Разработка методики многофакторного анализа эффективности реконструкции фасадов зданий сложившейся жилой застройки городов

Актуальность исследования.

Широкомасштабное развитие и внедрение массового индустриального строительства во второй половине XX века, создание новых жилых массивов на свободных окраинных территориях сыграли несомненно положительную роль в решении социальных и градостроительных задач того периода.

Однако на сегодняшний день сложившаяся типовая застройка требует проведения комплексной реконструкции и модернизации. Причины этого заключаются в следующем:

— монотонность и «серость» массового типового строительства, отрицательно сказывающаяся на архитектурном облике городов и районов;

— значительный моральный и физический износ зданий первых периодов типовой жилой застройки;

— недостаточный уровень теплозащитных характеристик жилого фонда относительно современных норм и программ по энергосбережению;

— высокие эксплуатационные затраты на проведение технического обслуживания и ремонтов.

Одновременно с этим, основной жилой фонд типового строительства рассматриваемого периода имеет достаточные запасы по прочности, устойчивости и конструктивной надежности. Это позволяет говорить о том, что данные дома еще могут находиться в эксплуатации в течение многих лет, а перечисленные недостатки являются дополнительным основанием для проведения их реконструкции.

Фасады зданий жилой застройки, во многом определяющие архитектурный облик города, а также обеспечивающие необходимые теплозащитные и эксплуатационные характеристики жилого фонда, требуют особого внимания при проведении их реконструкции.

При этом практический опыт реконструкции фасадов зданий сложившейся типовой застройки на территории города Москвы и Московской области указывает на недостаточно эффективное ее проведение. Существуют примеры, где, наряду с требуемым повышением теплотехнических характеристик ограждающих конструкций, не были должным образом решены вопросы архитектурной выразительности застройки. Повсеместное применение типовых проектных решений и идентичных материалов на реконструируемых объектах зачастую не учитывает архитектурных особенностей прилегающих к ним территорий. Допускаемый брак при проведении строительно-монтажных работ и отсутствие должного контроля качества могут являться причиной снижения долговечности, эксплуатационной надежности и безопасности применяемых конструкций. Сложившаяся хаотичность в применяемых подходах к реконструкции фасадов определяет актуальность выбранной темы.

В связи с вышеизложенным, научной гипотезой исследования является возможность системного управления градостроительно-архитектурным обликом, технико-экономическими и социальными характеристиками сложившейся типовой жилой застройки городов при проведении ее реконструкции с применением современных фасадных технологий, а также возможность оптимизации принимаемых решений.

В предлагаемой системной постановке проблема реконструкции фасадов до сих пор практически не исследовалась, хотя отдельные вопросы повышения градостроительно-архитектурной выразительности сложившейся типовой жилой застройки, ее технико-экономических и социальных характеристик освещались в трудах отечественных и зарубежных ученых.

Среди наиболее известных исследователей этого направления следует назвать: Бархина М. Г., Беккера А. Ю., Белоусова В. Н., Бербикова Ю. А., Булгакова С. Н., Грабового П. Г., Гутнова А. Э., Еремина Б. К., Ефимова А. В., Зитте К., Каменскую М. М., Касьянова В. Ф., Кашкину JI.B., Кутукова В. Н., Лазарева А. Г., Маклакову Т. Г., Матвеева Е. П., Махровскую А. В., Миловидова Н. Н., Попкова Ю. С., Ресина В. И., Ройтмана А. Г., Саари А., Самойлова Д. С., Ткачева В. Н., Федорова В. В., Харитонова В. А., Шепелева Н. П., Шимко В. Т., Шрейбера А. К., Шумилова М. С., Щербина Е. В., Яргину З. Н. и многих других.

Целью диссертационной работы является разработка методов системного анализа вопросов реконструкции фасадов зданий сложившейся жилой застройки городов с применением современных технологий, обеспечивающих эффективное управление градостроительно-архитектурными, технико-экономическими и социальными характеристиками жилого фонда.

