建筑物生命周期診斷技術(shù)的研討

秦海東

(鹿島建設(shè)(中國)有限公司，上海 200050)

1 行業(yè)前景和前提條件

1.1 行業(yè)前景

據(jù)參考資料，2008年以后，國內(nèi)建筑的改造需求量年增長近50%，我國每年有一大批因生產(chǎn)規(guī)模及工藝等更新而需要技術(shù)改造和加層的建筑物。就上海市而言，滬政府辦2018年第8號文指出了“十三五”期間，上海計(jì)劃完成各類舊住房修繕改造5000萬m2，平均每年完成1000萬m2的舊改計(jì)劃，由此可見既存老舊建筑、歷史建筑的維護(hù)和舊改工程量大,涉及范圍廣。

既存建筑的舊改在歐美和日本開展得比較早，且卓有成效，但我國在這方面投入較少，尚處于發(fā)展初期階段，但是可以預(yù)見，未來隨著建筑存量的繼續(xù)增長、既存建筑逐步進(jìn)入老化階段，建筑舊改行業(yè)將迎來巨大的藍(lán)海市場，行業(yè)處于朝陽期，對既存建筑物舊改的首要任務(wù)就是事前做好針對性的建筑物診斷工作，由此可見建筑物生命周期診斷工作也將變得越來越重要，正文將結(jié)合項(xiàng)目實(shí)例從三個(gè)方面對如何診斷建筑物生命周期做具體介紹和說明。

1.2 前提條件——提案報(bào)告書

首先應(yīng)聽取的客戶委托要求來作為依據(jù)，然后根據(jù)客戶的要求和本企業(yè)的實(shí)績經(jīng)驗(yàn)或案例背景制作“診斷提案書”，包括如下內(nèi)容：

(1)編制診斷所需的事前信息的委托(客戶提供)。

(2)必要的診斷方法的提案。

(3)根據(jù)以往案例和經(jīng)驗(yàn)估算診斷所需的時(shí)間和初期費(fèi)用等信息。

制作完成提案書并提交客戶，獲得了客戶的承認(rèn)即確立了前提條件，才能開始下一步的建筑物實(shí)體診斷工作的展開。

2 建筑物生命周期診斷的實(shí)施

對于一般既存建筑舊改，事前診斷主要從三個(gè)方面著手進(jìn)行，即老化診斷、 二次構(gòu)件診斷、節(jié)能診斷，以下將對如何具體實(shí)施進(jìn)行詳細(xì)說明。

2.1 建筑物的老化診斷

2.1.1 概述

建筑物經(jīng)過一定的年數(shù)都會(huì)出現(xiàn)一定程度的老化狀況，性能也開始逐漸下降。調(diào)查建筑物的老化程度，來建議修繕或更新的必要性和更新時(shí)期等，就是我們要做的工作，和人類一樣，建筑物在很長一段時(shí)間里也在不斷地老化，建筑企業(yè)可以針對客戶的這些苦惱，對建筑和設(shè)備進(jìn)行“老化診斷”，并提出重新改造的方案。

2.1.2 內(nèi)容

建筑企業(yè)工程師和專業(yè)技術(shù)人員對建筑物的主體結(jié)構(gòu)、立面、內(nèi)裝、機(jī)電設(shè)備等進(jìn)行綜合的調(diào)查，針對結(jié)構(gòu)安全等重要部位，需更加重點(diǎn)地進(jìn)行抽樣調(diào)查其老化的程度，并考慮建筑物的使用周期來提出對策，例如:

(1)明顯缺陷的勘查，牽涉結(jié)構(gòu)安全的，作為重點(diǎn)診斷記錄，如圖1所示。主要手段是通過目測作外觀檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷做好詳細(xì)的位置記錄(包括缺陷的長、寬、高、面積等數(shù)據(jù))并拍照留證，在原始建筑的存檔圖紙上標(biāo)注缺陷編號記錄，作為編制文件的依據(jù)。

