Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Комплексное использование легких бетонов в промышленном строительстве сейсмических районов 18
I.I. Основные тенденции в развитии промышленного строительства 18
1.2. Сырьевая база для производства заполнителей легких бетонов 25
1.3. Применение конструкций из легкого бетона в особых условиях строительства 39
Выводы 50
ГЖВА П. Научно-методические основы экономической оценки производства и применения облегченных конструкций в сейсмостойком строительстве 53
2.1. Методические основы статистического анализа затрат на строительство и восстановление объектов, подверженных сейсмическим воздействиям 53
2.2. Методика определения экономической эффективности объектов, возводимых из легкобетонных конструкций в сейсмических районах ^0
2.3. Особенности методики расчета экономической эффективности при выборе рациональных решений сейсмостойких свайных фундаментов . 89
Выводы 98
ГЛАВА Ш Экономическая эффективность применения сейсмостойких легкобетонных конструкций в промышленном строительстве 101
3.1. Определение потребности в сборном железобетоне для промышленного строительства и расширение производства легкобетонных конструкций ЮІ
3.2. Экономические преимущества применения конструкционного керамзитобетона в промышленном строительстве И6
3.3. Эффективность применения легкобетонных конструкций в сейсмостойком строительстве 136
Выводы 160
Заключение 164
Литература 172
Приложения 191
- Основные тенденции в развитии промышленного строительства
- Методические основы статистического анализа затрат на строительство и восстановление объектов, подверженных сейсмическим воздействиям
- Особенности методики расчета экономической эффективности при выборе рациональных решений сейсмостойких свайных фундаментов
- Определение потребности в сборном железобетоне для промышленного строительства и расширение производства легкобетонных конструкций
Введение к работе
На современном этапе развития народного хозяйства важные и ответственные задачи по наращиванию производственного потенциала, повышению материального и культурного уровня жизни народа возлагаются на капитальное строительство. За годы десятой пятилетки капитальные вложения в народное хозяйство составили 634 млрд.руб., а основные фонды возросли в 1,4 раза.
Крупную строительную программу предстоит осуществить в одиннадцатой пятилетке. Поэтому совершенствование капитального строительства, повышение его эффективности, улучшение экономических показателей строительного производства оказывает большую роль в успешном решении задач дальнейшего развития производительных сил всех союзных республик и экономических районов СССР /6-8/.
В своем докладе на торжественном заседании, посвященном 60-летию образования СССР, тов. Ю.В. Андропов указывал : "Современные производительные силы требуют интеграции даже тогда, когда речь идет о разных странах. Тем более они требуют тесного и умелого соединения усилий различных регионов и республик в одной и той же стране. Наиболее разумное использование природных и трудовых ресурсов, ... наиболее рациональное включение этого потенциала в общесоюзный, - вот что принесет наибольшую выгоду каждому региону, ... равно как и всему государству"/9,с.П/
Значительный вклад в достижения народного хозяйства страны вносят восточные районы СССР. Коммунистическая партия Советского Союза уделяет постоянное внимание развитию производительных сил Сибири и Дальнего Востока, которые в одиннадцатой пятилетке сделают новый крупный шал вперед. В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на - 5 -период до 1990 года" намечены меры по дальнейшему развитию цветной металлургии, нефтепереработки, рыбной, лесной, деревообрабатывающей промышленности и других отраслей народного хозяйства дальнего Востока / 8 /.
Особое внимание уделяется хозяйственному освоению зоны Байкало-Амурской магистрали, формированию Кжно-Якутского ТПК, опережающему развитию энергетических мощностей региона. В связи с этим предстоит значительное увеличение объемов капитального строительства в Дальневосточном экономическом районе. Здесь предусмотрены более ускоренные темпы строительства по сравнению со среднесоюзными. Капитальные вложения и объемы строительно-монтажных работ /СМР/ на предстоящее 20-летие значительно превысят объем строительных работ, выполненных за все годы существования Советского государства и возрастут почти в 3 раза по сравнению с периодом I96I-I980 гг.
Основные направления научно-технического прогресса в строительстве определены Программой КПСС, решениями съездов КПСС и пленумов ЦК КПСС / 6-Ю /. Они предусматривают совершенствование строительного производства, повышение требований к эффективности, качеству и срокам строительства, опережающее развитие его материально-технической базы, обеспечение объемов работ эффективными конструкциями, изделиями и материалами.
Комплексной программой научно-технического прогресса предусмотрены значительные сдвиги в области строительства на востоке страны в целях ускорения освоения природных ресурсов отдаленных районов и Тихого океана. ЦК КПСС и Сове7ом Министров было принято специальное постановление о комплексном развитии производительных сил Дальневосточного и Восточно-Сибирского экономических районов. Существенная доля в решении поставленных задач ложится на Приморский край - крупный регион социалистической экономики, который должен выпускать одну треть валовой продукции Дальнего Востока и в будущем ускоренными темпами развивать отрасли территориальной специализации и углублять внешние экономические связи.
Широкое использование природных богатств Сибири и Дальнего Востока в интересах коммунистического строительства является важной народнохозяйственной задачей, в решении которой заинтересована и участвует вся наша страна. Повышение экономической эффективности капитальных вложений, направляемых в развитие Дальневосточного региона, - это составная часть проблемы повышения эффективности всей социалистической экономики.
