7 - 2019

Малые ГЭС: опыт интеграции ARCHICAD и инженерных САПР


Наталия Рыбасенко,
автор проектов зданий Зарагижской МГЭС, Верхнебалкарской МГЭС и Усть-Джегутинской МГЭС.
С 2005 по 2010 год — архитектор в проектных организациях, работа над проектами жилых, общественных и производственных зданий, с 2010 года по настоящее время — главный специалист в АО «Институт Гидропроект». Исполняла обязанности главного архитектора на следующих объектах: Загорская ГАЭС-2
на р. Кунье, Зарагижская МГЭС на р. Черек, комплексная реконструкция Волжской ГЭС на р. Волге, технологический корпус и здание КРУЭ 500 и 220 кВ Рогунской ГЭС, Верхнебалкарская МГЭС на р. Черек Балкарский, Усть-Джегутинская МГЭС

АО «Институт Гидропроект» — ведущая российская (в прошлом — советская) организация, проектирующая гидроэнергетические и водохозяйственные сооружения. С 1930 года институт спроектировал свыше 250 гидроэлектростанций (ГЭС) на территории России (рис. 1), стран Балтии и СНГ (суммарной мощностью более 65 ГВт), 90 ГЭС — за рубежом (суммарной мощностью более 26 ГВт). Гидропроект входит в число ведущих мировых проектных организаций в сфере гидроэнергетики.

Рис. 1. Вариант проекта здания Сегозерской МГЭС, разработанный в ARCHICAD

Рис. 1. Вариант проекта здания Сегозерской МГЭС, разработанный в ARCHICAD

В институте и его филиалах работает 788 человек, среди них — семь докторов наук, 46 кандидатов наук. У 27 специалистов есть государственные награды.

Отдел архитектуры и строительных конструкций института (ОАСК) занимается проектированием верхних строений зданий ГЭС. При этом верхнее строение ГЭС — это, по сути, промышленное здание, особенностью которого является то, что основанием (фундаментом) служит гидротехническая часть. Кроме того, в отделе проектируются служебные корпуса, вспомогательные сооружения, то есть практически все негидротехнические сооружения.

Особенности проектирования ГЭС

Здание ГЭС состоит из машинного зала и блока служебно­производственных помещений (рис. 2) или служебно­производственного корпуса. Кроме того, здание ГЭС разделяется на подземную и наземную части (верхнее строение). В блоке служебно­производственных помещений располагаются технические, бытовые и административные помещения.

Рис. 2. Схема здания ГЭС на примере разреза по зданию Верхнебалкарской МГЭС

Рис. 2. Схема здания ГЭС на примере разреза по зданию Верхнебалкарской МГЭС

Подземную часть компонуют инженеры­гидротехники с привлечением архитектора. Верхнее строение проектируют архитекторы совместно с конструкторами. Все здание проектируется по техническим заданиям инженеров­технологов: гидромехаников, электриков, инженеров по крановому оборудованию и др.

Проектируя блок служебно­производственных помещений, архитектор решает несколько сложных задач, а именно:

  • как увязать технические помещения между собой в соответствии с требованиями инженеров;
  • как разместить среди технических административные и бытовые помещения, не нарушив нормы и правила;
  • как вписать все эти помещения в заданный гидротехническими требованиями периметр (основанием для блока служебно­производственных помещений служит гидротехнический бетон).

На этапе компоновки здания рассматривается несколько вариантов расположения помещений.

Выбор в пользу ARCHICAD

Архитекторы института работают в ARCHICAD с 2011 года. Знакомство с программой сотрудники отдела, ранее не использовавшие это ПО, начали с эксперимента: попробовали разработать в программе рабочую и проектную документацию для Загорской ГАЭС­2. Результат показал, что применение АRCHICAD значительно ускоряет подготовку документации. Трудность была только в конвертации чертежей из ARCHICAD в формат DWG, но постепенно специалисты решили эту проблему с помощью гибкой настройки транслятора DWG.