Для достижения указанной цели автором поставлены и решены следующие задачи: определены основные факторы, влияющие на архитектурную выразительность жилой застройки, с учетом их воздействия на эмоционально-психологическое состояние населения, и выполнен анализ проблем сформировавшегося архитектурного облика зданий индустриальной жилой застройки 50−90-х годов;

— осуществлена оценка технического состояния фасадов зданий рассматриваемой застройки, наиболее свойственных им дефектов и разработаны предложения по их классификации;

— исследованы проблемы энергосбережения жилой застройки и выполнен анализ отечественных и зарубежных подходов к их решению, в том числе за счет повышения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций;

— проведен детальный анализ основных характеристик современных фасадных технологий реконструкции фасадов зданий, а также существующего опыта их применения на территории РФ;

— проанализированы и структурированы существующие требования по обеспечению эксплуатационной надежности, безопасности и долговечности фасадных технологийвыполнено натурное и лабораторное исследование навесной вентилируемой фасадной системы, позволившее выявить основные критерии и показатели долговечности;

— проведено социологическое исследование, позволившее определить наиболее важные параметры, обеспечивающие максимальный комфорт проживания населения при проведении реконструкции фасадов зданийвыполнен анализ экономических факторов, позволяющих оптимизировать расходы на проведение реконструкции жилой застройки с применением фасадных технологий;

— выстроена иерархия исследованных факторов, представляющая собой систему наслаиваемых уровней, вершиной которой является общая цель работы, а уровнями — критерии (факторы), влияющие на основную цель;

— разработана методика преобразования иерархии в математическую модель, представляющую собой систему матриц, расчет которых позволяет определить степень влияния каждого из параметров на общую цель исследования и выбрать наиболее оптимальное проектное решение;

— проведена апробация разработанной методики поиска оптимального решения на примере трех районов города Москвы, отличных по своим градостроительно-архитектурным, экологическим и другим характеристикам;

— разработаны предложения по повышению эффективности процесса реконструкции фасадов жилой застройки на основе проведенных исследований.

Объектом исследования в диссертации является типовая индустриальная жилая застройка 50−90-х годов, требующая проведения реконструкции.

В качестве предмета исследования в работе выступают градостроительно-архитектурные, технико-экономические и социальные характеристики сложившейся застройки, определяющие методы проведения ее реконструкции с применением современных фасадных технологий.

Теоретической и методологической основой исследования являются положения общей теории систем, современные теории и фундаментальные труды отечественных и зарубежных ученых по актуальным проблемам градостроительства, организации и содержания жилого фонда, законодательные акты Российской Федерации и нормативные документы, определяющие стратегию проведения реконструкции, санации и модернизации сложившейся застройки. В процессе исследования использованы методы: системного подхода, экспертных оценок, анализа иерархий, сравнений и аналогий, обработки результатов проведенных социологических опросов, натурных и лабораторных исследований.

Достоверность результатов документально подтверждена заключениями научно-исследовательских и строительных организаций.

Практическая значимость работы заключается в том, что проведенное исследование может представлять практический интерес для органов власти и управления российских городовученых, изучающих проблемы планирования стратегии развития, реконструкции, модернизации, реновации и обновления сложившейся типовой застройки.

Отдельные результаты и рекомендации по применению системного подхода учитывались при разработке и реализации программы по реконструкции фасадов типовой жилой застройки в г. Королеве. Полученные результаты натурных и лабораторных исследований были использованы при разработке нормативной технической документации по применению навесной вентилируемой фасадной системы «Марморок» на территории РФ.

Материалы диссертационного исследования могут представлять практическую ценность для использования их в учебном процессе в рамках курса «Планировка, застройка и реконструкция населенных мест», читаемого в Московском государственном строительном университете.

Научная новизна заключается в разработке принципов многофакторного анализа показателей эффективности реконструкции типовой жилой застройки с применением современных фасадных технологий и их использования для принятия окончательного решения.

На защиту выносятся: результаты анализа вопросов градостроительно-архитектурных, технико-экономических, энергосберегающих и социальных характеристик сложившейся типовой жилой застройки на территории РФ;

— результаты проведенных исследований, позволившие установить критерии, определяющие эффективность реконструкции фасадов и применяемых проектных решенийметодика расчета установленных критериев, выстроенных в иерархическую форму, на предмет определения степеней влияния каждого из них на общую цель исследования;

— рекомендации по поиску оптимальных проектных решений на примере проведения реконструкции фасадов зданий трех жилых районов Москвы.

Апробация работы. Основные теоретические положения и выводы диссертации, а также ее практические рекомендации представлены автором на международных и российских научно-практических конференциях:

— Научно-техническая конференция «Современные фасадные системы: эффективность и долговечность», Москва, МГСУ, 2008 г.

— Международная научно-техническая конференция «Эффективные тепло-и звукоизоляционные материалы в современном строительстве и ЖКХ», Москва, МГСУ, 2006 г.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано пять печатных работ в ведущих отраслевых журналах общим объемом 2,88 п.л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка литературы из 112 наименований и трех приложений. Общий объем работы изложен на 146 страницах. Основной текст диссертации, включая 14 таблиц и 49 рисунков, занимает 129 страниц.

