
книги из ГПНТБ / Григорьев Э.П. Теория и практика машинного проектирования объектов строительства
.pdfНа рис. 46 показано, как |
проводится |
анализ трансформации |
||||
трех |
этапов проектного решения в |
шкале морфности. |
М аксималь |
|||
ным |
сокращением |
морфности |
является |
ДМтах = -1 с , |
которое по |
|
лучается при переходе от Э1 |
к ЭИд. |
|
|
|
||
В |
соответствии |
с инвариантной' |
закономерностью |
это макси |
мальное сокращение морфности должно быть минимизировано, при
ведено к некоторому пределу (ДМцга) , но |
так, |
чтобы |
выполня |
|
лось равенство |
\ЛМ£;. = 2 Д Ц . . |
|
|
|
ДМтах = |
|
|
(5) |
|
|
неупорядоченный ряд >и- мт |
|||
|
м. |
И» |
м> |
Мы* |
|
•13 |
3 |
10 |
0 |
М4
I I ж ж
0 1 CD0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 0 1 1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 0 0 1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 0 0 0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
упорядоченный Рад м (г-пг)
IIM0 |
ICMj) |
Ж1МО |
жчи.О |
||
|
13 |
10 |
3. |
|
0 |
Г (30 |
|
|
|
4-м' |
|
I |
ОО |
|
|
.. |
— |
I |
СЭх) |
|
|
|
|
д (3..) |
|
|
|
|
МЦ |
I |
(мц)м |
ж |
|
|
|
|
||
1 (С 0 0 |
0 |
1 1 CD |
||
) |
1 1 0 |
0 |
|
1 1 1 |
0 1 1 0 |
0 |
0 1 1 |
||
0 0 0 0 |
0 0 0 0 |
Решение = i - 1 - i - i z , или
Иьг-io 0 3 — “ =-&-=Ц23
P uc,4S . Анализ трансформации этапов компоновки плана главного корпуса завода искусственного волокна
НО
Это уравнение реш ается методом матричного исчисления (см .рис.46): вначале составляется треугольная матрица сокра щений морфности {ДМ} , а затем последовательно перемножа ются матрицы М и Ц.
На треугольной матрице может быть задано любое ограниче
ние |
) |
максимального |
сокращения (Л М тах'-Т З). |
После |
||||||
нескольких |
проб |
вы ясняется, |
что задача |
может быть решена |
при |
|||||
ограничении |
|
максимального |
сокращения |
до |
предела ЛМ];т =10. |
|||||
'Считы вание" |
полученного |
решения дает такую последователь |
||||||||
ность этапов: |
Эд -» ^ |
-» Эд -* ЭИд. |
|
|
|
|
|
|||
Третий этап |
Э |
является |
завершающим |
при переходе |
к нуле |
|||||
вому, 'идеальному* этапу |
ЭИдТрансформация этапов при их |
|||||||||
переосмыслении |
в |
шкалах |
морфности |
и |
ценности |
показана |
на |
|||
рис.47. Восхождение от максимальной |
морфности |
(Мтах“ 13) |
на |
Рис,47. Трансформация этапов компоновки в двух шкалах - М и Ц
III
первом |
этапе |
к максимальной |
ценности |
(Мтах=13) на третьем |
||||||
этапе |
сопровождается э к о н о м и е й с т р у к т у р н ы х |
е д и н и ц , |
||||||||
что |
выражается |
показателем |
'относительной эффективности' |
|||||||
|
|
0Э = |
^^ш ах |
“ |
|
13-10 |
3 |
= 0,23 |
|
|
|
|
|
------- |
= — |
|
|||||
|
|
|
ДМшах |
|
3 |
13 |
|
|
||
При |
этом |
соблюдаются |
оба |
условия инвариантности - равен |
||||||
ство |
максимальных |
|
значений морфности и |
ценности ( Mmax= ^max^ |
||||||
и тождественность |
матриц. |
трансформации |
этапов в обеих шкалах |
|||||||
{ ДМ } = |
(ДЦ } . что |
|
следует |
из |
рис.47. |
|
|
|
||
Таким , образом , |
применение инвариантного |
метода |
к анализу |
трех компоновок здания главного корпуса завода искусственного волокна подтвердило преимущества третьего варианта-этапа и, кроме того, позволило восстановить процесс этапного поиска.