Значительная часть территории Советского Дальнего Востока примыкает к Тихоокеанскому сейсмическому поясу /12, 80-83,91-92/, где происходит до 80 % всех землетрясений с частыми и разрушительными сейсмическими воздействиями. Из 29 % территории СССР, приходящейся на сейсмические районы, 9,5 % /свыше 600 тыс. км / расположено в Тихоокеанском сейсмическом поясе. Из 40 млн. человек, проживающих в сейсмоопасных районах СССР, свыше б млн. находятся на территории, подверженной землетрясениям по Дальневосточному региону.
Максимального уровня на планете достигает активность Тихоокеанского сейсмического пояса, где величина суммарной энергии за последние годы составила свыше 90 % энергии всех землетрясений земного шара. Эта зона включает территорию советского Дальнего Востока с глубокими и зачастую катастрофическими землетрясениями, перечень которых за 60 лет показан в прил. 2.
Интенсивность землетрясений в районах советского Дальнего - 7 -Востока / 27 / характеризуется за период 1962 - 1973 гг. следующими данными /табл. і /.
Таблица 1 Интенсивность землетрясений на Дальнем Востоке : Всего землетрясений в 1962 - 1973 гг. Район : М = 4,5 :М = 4,5* 5:М=6:М=6*7:М=7
Всего по СССР 2171 958 963 221 29 в том числе на Дальнем Востоке 1405 553 661 168 23 То же, в % 64,7 57,7 68,6 76 79,3
Примечание. М - единица измерения энергии землетрясений /см. прил. 2 /.
В сейсмически активных зонах находится значительная часть территории Дальнего Востока и девяти республик, расположенных вдоль южных границ страны, включая крупные промышленные и административные центры: Кишинев, Тбилиси, Ереван, Баку, Ташкент, Алма-Ата, Душанбе, Ашхабад, Фрунзе, 'Симферополь и др. На обеспечение сейсмостойкого строительства в стране ежегодно расходуется около 500 млн.руб. / 30 /. Исходя из намечаемых темпов роста объемов строительно-монтажных работ, к 2000 году эти затраты могут составить свыше 1,5 млрд.руб. Поэтому можно предположить, что каждый процент снижения стоимости строительства сейсмостойких объектов в масштабе СССР позволит сэкономить 15 и более млн. руб. ежегодно.
В связи с этим возрастает актуальность проблемы снижения - 8 -затрат как на строительство новых объектов в сейсмоопасных районах, так и на восстановление эксплуатируемых объектов, подвергшихся сейсмическим воздействиям.
Повьшение уровня индустриализации строительства, применение новых материалов и изделий из высокопрочных и легких бетонов позволили осуществить значительную программу дальнейшего развития производительных сил в сейсмоактивных зонах страны.
Научно-технический прогресс в области строительства в сейсмоопасных районах открывает возможности для разработки и внедрения в практику проектирования и строительства новых разнообразных типов зданий различного назначения с применением конструкций на базе легких бетонов, в том числе конструкционного керамзитобетона, который при рациональном проектировании и качественном выполнении работ позволит обеспечить не только сейсмическую надежность зда-. ний / ЗІ /, но и высокие технико-экономические показатели их эксплуатации.
Экономическая эффективность капитальных вложений в проектирование и строительство различных объектов определяется действующими строительными нормами и правилами / 28, 29, 60, 90 /. Свое назначение они сохраняют и в сейсмических условиях.
За последние годы в стране осуществлены значительные исследования по теории сейсмостойкости строительства, находящейся на грани наиболее сложных разделов теории сооружений, инженерной сейсмологии, теории колебаний, механики грунтов, долговечности строительных материалов и конструкций.
Исследования ученых Института Физики Земли, региональных институтов, изучающих сейсмические воздействия, создание карт сейсмического микрорайонирования, разработка теоретических основ - 9 -вероятностной повторяемости землетрясений на территории страны, создание строительных норм и правил по проектированию и строитель ству в сейсмических районах / 87 / способствуют возведению устойчивых к сейсмическим воздействиям объектов, снижают наносимый после землетрясений ущерб, обеспечивают охрану жизни и безопасность работы людей.
Научно-технические достижения в сейсмостойком строительстве воздействуют на степень сохранности строительных объектов после землетрясений и выдвигают новые требования к экономике строительства. Экономика сейсмостойкого строительства является зарождающейся наукой, перед которой стоят сложные и ответственные задачи.
Советские ученые, проектировщики и строители все шире применяют прогрессивные решения зданий и сооружений, способные выстоять при огромных воздействиях сил природы. При этом особо актуальными являются вопросы снижения стоимости объектов /стадия строительства/ и затрат на их восстановление после землетрясений /стадия эксплуатации/.
С каждым годом повышается роль экономических исследований в сейсмостойком строительстве. Часть из них - исследования Я.М.Айзенберга, В.Н. Дроздюка, Т.Ж. Жунусова, Б.И. Закаева, Н.Г. Каж-лаева, Г.Н. Карцивадзе, В.И. Кейлис-Борок, Т.И. Копыщик, А.И.Мар-темьянова, СВ. Медведева, К.И. Назырова, Ш.Г. Напетваридзе, А.И. Неймана, СВ. Полякова, М.В. шедякова, Б.Х. Шахназаряна, В. В. Ширина и других - охватывают экономическую сторону сейсмостойкого строительства, но не затрагивают вопросы применения конструкций из легкого бетона.
