Актуальные проблемы и методология строительной науки

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ 
И МЕТОДОЛОГИЯ 
СТРОИТЕЛЬНОЙ НАУКИ

В.В. ФЕДОРОВ
С.Л. СУББОТИН
Т.Р. БАРКАЯ
П.О. СКУДАЛОВ

Под редакцией В.В. Федорова

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебного пособия 
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 
08.04.01 «Строительство» (квалификация (степень) «магистр») 
(протокол № 13 от 16.09.2019)

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 69(075.8)
ББК 38я73
 
Ф33

Федоров В.В.
Ф33  
Актуальные проблемы и методология строительной науки : учебное 
пособие / В.В. Федоров, С.Л. Субботин, Т.Р. Баркая, П.О. Скудалов ; 
под ред. В.В. Федорова. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 262 с. — (Высшее образование: Магистратура). — DOI 10.12737/991920.

ISBN 978-5-16-014586-0 (print)
ISBN 978-5-16-107084-0 (online)
Учебное пособие ориентировано на формирование общего представления о современной строительной науке, ее основных достижениях и проблемах. Предлагается типология основных научных направлений, ключевых и актуальных проблем строительной науки, рассмотрены основы 
методологии их решения. Представленный системный подход к феномену 
строительной науки призван обеспечить уровень подготовки, необходимый для решения самых сложных профессиональных задач.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов магистратуры, обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство», и аспирантов.

УДК 69(075.8)
ББК 38я73

Р е ц е н з е н т ы:
Гультяев В.И., доктор технических наук, профессор архитектурностроительного факультета Костромской государственной сельскохозяйственной академии;
Каляскин А.В., кандидат технических наук, директор ООО ПКБ 
«Остов» (г. Тверь);
Смирнов А.В., кандидат технических наук, генеральный директор ООО 
«Дарина КИС» (г. Тверь)

ISBN 978-5-16-014586-0 (print)
ISBN 978-5-16-107084-0 (online)
© Федоров В.В., Субботин С.Л., 
Баркая Т.Р., Скудалов П.О., 2020

Предисловие

Строительный комплекс (включая строительную науку) относится к числу ключевых отраслей, определяющих решение 
социальных, экономических и технических задач развития Российской Федерации. Ведущая роль в реализации стратегических 
целей страны обусловлена тем, что конечные результаты достигаются путем осуществления инвестиционно-строительных программ 
и проектов. Решение актуальной задачи выхода России на уровень 
передовых стран возможно только при условии: а) роста объемов 
капитальных вложений в новое строительство, реконструкцию 
и техническое перевооружение и б) опережающего развития научного и производственного потенциала строительной отрасли.
В центре внимания отечественной строительной науки традиционно находятся проблемы нового строительства. Однако реальное 
состояние зданий, сооружений, инженерной и транспортной инфраструктуры делает не менее актуальным выбор стратегии поддержания в приемлемом состоянии уже эксплуатируемых объектов 
и комплексов путем ремонта, модернизации, реновации, реконструкции, ревитализации и ревалоризации.
Обучение в магистратуре и аспирантуре строительного направления рассчитано на тех, кто хочет получить наиболее глубокие 
знания и навыки. Речь идет о достижении уровня, позволяющего 
решать самые сложные задачи профессиональной деятельности, 
путем расширения уже сформированных компетенций и добавления новых. Вполне логично, что магистры, как правило, начинают профессиональную деятельность с более высоких стартовых 
позиций — перед ними открыты перспективы активного карьерного 
роста не только в практической деятельности, но также в науке 
и преподавательской деятельности. Введение в учебные планы 
по направлению «Строительство» дисциплин, рассматривающих 
проблемы строительной науки, преследует среди прочего очень 
важную цель — сформировать методологическую базу, на которой 
будут основываться все дальнейшие приращения профессиональных знаний.
Авторы пособия рассматривают строительную науку как: 
а) объединение фундаментальных и прикладных аспектов познавательной деятельности; б) практическое применение ее результатов 
в архитектурно-конструктивном проектировании; в) разработку 
новых материалов и технологий. Конечным результатом научной 

