Проектирование зданий

Проектирование здания  – важная часть инвестиционного процесса. Цель проектирования - реализация архитектурной идеи (концепции) здания, разработанной архитектором по заданию заказчика.

 Стоимость проектирования здания зависит от трех факторов: от площади здания, сложности проектных решений, и  уровня затрат проектной организации.

Можно ли сделать так, чтобы в современных российских условиях проектирование и строительство не превратились для инвестора в непредсказуемый  и рискованный эксперимент?

Выбор надежного проектировщика существенно уменьшает все возможные риски инвестиционного процесса.

Архитектурно- проектное бюро АПБП  - надежный проектировщик. Это значит, что проекты будут качественными и вы сэкономите ваши важнейшие ресурсы - время и деньги.

• Нас не поставят в тупик никакие технические сложности.
• Мы выполним проект на безупречном техническом уровне.
• Мы своевременно предупредим заказчика о возможных проблемах на всех этапах работы и поможем их избежать.
• Мы профессионально взаимодействуем с командой заказчика.
• Мы идем на встречу заказчику во всём, что не противоречит нормам и правилам проектирования.
• Мы не заваливаем заказчика дополнительными соглашениями за изменение - в стоимость наших работ включены все разумные варианты изменений, что позволяет закончить работу в рамках первоначальной стоимости.
• Наши заказчики говорят, что с нами удобно работать

Жилой комплекс Grand Deluxe на Плющихе - одно из зданий, которые мы проектировали для девелоперской компании Донстрой

С юридической точки зрения процесс проектирования регулируется Градостроительным кодексом Российской Федерации и 37 главой Гражданского кодекса РФ. По закону проектировщик может приступать к проектированию  (на стадии Проект)  только при наличии у заказчика ГПЗУ (Градостроительного плана земельного участка) и только в границах принадлежащего застройщику участка. В ГПЗУ, разработанном местными органами архитектуры в соответствии с Генеральным планом развития города, содержится информация о всех видах разрешенного использования участка застройки. А именно - границы участка застройки, границы публичных сервитутов, ограничительные параметры проектируемого здания, технические условия подключения здания к сетям инженерно-технического обеспечения (энергия, теплоснабжение, газоснабжение, водоснабжение, водоотведение, телефонные сети).

Квартал бизнес класса "Наследие" - строящееся жилое здание, которое мы проектировали в 2013 году для компании Галс-Девелопмент

Проектировщик может проектировать только на основании ГПЗУ и в строгом соответствии с ГПЗУ, а также в точном соответствии с утвержденным заказчиком Заданием на проектирование и предоставленными заказчиком Исходными данными. Важность задания на проектирование обусловливается статьей 760 Гражданского кодекса Российской Федерации, предписывающей проектной организации выполнять работы в строгом соответствии с утвержденным заказчиком заданием. Проектные работы, произведенные на основании договора на проектирование, который не содержит задания на проектирование, как неотъемлемой части договора, являются незаконными, а договор на проектные работы, как показывает судебная практика, может быть обжалован и признан ничтожным (не имеющим законной силы) в судебном порядке. Более того, даже содержащий задание договор  может быть признан ничтожным, если задание на проектирование не утверждено заказчиком.

Помимо задания, заказчик проектных работ должен предоставить проектировщику исходные данные, в числе которых материалы геологических и геодезических изысканий, технические условия на подключение инженерных сетей и и другие документы.

Одной из сложностей, при проектирования в России является запутанное и постоянно меняющееся нормативное регулирование процесса проектирования. Российские нормы находятся в переходном состоянии от советских норм проектирования к современным нормам. Многие из них потеряли актуальность, но все еще используются.

Состав и содержание проектной документации регламентируется специальным постановлением правительства Российской Федерации. Проектная документация на строительство зданий разрабатывается в две стадии. Первая стадия - Проектная Документация (основные проектные решения без детализации). Вторая стадия - Рабочая документация (как правило, разрабатывается после прохождения экспертизы). На этой стадии выполняется детальный проект здания с полной спецификацией.

Основными заинтересованными участниками процесса проектирования здания являются Заказчик, Застройщик, Инвестор, Девелопер, Собственник, Проектировщики, Строители и Конечные потребители. Некоторые из этих ролей могут совмещаться. 

На процесс проектирования также оказывают большое влияние и другие его участники - собственники инженерных сетей и коммуникаций, снабжающие проектируемое здание электричеством, газом, водой, централизованным отоплением, и другими удобствами, местные органы власти, органы архитектурного и строительного надзора, экспертизы, эксплуатирующие организации, различные городские службы и инстанции с которыми необходимо согласовывать проект, в результате чего он может существенно изменяться или в самых драматических случаях может быть остановлен.

Технологический порядок проектирования  регламентируется главным документом в области градостроительной деятельности – Градостроительным кодексом Российской Федерации, статьей 759 Гражданского кодекса РФ, а также целым рядом правовых актов и нормативно-технических документов.