В других работах рассматриваются вопросы производства и применения новых прогрессивных материалов и конструкций, но без - 10 -учета специфики строительства сейсмостойких объектов. Так, в трудах П.Б.Горбушина, В.Г. Киевского, С.К. Лазаревича, М.П. Педа-на, Я.А. Рекитара, К.А. Сергеевой, Н.Ф. Тимошенко и других авторов исследования были направлены на решение вопросов экономики производства и применения новых прогрессивных конструкций и материалов, но не для сейсмостойкого строительства.
Анализ научно-исследовательских работ и отраслевых материалов показывает, что экономика сейсмостойкого строительства еще недостаточно отражена как в нормативных документах, так и в научной литературе. Проектировщики и строители не имеют возможности не только разрабатывать сейсмически стойкие строительные объекты / в частности, объекты, возводимые из легкобетонных конструкций, которым принадлежит будущее/, но и выявлять и полностью учитывать экономический эффект, получаемый в результате этого строительства, так как в настоящее время экономичность сейсмостойкости не учитывается.
Таким образом, анализ рассмотренных работ показывает, что: отсутствуют исследования экономичности применения конструкционных легких бетонов в особых условиях, в том числе сейсмостойкого строительства ; в методическом плане они не направлены на выявление дополнительных экономических преимуществ применения пористых заполнителей бетонов ; недостаточны экономические исследования применения в промышленном сейсмостойком строительстве, к которому предъявляются повышенные, по сравнению с жилищным, требования, конструкций из легкого бетона на основе пористых заполнителей; не разработаны методические документы по выявлению суммар- - II - ной экономической эффективности применения легкобетонных сейсмостойких конструкций как на стадии проектирования и строительства, так и на стадии эксплуатации объектов ; отсутствуют региональные исследования экономических особенностей применения легкобетонных конструкций в Приморском крае и др.
Одной из актуальных задач в исследуемой области является устранение противоречий между техническими возможностями проектирования и строительства объектов, в которых применяются конструкции из легкого бетона с заранее заданными для особых условий свойствами, и экономическими препятствиями, тормозящими их широкое внедрение.
Другой актуальной задачей является решение вопроса о снижении затрат на возведение новых или реконструкцию действующих объектов, а также на восстановительные работы за счет облегчения массы зданий и сооружений. Как известно, методика комплексной оценки этих затрат в зависимости от многообразия условий и факторов до сих пор не разработана.
В этой связи представляется необходимым выделение эффективных областей применения конструкционного легкого бетона, в частности, керамзитобетона, в несущих и ограждающих конструкциях с учетом изменения надежности различных объектов производственного и жилищно-гражданского назначения в особых условиях.
Предметом настоящего исследования являются совокупные технико-экономические характеристики облегченных конструкций в производственных и других объектах, возводимых в сейсмических районах, на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.
Объектом исследования является строительство и эксплуатация зданий и сооружений в сейсмически активных зонах Дальнего Востока из прогрессивных конструкций на основе легких бетонов из местного сырья.
Цель диссертационной работы состоит в исследовании факторов, способствующих повышению экономической эффективности строительства и эксплуатации объектов в условиях Тихоокеанского сейсмического пояса с учетом затрат на обеспечение их сейсмостойкости и восстановление зданий и сооружений после землетрясений, разработка на этой основе научно-методических положений и практических рекомендаций, а также их внедрение в производственное и жилищно-гражданское строительство в сейсмических районах СССР.
Основные задачи исследования, вытекающие из поставленной цели, состоят в следующем : выявление факторов, способствующих повышению экономической эффективности строительства в сейсмических районах ; разработка методических рекомендаций по определению экономической эффективности объектов, возводимых из прогрессивных облегченных железобетонных конструкций в сейсмических районах, в том числе при выборе рациональных решений сейсмостойких свайных фундаментов ; проверка разработанных автором методов технико-экономической оценки на стадиях проектирования, экспериментального строительства и эксплуатации объектов промышленного, транспортного, энергетического и жилищного строительства в различных условиях с осуществлением натурных экспериментальных сейсмических воздействий ; обоснование направлений повышения экономической эффектив- - ІЗ -ности комплексного использования конструкций из легкого бетона в сейсмоактивных зонах.
Методической и теоретической основой работы являются труды основоположников марксизма-ленинизма ; Программа КПСС, решения съездов партии и пленумов ЦК КПСС. В основу исследования положена методика сравнительной оценки комплекса факторов, влияющих на повышение эффективности строительства.
В диссертации применительно к поставленным задачам используются методические и нормативные документы Госстроя СССР и его Научно-исследовательского института экономики строительства, материалы Госплана СССР, планирующих организаций Дальнего Востока и Приморского края, труды ученых-экономистов и сейсмологов, работы ДальНИИСа, Харьковского Промстройниипроекта и других научных и проектных институтов, а также отчетные данные предприятий строительной индустрии Приморского края.
В работе использованы различные экономико-математические методы решения задач определения экономической эффективности капитальных вложений в строительство сейсмостойких сооружений и другие методы исследований /факторный анализ, методы группировок и логического анализа, экономико-статистические и аналитические методы и т.д./.
