建筑物整體移位與拆除重建的效益對比分析

趙曦ZHAO Xi；丁新意DING Xin-yi；付顯順FU Xian-shun；張浩宇ZHANG Hao-yu

（山東建筑大學(xué)管理工程學(xué)院，濟南 250101）

0 引言

2021 年國務(wù)院印發(fā)了《“十四五”文物保護和科技創(chuàng)新規(guī)劃》，其中提到：將文物安全工作全面納入地方各級政府考核評價體系，探索推行“文物長制”[1]。而當(dāng)“文物長制”政策與城市規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)生沖突時，怎樣可以有效地權(quán)衡文物保護與城市規(guī)劃之間產(chǎn)生的矛盾成為亟需解決的問題，基于此問題，建筑物整體移位技術(shù)成為解決這類問題的有效方案。根據(jù)國家建設(shè)和城市總體發(fā)展規(guī)劃中規(guī)定的條例，如果一棟建筑物仍具有完備的功能和完好的結(jié)構(gòu)，且重要的是該建筑物具有重大的紀(jì)念意義，因此必須保留下來，此類建筑物若實施建筑物整體移位技術(shù)，比起拆除重建，不僅可以節(jié)省大量的建設(shè)資金，同時還可以減少因為拆除建筑物而產(chǎn)生的大量建筑垃圾并減輕因此造成的環(huán)境污染問題。

我國在進行大規(guī)模的城市改造時主要采用了拆除的方式，在這些被拆除的建筑中，有一大部分建筑物仍具有較大的實用價值、文化價值，尤其是一些具有人文價值的古建筑物，這些古建筑若被拆除可能會給國家古文物建筑方面造成無法彌補的損失與研究素材。在此形勢下，對建筑物的整體移位與拆除重建進行效益對比在新的城市規(guī)劃與積極響應(yīng)國家推進建筑垃圾減量化的進程中便顯得愈加重要。

建筑移位技術(shù)和建筑物重建一樣，都具有一定的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。目前許多建筑領(lǐng)域的專家學(xué)者都對建筑移位技術(shù)進行了系統(tǒng)成套的技術(shù)研究分析，還有對于建筑移位控制技術(shù)中的具體原理與方法進行研究，例如魯海濤等在“同步頂升技術(shù)在復(fù)雜建筑物豎向移位中的運用”一文中，是對雁灘公園水榭和長廊的一個具體實例的分析，其中確定了建筑物的頂升設(shè)計方案，與公園長廊整體平移的施工方案，對該建筑物的整體各項參數(shù)進行分析整合，并采用了頂升過程中結(jié)構(gòu)沉降與水平位移檢測分析技術(shù)，確?？梢园踩厥┕ぃ椒€(wěn)地頂舉建筑物[2]。張鑫等在“建筑物移位托換技術(shù)研究進展”一文中主要對建筑物移位的砌體和框架柱移位托換技術(shù)進行總結(jié)，對建筑物移位的發(fā)展現(xiàn)狀進行了概述，并深入研究了托換結(jié)構(gòu)的承載力情況，建立了承載力公式，有力地推動了托換結(jié)構(gòu)在工程上的應(yīng)用[3]。國內(nèi)對于建筑移位技術(shù)制定了很多相關(guān)設(shè)計規(guī)范，但對于一棟建筑物是進行整體平移還是拆除重建，兩個方案所帶來的效益不同之處卻鮮少有研究，本文的研究目的是為需要建筑移位或者拆除重建的工程在兩者進行方案比選方面提供參考。

1 建筑物整體移位與拆除重建效益對比的指標(biāo)體系及評價模型

通過大量搜集、整理建筑平移與建筑物重建方面的文獻，通過對近五年的建筑平移方面的文獻進行搜集，整理出建筑物整體移位與拆除重建的效益對比，主要可以從以下幾個方面進行對比分析：

①造價：經(jīng)過文獻調(diào)研，通常6 層以下建筑物，整體移位的造價大約為拆除重建造價的30%-50%；如果是體量較大的高層建筑，經(jīng)濟效益會更為顯著，其移位造價大約是拆除重建造價的15%-30%；中國目前每年拆除建筑物的面積高達上億平方米，大量建筑物被拆除造成國家固定資產(chǎn)的大量流失，而通過建筑物平移技術(shù)，在很大程度上減少了建筑物造價。

