§ 1.5. Жизненный цикл зданий
Жизненный цикл зданий - это время от момента обоснования необходимости их возведения до наступления экономической нецелесообразности дальнейшей эксплуатации. Периоды жизненного цикла разделяются на:
I - период по технико-экономическому обоснованию возведения здания;
II - по конструированию и проектированию;
III - по возведению с разработкой технологии, организации и технологических регламентов производства работ;
IV - по предэксплуатационному освоению;
V - по эксплуатации зданий и наработке, позволяющей обеспечить окупаемость средств, вложенных в их создание и освоение;
VI - по поддержанию конструктивных элементов и инженерных систем здания в нормальном техническом состоянии путем проведения планово-предупредительных и капитальных ремонтов;
VII - период физического и морального износа, требующий проведения модернизации, реконструкции или сноса здания. Последнее состояние является периодом окончания жизненного цикла или началом нового.
VIII - период реконструкции, восстанавливающий физико-механические и эксплуатационные характеристики зданий, включающий: I , II -технико-экономическое обоснование и разработку технической документации.
Рассматривая здание как строительную систему с конструктивными элементами из различных материалов с разной долговечностью, имеют место фазовые изменения ее параметров под влиянием факторов внешней и внутренней среды. Траектория движения системы во времени представляет собой некоторую последовательность изменения ее состояния под влиянием эксплуатационных (внутренних) режимов и внешних воздействий различного характера (механические, химические и др. процессы), приводящих к нарушению устойчивого состояния здания как сложной строительной системы.
Устойчивое состояние системы характеризуется ее равновесием на протяжении длительного периода времени.
Возможное изменение параметров здания характеризуется переходными процессами, когда система или отдельные ее элементы не обеспечивают эксплуатационную надежность и требуют ее восстановления.
Последний период характеризуется превышением затрат на поддержание равновесного состояния системы над прибылью от эксплуатации. Этот период свидетельствует о необходимости сноса здания или выполнения реконструктивных работ, восстанавливающих или переводящих его в качественно новое состояние.
На
рис. 1.9 приведены основные периоды
жизненного цикла зданий с распределением
затрат на эксплуатацию,реконструкцию
и соответствующие доходы, получаемые
от выполнения комплекса работ. Продление
жизненного цикла представлено областью
(
VIII ), которая включает комплекс работ и
затрат по реконструкции с последующими
расходами и доходами.
Рис. 1.9. Динамика жизненного цикла зданий (а) и распределение затрат (б) при выполнении ремонтно-восстановительных работ и реконструкции
Наиболее характерная динамика соотношения затрат и получаемой прибыли во времени приведена на рис. 1.9,б, когда на определенном периоде( V ) наблюдается не только убыточность, но и небезопасность эксплуатации. Это обстоятельство свидетельствует о необходимости принятия решения по сносу здания и по возведению нового, по его реконструкции, обеспечивающей качественно новые технико-экономические показатели, а также по изменению функций здания (перевод из жилого в нежилое).
Особое значение на принятие решения оказывают район расположения здания и стоимость земельного участка,занятого под застройкой. При его высокой стоимости экономически целесообразны снос здания независимо от его физического состояния и возведение нового.
Примером таких решений является массовый снос жилых кварталов первых массовых серий в Москве.
Результаты инструментальных обследований и выявление дефектов позволяют оценить техническое состояние по степени физического износа. В свою очередь, уровень физического износа дает представление о примерной стоимости восстановительных работ и целесообразности их проведения (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Взаимоотношение уровня физического износа конструктивных элементов и здания в целом и стоимость восстановительных работ
Анализ статистических данных показывает, что с увеличением времени эксплуатации уровень физического износа постоянно возрастает и его ликвидация может превысить стоимость здания. В то же время возможно выделить критическую область К(50-60 % физического износа), когда экономически целесообразно проведение восстановительных работ.
Определяющее влияние на экономическую эффективность оказывает распределение эксплуатационных затрат с учетом различного рода отказов в течение жизненного цикла зданий (рис. 1.11),включающих три характерных периода:
- период приработки (Тпр),когда отказы являются следствием дефектов, допущенных при возведении зданий.Они интенсивно проявляются в первые годы эксплуатации зданий (1-2 года);
- период нормальной эксплуатации зданий (Тн), когда количество отказов спадает и эксплуатационные затраты определяются техническими решениями, принятыми в проекте, эти затраты в течение длительного времени возрастают;
- период физического износа (Тиз)характеризуется резким возрастанием эксплуатационных затрат за счет выработки ресурсов материалов и конструкций, используемых при возведении здания.
Рис. 1.11. Распределение эксплуатационных затрат в течение службы здания (Тц) Тпр - период приработки; Тн - период нормальной эксплуатации; Тизн - период износа (снижения эксплуатационной надежности); Z пр , Z эк , Z изн - затраты в периоды приработки, эксплуатации и интенсивного износа зданий
Рассматривая динамику каждого из периодов, можно установить количественные характеристики воздействия случайных факторов на эксплуатационные затраты и определить источники их возникновения: в период приработки - качество выполнения строительно-монтажных работ; в период нормальной эксплуатации - качество проектных решений и технология эксплуатации зданий; в период износа - долговечность принятых материалов и конструкций.
Определяющее влияние на характер и объем эксплуатационных затрат оказывает уровень энергоэффективности зданий,включающий надежность инженерных сетей и систем, стабильность теплотехнических характеристик ограждающих конструкций, режим эксплуатации зданий и показатели,характеризующие удельный расход энергоносителей.