На защиту выносятся методические рекомендации по определению экономической эффективности объектов с применением легкобетонных конструкций, возводимых в сейсмических районах /Тихоокеанский сейсмический пояс/, включающие: методику оценки экономической эффективности объектов сейсмостойкого строительства на стадии их проектирования и возведения ; методику оценки экономической эффективности сейсмостойкости объектов с учетом повторяемости сейсмических воздействий ; особенности расчета экономического эффекта при выборе рациональных решений сейсмостойких свайных фундаментов.
Научная новизна работы заключается в следующем: установлены аналитические зависимости, позволяющие определять суммарные затраты и экономический эффект в течение всего периода функционирования сейсмостойкого объекта, в том числе полные затраты на стадии эксплуатации для сохранения и восстановления объекта после сейсмических воздействий; обосновано применительно к различным сейсмоактивным зонам несоответствие разовых первоначальных затрат на сейсмозащиту по сравнению с многократными затратами на подцеркание объектов после землетрясений; разработаны рекомендации по применению экономико-математических методов при оценке экономической эффективности сейсмостойких объектов, в том числе свайных фундаментов /с учетом затрат на стадии строительства и общей суммы затрат на осуществление вероятных восстановительных работ для ликвидации последствий землетрясений за нормативный срок службы объекта/ ; систематизированы и классифицированы дополнительные затраты, необходимые для проведения антисейсмических мероприятий с применением традиционных решений в зависимости от силы максимального сейсмического воздействия на объекты; впервые на базе опубликованных данных по программе корреляционно-регрессионного анализа на ЭВМ рассчитана величина затрат на восстановление производственных объектов после землетрясений различной интенсивности ; - 15 -на основе сравнительных расчетов различных вариантов разработаны рекомендации по выбору рациональных решений облегченных конструкций объектов производственного и градцанского назначения с учетом дополнительных затрат на всех стадиях строительного производства в конкретных сейсмоактивных районах.
Практическая ценность и реализация работы в строительстве заключаются в следующем. На основе технико-экономических исследований автора им предложены наиболее эффективные в экономическом отношении разработки ДальНИИСа для Дальневосточного экономического района, включающие различные прогрессивные решения с применением конструкционного легкого бетона.
В практике производственного строительства Дальнего Востока при участии автора сооружены базы Дальтехмонтажа и Владивостокских горэлектросетей, в которых в каркасе зданий комплексно применены легкобетонные конструкции. Кроме того, на основе технико-экономических исследований автора на 20 объектах внедрены керам-зитобетонные плоскопрофилированные сваи, а также начато внедрение в практику строительства крупноразмерных плит покрытия типа 2 Т размером 3 х 18 м.
Ашгробация и внедрение результатов исследований. Полученные в ходе исследований результаты доложены на семинарах, конференциях, совещаниях: зональной научно-технической конференции "Проблемы механики грунтов, оснований и фундаментов в условиях глубокого сезонного промерзания грунтов Дальнего Востока / Владивосток, 1983 г./ ; I Всесоюзном совещании и Ш научной сессии Дальневосточной секции MCGCG "Сейсмичность и сейсмостойкое строительство на Дальнем Востоке" /Владивосток, 1982 г./; Всесоюзном совещании "Зунда- ментостроение в сложных грунтовых условиях" /Алма-Ата, 1977 г./ ; ІУ Всесоюзной конференции по динамике оснований и подземных сооружений /Ташкент, 1977 г./ ; республиканском совещании "Пути снижения трудозатрат, повышения качества и уменьшения сроков производства работ в энергетическом строительстве" /Запорожье, 1978 г./ ; научно-технической конференции "Повышение эффективности строительства в Магаданской области в свете решений ХХУ съезда КПСС" /Магадан, 1977 г./ ; научно-технических конференциях "Перспективы развития и опыт внедрения новых строительных материалов и конструкций на Дальнем Востоке" /Хабаровск, 1978 ; Владивосток, I979-I98I гг./ ; Приморских краевых научно-технических конференциях и годичных сессиях Ученого совета Дальневосточного пром-стройниипроекта / 1972 - 1983 гг./.
В результате внедрения рекомендаций автора при проектировании и экспериментальном строительстве объектов различного назначения за 1976 - 1982 гг. получен экономический эффект в сумме 1489 тыс.руб.
Основные положения, выводы и предложения автора диссертации вошли составной частью в отчеты ДальНИИСа, во "Временные технические условия на проектирование, изготовление и применение крупноразмерных элементов покрытия типа 2 Т из высокопрочного мелкозернистого керамзитобетона для промышленных зданий", в "Методические рекомендации по определению экономической эффективности объектов с применением легкобетонных конструкций, возводимых в сейсмических районах /Тихоокеанский сейсмический пояс/", которые одобрены научно-техническим советом ДальНИИСа Госстроя СССР. Разработки автора об особенностях оценки использования конструкций из легкого бетона в сейсмоактивных зонах включены в план - 17 -работы научно-технического совета Госстроя СССР на 1984 г.
По материалам диссертационного исследования лично и в соавторстве опубликовано 19 работ общим тиражом 11,5 печ. листов.
