аспирант
Белгород, Белгородская область, Россия
Россия
УДК 711.581-168 Реконструкция жилых районов образован из:
УДК 72.021 Методы работы
С развитием современных цифровых технологий, многие отрасли стали нуждаться в создании и развитии инструментов для обработки и систематизации информации, их визуальном представлении. В архитектурной и градостроительной сфере цифровые технологии нашли свое отражение в применении технологий информационного моделирования (BIM-моделирования), которые эффективно применяются в процессах проектирования, при строительстве различных объектов и их дальнейшей эксплуатации. В данном исследовании рассматривается эффективность применения BIM-технологий при разработке проектов по реновации и реконструкции урбанизированных территорий. Трехмерное моделирование BIM- технологий в проектах реновации и реконструкции позволяет смоделировать сценарии развития вырабатываемых концепций и проектных решений, оценить эффективность их влияния на территории, спрогнозировать дальнейшее их развитие. Посредством применения BIM-технологий в проектах по реновации и реконструкции возможно осуществлять надзор за процессом реализации разработанных решений, контролировать текущее состояние локальных объектов после их ввода в эксплуатацию, выявлять и предупреждать развитие кризисных ситуаций. Авторами рассмотрено определение технологии информационного моделирования, а приведены некоторые основные способы использования BIM-технологий. Основные этапы работы над BIM-моделью при реновации и реконструкции территории уточнены и выделены в четыре основных этапа: этап сбора данных о существующем положении; этап построения модели существующего положения; этап разработки проектного предложения реновации и реконструкции и этап создания дополнительных информационных моделей и детальная проработка объектов. На основе проведенного анализа города Белгорода, обоснована необходимость проведения реновации и реконструкции территории микрорайона «Савино», разработано проектное предложение по реновации и реконструкции с применением BIM-технологий
BIM, BIM-технологии, BIM-моделирование, BIM-проектирование, реновация, реновация территорий, реновация жилья
Введение. Одной из основных проблем в сфере архитектуры и градостроительства является наличие большого количества ветхого и морально устаревшего, а зачастую и аварийного жилого фонда. Его дальнейшее эффективное пользование невозможно без проведения мероприятий, направленных на улучшение жилищных условий, в частности – без реновации и реконструкции жилой среды в целом. Ввиду того, что с ускоренным темпом развития компьютерных технологий инструментарий специалистов меняется и становится более современным и эффективным, применение BIM-технологий непосредственно в процессах реновации и реконструкции видится наиболее актуальным и нуждающимся в выработке новых методов и подходов для дальнейшего практического применения.
Целью данного исследования является обоснование эффективности применения BIM-технологий в процессах реновации и реконструкции жилой застройки. Объектом исследования является сложившаяся планировочная структура микрорайона «Савино» города Белгорода. В задачи исследования входит: 1) уточнение этапов работы над BIM-моделью при реновации и реконструкции территорий; 2) разработка проекта реновации и реконструкции микрорайона «Савино» в г. Белгороде посредством технологий BIM-моделирования с учетом уточненных этапов работы над BIM-моделью.
Степень изученности проблемы. В основу исследования легли избранные труды Ложкина Н.Д.; Дмитриевой Т.Л., Ященко В.П., Курышова И.А., изучающие применение BIM-технологий в современном проектировании. Применение BIM-технологий в строительной и градостроительной отрасли отражены на основе работ Василенко А.А., Арутунян М.С., Коренева В.И., Кочкарова Н.О. Особенности процессов реновации и реконструкции, в том числе на примере г. Белгорода, приводятся из исследований Киевского Л.В.,
Кореньковой Г.В., Митякиной Н.А., Белых Т.В., Дороховой Е.И., Бобылевой Е.В., Абакумова Р.Г., Олейникова А.А., Арслан М.И., Перцева В.В. и др.
Несмотря на довольно обширную базу, касающуюся непосредственно BIM-технологий, тема реновации и реконструкции жилой застройки с применением BIM-моделирования требует более детального рассмотрения и изучения, а также выработки новых научных подходов для дальнейшего внедрения в процессы строительства.