Общие выводы и рекомендации.

1. Систематизированы принципы создания благоприятной градостроительно-архитектурной среды жилой застройки при проведении ее реконструкции за счет:

— минимизации гомогенных и агрессивных полей, создаваемых фасадами зданий типовой застройки городов;

— соблюдения исторической и архитектурной преемственности при реализации реконструкционных мероприятий;

— возможности использовать современные технологии, применяя материалы, отличные по форме, фактуре, размерам и цвету, комбинируя их между собой и, при необходимости, дополняя декоративными элементами.

2. Определены основные критерии обеспечения требуемой долговечности, эксплуатационной надежности и безопасности современных фасадных технологий на основе анализа существующих регламентов, а также самостоятельно проведенных натурных и лабораторных исследований.

По результатам проведенных исследований установлены эксплуатационные особенности конструктивных решений фасадных технологий, определяющие их безотказность и долговечность. К данным особенностям относятся: степень герметичности и одновременной «вентилируемости» систем, наличие или отсутствие ветровлагозащитных мембран, способ крепления теплоизоляционных материалов, а также прочность облицовочных материалов нижних этажей. Кроме того, подтверждены результаты проанализированных ранее исследований о влиянии качества материалов и проведения строительно-монтажных и эксплуатационных работ на надежность, безопасность и долговечность конструкций.

3. На основании действующих требований к энергосбережению в жилой застройке и анализа современных методов их обеспечения определено, что повышение теплотехнических характеристик ограждающих конструкций позволяет снизить энергопотребление существующего жилого фонда до 30%.

Установлено, что получение данных результатов можно достичь только при комплексном подходе, т. е. при единовременной реконструкции наружных стен, оконных и балконных блоков, чердачных и цокольных перекрытий и т. д.

4. Уставлено, что для достижения наиболее комфортных условий для проживания и удовлетворенности населения достигнутыми результатами реконструкции фасадов зданий, первичными критериями являются ликвидация существующих дефектов, вызывающих локальные протечки и промерзания, а также достижение благоприятных температурно-влажностных параметров внутреннего микроклимата. Представленные данные были получены по результатам проведенного социологического опроса жителей нескольких районов города Москвы на предмет оценки «важности» различных задач реконструкции фасадов их домов, решение которых может говорить об ее эффективности.

5. Выполнена структуризация понятия эффективности реконструкции фасадов. Определены критерии и методы их количественного определения посредством аналитического описания или субъективных шкал. Построена иерархическая структура целей, включающая в себя следующие наборы:

— создание благоприятной градостроительно-архитектурной среды;

— повышение энергосберегающих характеристик жилой застройки;

— обеспечение надежности и безопасности технических решений;

— обеспечение требуемой долговечности фасадных конструкций;

— создание комфортных условий проживания населения;

— оптимизация расходов денежных средств.

6. Разработана методика многофакторного анализа, представляющая собой универсальный инструмент для управляющего градостроительного органа и проектировщиков, позволяющая:

— комплексно учесть основные факторы (критерии), выстроенные в виде иерархии, определяющие эффективность реконструкции жилой застройки с применением современных фасадных технологий;

— произвести сравнительный анализ данных критериев применительно к рассматриваемому району и на основании проведенных расчетов (по методу анализа иерархий) присвоить коэффициенты важности каждому из них;

— принять оптимальное решение в виде наилучшей альтернативы по результатам подсчета итоговых весовых характеристик рассматриваемых альтернатив.

7. Подтверждена практическая приемлемость разработанной методики в ходе ее апробации на примере трех представительных, отличных друг от друга районов города Москвы, в результате которой:

— установлено, что влияние критериев иерархии на конечный результат при выборе метода проведения реконструкционных работ во многом определяется характеристиками сложившейся застройки;

— введено и предложено использование показателя «краевой границы отбора» для исключения наименее удовлетворяющих основной цели иерархии альтернативных решений на промежуточных этапах расчета;

— определена возможность пошагового уточнения и детализации свойств рассматриваемых альтернативных решений в ходе проведения расчетов, позволяющая в конечном итоге получить максимально емкое и оптимальное решение.

8. Выявлены основные направления субоптимизации расходов денежных средств на проводимую реконструкцию, зависящие от градостроительно-архитектурных, технических и социальных характеристик сложившихся районов и жилых застроек.