Работа выполнена на базе исследований автора, проведеннык в ДальНИИСе под руководством доктора экон. наук, профессора М.П. Педана и кандидата техн. наук Б.А. Пышкина.
Основные тенденции в развитии промышленного строительства
Капитальное строительство вместе с машиностроением осуществляют расширенное воспроизводство основных фондов народного хозяйства страны. Постоянный рост капитальных вложений является одной из характерных черт поступательного развития советской экономики. В соответствии с "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года" в XI пятилетке объем капитальных вложений в народное хозяйство возрастет на 12 % I 8 /, а в ХП пятилетке - еще на 7 %. Одновременно значительно увеличиваются капитальные вложения в сферу материального производства, прежде всего, - в промышленность. За 15 лет рост капитальных вложений в сферу производства составит более 40 %.
Блеете с ростом капитальных вложений будут возрастать абсолютные объемы строительно-монтажных работ, хотя их доля в капитальных вложениях снизится в 1986-2000 гг. с 48,5 до 43-45 %. В районах Сибири и Дальнего Востока темпы роста годовых объемов строительно-монтажных работ /включая капитальный ремонт/ почти в 2 раза превысят средние показатели по стране в целом.
Нормативная продолжительность строительства будет снижена к 2000 году на 25-35 %, а сроки возведения зданий и сооружений будут сокращены в 2-2,5 раза. В то же время повышается доля полносборного строительства - с 40 % в 1980 г. до 50-53 % к 1990 г. и до 63-66 % - к 2000 г. В связи с этим возрастает необходимость опережающего развития производства прогрессивных строительных материалов и конструкций.
Предусмотрено изменение структуры капитальных вложений - в общем их объеме увеличиваются затраты на реконструкцию, расширение и модернизацию производственных предприятий.
В перспективе существенные изменения произойдут и в структуре объемно-планировочных решений промышленных зданий - будет повышаться их этажность, широкое распространение получит блокирование, большинство предприятий будет возводиться в составе промышленных узлов. Попрежнему в производственном строительстве будут преобладать здания с железобетонным, и стальным каркасом / 75 % /. В покрытиях зданий будут применяться железобетонные плиты, стальной профилированный настил, асбестоцемент, дерево и другие материалы, широкое распространение получат облегченные большепролетные плиты и другие прогрессивные несущие и ограждающие конструкции.
Основное место в промышленном строительстве занимают разнообразные сборные и монолитные железобетонные конструкции. По объему производства сборного железобетона Советский Союз прочно удерживает первое место в мире. О темпах роста сравнительно молодой отрасли, насчитывающей 30 лет с момента принятия ЦК КПСС и Советом Министров СССР Постановления "О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строи? тельства" / 1954 г. /, можно судить по следующим данным.
Производство сборного железобетона увеличилось с 2,5 млн.м в 1954 г. до 85 млн.м3 в 1970 г., то-есть в 34 раза. В это время суммарный объем капитальных вложений в производство сборного железобетона в СССР достиг уровня ОПА и более чем на 10 % пре - 20 -высил уровень капитальных вложений в ФРГ, Англии, Франции и Италии вместе взятых. В 1975 г. производство сборного железобетона составило 114 млн.м3, в 1980 г. - 122 млн.м3.
В перспективе предусмотрен дальнейший рост производства сборного железобетона и его использования как основного строительного материала. По прогнозу на последующие годы объем производства сборного железобетона должен увеличиться в 1985 г. до 196 млн.м3, в 1990 г. до 230 млн.м3 и в 2000 г. до 270 млн.м3.
Удельный вес Дальневосточного экономического района в общем объеме производства сборного железобетона в стране составил в 1970 г. около 2,5 %, в том числе Приморского края - менее I % союзного объема / 37 % в объеме Дальневосточного экономического района/. В 1975 г. доля Приморского края уменьшилась до 0,89 % общесоюзного производства сборных железобетонных изделий. Положение существенно не изменилось и в настоящее время.
Наряду с разработкой и освоением принципиально новых эффективных видов сырья и изделий из сборного железобетона обостряется необходимость создания строительных материалов и конструкций в специальном исполнении для районов с особыми условиями строительства: сейсмических, северных, пустынных, зон с вечно-мерзлыми грунтами и т.д., где ежегодно наращиваются темпы производства, возрастают объемы работ.
Поиск новых конструктивных решений объектов, строящихся и эксплуатируемых в районах , подверженных частым землетрясениям, исследование возможности рационального и экономного использования для этих целей богатейших местных природных ресурсов, включая строительные материалы, должны способствовать более длительной и надежной эксплуатации этих объектов, существенному умень - 21 -шению капитальных вложений на их строительство и реконструкцию.
Одним из видов организации массового производства новых строительных изделий являются облегченные ограждающие и несущие конструкции, в общем объеме которых значительный вес занимают изделия из бетонов на пористых заполнителях. Фактический объем их производства составил уже в 1975 г. 19,3 млн.м3, а на конец 1980 г. превысил 30 млн.м3. В перспективе он будет расти еще быстрее: к 1985 г. - 47, к 1990 г. - 100, а к 2000 г. - до 120 млн.м3. Уже к 1990 г. производство конструкций из легких бетонов должно составить 45 % общего объема сборного железобетона.