Материалы и методы. В исследовании применен комплексный подход и методы комплексного анализа. В ходе исследования был проведен анализ литературных источников, проектного опыта, а также сложившейся к настоящему времени базы BIM-моделирования. Проведено обследование территорий микрорайона «Савино», изучено и проанализировано текущее состояние жилого фонда массовых серий. Также в ходе исследования применялись графоаналитические методы, в том числе метод трехмерного моделирования с применением BIM-технологий, а также структурный анализ.
Основная часть. Технологии информационного моделирования BIM (BIM – «информационная модель здания») представляют собой комплексный подход к созданию проекта и его параметрической информационной модели от раннего концептуального решения вплоть до ввода объекта в эксплуатацию. В информационную модель закладывается определенная иерархическая система данных об объекте с различным уровнем доступа к информации. Вся информация об элементах объекта систематизируется в информационном пространстве, которая по своей сути представляется базой данных. База данных может включать в себя сведения о технических и эксплуатационных характеристиках, а также информацию о его особенностях имущественного, правового, коммерческого и прочего характера.
BIM-технологии основаны на идее представления физической модели, состоящей из архитектурных компонент, компонент инженерных систем, элементов строительных конструкций, стройплощадки, внутренней и окружающей обстановки, в универсальном информационном виде [1]. Кроме того, следует отметить, что BIM-технологии ориентированы на проектирование в «сквозном» формате (автоматически выполняется синхронизация календарных графиков подачи и расхода материалов, оптимизируется работа транспортных систем, ведется бухгалтерский учёт и т.п.) [2, 3]. Через комплексное синхронное взаимодействие всех участников проектирования на основе информационной модели происходит одновременная работа над объектом вплоть до его строительства и дальнейшей эксплуатации.
Использование BIM-технологий возможно несколькими способами.
- Моделирование трехмерной визуализации, максимально точной и верно передающей параметры и особенности объекта моделью.
- Объединенное хранение данных, при котором все данные по объекту находятся во взаимосвязи на базе единого программного комплекса.
- Комплексное управление данными, в ходе которого все изменяемые параметры провоцируют автоматический пересчет различных параметров и процессов.
Для создания информационных моделей по типу BIM чаще всего применяются системы автоматизированного проектирования (САПР или подсистемы САПР), которые по целевому назначению обеспечивают различные аспекты проектирования [4, 5] и реализуют BIM технологии на основании формирования физической модели здания в универсальном параметрическом виде, представленным единым файлом [1]. Так же на сегодняшний день существует множество программных комплексов на основе BIM-технологий, которые предназначены для информационного моделирования и проектирования, а также управления информационными моделями – в соответствии с BIM технологиями разработаны такие программные продукты как ArchiCAD компании Graphisoft, Компас компании Аскон и Revit Architecture компании Autodesk [1].
Этапы работы над BIM-моделью при реновации и реконструкции территории. В разработке предложения по реновации и реконструкции территории можно выделить следующие этапы: сбор данных о существующем положении, построение модели существующего положения, разработка проектного предложения, создание дополнительных информационных моделей.
1 этап. Сбор данных о существующем положении. Первый подготовительный этап необходим для сбора информации о существующем положении. Производятся топографическая съемка территории (в том числе с помощью беспилотных летательных аппаратов). Формируется цифровая модель местности, производится сбор данных о физическом состоянии объектов, степени их износа и т.д. Этап является подготовительным, в ходе которого производится сбор и систематизация информации о существующем положении для дальнейшей работы с территорией. Наличие оцифрованной картографической информации и возможности наполнения ее семантическими данными дает возможность создать любой тематический реестр объектов [6].