Эксперимент показал, что действия, выполняемые |
архитектором |
||||||||
при оценке |
вариантов решений, могут быть систематизированы |
||||||||
с помощью |
анализа |
морфности - ценности. |
В то |
же время |
не |
||||
нарушается |
специфический |
архитектурный |
подход |
к определению |
|||||
эффективности проектных решений. |
|
|
|
|
|
||||
Внедрение инвариантного метода в работы по |
оценке |
и |
про |
||||||
гнозированию строительной |
технологичности |
проектных |
решений |
||||||
промышленных зданий будет рассмотрено ниже на |
примере типо |
||||||||
вого проекта главного корпуса завода капронового волокна. |
|
||||||||
Вначале |
остановимся |
на |
сущ естве самой проблемы |
техноло |
|||||
гичности проектных |
решений. |
Проблема |
возникла |
в связи с |
не |
обходимостью согласования требований, исходящих из двух вза имосвязанных сфер: проектирования зданий и их возведения. В сфере возведения, осуществляющегося средствами строительной
индустрии, |
создаю тся специальные проекты - |
п р о е к т ы |
о р г а |
|
н и з а ц и и |
с т р о и т е л ь с т в а з д а н и й |
и п р о е к т ы |
т е х н о |
|
л о г и и с т р о и т е л ь н ы х п р о ц е с с о в |
[85, |
стр .9 -12]. |
С одной |
стороны, эти проекты должны соответствовать основному проекту
возводимого здания, с другой стороны, |
проект здания должен |
учитывать требования, предъявляемые к |
организации и техноло |
гии строительства. 'С ростом уровня |
техники эффективность |
строительства с каждым годом будет все |
больше и больше зави |
сеть от того, насколько правильно |
выбран (рассчитан) способ |
||
строительства и |
насколько соответствую т |
этому способу запро |
|
ектированные здания и сооружения, |
т.е. |
от качества системы |
|
проектирования' |
[85, стр. 185]. |
|
|
112
Строительная технологичность обычно связы вается с качест вом объемно-планировочных и конструктивных решений зданий. Причем считается, что организация строительства непосредствен но зависит от объемно-планировочного решения, а технология
процессов возведения - от |
конструктивного решения |
здания |
[85, стр.75]. |
|
|
Для нашей работы большой |
интерес представляет вопрос о том, |
каким образом может быть представлена структура "'возводимой
организованности" |
здания, т.е. подсистемы ВОЗ. |
Дело в том, |
||
что обычно |
при расчетах технологичности подчеркиваются функ |
|||
циональные |
связи |
между параметрами |
объемно-планировочного |
|
и конструктивного |
решений. Например, |
Р.И .Ф оков |
выделяет сле |
дующие параметры различных проектных решений: параметры
несущей |
способности - |
прочность, устойчивость; |
размеры кон |
|||
струкций |
- |
модульность; |
объемно-планировочные |
|
параметры - |
|
пролеты, |
шаг, модуль, |
число |
и сочетание их, фронт |
видов конст |
||
рукций; |
параметры процессов |
- интенсивность; |
продолжитель |
|||
ность и |
т.д. |
[85, стр.64]. Под |
функциональной связью |
параметров |
подразумевается какая-либо из количественно зафиксированных
зависимостей. |
'Т а к , |
в описании объемно-планировочного решения |
использовано |
условие |
изменения концентрации строительных объ |
емов в здании, для описания строительных особенностей конст руктивного решения - закономерность изменения веса конструкции, а в анализе организации и технологии выполнения процессов ис
пользованы законы движения и сохранения эн ерги и ' [8 5 , стр.66 ]. |
||
Д алее с |
помощью уравнения связи и функции цели |
отыскива |
ют значения |
параметров, соответствующ ие лучшему |
решению. |
Для этого параметры объединяют в векторы , выполняющие роль аргументов в назначаемых функциях цели.
Задача на оптимизацию ставится как задача вариационного исчисления на условный экстрем ум и реш ается известными ме тодами с применением ЭВМ [85, стр .69]. Строительные особен
ности |
объемно-планировочного решения, отраж аемые в функция:: |
||||||
цели, |
служат исходными |
данными |
для |
выбора |
(с |
помощью |
рас |
ч ета ) |
лучшего варианта |
организации |
возведения |
здания. |
Этот |
||
вариант по линии обратной связи |
учиты вается в |
окончательной |
|||||
разработке объемно-планировочного |
решения и |
характеризует |
з а |
висимость строительной технологичности решений от эффективности организации возведения объекта [85, стр.186].