Для решения поставленных задач необходимо преодолеть отставание в развитии промышленности строительных материалов, продукт ция которой должна опережать темпы роста объемов строительно-монтажных работ, а возрастающий объем производства деталей из легкого бетона должен быть обеспечен ростом выпуска пористых заполнителей - с 43,7 млн.м3 в 1975 г. до 220млн.м3 - в 2000 г.
Методические основы статистического анализа затрат на строительство и восстановление объектов, подверженных сейсмическим воздействиям
Методические основы статистического анализа затрат на строительство и восстановление объектов, подверженных сейсмическим воздействиям В работах советских сейсмологов, экономистов и других специалистов / II, 14, 23, 25, 34, 36, 37, 58, 59, 96 и др. /, посвященных исследованию затрат на строительство и эксплуатацию зданий и сооружений различного назначения /в том числе в районах, подверженных землетрясениям /, показано, что правильную оценку проектируемых и фактических затрат как на строительство новых объектов, так и на восстановление зданий и сооружений, подвергшихся сейсмическим воздействиям, получить сложно ввиду взаимодействия различных факторов, которые можно учесть лишь на основе применения экономико-математических методов. Затраты на восстановление объектов после землетрясений зависят от множества факторов, которые до настоящего времени не были учтены и систематизированы.
Автором проведен статистический анализ многочисленных расчетов различных сметных показателей и результатов определения экономического эффекта от применения конструкционного керамзито-бетона в промышленных зданиях и сооружениях. При этом учитывались назначение объектов, их конфигурация, размеры и другие особенности, обусловленные различиями объемно-планировочных и -конструктивных решений промышленных зданий и сооружений.
На основе проведенного анализа получены аппроксимирующие зависимости, позволяющие в обобщенной форме определять расчетные значения народнохозяйственного экономического эффекта, сметную стоимость, требуемые объемы керамзитобетона и расхода стали, а также затраты, необходимые для восстановления эксплуатационной пригодности сооружений вследствие нарушений, вызванных сейсмическими воздействиями /рис. 2/.
Таким образом, полученные зависимости характеризуют 3 группы показателей:
I/ удельного экономического эффекта,
2/ стоимостных и материальных затрат при возведении объектов,
3/ затрат на восстановление конструкций, пострадавших от землетрясений.
Приведенная зависимость / 6 /, определенная на базе традиционных решений, рекомендуется для использования в качестве эталона затрат на восстановление объектов.
На разрушение объектов преимущественно влияет интенсивность сейсмического воздействия. При прочих равных условиях затраты на восстановление зависят от силы землетрясения. Остальные факторы являются сопутствующими и определяются множеством региональных условий. Эти затраты описываются математической зависимостью, установленной автором по программе корреляционно-регрессионного анализа. Она была установлена на основании обработки данных о разрушении объектов после Камчатского / 1971 /, Новицко-Николаевского / 1971 /, Покровского / 1976 /, двух Ташкентских / 1966 и 1971 /, Карпатского / 1977 / и др. землетрясений / 23, 24, 33, 37, 58, 75 /, а также многолетнего зарубежного опыта / 33, 65 /.
Эта зависимость позволяет обосновать размеры дополнительных расходов на восстановительные работы для ликвидации последствий землетрясений за нормативный срок службы здания по классам и сейсмоактивным зонам строительства.
Установлено, что одному и тому же значению X в различных случаях соответствуют различные значения Ч/ . Здесь X = [ » где Jf - интенсивность J землетрясений в баллах по шкале MSK - 64 или по ГОСТ 6249-52 /прил. 2 /,
VJL - затраты на восстановление объектов в процентах от стоимости строительно-монтажных работ, выявленные в работе и приведенные ниже / табл. 2.4. /.
На основе обобщения достаточно большого числа наблюдений / 23, 30, 33, 37, 58, 75 / установлены их средние значения. В силу закона больших чисел статистическое среднЕе близко к математическому ожиданию. Поскольку У и Я- являются случайными величинами, имеющими совместное распределение вероятностей, то наиболее всего применим закон статистической регрессии / в математической статистике - это зависимость среднего значения величины Я от другой величины X /, так как здесь имеются две линии зависимостей регрессии: U по X и X по у.
Автором был применен способ приближенного определения линий регрессии и корреляционного отношения, а также метод корреляционно-регрессионного анализа. Получена нормальная корреляционная зависимость, так как линия регрессии - прямая, с коэффициентом корреляции к = 0,96.
В процессе экономико-математического анализа также осуществлены:
- проверка зависимости
на примере данных о фактическом ущербе от исследуемых землетрясений Дальнего Востока /рис. 3 / ;
- корреляция затрат на ремонт и восстановление объектов в зависимости от сейсмических условий пункта строительства, нормативного срока службы, объекта, его вида, капитальности, конструктивного решения и строительного материала, а также сравнение с аналогом ;
- расчет суммарных затрат за нормативный срок службы / Тн / объекта на стадии строительства и эксплуатации ;
- обобщение дополнительных данных , характеризующих надежность решений, с постепенной конкретизацией эффективности применения этих решений для сейсмостойкого строительства ;
Особенности методики расчета экономической эффективности при выборе рациональных решений сейсмостойких свайных фундаментов
В соответствии с народнохозяйственным планом XI пятилетки на строительно-монтажные работы в восточных экономических районах страны направляются крупные средства. Значительная территория этих районов находится в сейсмически активных зонах, где необходимо строгое соблюдение специальных условий и требований строительных норм и правил. Особые требования предъявляются к наиболее ответственной части объектов - фундаментам / 85, 86 /. На обеспечение сейсмостойкости фундаментов ежегодно расходуется до 200 млн.руб., в том числе в восточных районах - не менее 30 млн.руб. Одновременно повышается потребность в финансовых и материальных затратах на обеспечение сейсмостойкого строительства и требуются дополнительные трудовые ресурсы и строительная техника.