2 этап. Построение модели существующего положения. На данном этапе происходит разработка 3D модели в обобщенном виде без детальной проработки. Набирается рельеф как территории проектирования, так и сопредельных с ней земель. В 3D-модель производится перенос улично-дорожной сети проекта планировки территории, природного каркаса, зданий и сооружений, инженерных коммуникаций и пр. Этап предусматривает насыщение модели информацией по объекту: указываются радиусы обслуживания социальной инфраструктуры, вносится информация по остановкам общественного транспорта и т.д. Особенно важным на данном этапе является определение зданий непосредственно под реконструкцию, реновацию или снос. Этап является отправной точкой для возможности разработки и принятий проектных решений на стадии проекта планировки.
3 этап. Разработка проектного предложения реновации и реконструкции. На третьем этапе разрабатывается непосредственно проект планировки. Разрабатываются проектные решения размещения жилой застройки, благоустройства дворовых пространств, формируется дорожно-уличная сеть линейных объектов при их наличии, разрабатываются решения для линейных объектов при их наличии. Размещаются проектируемые объекты социальной инфраструктуры. Проектируемые здания показываются с наличием технико-экономических показателей. На данном этапе возможно построение инсоляционных графиков территории при различных условиях размещения объектов, рассчитывается плотность застройки, количество планируемых к размещению жителей и т.д. Программным комплексом формируется комплект чертежей, ведомостей, спецификаций и т.д.
4 этап. Создание дополнительных информационных моделей и детальная проработка объектов. На данном этапе формируется вспомогательные модели в соответствии с поставленными задачами. К таким моделям можно отнести всевозможные модели сценарного развития территории. Также на данном этапе разрабатываются уточняющие локальные архитектурные 3D модели зданий и сооружений. Их сопровождает полный комплект всех необходимых чертежей, которые требуются для формирования комплекта документов разделов архитектурных, конструктивных и прочих решений. Программами производится расчет требуемых параметров составляющих элементов здания, формируются рабочие чертежи, рассчитывается объем работ, сметная стоимость, рассчитываются и вводятся в 3D модель инженерные сети и их параметры (тепловые потери конструкций, естественная освещенность и т.д.) [7].
Таким образом, реновация и реконструкция урбанизированных территориях в технологиях информационного моделирования представляется в виде модели, которая заключает в себе большое количество информации. Содержательная математическая модель реновации позволяет рассматривать процесс переустройства жилых территорий [8, 9] в масштабе города как систему взаимосвязанных реальных параметров, исследовать и рассчитывать сроки, этапы, объемы реализации программы [10]. По завершении строительства, BIM-модель не утрачивает свою актуальность, она может использоваться для дальнейшей эффективной эксплуатации объекта. Необходимая информация может фиксироваться установленными датчиками и передаваться непосредственно в BIM-модель, посредством чего может контролироваться работа инженерных коммуникаций и пр.
Обоснование актуальности разработки проекта реновации и реконструкции микрорайона «Савино» г. Белгорода. По степени износа жилой фонд г. Белгорода распределяется следующим образом: до 30 % износа – 62,7 % жилого фонда; от 30 до 60 % – 37,1 %; свыше
60 % – 0,2 % [11]. Из данных показателей следует, что многие территории г. Белгорода нуждаются в проведении в их границах мероприятий по реновации и реконструкции жилого фонда, а соответственно и городской среды. В ходе настоящего исследования была выявлена территория г. Белгорода, особенно остро нуждающаяся реновации и реконструкции [12]. Данной территорией является микрорайон «Савино» в северном планировочном районе г. Белгорода. Выявлено, что рассматриваемая территория не реализует свой потенциал в полной мере, нуждается в трансформации территорий, а также увеличении плотности застройки.
Проект реновации и реконструкции микрорайона «Савино» разрабатывается авторами на основе уточненных этапов работы над BIM-моделью при реновации и реконструкции территории.
1 этап. Сбор данных о существующем положении.
Анализ современного состояния микрорайона «Савино» г. Белгорода показал следующее. Общая площадь микрорайона – 326 588,15 м2. На момент проводимого исследования, основываясь на Плане землепользования и застройки (ПЗЗ) г. Белгорода актуальной редакции [13], выявлено, что для микрорайона «Савино» характерно наличие в своих границах следующих функциональных зон:
- зона индивидуальной жилой застройки домами коттеджного типа с приусадебными участками;
- зона автомобильного транспорта и улично-дорожной сети;
- зона инвестиционно-производственного развития;
- зона обслуживания жилых и прочих комплексов.