Несмотря на то, что в настоящее время доминующим явля ется функционально-оптимизационный подход к определению тех нологичности проектных решений, уже в самих работах этого направления имеются предпосылки структурно-инвариантного под хода к проектированию промышленных зданий [39].
113
Так, в работе Р.И .Ф окова содержится интересный вывод отно сительно характера возводимой организованности здания: "Прове
денный . . . |
анализ различных |
корпусов |
заводов |
. . . показы вает, |
что условия |
размещ ения конструкций в |
здании |
не связаны с ко |
|
личественной |
характеристикой |
объемно-планировочного решения, |
и, следовательно, особенности организации строительного потока
непосредственно |
не |
зави сят, |
как |
обычно |
считают, |
от видов |
зд а |
||||||||
ний, этаж ности, |
типов |
секций |
и |
т.д ., а определяются |
размещением |
||||||||||
конструкций |
в |
|
объемно-планировочном реш ении' |
|
[85, |
стр.35 ] . |
|||||||||
Этот |
вывод |
|
позволяет считать |
одним из |
ведущих |
структурных |
|||||||||
признаков подсистемы ВОЗ именно взаимное расположение |
одно |
||||||||||||||
родных |
видов |
конструкций |
или |
блоков |
оборудования |
совместно |
|||||||||
с конструкциями, что и находит |
свое выражение в |
графоаналити |
|||||||||||||
ческих описаниях, приводимых нами в примерах |
проектирования |
||||||||||||||
промзданий |
(см .рис.27, 45, 50). |
Заметим , |
что структура |
под |
|||||||||||
системы |
ВОЗ |
как |
бы |
"наложена" |
на подсистему |
|
организован |
ности компонуемого пространства - ОКП. Это говорит о струк турной взаим освязи между композицией здания и процессом его возведения. Э та связь проявляется четко при анализе компоновок здания с повторяющимися элементами симметрии, что позволяет
говорить о |
здании, как об "объектеГ наделенном технологической |
структурой" |
[23, стр .7 3 ]. |
Висследованиях НИИОУС методология анализа технологич ности строительных решений получила дальнейшее развитие, что позволило провести ряд экспериментов по использованию инва риантного метода для оценки и прогнозирования технологичности проектных решений промышленных зданий [39]*.
Водном из таких экспериментов рассматривался типовой
проект, |
примененный на |
строительстве Курского |
комбината, а |
также |
на других заводах |
и комбинатах страны |
(рис.48). Одной |
из актуальных проблем использования типовых проектов является,
как известно, |
согласование |
способов возведения |
(отражаемых |
|||
в подсистеме |
ВО З), |
которые |
могут |
несколько изменяться в ти |
||
повом |
проекте, |
с организованностью самого здания (отражаемой |
||||
в подсистемах |
ЭОЗ |
и ОКП), |
которая |
задается неизменной в ти |
||
повом |
проекте. |
|
|
|
|
|
В |
данном случае |
рассматривалось |
одноэтажное |
промышленное |
здание - главный корпус завода капронового волокна |
обшей пло |
щадью около 100 ты с.м ^ (10 га ) , в котором были |
размешены |
*В настоящее время эта проблематика разрабатывается в институте ЦПИПИАСС под руководством и при участии канд.техн. наук А. А. Гусакова.