圖1 西安城堡大酒店改造項(xiàng)目外觀缺陷的勘查和記錄

(2)使用專用設(shè)備作檢測并記錄，比如墻面磚的張力抽檢，如圖2所示。

圖2 使用專用設(shè)備對墻磚張力進(jìn)行檢測范例

用儀器檢測手段，主要是針對外墻面磚，通過抽檢確認(rèn)現(xiàn)狀墻面磚的老化狀況并記錄測試點(diǎn)的位置和數(shù)據(jù)等，最后形成書面報(bào)告資料。

(3)做分區(qū)段抽查，如圖3所示。主要是針對內(nèi)墻大面積墻磚范圍，可以做分區(qū)敲診抽查，每面墻可以設(shè)置若干點(diǎn)位，作為抽查對象，如發(fā)現(xiàn)當(dāng)前墻面瓷磚有老化情況出現(xiàn)，則針對該墻面加大檢查范圍，并拍下照片，在現(xiàn)場和圖紙上分別做好記錄，最后形成書面報(bào)告資料。

圖3 墻面磚檢查案例

2.1.3 老化診斷流程

建筑物老化診斷的流程如圖4所示。

首先，是對周邊環(huán)境、圖紙、管理數(shù)據(jù)等資料的調(diào)查，收集并診斷必要的信息。然后主要根據(jù)現(xiàn)場的檢查進(jìn)行第一次診斷，提交老化程度診斷結(jié)果和修繕更新所需要的成本。如果不能滿足客戶的要求或經(jīng)工程師判斷有必要的話，根據(jù)需要，可以進(jìn)行更詳細(xì)的二次調(diào)查，并匯總所有完成的調(diào)查記錄和數(shù)據(jù)。

圖4 從事前調(diào)查至完成調(diào)查的流程示意

2.1.4 老化診斷報(bào)告書的編制

建筑物老化診斷報(bào)告書的形成是匯總了前期大量的檢查數(shù)據(jù)、照片等資料的集成文件，包括物理老化的位置、老化程度、受損尺寸和程度等，每一個(gè)點(diǎn)都有數(shù)據(jù)可查。將所有點(diǎn)位分類編號，歸納匯總修繕種類和數(shù)量，由此可以判斷修繕?biāo)枰墓て诤徒痤~，初步估算后一并編入在報(bào)告書，給客戶提供較為完整的信息,v如圖5所示。

圖5 2008年實(shí)際項(xiàng)目中的報(bào)告書實(shí)例

2.2 建筑物的二次構(gòu)件診斷

2.2.1 建筑物二次構(gòu)件診斷的重要性概述

東日本大地震的資料查證顯示，因二次構(gòu)件(天花板、設(shè)備等)大規(guī)模崩落事故造成的人員災(zāi)害和生產(chǎn)中斷的傷害，甚至超過了建筑物主體受損帶來的傷害。所以提出“天花板等二次構(gòu)件和機(jī)器設(shè)備的抗震性能評估”這一概念，通過日本建筑研究所提供的受害狀況調(diào)查和振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)等資料，鹿島(中國)也制定了一系列的對應(yīng)方針，并應(yīng)用于對現(xiàn)有建筑物的性能評估和對策討論，以下簡述一些這方面的內(nèi)容

2.2.2 場所概述

參考日本建筑規(guī)范JASS，下述場所是需要重點(diǎn)關(guān)注和把握的，包括重要物資或資料存放場所、公共場所、人員密集區(qū)域場所以及大空間場所、重荷載場所等，歸納如下：

體育館，室內(nèi)游泳池，劇場，酒店，航站樓(機(jī)場等)，展覽會(huì)等的主要房間

幼兒園、中小學(xué)、醫(yī)院、養(yǎng)老院等主要房間；

居室、走廊等的人在日常站立生活的地方；

天花板高度超過6 m，水平投影面積超過200 m2；

天花板表面構(gòu)成部件平均每平方米重量超過2 kg；

2.2.3 內(nèi)容

(1)根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)圖紙和存檔資料的勘察以及當(dāng)?shù)卣{(diào)查的實(shí)施，把握現(xiàn)狀的詳細(xì)的工藝和老化狀況。