На момент проведения исследования, территориальные зоны, указанные в ПЗЗ, частично не совпадали с зонированием, указанным в Генеральном плане г. Белгорода. Так, зона инвестиционно-производственного развития в ПЗЗ обозначена как зона застройки индивидуальными жилыми домами, подлежащая градостроительному преобразованию (рис. 2–3).
|
Рис. 2. Правила землепользования и застройки г. Белгорода [13] |
Рис. 3. Генеральный план развития городского округа «город Белгород» до 2025 года [14] |
Для территории микрорайона «Савино» характерно наличие в своих границах ряда некоторых проблем. Городские земли используются нерационально. В планировочной структуре присутствует большое количество одно- и двухэтажной застройки односемейными домами и/или многоквартирными домами с вынесенными во двор жилыми функциями хранения [15]. Существующая среднеэтажная жилая застройка преимущественно состоит из домов массовых серий, чья техническая эксплуатация больше не видится возможной из-за функционального, физического и морального износа. Также микрорайоне ощущается недостаток общественно-рекреационных и зеленых пространств. Существующее положение микрорайона «Савино» представлено на опорном плане (рис. 3).
Рис. 3. Опорный план микрорайона «Савино» и прилегающих к нему городских территорий.
Сост. Олейников А.А.
2 этап. Построение модели существующего положения.
Построение модели существующего положения микрорайона «Савино» позволяет сформировать объемную насыщенную информацией модель территории проектирования и прилегающих к ней территорий (рис. 4). На основе смоделированной модели возможно выявить внутренние территории, чье использование, архитектурно-пространственная и функциональная организация на сегодняшний день не соответствует их градостроительной значимости и потенциалу и предполагает реновацию и восстановление объектов недвижимости [16]. При реновации зачастую происходит значительное увеличение плотности застройки (повышение этажности, увеличение площади застроенной территории, увеличение числа жителей), что приводит к проблеме отсутствия социальной ориентированности на гуманную плотность застройки, универсальности дизайна архитектурной среды и общественных пространств, проницаемости жилой среды, стилистической цельности [17, 18]. Построение информационно насыщенной модели, отображающей реальное положение территории, позволило выработать наиболее эффективные решения в ходе проведения реновации и реконструкции территории микрорайона.
Рис. 4. Модель существующего состояния микрорайона «Савино» и прилегающих к нему
городских территорий. Сост. Олейников А.А.
3 этап. Разработка проектного предложения реновации и реконструкции.
Несмотря на то что, при полном сносе существующих объектов и строительстве новых по функциям комплексов с нуля зачастую значительно увеличиваются затраты на снос объектов, на расчистку территории и так далее [19], проведение реконструкции на территории микрорайона «Савино» видится необходимым мероприятием. Авторами предлагается реконструкция территорий и объектов микрорайона ввиду их несоответствия современным технико-эксплуатационным и моральным требованиям. Реконструкция предполагает снос малоэтажной кирпичной застройки общей площадью 21 108 м2 (рис. 5), реорганизацию дорожно-транспортной сети. Под реновацию отводится сохраняемая многоэтажная жилая застройка.
Проектом предлагается реорганизация микрорайона и разбивка его на семь кварталов с площадными показателями от 9 945 м2 до 39 600 м2 (рис. 7). Организация кварталов предусматривается с четким разграничением на приватные внутридворовые территории и публичные внутриквартальные пространства. Все элементы жилых территорий организуются в пешей доступности.