      Самая важная и ответственная работа в процессе проектирования здания - разработка конструктивных решений.  Эта работа выполняется специалистами конструкторами и заключается в подборе конструктивной схемы здания, идеально отвечающей  его архитектурной модели, разработанной архитекторами и выполнении прочностных расчетов несущих элементов здания. Например, при проектировании многоэтажного здания из железобетонных конструкций, конструкторы должны на первом этапе:  

- выбрать конструктивную схему здания (рамный каркас, связевый каркас, смешанный каркас, рамно-связевый каркас);

- выполнить температурный расчет железобетонного каркаса здания, учитывающий температурные нагрузки на конструкцию здания для конкретных климатических условий. Произвести расчеты параметров температурно-усадочных и осадочных швов здания, в ходе которых определяются необходимые расстояния между швами, предотвращающие деформацию и разрушение конструкций, вследствие того, что железобетонные здания и сооружения, будучи статически неопределенными системами, помимо усилий от множества внешних нагрузок, принимают на себя также и внутренние нагрузки, вызванные изменением температуры бетона и усадкой (осадкой ) здания.

На втором этапе:

- Выбрать шаг разбиения конструкции здания на конечные элементы;

- Построить матрицу жесткости и подготовить расчетную модель для проектирования здания;

- при необходимости проверить и откорректировать расчетную модель;

- произвести грубый предварительный расчет, который должен выявить и исключить наличие явных ошибок;

- выравнять узлы построенной модели и сгенерировать результирующий проект;

- смоделировать пилоны и балки;

- рассчитать жесткость элементов конструкции здания в первом приближении;

- выполнить первый оценочный расчет с целью исключения грубых ошибок;

- смоделировать и оценить качество совместной работы всего сооружения (каркаса здания) с его основанием (фундаментом);

- смоделировать плитный фундамент и (или) свайное основание здания;

Мозаика перемещений проектируемого здания относительно глобальной оси X. Модель перемещений здания под влиянием собственного веса конструкции (масштаб перемещений увеличен в 1000 раз).

 

На третьем этапе:

- определить и проанализировать все возможные виды нагрузок, которые будут действовать на здание, по степени вероятности их воздействия в процессе эксплуатации. (Список и классификация видов нагрузок очень велики: при проектировании учитываются нагрузки постоянные, временные и кратковременные, снеговые, ветровые, гололедные, температурные, нагрузки от людей в помещениях, автомобилей на стоянках и в других частях здания, мебели, складируемых материалов и стационарного оборудования, вес частей и собственных конструкций здания, вес и давление грунтов, горное давление, гидростатическое давление, давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, вес отложений производственной пыли, нагрузки, обусловленные деформациями основания, оттаиванием вечной мерзлоты, изменением влажности, усталостью, усадкой и ползучестью материалов, изменением структуры грунта, а также сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки, возникающие в случае пожара, нагрузки от возможных столкновений транспортных средств с частями проектируемого здания и.т.д., и.т.п.)

- выполнить расчет сочетания нагрузок, в том числе вариантов наиболее неблагоприятного и критического сочетания нагрузок;

- рассчитать значение коэффициента надежности и применить его в зависимости от типа проектируемого здания (уровни ответственности - высокий, особо высокий, нормальный и пониженный);

На четвертом этапе:

- определяется общая устойчивость здания. Любое здание только внешне выглядит абсолютно неподвижным. В реальности каждое здание под влиянием множества разнообразных внешних и внутренних воздействий (нагрузок) постоянно отклоняется от своего идеального вертикального положения. В каждом из таких, визуально не заметных, отклоненных состояний, вертикальные нагрузки на здание возрастают и, в свою очередь, создают дополнительные воздействия, увеличивающие деформацию конструкций.

У больших зданий, в следствие их огромного веса в случае недостаточной жесткости конструкций, возрастание нагрузок от вышеуказанных невидимых колебаний при определенных условиях может достичь  критических значений и привести к обрушению здания. Поэтому при проектировании здания инженерами-конструкторами рассчитывается критический вес здания - вес, при котором становится  возможной и вероятной потеря строением устойчивости. Также требуется рассчитать изгибные и крутильные критические веса, для чего предварительно определяется параметр плана здания, центр изгиба и центр массы здания с учетом совместной работы подземной и надземной части конструкции;

 - выполняется расчет здания на динамические нагрузки (динамический расчет несущих конструкций). Поскольку на здание действуют не только статические (постоянные) нагрузки, такие, например, как собственный вес здания, но и временные, и переменные,  такие как ветер, снег, вибрация (в некоторых случаях рассчитывается влияние взрывов - при проектировании некоторых видов сооружений - плотины, мосты, капониры, укрытия, оборонительные сооружения), учитывается  возможная сейсмическая активность. Также необходимо учесть при проектировании воздействие на здание максимальных положительных и отрицательных температур, рассчитываемых  для данного региона, - температурные воздействия приводят к значительным движениям и напряжениям конструкции;