114

т е х н о л о г и ч е с к и е к о м п о н е н т ы |
грат связей компонентов |
|||
CD |
i прядильным |
цех |
( корд) |
|
с = з |
г крутильный |
цех |
A ll |
|
□з опелочнын цех
;сортировка волокна
|
5 |
крутильный цех |
N 2. |
а |
6 |
т к а ц к и й ц ех |
| |
|
7 |
перемотка н сортировка, |
|
а |
в |
п ром еж уточ н ы й |
скл ад |
□9 склады корда
□Ю крутильны й цех Мi(«iauc)
М крутильны й |
ц ех Hi |
|
в |
отделочный |
цех |
-13 сушильный .цех |
||
•ft |
п ер ем о то ч н ы м цех |
35сортировка, упаковка
36коллектор
CZZ3 "1 м аш инны е за л ы венти
ляци онн ы х УСТРОЙСТВ
с и з *1
<=э « Бытовые помещения 23 подсобные помещения
Я склад готовой продукции
|
гг |
столовая |
|
|
|
СП |
23 |
медпункт |
|
|
|
Й |
лаборатории |
|
|
|
|
|
Рис.49. Эксплуатируемая организованность здания главного корпуса |
|
|||
|
|
завода капронового волокна |
|
||
два потока основного |
производства - поток шелка и поток |
корда |
|||
(рис.49). |
Е стественно, |
что |
при повторном,использовании данного |
||
проекта |
подсистемы ЭОЗ и |
ОКП, как неизменные, типовые |
были |
||
представлены в качестве исходных данных, а подсистема |
ВОЗ |
||||
проектировалась с изменениями, собственно решалась. |
|
||||
При |
экспериментальном |
проектировании подсистемы ВОЗ |
было |
предложено пять вариантов возведения, которые затем с помощью
инвариантного |
м етода были проанализированы как |
'этап ы проект |
ного поиска'. |
В со.ответствии с методом , анализ |
этапов прово- |
116
дился комплексно, |
т.е. по |
всем |
трем |
подсистемам: ЭОЗ, ОКП |
|
и ВОЗ. Были определены |
'с л о ж н о с ти ' |
по всем подсистемам и |
|||
этапам , после чего |
- 'м орф ности' |
каждого этапа решения (рис.50 ). |
|||
|
|
этапы |
п р о е КТи р о в а н и 9 в о з |
||
с т р у к т у р ы ЭОЗ и ОК-П |
J |
|
А |
|
|
главного корпуса |
завола |
Г |
|
||
|
|
А |
___ Д_ |
|
Лм н п
Иi
этап |
м = 92-59-0 =20 |
|
А
Л
гг = 9
|
.19.33393.1» |
этапА ПГ 92-59-28-5 |
СА —26 |
Рис. 50. Определение морфности этапов проектирования подсистемы ВОЗ главного корпуса завода капронового волокна
Выяснилось, что этапам (вариантам ) возведения с большими зна чениями морфности ( Эа ) соответствует организация последо вательного возведения цехов, а вариантам с меньшими значени ями морфности (Эд, ) - организация параллельного возведения цехов и участков здания.
117
Проведенная затем |
трансформация |
этапов показала, что |
окон |
||||
чательным (последним |
при |
переходе |
к |
'и деальном у ' этапу |
Эид ) |
||
должен |
быть признан |
этап |
(вариант) |
3. |
Он оказался заверш а |
||
ющим в |
следующей цепочке |
трансформации |
этапов (рис.51 ): |
|
Э2 - Э3 - Э1 - Э4 - Э3 - Эид ■
На рис.52 показана смена этапов при одновременном их пере осмыслении в двух шкалах - 'м орф ности' и 'ценности". Осуще-
неупорзлоченный ряд м а- м «
М. |
м . |
м , |
м * |
М НА |
20 |
24 |
15 |
5 |
0 |
упорядоченный ряд m(i - v)
r ( M j |
К м . ) |
Т Г Й 1 Г f f l M T |
■SlMuO |
|
24 |
20 |
15 |
5 |
0 |
|
|
I О,) |
|
|
кэо |
|
|
ДОО |
|
|
g p o |
|
|
К э р |
М |
I ж I ff S |
МЦ 1 |
L |
0 1 (Г 0 0 |
|
I0 0 1 1 0
■0 0 0 1 1
в |
0 0 0 0 |
1 |
I |
0 0 0 0 0 |
|
(м ц )м |
Б |
|
|
0 1 1 о: 0 |
|
|
0 1 1 1 |
ч |
|
0 0 1 1 1 |
|
|
0 0 0 1 1 |
|
|
0 0 0 0 |
0 |
Реиение : i -ж -г
М«ш*“2А Мв»“ в |
Q3— |
Off? |
Рис. 51. Трансформация эт п о в решения подсистемы ВОЗ главного корпуса завода капронового волокна
118
ц е н и о с т ь =24 |
24 |
М О Р Ф Н О С Т Ь — 2 4
Рис. 52. Трансформация этапов ВОЗ в двух шкалах М и Ц
ствляется восхождение |
от |
максимальной |
морфности |
(Мтах =24) |
|||||
к |
максимальной |
ценности |
( U ma x =24)- |
Из графика |
видно, что |
||||
максимально |
допустимое |
(предельное) |
сокращение |
морфности |
|||||
( |
Д Мj• m) |
выражается |
цифрой 15 при |
максимальном |
риске по |
||||
терь, равном |
24. |
П оказатель относительной |
эффективности такого |
||||||
решения |
оказался |
равным |
|
|
|
|
ДМ |
щах ДМlim |
ОЭ = |
Д Мmax |
|
2 4 - 1 5
2 4
119