работы в строительной сфере являются инновации, т.е. внедренные 
новшества, обеспечивающие качественный рост эффективности 
зданий, сооружений и процессов, протекающих в них. В то же время 
приходится констатировать, что сегодня в строительстве не существует однозначных критериев оценки эффективности, а также методов разработки и внедрения новшеств.
Предельно широкий взгляд на феномен современной строительной науки позволяет выделить в ее составе:
• 
вопросы истории и теории архитектуры и строительства как 
методологически важный элемент, лежащий в основе профессионального становления и развития специалистов;
• 
научно-техническое сопровождение процессов проектирования, возведения, технической эксплуатации зданий и сооружений различного назначения;
• 
расширение числа используемых конструктивных систем 
(схем) зданий за пределами ныне доминирующих стеновых и каркасных систем;
• 
изучение действительной картины напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов и их систем, совершенствование существующих и создание новых технических 
решений;
• 
разработку и изучение эффективных, надежных, безопасных 
и долговечных строительных материалов и т.д.
Федеральный государственный образовательный стандарт 
высшего образования по направлению подготовки «Строительство» 
(уровень магистратуры) не содержит однозначных требований к содержанию учебных планов, т.е. не определяет набор обязательных 
для изучения дисциплин. Однако отечественный опыт показывает, 
что учебные планы всех без исключения магистратур направления 
«Строительство» включают изучение современных проблем строительства и методологии строительной науки. При этом доступные 
широкой аудитории печатные и электронные работы подобного 
плана, как правило, носят узкоориентированный характер, отражающий специфику конкретного факультета или вуза (направления и профиля подготовки).
Авторы пособия предприняли попытку предельно широкого 
взгляда на проблемы строительства в целом. В работе над книгой 
использован многолетний опыт не только преподавательской деятельности в вузах Росси и зарубежных стран, но и реальной проектно-конструкторской работы.
В структурно-содержательном отношении пособие включает 
общие сведения о строительной науке и проблемах (ключевых 

и актуальных) строительной науки. Для формирования списка 
ключевых проблем строительной науки применительно к задачам настоящего пособия использовались следующие документы:
1) Стратегия инновационного развития строительной отрасли 
Российской Федерации на период до 2030 г.;
2) Государственная программа Российской Федерации «Развитие науки и технологий» на 2013—2020 гг.;
3) Приоритетные направления развития прикладных наук 
и поисковых исследований Российской академии архитектуры 
и строительных наук;
4) паспорта научных специальностей:
• 
05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения»;
• 
05.23.05 «Строительные материалы и изделия»;
• 
05.23.08 «Технология и организация строительства»;
• 
05.23.17 «Строительная механика».
Любой подобный список неизбежно очень широк и обязательно является открытым, поскольку постоянно пополняется 
и детализируется по мере расширения наших знаний. Мы выбрали 
примерно три десятка ключевых проблем строительной науки, 
каждая из которых, в свою очередь, является отправной точкой 
возникновения множества более конкретных актуальных проблем 
следующего уровня. Каждая из них представляет собой русло, 
объединяющее темы научной работы аспирантов и магистрантов. 
Строго говоря, мы вступаем на обширное поле значимых с точки 
зрения научно-профессиональной подготовки проблем. Некоторые актуальные проблемы осознанно представлены исключительно в форме краткого обзора, что вполне достаточно для формирования у обучающихся общего представления о конкретном 
научном направлении.
Выбор излагаемого материала, безусловно, субъективен и определяется характером текущей профессиональной (преподавательской и проектно-конструкторской) деятельности. Поэтому мы 
будем признательны за любые предложения по обоснованному расширению списка рассматриваемых актуальных проблем.
Количество аудиторных занятий в магистратуре и аспирантуре 
российских вузов или факультетов архитектурно-строительного 
направления весьма ограниченно (обычно от 8 до 24 ч в семестре 
на дисциплину). На самых высоких уровнях отечественной высшей 
школы акцент обоснованно смещен на самостоятельную работу 
обучающихся, поэтому характер презентации актуальных проблем 