На сегодняшний день для нас очевидны преимущества работы в ARCHICAD. Как уже было сказано, мы рассматриваем много вариантов компоновки помещений, прежде чем сделать выбор. Программа позволяет оперативно создавать модель здания, разрабатывать одновременно планировочные и фасадные решения, а также оперативно вносить в проект корректировки.

Архитектурные чертежи для рабочей документации включают различные планы этажа: кладочный план, планы отверстий, полов, потолка, конструкций усиления клади и др. Используя карту видов ARCHICAD, архитектор создает все планы из одной модели, а не чертит их отдельно (рис. 3). И снова мы получаем сокращение времени на работу и внесение изменений в рабочую документацию.

Рис. 3. Структурированная карта видов и отображение плана проекта здания 
Усть-Джегутинской МГЭС в ARCHICAD

Рис. 3. Структурированная карта видов и отображение плана проекта здания
Усть-Джегутинской МГЭС в ARCHICAD

Рис. 4. Сопоставление гидротехнических и архитектурных чертежей 
на примере Верхнебалкарской МГЭС

Рис. 4. Сопоставление гидротехнических и архитектурных чертежей
на примере Верхнебалкарской МГЭС

Карточка проекта «Зарагижская МГЭС на р. Черек»

Объект: Зарагижская малая гидроэлектростанция на р. Черек.

Период работы: 2013­2015 годы.

Статус: проект реализован.

Главный инженер проекта: М.Ф. Уханов.

Заместитель главного инженера проекта: О.Л. Неговский.

Автор проекта (архитектурные решения): Н.Е. Рыбасенко.

Архитекторы: П.С. Лобачев, И.Н. Смирнова, Д.М. Засядко.

Используемое ПО: ARCHICAD, AutoCAD, SCAD.

Взаимодействие рабочих групп

Конструкторы института работают в AutoCAD. Расчеты строительных конструкций малых ГЭС инженеры выполняют в вычислительном комплексе SCAD. На основе этих расчетов они разрабатывают трехмерную модель несущих конструкций зданий, проводят прочностной анализ методом конечных элементов и устанавливают сечения всех несущих конструкций зданий.

Взаимодействие архитекторов и инженеров при проектировании зданий ГЭС строится следующим образом. Архитекторы получают от инженеров смежных отделов технологические схемы и на их основе разрабатывают планировочные решения здания (рис. 4). Исходя из требуемой компоновки здания проектируются строительные конструкции. Архитектурно­строительный отдел выдает технологическим отделам в качестве технического задания чертежи строительных конструкций, которые они дальше используют как подоснову для размещения инженерных систем.

Для передачи планов в смежные отделы архитекторы сохраняют в ARCHICAD два варианта чертежей в формате DWG: первый — чертежи со штампами, полностью оформленные в книге макетов, которые в AutoCAD открываются в листах с чертежами в виде блоков; второй — чертежи, сохраненные из видового экрана, открывающиеся в AutoCAD в пространстве модели. В первом варианте чертежи разбиты и, по мнению большинства инженеров, непригодны для работы. Тем не менее некоторым специалистам они подходят, так как полностью оформлены. Во втором варианте чертежи сохраняют свои свойства, с ними проще работать, и поэтому большинство смежников используют именно их в качестве подосновы.

Малые ГЭС: Зарагижская, Верхнебалкарская и Усть­Джегутинская

На сегодняшний день одно из ведущих направлений для АО «Институт Гидропроект» — проектирование малых гидроэлектростанций (МГЭС).

Архитекторы зданий МГЭС в своих решениях учитывают следующие важные обстоятельства:

  • технические, административные и бытовые помещения компонуются на небольшом участке застройки;
  • планировочное решение отвечает технологическим требованиям, действующим нормам и правилам, в том числе по пожарной безопасности;
  • используются конструкции и материалы, которые, среди прочего, позволяют возвести здание в сжатые сроки и с минимальными затратами.