Зачастую реновация жилого фонда проводится без проведения мероприятий по реновации или реконструкции системы предприятий социально-бытового и культурного обслуживания, которые сохраняются, в лучшем случае, в старом объеме и приводит к ухудшению качества обслуживания населения и снижению комфортности среды [20]. К существующим объектам социальной инфраструктуры, в частности к детским садам и школам, предлагается дополнение в виде проектируемых в структуре микрорайона детских садов на площади территорией в 7 655,94 м2. Кроме социальной сферы, в микрорайоне так же предлагается развитие коммерческих объектов и размещение по ул. Калинина торгового центра на площади 4 257м2. Общий вид территории согласно проектному предложению представлен на рис. 7.
Рис. 5. Объекты капитального строительства микрорайона «Савино», предназначенные под снос.
Сост. Олейников А.А.
Рис. 7. Модель размещения проектируемых жилых объектов.
Сост. Олейников А.А.
Рис. 7. Проектное предложение реновации и реконструкции микрорайона «Савино».
Сост. Олейников А.А.
4 этап. Создание дополнительных информационных моделей и детальная проработка объектов.
На данном этапе производится насыщение модели информацией касательно характеристики возводимых объектов – этажности зданий, их конструктивные характеристики, информация по используемым материалам и пр.
Рис. 8. Проектное предложение реновации и реконструкции микрорайона «Савино», детальная проработка.
Сост. Олейников А.А.
При дальнейшем развитии проекта в рабочий проект, реалистичная трехмерная модель реконструкции и реновации территории позволит получать информацию об архитектурно-планировочных особенностях организуемого микрорайона. Кроме того, специалистами может беспрепятственно проводится работа по мониторингу и контролю соблюдения параметров застройки, выявляться неточности и отклонения, допущенные непосредственно при застройке территорий.
Вывод. По итогам проведенного исследования авторами рассмотрены определения BIM-технологиям, их основные особенности и специфика работы, которая заключается в единовременном нахождение в одном рабочем цифровом пространстве специалистов различных направлений. Основные этапы работы над BIM-моделью при реновации и реконструкции территории уточнены и представлены в виде четырех последовательных этапов: этап сбора данных о существующем положении; этап построения модели существующего положения; этап разработки проектного предложения реновации и реконструкции и этап создания дополнительных информационных моделей и детальная проработка объектов. Проведенный анализ города Белгорода выявил необходимость проведения реновации и реконструкции территории микрорайона «Савино». Согласно уточненным этапам реновации и реконструкции территорий, приведенным авторами, предложен эскизный проект развития территории «Савино» с использованием BIM-технологий. Повсеместное внедрение BIM-технологий позволит обновить и улучшить качественные и количественные показатели жилого фонда микрорайона, сформировать качественную городскую среду, инвестиционно-привлекательную территорию с положительным имиджем и большим потенциалом к развитию.
1. Василенко А.А., Арутунян М.С. BIM проектирование в строительстве // Экологические, инженерно-экономические, правовые и управленческие аспекты развития строительства и транспортной инфраструктуры: сборник статей Международной научно-практической конференции, Краснодар, 27–28 ноября 2017 года / ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет», Институт строительства и транспортной инфраструктуры; ФГБОУ ВО «КубГТУ»; Международный центр инновационных исследований «OMEGA SCIENCE». Краснодар: Общество с ограниченной ответственностью «ОМЕГА САЙНС», 2017. С. 30–32.
2. Дмитриева Т.Л., Ященко В.П., Курышов И.А. BIM как средство сквозного проектирования, технологии возведения и эксплуатации // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2023. №2 (45). С. 252–261. DOI:https://doi.org/10.21285/2227-2917-2023-2-252-261
3. Шевченко А.А., Мелитонян А.А. Методология создания BIM моделей и творческая составляющая в процессе BIM проектирования //Экологические, инженерно-экономические, правовые и управленческие аспекты развития строительства и транспортной инфраструктуры : сборник статей Международной научно-практической конференции, Краснодар, 27–28 ноября 2017 года / ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет», Институт строительства и транспортной инфраструктуры; ФГБОУ ВО «КубГТУ»; Международный центр инновационных исследований «OMEGA SCIENCE». Краснодар: Общество с ограниченной ответственностью «ОМЕГА САЙНС», 2017. С. 168–172.