(2)以調(diào)查結(jié)果為基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范或行業(yè)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，建筑施工企業(yè)專業(yè)技術(shù)人員對吊頂?shù)榷螛?gòu)件和設(shè)備進(jìn)行抗震性的調(diào)研和評價(jià)，或聘請專家和專業(yè)機(jī)構(gòu)做專業(yè)評估。

(3)措施及方案決定之前，對修繕計(jì)劃和成本估算進(jìn)行討論，此時(shí)可以邀請客戶客戶一起參與研討，提高工作效率。

2.2.4 二次結(jié)構(gòu)診斷的流程

對于二次構(gòu)件的診斷流程如圖6所示，具體如下:

(1)事前調(diào)查：也就是目標(biāo)的設(shè)定，根據(jù)建筑物的屬性，首先設(shè)定好需要診斷的項(xiàng)目和基本的內(nèi)容，然后根據(jù)設(shè)定的方向收集原始資料，可以是客戶提供或檔案調(diào)查等，根據(jù)這些資料確認(rèn)客戶傳達(dá)的信息，可以初步判斷當(dāng)前建筑物的當(dāng)前使用狀況。

(2)調(diào)查和診斷：根據(jù)原始資料有針對性的做現(xiàn)場實(shí)地考察和取證工作，對實(shí)地的二次構(gòu)件做抗震性能的細(xì)致檢查、經(jīng)過分類整理，由專業(yè)技術(shù)工程師或?qū)＜易鲎罴言u估。

(3)對策檢討：二次構(gòu)件診斷及修繕的方案形成后，還要提出概略的修繕計(jì)劃、概略的修繕金額等內(nèi)容。

圖6 實(shí)績?nèi)召Y項(xiàng)目中采用的診斷流程范例

2.2.5 二次構(gòu)件診斷報(bào)告書的編制

報(bào)告書的形成是對建筑物二次結(jié)構(gòu)診斷的一個(gè)匯總性文件，應(yīng)包括如下主要內(nèi)容：

(1)編制依據(jù)。

(2)建筑物原始參考資料。

(3)現(xiàn)場調(diào)研資料(含照片和數(shù)據(jù))。

(4)歸類匯總資料(如分樓層歸類)。

(5)概略的修繕提案、概略工期計(jì)劃、概略的估算金額等。

(6)交底記錄、會(huì)議記錄、論證資料、計(jì)算書、參考案例及文獻(xiàn)資料等。

報(bào)告書完成后，經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人審核后裝訂成冊給到客戶，式樣如圖7所示。

圖7 實(shí)績工程項(xiàng)目報(bào)告書范例

2.3 建筑物的節(jié)能診斷

2.3.1 概述

主要是希望通過建筑物節(jié)能診斷達(dá)成既定目標(biāo)。

(1)對于不同建筑物的能源消耗，建筑企業(yè)應(yīng)當(dāng)以不同的手段和技術(shù)措施進(jìn)行綜合診斷，確定可以降低建筑物能耗的方案。

(2)提出有效利用能源、減輕環(huán)境負(fù)荷的有效節(jié)能方案。

2.3.2 依據(jù)和判斷

(1) 通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和全年各月能耗分析,對擬改造建筑的能耗狀況及節(jié)能潛力作出評價(jià)并出具報(bào)告,作為節(jié)能改造的依據(jù)，如圖8所示。

圖8 能源資源調(diào)查圖標(biāo)范例

(2) 對于剩余生命周期較短的建筑物、改造價(jià)值不大或改造收益明顯很低的且不合理的，經(jīng)過診斷得出結(jié)論后，可不予考慮節(jié)能改造。

(3) 建筑整體性能的評估應(yīng)以各部分性能的實(shí)測值為基礎(chǔ),，以建筑物的運(yùn)行使用能耗作為評價(jià)指標(biāo),并輔以節(jié)能改造的預(yù)期投資回收期作為考核指標(biāo)。

