Пеньковский Г.Ф. Основы информационных технологий и автоматизированного проектирования в строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

140 141

ла, а летом препятствует проникновению тепла в помещение через на-

ружные стены.

4.3. Проектирование организации строительства

В проект организации строительства (ПОС) входят следующие ос-

новные документы [9]:

план подготовительных работ;

календарный план строительства;

строительный генеральный план;

ведомость строительно-монтажных работ;

графики потребности в строительных материалах, строительных

машинах и оборудовании, в рабочих кадрах;

пояснительная записка.

ПОС разрабатывает проектная организация. Этот проект является

основой для последующей разработки проекта производства работ (ППР),

который осуществляется строительной организацией с учетом всех ее

реальных возможностей в кадрах, механизмах и оборудовании.

Кроме документов ПОС в ППР дополнительно разрабатываются:

технологические карты на отдельные виды работ;

мероприятия по обеспечению безопасности труда;

мероприятия по контролю качества строительных работ.

Основным документом ПОС и ППР является календарный план

строительства. На его основе составляются все другие документы пла-

нирования и осуществляется управление строительством. В нем отража-

ется последовательность выполнения работ, потребность в различных

ресурсах и сроки выполнения работ. В табл. 8 приведена шапка кален-

дарного плана.

Таблица 8

Календарный план

Пере-

чень ра-

бот

Единицы

измере-

ния

и объемы

работ

Трудоем-

кость,

чел.-дн.

Потреб-

ность

в машинах,

маш.-см

Числен-

ность ра-

бочих, чел.

Продол-

житель-

ность ра-

бот, дн.

График

кален-

дарного

плана

При построении графика календарного плана применяются четыре

модели.

1. Линейный (ленточный) календарный план-график выполнения

работ (график Ганта) в координатах «Виды работ – время». Каждый вид

работ на графике показывается лентой определенной длины, соответству-

ющей ее продолжительности (рис. 38, а).

2. Циклограмма Будникова в таких же координатах, но каждый вид

работ показывается наклонной прямой с углом

наклона, пропорциональ-

ным интенсивности работ (рис. 38, б).

3. Сетевая модель в виде ориентированного графа, в котором ребра

отражают виды работ, а вершины – начало и конец работ (рис. 38, в).

4. Матричная модель в форме прямоугольной матрицы, в клетках

которой записывается информация о видах работ на объектах (захват-

ках). Для i-го вида работ

на объекте К продолжительность работ состав-

ляет величину t

начало работ t

, окончание работы t

= t

+ t

(рис. 38, г).

В строительных организациях чаще применяется линейный кален-

дарный план, обладающий наибольшей наглядностью. Для расчетов на

ЭВМ удобна матричная модель. В ячейках матрицы записывается ин-

формация, необходимая для расчетов.

Вид

работ

Время t

Вид

работ

Вид 1

Объекты

Вид работ

Время t

Рис. 38. Модели календарного плана

142 143

Достоинства матричной модели раскрываются в расчетах продол-

жительности работ, выполняемых разными способами: параллельно,

последовательно с организацией потоков с непрерывным использовани-

ем ресурсов, фронтов, с использованием критического пути с оптимиза-

цией календарного плана по ресурсам и по продолжительности работ.

Важным показателем поточной организации строительных работ

для оптимизации является общая продолжительность работ



дироргтехн

¦¦

d TttmntТ

где

орг

– сумма организованных перерывов по условиям техники бе-

зопасности; t – ритм работы бригады, время работы на одной захватке

(шаг потока);

техн

– сумма технологических перерывов; m – количе-

ство захваток; n – количество бригад (видов работ);

дир

– директивный

срок выполнения работ.

Моделирование строительного процесса на ЭВМ может выполнять-

ся с помощью программы Time Line с задачей определения всех пара-

метров календарного плана с его оптимизацией и графическим оформ-

лением.

Ниже рассмотрены отдельные частные задачи оптимизации проек-

тных решений, входящие в состав ПОС и ППР.

Оптимальный план доставки строительных материалов

на

участок строительства.

Пусть запас цемента А

= 300 т хранится на двух складах А

= 100 т

и А

= 200 т. Требуется поставить цемент на объекты строительства в

количествах В

= 60 т; В

= 80 т и В

= 40 т (рис. 39).

Цемен

=300т

=10

т А

=20

Склады

Объекты

= 60 т

= 80 т

= 40 т

Рис. 39. Схема поставок цемента

Стоимость поставки одной тонны цемента к объектам С

определя-

ется видом транспорта и дальностью перевозки цемента от складов к

объектам двумя типами транспорта – по железной дороге и автомобиль-

ным транспортом (табл. 9).

Таблица 9

Дальность возки, км

Склады

Вид

транспорта

Ж/д 10 15 20

Авто 223

Ж/д 15 8 10

Авто 312

Стоимость перевозки цемента по железной дороге 1 р./т км;

км; погрузка и разгрузка 0,5 р./т.

