org/10.1109/ROBOT.1998.680704

11. Хафизов Т.М., Байбурин А.Х., Денисов С.Е., Овчинников А.Д. Способ совмещенного строительства зданий и сооружений посредством опускающегося бетона. Вестник ЮУрГУ. 2023;23(1):37–47. https://doi.org/10.14529/build230105

12. Хафизов Т.М., Байбурин А.Х. Строительство подземного многоэтажного сооружения методом опускающегося бетона. Промышленное и гражданское строительство. 2020;6:57–63. https://doi.org/10.33622/0869-7019.2020.06.57-63

13. Хафизов Т.М., Байбурин А.Х., Денисов С.Е., Сулейманов Р.М., Хафизов Г.Т. Способ совмещенного строительства подземной и надземной части каркаса сооружения. Патент РФ № RU 2657565 C1. 2018.

14. Булгаков А.Г., Воробьев В.А., Евтушенко С.И., Паршин Д.Я. Автоматизация и роботизация строительства. М.: ИНФРА-М; 2013. 452 с.

15. Сюй Пэйфу. Проектирование современных высотных зданий. М.: АСВ; 2008. 467 с.

16. Staib G, Dörrhöfer A, Rosenthal M Components and Systems: Modular Construction: Design, Structure, New Technologies. Institut für international Architektur-Dokumentation. München, 2008.

17. Sychev SA, Sharipova D Monitoring and Logistics of Erection of Prefabricated Modular Buildings. Indian Journal of Science and Technology. 2015;8(29):1–6. https://doi.org/10.17485/ijst/2015/v8i1/84114.

18. Сауков Д.А., Гинзберг Л.А. Современное модульное строительство. В: Сборник статей VIII Всероссийской научно-технической конференции с международным участием и XVIII школы молодых ученых «Безопасность критичных инфраструктур и территорий. Проблемы безопасности строительных критичных инфраструктур SAFETY2018». Екатеринбург: НИЦ «Нир БСМ» УрО РАН, УрФУ; 2018. С. 69–82. URL: https://elar.urfu.ru/handle/10995/66309 (дата обращения: 22.07.2025).

19. Иванов П.В., Яковлев А.П. Современное модульное строительство и его значимость в настоящее время. Вестник науки. 2025;5(86):1047–1055. URL: https://www.xn----8sbempclcwd3bmt.xn--p1ai/article/22956 (дата обращения: 22.07.2025).

20. Sánchez-Garrido AJ, Navarro IJ, García J, Yepes V A Systematic Literature Review on Modern Methods of Construction in Building: An Integrated Approach Using Machine Learning. Journal of Building Engineering. 2023;73:106725. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106725

21. Dasović B, Klanšek U A Review of Energy-Efficient and Sustainable Construction Scheduling Supported with Optimization Tools. Energies. 2022;15(7):2330. https://doi.org/10.3390/en15072330