2.3.3 內(nèi)容和要求

建筑物節(jié)能診斷的主要內(nèi)容是從能源消耗來分析的，此外可以通過復(fù)檢分析建筑物屋面和外墻保溫材料的性能衰減，外墻玻璃的節(jié)能效果等綜合計(jì)算分析來評價(jià)節(jié)能改造的可行性，具體要求如下：

(1)降低使用成本是本質(zhì)目標(biāo)。即通過對建筑物能源消耗的診斷提出了有效的方案，來降低實(shí)際要支付的能源費(fèi)用。

(2)降低環(huán)境負(fù)荷的研討。根據(jù)診斷報(bào)告來綜合判斷、研討有效利用能源和有效使用的方法。討論不僅僅局限于能源資源，也可以是何減少二氧化碳等溫室氣體的排放等多層次的問題。

2.3.4 節(jié)能診斷的流程

根據(jù)節(jié)能診斷的內(nèi)容和要求，要做充分的事前調(diào)查，收集所需的資料和數(shù)據(jù)，對既存建筑物的設(shè)施概要、竣工圖紙、耗能數(shù)據(jù)等資料進(jìn)行事先調(diào)查，通過技術(shù)分析和論證，從而提出與目的相符的恰當(dāng)?shù)脑\斷方法,如圖9所示。

圖9 實(shí)績?nèi)召Y項(xiàng)目中采用的診斷流程范例

2.3.5 節(jié)能診斷報(bào)告書的編制

節(jié)能診斷報(bào)告書應(yīng)包括以下主要內(nèi)容，式樣如圖10所示。

(1)建筑企業(yè)需依靠豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)并通過數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來進(jìn)行綜合判斷實(shí)施診斷的可行性，并提出有效的實(shí)施方案。

(2)報(bào)告書必須包含經(jīng)過計(jì)算和論證的材料以及預(yù)期達(dá)成的效果。

(3)報(bào)告書應(yīng)預(yù)估實(shí)施和改造所需的金額。

(4)按照預(yù)先制定的格式做成正規(guī)的報(bào)告書，提交客戶確認(rèn)和檢查。

圖10 上海日領(lǐng)館改造項(xiàng)目節(jié)能診斷報(bào)告書范例

3 總結(jié)

當(dāng)前我國既存建筑物逐年增加，舊改將成為建筑行業(yè)將來發(fā)展的一個(gè)趨勢，既存建筑物生命周期的診斷為舊改提供了必要的前提條件。

建筑物舊改行業(yè)巨大的發(fā)展空間對在這個(gè)行業(yè)注入新的技術(shù)也提出了更高的要求。隨著科技的進(jìn)步，新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備會(huì)在今后建筑物生命周期的診斷技術(shù)中也會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。此外，計(jì)算機(jī)BIM軟件已經(jīng)在建筑企業(yè)中大量應(yīng)用，在建筑物生命周期的診斷報(bào)告書中如果能夠以BIM系統(tǒng)作為輔助，將平面圖紙和資料信息進(jìn)行3D模塊化，并展示成果，那么此項(xiàng)工作的開展將更有實(shí)效和說服力。

4 愿景

目前在國內(nèi)尚未對建筑物的生命周期診斷工作有很大的投入，也沒有明確的規(guī)范文件作為行業(yè)指導(dǎo)來展開此項(xiàng)工作，但是隨著時(shí)間的推移，建筑物的老化不可逆轉(zhuǎn)且基數(shù)龐大，這項(xiàng)工作的重要性也會(huì)逐步體現(xiàn)出來。建筑企業(yè)、行業(yè)、協(xié)會(huì)、專家、通過探討和組織完成相應(yīng)的規(guī)范性文件來引導(dǎo)企業(yè)開展此項(xiàng)工作，并將此納入規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，從而保障建筑物和客戶的安全使用，將成為一項(xiàng)非常有意義的工作。