С целью сокращения затрат на строительство объектов и их восстановление после сейсмических воздействий, ускорения сроков возведения новых объектов, обеспечения надежности в период эксплуатации в нашей стране и за рубежом проводятся разносторонние исследования. Одним из эффективных направлений научно-технического прогресса является применение сейсмостойких фундаментов на базе местных строительных материалов, например, на мелкозернистом керамзите, как наиболее распространенном в СССР сырье для производства высокопрочных, легких и достаточно надежных в сейсмическом отношении конструкций.
Однако применение таких решений на практике ограничено по ряду причин. Одной из них является отсутствие методики, позволяющей оценить разносторонние затраты, выбрать наиболее рациональный вариант. Необходимость разработки такой методики подчеркивалась на Всесоюзном совещании по фундаментостроению в сложных грунтовых условиях в г. Алма-Ате / 18 /.
В связи с многообразием условий и правил, подлежащих учету при проектировании фундаментов объектов различного назначения, возводимых в сейсмических районах, представляется необходимым при технико-экономической оценке и сопоставлении вариантов проектных решений на различных стадиях учитывать ряд излагаемых ниже специальных особенностей и требований.
Использование действующих нормативов/СН 509-78 и СН 423-71х - 2-е издание/ для технико-экономического расчета или анализа представляется нам не вполне приемлемым. Дело в том, что они не предусматривают выявление затрат, зависящих от сейсмических воздействий на стадии эксплуатации объектов, и не позволяют учесть эффективность надежности конструкций за полный срок службы. Кроме того, строительные нормы и правила предусматривают включение затрат на антисейсмические мероприятия одноразово / в сметной стоимости / и не учитывают затраты на восстановление разрушенных и поврежденных конструкций и объектов строительства.
Особенностью технико-экономической оценки разных проектных решений является учет в ряде случаев их многовариантности, что существенно осложняет технико-экономический анализ. Выбор -проектного решения нередко определяется результатами технико-экономического сравнения условий, при которых собственно технические решения вариантов оказываются равноприемлемыми по техническим требованиям, предъявляемым СНиП. . Так, например, при внедрении 20 объектов промышленного, энергетического, жилищного и транспортного строительства в районах Дальнего Востока были осуществлены проектные проработки и выполнены ТЭО от 2 до б вариантов по каждому из объектов /табл. 2-6 прил. 4 /.
Экономичность сейсмостойких фундаментов зависит от множества технических факторов: грунтовых условий / предполагается, что в упругой среде отсутствуют деформации фундаментов, а на слабых грунтах они усиливаются, что, в свою очередь, приводит к увеличению стоимости восстановительных работ / ; силы сцепления присоединенной массы фундамента с грунтом ; типа сцепления фундамента с каркасом /рессорный или другой/; закономерностей передачи сейсмического воздействия от грунта к сооружению и т.д. При определении экономической эффективности рациональных решений сейсмостойких фундаментов следует учитывать: на стадии проектирования / строительства / - условие сопоставимости фундаментов по их несущей способности, для чего целесообразно приводить все технико-экономические показатели к единой размерности, например, к 100 кН / 10 тс /табл. 4 прил.4 / ; на стадии эксплуатации после каждого сейсмического воздействи вия - реальные условия их работы при сейсмической вибрации в зависимости от величины вертивальной нагрузки / фактор облегчения /, изменения несущей способности свай / /г?е /, прочности - 92 материала от сейсмических или динамических воздействий / /. Указанные выше факторы отражают реальные местные условия работы свайных фундаментов. В связи с этим в расчет экономической эффективности по фундаментам введены коэффициенты 7Ие и J{e . Сейсмический коэффициент условий работы 4ц , характеризующий снижение несущей способности свай в период действия вертикальной статической и инерционной нагрузки, отражает осадки фундамента и как следствие - дополнительные разрушения /затраты на восстановление / в зависимости от вида грунта и величины сейсмического воздействия. Величины Pi для условий районов Тихоокеанского сейсмического пояса приведены в табл. 2.7. Несущая способность свайных фундаментов повышается при снижении массы- вышележащий конструкций, что достигается за счет их облегчения.
Определение потребности в сборном железобетоне для промышленного строительства и расширение производства легкобетонных конструкций
Достижения научно-технического прогресса во многом зависят от снижения массы возводимых зданий и сооружений. Исследования показали, что снижение массы несущих и ограждающих конструкций зданий может быть достигнуто в основном за счет применения легких бетонов, в частности, конструкционного керамзитобетона. Снижение массы конструкций объектов может быть осуществлено как за счет выбора заполнителя бетона, так и за счет конструктивного улучшения изделия /уменьшения сечения и т.п./. Оно имеет особое значение для районов Дальнего Востока и Крайнего Севера, где строительство осуществляется в основном на слабых грунтах либо в сей-смоопасных районах и где из-за дальности перевозок значительны затраты на доставку конструкций.