Построенные здания не всегда соответствуют рабочей документации проекта. Рассмотрим такой случай на примере объекта «Зарагижская МГЭС на р. Черек» (рис. 5­9).

Рис. 5. Зарагижская МГЭС на р.Черек. Проект 
в ARCHICAD (вверху) и реализация (внизу)

Рис. 5. Зарагижская МГЭС на р.Черек. Проект 
в ARCHICAD (вверху) и реализация (внизу)

Рис. 5. Зарагижская МГЭС на р.Черек. Проект в ARCHICAD (вверху) и реализация (внизу)

Рис. 6. Отображение плана на отм. 492,500 проекта Зарагижской МГЭС в ARCHICAD

Рис. 6. Отображение плана на отм. 492,500 проекта Зарагижской МГЭС в ARCHICAD

Рис. 7. Отображение разреза проекта Зарагижской МГЭС в ARCHICAD

Рис. 7. Отображение разреза проекта Зарагижской МГЭС в ARCHICAD

Рис. 8. Визуализация интерьера машинного зала Зарагижской МГЭС на р. Черек

Рис. 8. Визуализация интерьера машинного зала Зарагижской МГЭС на р. Черек

Рис. 9. Фотография машинного зала Зарагижской МГЭС на р. Черек

Рис. 9. Фотография машинного зала Зарагижской МГЭС на р. Черек

Изначально предполагалось строительство здания из металлокаркаса с использованием навесных сборных железобетонных панелей, которые облицовываются плиткой и утепляются по системе навесного вентилируемого фасада (подобным образом было построено аналогичное здание МГЭС Кашхатау, введенное в эксплуатацию в 2010 году).

По желанию заказчика железобетонные панели заменили на сэндвич­панели, что упростило внешний вид здания. Из­за сжатых сроков строительства и ограниченного финансирования часть решений строители не смогли воплотить в жизнь. Изменения в проект вносились по ходу строительства, и это, безусловно, отразилось на архитектурном облике здания (см. рис. 5 вверху и внизу).

Карточка проектов «Верхнебалкарская МГЭС на р. Черек Балкарский» и «Усть-Джегутинская МГЭС»

Объекты: Верхнебалкарская МГЭС на р. Черек Балкарский (Кабардино­Балкарская Республика) и Усть­Джегутинская МГЭС (Карачаево­Черкесская Республика).

Период работы: в настоящее время.

Статус: в процессе разработки.

Главный инженер Верхнебалкарской МГЭС: М.Ф. Уханов.

Заместитель главного инженера проекта Верхнебалкарской МГЭС: А.С. Терликов.

Главный инженер Усть­Джегутинской МГЭС: Д.В. Баранов.

Автор проектов (архитектурные решения): Н.Е. Рыбасенко.

Архитекторы: В.В. Башкатов, П.С. Лобачев, А.С. Усольцев, Е.С. Азарова.

Используемое ПО: ARCHICAD, AutoCAD, SCAD.

Сейчас мы работаем над архитектурными решениями двух малых гидроэлектростанций — Верхнебалкарской МГЭС (Кабардино­Балкарская Республика) (рис. 10) и Усть­Джегутинской МГЭС (Карачаево­Черкесская Республика) (рис. 11). Оба проекта разрабатываем в ARCHICAD.

Рис. 10. Визуализация здания Вехнебалкарской МГЭС

Рис. 11. Визуализация здания Усть-Джегутинской МГЭС

Рис. 11. Визуализация здания Усть-Джегутинской МГЭС

Рис. 11. Визуализация здания Усть-Джегутинской МГЭС

Мы учли опыт проектирования и реализации Зарагижской МГЭС и в текущих проектах предусматриваем экономичные и простые решения. Изначально экономично спроектированное здание в конечном результате смотрится гармоничнее, чем здание, более сложный проект которого был упрощен в ходе строительства.