4. Edwards R.E., Lou E., Bataw A., Kama-ruzzaman S.N., Johnson Ch. Sustainability-led design: Feasibility of incorporating whole-life cycle energy assessment into BIM for refurbishment projects // Journal of Building Engineering. 2019. Vol. 24. Pp. 97–106.
5. Ложкин Н.Д. BIM-технологии проектирования // Colloquium-journal. 2020. №11 (63). С. 17–20.
6. Коренев В.И. Использование цифровых технологий и 3D-моделирования в градостроительной деятельности (на примере города Томска) // Вестник ТГАСУ. 2020. №6. С. 70–82. DOI: https://doi.org/10.31675/1607-1859-2020-22-6-70-82
7. Кочкаров Н.О. BIM технологии в строительстве // Форум молодых ученых. 2019. № 2 (30). С. 832–834
8. Киевский И.Л., Гришутин И.Б., Киевский Л.В. Рассредоточенное переустройство кварталов (предпроектный этап) // Жилищное строительство. 2017. № 1-2. С. 23–28.
9. Киевский Л.В. Прикладная организация строительства // Вестник МГСУ. 2017. № 3 (102). С. 253–259. DOI:https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.3.253-259
10. Киевский Л.В. Математическая модель реновации // Жилищное строительство. 2018. №1-2. С. 3–7. DOI:https://doi.org/10.31659/0044-4472-2018-1-2-3-7
11. Коренькова Г.В., Митякина Н.А., Белых Т.В., Дорохова Е.И. Зарождение реновационных процессов в жилищной сфере крупных городов России (на примере города Белгорода) // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2022. №. 1. С. 60–69. DOI:https://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-7-1-60-69.
12. Олейников А.А., Арслан М.И., Перцев В.В. Реновация городских территорий: проблемы и пути решения на примере г. Белгорода // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2023. №. 7. С. 71–83. DOI:https://doi.org/10.34031/2071-7318-2023-8-7-71-83
13. Правила землепользования и застройки городского округа «Город Белгород» Белгородской области. Федеральная государственная информационная система территориального планирования (ФГИС ТП) [Электронный ресурс]. URL: https://fgistp.economy.gov.ru/lk/#/document-show/309787 (дата обращения: 26.04.2024).
14. Генеральный план развития городского округа «город Белгород» до 2035 года. Карта функциональных зон городского округа «город Белгород». Федеральная государственная информационная система территориального планирования (ФГИС ТП) [Электронный ресурс]. URL: https://fgistp.economy.gov.ru/files/1470100002020302202305301/fWwpHKx.pdf (дата обращения: 26.04.2024).
15. Бобылева Е.В., Абакумов Р.Г. Эффективность реконструкции городской застройки в городе Белгороде // Инновационная наука. 2017. Т. 1, № 4. С. 38–40.
16. Авилова И.П., Жариков И.С. Методические аспекты экспресс диагностики эффективности инвестиционных процессов при реконструкции объектов недвижимости // Вестник БГТУ имени В. Г. Шухова. 2016. №1. С. 159–163.
17. Редькина П.А., Федоровская А.А. Информационная модель градостроительного обеспечения формирования доступной среды при реконструкции городской застройки // Инженерный вестник Дона. 2017. № 3 (46).
18. Янковская Ю.С., Меренков А.В. Формирование пешеходной проницаемости жилой застройки как фактор развития социально-ориентированного проектирования // Актуальные проблемы современной архитектуры, градостроительства и дизайна: материалы науч. конф. / Нижегород. гос. архитектурно-строит. ун-т. - Н. Новгород: ННГАСУ. 2019. С. 409–412.
19. Жариков И.С. Методологический подход к учету технического состояния объектов недвижимости при определении их стоимостных характеристик // Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания. 2014. № 22. С. 100–104.
20. Самойлова Н.В., Чумаков С.В., Полицинская М.С. Анализ градостроительной практики решения проблемы устаревшего жилого фонда // ИВД. 2023. №1 (97). С. 50–515.