С учетом дальности возки, вида транспорта и погрузочных работ

стоимости С

получат следующие значения:

= 0,5 + 10 1 + 0,5 + 0,5 + 2 2 + 0,5 = 17 р./т.

= 21 р./т; С

= 28 р./т; С

= 23 р./т; С

= 12 р./т; С

= 16 р./т.

Применяя для решения транспортной задачи метод минимальной

стоимости (см. п. 4.1), составим табл. 10 для поставки цемента к объектам.

Таблица 10

План поставки цемента, т

Объекты

Склад Запас цемента, т

Остаток на

складах, т

=60 х

=0 х

100

= 17

р./т

=21

р./т

= 28

р./т

=0 х

=80 х

=40

200

= 23

р./т

= 12

р./т

= 16

р./т

Потребность, т 60 80 40

180

144 145

Здесь количество перевозимого цемента Х

определялось потреб-

ностью на объектах с учетом меньшей стоимости перевозки 1 т цемента.

Проверим план перевозок подсчетом целевой функции

XZ C

¦¦





mino

. (42)

Для схемы в табл. 10 Z

= 2630 р.

При поставке всего цемента со склада А

Z = 3000 р.

Распределение ограниченных ресурсов по объектам

Пусть для строительства объектов имеется некоторое количество

материальных ресурсов – цемент, дерево, сталь и т. д. Известна потреб-

ность в ресурсах на строительство одного объекта разных типов. Требу-

ется распределить ресурсы так, чтобы построить максимальное количе-

ство объектов. Эта задача распределения ресурсов является задачей ли-

нейного

программирования и ее математическую формулировку полу-

чим следующим образом.

В табл. 11 представим перечень ресурсов и их потребности на уст-

ройство объектов различного типа. Неизвестное пока количество объек-

тов разного типа обозначим X

, X

, …, X

м.

Таблица 11

Распределение ресурсов

Потребность на объект, типы

Ресурсы

123…m

Запас

ресурса

… а

… ………………

… а

Количес-

тво

объектов

Область допустимых значений неизвестных X

(ОДЗ) определяется

совокупностью уравнений, соответствующих строкам табл. 11:

d

....

.....;............................................................

;...

332211

22323222121

11313212111

nmnmnnn

AXaXaXaXa

(43)

Целевая функция

.max...

321

o

XXXXZ

Задача решается симплекс-методом с помощью программы Symplex,

разработанной на кафедре доцентом В. В. Севастьяновым.

При двух неизвестных задача решается графическим способом в

координатах X

и X

. Область допустимых значений X определяется урав-

нениями (43) и показана на рис. 40. Целевая функция Z представляет со-

бой уравнение линии, равно наклоненной к осям координат. Совмещая

ее с ОДЗ, получим решение задачи – оптимальные значения неизвест-

ных X

и X

, соответствующие максимуму целевой функции.

Z=X

ОДЗ

Рис. 40. Графическо е решение задачи

146 147

Оптимальный раскрой линолеума

На строительный объект для настилки полов поступают стандарт-

í û å ðóëî í û ëèí î ëåóì à ø èðèí î é 2 ì è äëèí î é L

. Требуется нарезать n

рулонов, шириной 60 см и n

рулонов шириной 70 см. Определить, сколько

для этого потребуется стандартных рулонов при минимальном количе-

стве отходов.

Варианты разрезки рулонов показаны на рис. 41.

Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3

60 60 60 20

200 см

(

3  60 + 20

)

см

70 70 60

200 см

(

2  70 + 1  60

)

см

60 60 70 10

200 см

(

2  60 + 1  70 + 10

)

см

Рис. 41. Варианты разрезки рулонов

В табл. 12 приведены данные по количеству рулонов в каждом ва-

рианте разрезки.

Таблица 12

Данные разрезки

Варианты разрезки

Рулоны

123

Заказ

=60 см 312n

=70 см 021n

Остаток, см 20 0 10

Число рулонов X

Здесь X

, X

и X

– число стандартных рулонов, разрезанных по пер-

вому, второму и третьему вариантам разрезки соответственно.

Задача разрезки рулонов сводится к задаче линейного программи-

рования в следующей математической формулировке. Область допусти-

мых значений X описывается системой линейных уравнений, соответ-

ствующих строкам табл. 12:

для рулонов шириной b

= 60 см;

для рулонов шириной b

= 70 см.

t

t

.12

213

232

1321

nXX

nXXX

(44)

Целевая функция

.min

л.рост

o AAZ

Здесь

ост

– площадь остатков в рулонах;

л.р

– площадь лишних

нестандартных рулонов, число которых может превышать заказы n

и n



.701260213

;1020

2321321л.р

31ост

LnXXLnXXXA

LXLXA





В целевой функции Z у всех слагаемых есть общий множитель L, на

который можно разделить величину Z, не меняя ее смыслового назначе-

ния.

Решение задачи осуществляется симплекс-методом с применением

программы Symplex. После определения неизвестных получим общее

количество стандартных рулонов

321o

XXXX 

потребное для вы-

полнения заказа.