Для обеспечения более широкого внедрения конструкций на базе легкого бетона в районах Дальнего Востока в 1973 г. в Даль-НИЙСе были созданы отделы внедрения и экспериментального проектирования. На заводе железобетонных изделий института отрабатывалась технология изготовления конструкций, параллельно ей -режимы и методы термообработки, исследовались виды армирования и натяжения и другие вопросы. Неотъемлемой частью каждой научно-технической разработки было проведение с участием и под руководством автора детальных технико-экономических исследований, обязательное условие которых - поиск наиболее эффективных решений.
На основании выполненных экономических исследований по отдельным конструктивным решениям, результаты которых обобщены в научно-технических отчетах / 100, 103 - 107, 109 - III, 120 - 127, 129 /, появилась возможность рекомендовать к широкому внедрению ряд эффективных научно-технических разработок. Кроме отдельных конструктивных решений, экономические исследования проводились и в целом по зданию / 75, 102, 1-24, 127 /.
Основные показатели эффективности комплексного применения конструкционного керамзитобетона и по отдельным научно-техническим разработкам приведены в прил. 3, 4, 5, 6, 10, в табл. 3.4 - 3.9.
Первоначально была сделана попытка установить область рационального применения облегченных конструкций на базе высокопрочного керамзитобетона без изменения опалубочных форм типовых конструкций.
Задача рассматривалась на примере трех объемно-планировочных решений одноэтажных восьмипролетных /по 18 м / зданий высотой 10,8 м, размером 144 х 144 м, предназначенных для эксплуатации в нормальных температурно-влажностных условиях. Шаг колонн - б и 12 м. Плиты покрытия - ребристые и из плит-оболочек / типа ЮйС /. Здание оснащено мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т. Отдельные конструкции были подобраны из типовых серий с учетом расчетных нагрузок районов строительства. Замена конструкций из тяжелого бетона выполнена на базе проектных разработок ДальНИИСа.
Технико-экономические расчеты произведены на основании действующих методик, инструкций, нормативов и цен. В результате расчетов было установлено, что основное влияние на эффективность применения керамзитобетонных конструкций оказывает снижение массы зданий на стадии строительства. Здесь экономический эффект зависит от дальности доставки конструкций и вида транспорта. Так, перевозка облегченных конструкций / без изменения опалубочных форм / железнодорожным транспортом экономически неэффективна для всех зданий независимо от расстояния перевозки.
При доставке автотранспортом на сумму приведенных затрат влияет разновидность заменяемых конструкций и стоимость ранее сложившихся затрат на их изготовление в различных условиях. Однако во всех случаях имеется экономический эффект, зависящий от расстояния доставки / по зданию с различными решениями покрытий при шаге колонн 12 м /. По зданию с шагом колонн б м эффективная область применения керамзитобетонних конструкций охватывает зону, находящуюся от Владивостока на расстоянии 20 км, от Хабаровска -50 км, отБлаговешенска - 100 км.
При доставке конструкций морским транспортом во всех случаях имеется экономический эффект, сумма которого зависит от дальности перевозок и составляет на одно здание от 62 до 89 тыс.руб.
Таким образом, даже в самых неблагоприятных условиях внедрения конструкционного керамзитобетона, когда применяются просто облегченные конструкции существующих типов, имеется определенный экономический эффект. Значительное улучшение многих технико-экономических показателей наступает лишь при комплексном объемно-планировочном решении зданий из облегченных конструкций, их укрупнении, снижении массы за счет уменьшения конструктивных форм, применении высокопрочных сталей и высокомарочных цементов.
По такому пути пошли в ДальНЙИСе, когда стали совершенствовать вначале отдельные конструктивные решения зданий различного назначения / 16, 17, 45, 100, 105, 106, 107, 124 /, что стало основой проектирования и строительства /вначале экспериментального, а затем и более широкого / многочисленных по размерам, назначению, расположению и другим характеристикам промышленных объектов, а впоследствии перешли к комплексным объемно-планировочным решениям зданий из легкобетонных конструкций.
Начиная с 1972 г. , автором выполнялись теоретические иссле - 120 -дования, а с 1973 г. с его участием велись поиски рациональных решений отдельных конструктивных разработок. На основании детальных экономических расчетов производилось их конструктивное улучшение, намечались пути более эффективного внедрения.
Показатели снижения затрат, отраженные в научно-технических отчетах и публикациях /42-46, 49, 51, 52, 72, 73, 100, Ї04 - III, 118, 120, 129, 132 /, приведенные к единой размерноети / м / площади здания, -. кім3 примененного сырья и к I руб. стоимости керамзита показаны ниже в таблицах и на рисунках. Показатели по отдельным зданиям-представителям, на примере одной из конструкций / свай ППГУ /, в процентах - приведены в прил. 3, 5, 6, в табл. 3.4, 3.8, ЗЛО.
Рассмотрим полученные результаты расчетов экономических преимуществ применения конструкционного керамзитобетона на примере одной из несущих конструкций.