строительной науки обусловлен тем соображением, что выбранная 
тема (или комбинация тем) потенциально должна быть развернута 
магистрантом или аспирантом в самостоятельное исследование 
(реферат, проектно-графическую работу и т.д.).
Ссылки на различные источники информации ограничены 
количественно и касаются в основном вопросов академического 
плана, рассмотренных в первой части книги. Задача второй части 
пособия, которая рассматривает собственно актуальные проблемы, 
заключается в том, чтобы помочь магистранту или аспиранту сориентироваться в пространстве неизведанного, требующего безотлагательного решения. Массив таких данных о самых актуальных проблемах строительной науки непрерывно пополняется, тем самым 
определяя необходимость самостоятельного поиска источников 
информации.
В заключение авторы считают своим долгом выразить благодарность специалистам и организациям, оказавшим влияние на ход 
работы: прежде всего сотрудникам инженерно-строительного факультета Тверского государственного технического университета 
и ряда проектно-конструкторских организаций Твери и Москвы. 
Выражаем свою искреннюю признательность всем тем, кто оказал 
важную моральную и интеллектуальную поддержку в нашей работе 
над пособием, а также внес свой вклад в организационно-технический аспект подготовки книги к изданию.
В результате изучения материалов пособия обучающийся будет:
знать
• 
методы мониторинга зданий и сооружений, их конструктивных элементов, в том числе с использованием универсальных 
и специализированных программно-вычислительных комплексов 
и систем автоматизированного проектирования;
• 
общие подходы к проведению научных экспериментов с использованием современного исследовательского оборудования 
и приборов, оценке результатов исследований;
• 
основы разработки физических и математических (компьютерных) моделей явлений и объектов, относящихся к области 
строительства;
уметь
• 
использовать на практике навыки организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, оценивать качество результатов этой деятельности;
• 
ориентироваться в постановке задачи, применять знания 
о современных методах исследования, анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию;

• 
разрабатывать методики, планы и программы проведения 
научных исследований и разработок, организовывать проведение 
экспериментов и испытаний, анализировать и обобщать их результаты;
• 
собирать, анализировать и систематизировать информацию 
по теме исследования, готовить научно-технические отчеты, обзоры 
публикаций по теме исследования;
владеть
• 
способами фиксации и защиты объектов интеллектуальной 
собственности, управления результатами научно-исследовательской деятельности и коммерциализации прав на объекты интеллектуальной собственности.

Глава 1. 
СТРОИТЕЛЬНАЯ НАУКА

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНОЙ НАУКЕ

Строительная наука представляет собой единство познавательной деятельности и ее результатов в сфере: а) архитектурно-градостроительного и конструктивного проектирования; б) возведения; 
в) капитального ремонта; г) реконструкции объектов капитального 
строительства. Иными словами, речь идет о комплексе научного 
знания и сложных вопросов проектной деятельности, а также об 
осмыслении процессов эксплуатации зданий и сооружений.
В самом широком смысле «проблема» — это сложный теоретический или практический вопрос, настоятельно требующий 
изучения и разрешения. В строительной науке проблема — противоречивая ситуация, рассматриваемая с различных позиций («знаю 
что, не знаю как»); поэтому проблема может характеризоваться 
и как вопрос, не имеющий однозначного решения.
Развитие строительства и архитектуры невозможно без использования самого широкого круга достижений современной науки. 
Поэтому в более практическом смысле строительная наука понимается как деятельность по формированию массива научных знаний, 
сосредоточенных на анализе и контроле физических, химических 
и биологических явлений, касающихся строительства и архитектуры.
Традиционно строительная наука включает в себя широкий 
круг вопросов: от строительных материалов и конструкций до технической эксплуатации и реконструкции зданий, сооружений и городской застройки. Практический аспект — получение данных, 
способствующих оптимизации конструктивных и объемно-планировочных решений, эффективной эксплуатации зданий. В широком 
плане речь идет о понимании процессов, протекающих в строительных объектах в процессе их эксплуатации, а также о предотвращении ошибок и нерациональных проектных решений.
Первые сведения об искусстве строительства утверждались исключительно эмпирически: упавшее через ручей бревно как демонстрация принципа балочного покрытия, лесные завалы — предтеча 
шатровых покрытий и т.д. Прошли века, прежде чем эти принципы, 
дополняясь техническими подробностями, приобрели силу эмпи