Заметим здесь, что аналогичным образом решается задача разрез-

ки труб при водоснабжении в зданиях.

148 149

Рекомендуемая литература к разделу II

1. Архитектура гражданских и промышленных зданий: учебник

для вузов в 5 томах / Под ред. В. М. Предтеченского. – М.: Стройиздат,

1976–1983.

2. Авдотьин Л. Н. Применение вычислительной техники и моде-

лирования в архитектурном проектировании. – М.: Стройиздат, 1978. –

255 с.

3. Автоматизированное проектирование генпланов промышлен-

ных предприятий / В. Г. Вейнер и др. – Киев:

Будивельник, 1986. – 122 с.

4. Байков В. И., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. – М.:

Стройиздат, 1991. – 787 с.

5. Варламов Н. В. Системы автоматизированного проектирования

в строительстве / СПбИСИ. – СПб., 1992. – 320 с.

6. Гусаков А. А. Архитектурно-строительное проектирование. Ме-

тодология и автоматизация. – М.: Стройиздат, 1996. – 656 с.

7. Жилые и общественные здания. Краткий справочник инженера-

конструктора / Под ред

. Ю. А. Дыхновичного. – М.: Стройиздат, 1996. –

656 с.

8. Каталог продукции. Компьютерные технологии поектирования.

Строительство и эксплуатация объектов. – М.: ЗАО «ИнфАрС», 1999. –

96 с.

9. Лавренко П. П., Трушкевич А. И. Организация, планирование

и управление проектированием и строительством. – Минск: Выс. школа,

1985. – 248 с.

10. Лесин В. В., Лисовец Ю. П. Основы методов оптимизации

. – М.:

МАИ, 1995. – 230 с.

11. Лихтарников Л. М., Летников Н. С., Левченко В. Н. Технико-

экономические основы проектирования строительных конструкций: учеб.

пособие для вузов. – Киев; Донецк: Выш. школа, 1980. – 240 с.

12. Махлин А. Д., Пеньковский Г. Ф., Сальников А. А. Информацион-

но-поисковые системы для оптимизации проектных решений. Проект

№ 6. – М.: ГСП, 1997. – 24–25 с.

13. Методика определения уровня автоматизации проектных работ. –

М.: Госстрой СССР, 1982. – 30 с.

14. Минаков И. П., Рафалович М. И., Тимощук В. С. Использование

ЭВМ при проектировании генеральных планов и объемно-планировоч-

ных решений промышленных предприятий. – Л.: Стройиздат, 1982. – 112 с.

15. Нагинская В. С. Автоматизация архитектурно-строительного

проектирования. – М

.: Стройиздат, 1986. – 255 с.

16. Пеньковский Г. Ф. Основы автоматизированного проектирования

в строительстве: метод. рекомендации / СПбГАСУ. – СПб., 1997. – 25 с.

17. Пеньковский Г. Ф. Системный анализ и моделирование систем

в строительстве / СПбГАСУ. – СПб., 1999. – 97 с.

18. Реусов В. А., Торкатюк В. И., Пушкаренко В. В. Формирование

и оценка качества проектных решений в строительстве. – Киев: Буди-

вельник

, 1988. – 208 с.

19. СНиП 52-01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции.

Основные положения. – М.: ГУПНИИЖБ Го с строя России, 2003. – 24 с.

20. СНиП 1.06.04–85. Положение о главном инженере (главном ар-

хитекторе) проекта. – М.: ФГУП ЦПП, 2006. – 4 с.

21. СНиП 2.03.01–84. Бетонные и железобетонные конструкции. –

М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 79 с.

22. СНиП 11-01–95. Инструкции о порядке разработки, согласова-

ния, утверждения и составе

проектной документации на строительство

предприятий, зданий и сооружений. – М.: Минстрой России, 1995. – 24 с.

23. СП 11-11–95. Порядок разработки, согласования, утверждения

и состав обоснований инвестиций в строительство предприятий, зданий

и сооружений. – М.: Минстрой России, 1995. – 8 с.

24. Темнов В. Г. Конструктивные системы в природе и строитель-

ной технике. – Л.: Стройиздат, 1987.

25. Технологические правила проектирования объектов строитель-

ства

: метод. руков. – М.: ГЦ ЦНС, 1998. – 127 с.

26. Управление строительными инвестиционными проектами: учеб.

пос. / Под общ. ред. В. М. Васильева и Ю. П. Панибратова. – М.: Изд-во

АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 1997. – 307 с.

27. Экспертные системы в проектировании и управлении строитель-

ством / Под ред. А. А. Гусакова и др. – М.: Стройиздат, 1982. – 151 с.

Учебное издание

Пеньковский Георгий Фаустинович

ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

И АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Редактор О. Д. Камнева

Корректор К. И. Бойкова

Компьютерная верстка И. А. Яблоковой

Подписано к печати 16.12.08. Формат 60 84 1/16. Бум. офсетная.

Ус л . печ. л. 8,7. Уч.-изд. л. 9,4. Тираж 300 экз. Заказ 148. «С» 67.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4.

Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 5.

152