- при расчете динамических нагрузок современных, в том числе высотных зданий особый упор делается на расчете ветровых нагрузок с учетом аэродинамики здания и максимально возможных ветровых пульсаций (порывов ветра) для конкретной климатической зоны. Это связано с тем, что у современных зданий прослеживается тенденция к облегчению веса собственной  конструкции (по мере прогресса строительных материалов и технологий)  вместе с увеличением этажности, объема и парусности. Допустимая амплитуда колебаний верхней части современных  высотных зданий растет. Это придает особое значение качественным ветровым расчетам (иногда применяются специальные аэродинамические расчеты и испытания модели здания  подобные применяемым в самолетостроении);

- учитываются нагрузки от неравномерного промерзания и оттаивания грунта, возможных деформаций основания, нагрузки от людей и грузов внутри здания, а также многие другие нагрузки и неблагоприятное одновременное сочетание различных нагрузок;

- выполняется нелинейный расчет, а также ряд расчетов, называемых специальными, в число которых входят  сейсмический и температурный расчеты, расчет на огнестойкость конструкций и расчет на прогрессирующее обрушение здания. Нелинейный расчет - это вычисление состояний равновесия и проверочные расчеты разными методами достаточности армирования при различных вариантах нелинейного поведения конструкции здания, в том числе при неблагоприятных комбинациях напряжений, деформаций и перемещений конструкции при возможном одновременном воздействии тех или иных нагрузок с учетом незначительных эффектов.

На пятом этапе выполняются расчеты и вычисления:

- длины внецентренно сжатых элементов; влияния случайного эксцентриситета на прочность железобетонных элементов конструкции; предварительная оценка перемещений системы; расчет предельных прогибов; расчет плит перекрытий, колонн, стен, балок и проверка подобранного армирования; уточнение перемещений системы с учетом армирования;

- нормальных, наклонных и пространственных сечений по предельным состояниям, по действиям продольных и поперечных сил, крутящих и изгибающих моментов;

- местного действия нагрузок (местное сжатие, сдавливание, продавливание);

- устойчивости формы и положения конструкции;

- особенностей образования и раскрытия трещин;

- расчет по деформациям;

Модель проектируемого здания в конструкторской программе ЛИРА - САПР, разбитая на конечные элементы. Модель содержит 900 000 узлов и 800 000 элементов.

На шестом этапе выполняются расчеты :

- расчеты  длин внецентренно сжатых элементов;

- влияния случайных...

Определяются:

- расчетные площади поперечного сечения арматуры и масса арматуры;

- показатели минимального продольного армирования стен и плит;

- максимальный процент армирования с учетом последующего возникновения усадочных трещин;

- способы анкеровки арматуры, места стыковки и радиусы загиба арматуры в зависимости от свойств арматуры и прочности бетона в месте загиба;

- способы стыковки, нахлеста и фиксации арматуры;

Выполняется конструирование фундаментных плит, ростверков, колонн, стен и балок.

На последнем этапе проектирования  конструкторы должны подробно описать технологию укладки и фиксации арматуры, заливки бетона и выдержки его до момента достижения проектной прочности, определить способы температурно-прочностного контроля бетона в процессе заливки.

Работа конструкторов не заканчивается на этапе проектирования. В процессе строительства здания команда конструкторов участвует в проведении авторского надзора и практически постоянно присутствует на строительной площадке чтобы лично проконтролировать все самые ответственные операции, такие, например, как укладка арматуры, заливка бетона, проведение испытаний прочности конструкций.

 Помимо конструкторов, в процессе проектирования  принимают участие архитекторы, архитекторы-визуализаторы, ландшафтные архитекторы, дендрологи, генпланисты, генпланисты- вертикальщики, специалисты по пожарной безопасности, инженеры-электрики, инженеры по водоснабжению и водоотведению, инженеры по системам вентиляции, кондиционирования и отопления зданий, инженеры по слаботочным системам, технологи, специалисты по разработке разделов "Проект организации строительных работ", "Проект , специалисты по энергоэффективности, сметчики,

 Конечным продуктом проектирования являются детальные чертежи здания, которые основываются на данных геодезических, геологических и экологических исследований участка строительства и выполняются проектными организациями – членами профессиональных объединений проектировщиков. По рабочим чертежам и в точном соответствии с ними строители возводят здание под контролем авторов проекта (авторский надзор). В рамках авторского надзора в ходе строительства здания проектировщики по просьбе строителей или заказчика могут вносить небольшие изменения в рабочий проект здания, которые фиксируются в листах авторского надзора.

 Результатом работ по проектированию является проектная документация на строительство здания, согласованная в установленном законом порядке с органами местного самоуправления и архитектурного надзора.

АПБП имеет большой опыт проектирования зданий в качестве генерального проектировщика. Мы выпускаем только Качественные и Надежные проекты. Хорошие проекты разрабатываются Хорошими специалистами, а хорошие специалисты стоят хороших денег. Но главный парадокс проектирования зданий состоит в том, что именно хорошие проекты, несмотря на чуть большую стоимость, экономят деньги заказчиков.