рического закона, связывающего практические наблюдения. Например, недостаточно понимать, что расположенные по дуге каменные блоки могут образовать свод, перекрывающий внутреннее 
пространство здания. Необходимо правильно очертить его контур, 
определить соотношение толщины свода и пролета, назначить достаточную толщину поддерживающих стен, способных воспринять 
распор, и т.д.
Польза, прочность, красота — так два тысячелетия назад определил ключевые проблемы зодчества Марк Витрувий Поллион. 
Автор трактата «Десять книг об архитектуре» был не только собирателем сведений о строительном искусстве, но и специалистом, понимавшим, что строительная наука «основана на многих 
отраслях знания и на разнообразных сведениях; прочность достигается тщательным отбором материала и нескупым его расходованием; польза — безошибочным и беспрепятственным для использования расположением помещений в зависимости от назначения 
каждого, а красота — приятным и нарядным видом сооружения»1.
Развитие общества сопровождалось ростом размеров и усложнением возводимых зданий и сооружений. Интенсивное развитие мостостроения, промышленности, появление новых технологических 
процессов требовали все более качественных и удобных зданий. 
Происходил переход от строительства уникальных объектов, которое было скорее искусством, к масштабному возведению все 
более сложных массовых зданий.
Длительное время в стране реформируется правовая база строительства, что обусловлено необходимостью создания благоприятных 
условий для самоорганизации рыночных механизмов хозяйствования, которые не могут обеспечиваться системой государственной 
стандартизации. Федеральный закон от 27.12.2002 № 184-ФЗ 
«О техническом регулировании» (далее — ФЗ № 184) фактически 
свел на нет базу строительных норм и правил СССР, которая разрабатывалась на протяжении многих десятилетий и признавалась 
одной из лучших в мире. Замена системы государственных и отраслевых, технических стандартов и норм на обязательные для всех 
отраслей технические регламенты до сих пор не завершена.
Конечным продуктом строительной деятельности являются 
объекты недвижимости, эксплуатация которых возможна, когда 
обеспечивается их надлежащее качество. Регулирование отношений в строительстве сегодня осуществляется актами техниче
1 
 Витрувий Марк Поллион. Десять книг об архитектуре. Кн. I. Гл. III. Отделы 
архитектуры. Ст. 2. М.: Изд-во Всесоюз. академии архитектуры, 1936.

ского нормирования, не содержащими правовых норм (т.е. процесс 
регулирования отношений основан на применении технических 
норм, а не норм права).
Правовой нормой называется правило поведения, санкционированное, установленное государством и защищаемое от нарушений 
с помощью мер государственного принуждения. Правовая норма 
является разновидностью общественной нормы, регулирующей социально значимое поведение членов общества. Технические нормы 
не являются социальными и не имеют юридического значения, так 
как определяют только порядок обращения с орудиями и предметами труда, объектами материального мира или силами природы; 
поэтому нарушение технических норм само по себе не приводит 
к наступлению юридической ответственности (ГОСТы, СНиПы, 
СанПиНы — акты нормативно-технического характера, не содержащие правовых норм).
Технический регламент, закрепленный федеральным законодательством, должен устанавливать минимальные требования безопасности, необходимый уровень показателей безопасности, учитывать риски и минимизировать их, отвечать требованиям законодательной техники, быть доступным для понимания широкому кругу 
лиц. В соответствии с нормами ФЗ № 184 технические регламенты 
должны устанавливаться в целях обеспечения безопасности жизни 
и здоровья граждан при производстве строительной продукции 
и длительной эксплуатации сооружений.
Правовое закрепление норм о безопасности той или иной продукции или процессов, связанных с ее реализацией, производством, эксплуатацией, хранением, переработкой, утилизацией, обусловлено необходимостью установления норм технического плана. 
При этом речь идет о правилах, которые регламентируют процессы 
производства, принципы построения и действия различного рода 
механизмов и определяют порядок обращения человека с природными материалами, различного рода веществами и техническими 
устройствами.
Развитие науки и техники требует включения в правовое поле 
нормативов действия различного рода устройств, обращения с материалами, веществами и оборудованием. Технические нормы, 
закрепленные в правовом акте и получившие юридическую силу, 
становятся технико-правовыми нормами, нарушение которых 
несет юридическую ответственность, в том числе компенсационноштрафного характера в пользу потерпевшего.
Темпы строительства и воспроизводства населения должны 
быть максимально приближены друг к другу. Без решения этой