②工期：建筑物整體移位的工期普遍是其拆除重建的1/4-1/3，由于工期縮短能帶來更多的經(jīng)濟效益。

③城市規(guī)劃：建筑物的拆除重建響應(yīng)城市規(guī)劃建設(shè)；建筑物移位為房屋拆遷、城市建設(shè)、建設(shè)節(jié)約型社會提供了可參考借鑒的樣本，具有積極的社會意義。

④社會秩序：因為拆遷往往會產(chǎn)生很多不穩(wěn)定社會因素和社會矛盾，而這一問題在國內(nèi)尤為突出；建筑物整體移位技術(shù)，減少了對民眾生活和工作秩序的影響，移位期間建筑物二層及以上可正常使用，這在一定程度上避免因拆遷而產(chǎn)生的社會矛盾，保持社會穩(wěn)定，不擾亂人們正常生活工作秩序。

⑤環(huán)保：在建筑物拆除過程中，絕大多數(shù)都會采用爆破的形式，而在這過程中會帶來很多問題：爆破中可能會產(chǎn)生大量的飛石，這些飛石會對被拆除建筑物周邊的環(huán)境安全造成危害；在爆破中產(chǎn)生的粉塵會對周邊居民造成影響等。建筑物移位減少了建筑垃圾的產(chǎn)生，避免了爆破所帶來的一系列問題，減少了對環(huán)境的破壞。

⑥資源使用：中國正在致力于建設(shè)節(jié)約型社會，呼吁減少資源浪費，建筑物拆除重建過程中會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，建筑物移位技術(shù)則有效地減少了建筑垃圾的產(chǎn)生與建筑材料的浪費情況，既保護了環(huán)境，還有效地節(jié)約了資源使用。

⑦文物保護：建筑整體移位技術(shù)有效緩解了古文物建筑保護與現(xiàn)代城市規(guī)劃拆除既有建筑物的矛盾，保護了優(yōu)秀歷史建筑、文物，促進了文化傳承和可持續(xù)發(fā)展。

由此，分為三大類指標(biāo)：經(jīng)濟效益包括造價、工期兩個二級指標(biāo)；社會效益包括城市規(guī)劃、社會秩序二級指標(biāo)；環(huán)境效益包括環(huán)保、資源使用、文物保護的二級指標(biāo)。

采用層次分析法來進行兩個方案的優(yōu)劣比選，具體步驟是：首先將三個對比分析的指標(biāo)作為準(zhǔn)則層的三個決策因素，決策問題分為三個層次，最上層為目標(biāo)層M，即選擇建筑方案（M）；中間層為準(zhǔn)則層C，包括：經(jīng)濟效益（C1）、社會效益（C2）、環(huán)境效益（C3）三個指標(biāo)，根據(jù)不同建筑物的不同情況，具體情況具體分析，建立不同的準(zhǔn)則層指標(biāo)；最下層為方案層P，即兩個對比方案：建筑物整體移位（P1）、建筑物拆除重建（P2），構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)圖，如圖1 所示。再構(gòu)造準(zhǔn)則層判斷矩陣以及四個指標(biāo)判斷矩陣，構(gòu)造完判斷矩陣后，對其矩陣進行一致性檢驗，并建立權(quán)重矩陣，計算其標(biāo)準(zhǔn)化特征向量，最后將上述得出的數(shù)據(jù)進行綜合整理，進行方案排序選優(yōu)，計算總排序一致性指標(biāo)CI和總排序一致性比率CR，驗證其一致性，得出總排序權(quán)值進行選優(yōu)決策，最終根據(jù)評分得出最適合的方案。

圖1 層次結(jié)構(gòu)圖

2 工程案例分析

2.1 工程概況

A 辦公樓建筑物為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，該建筑物地上共15 層樓，地下有一層，采用的是筏板基礎(chǔ)，該建筑物長約70 米，寬度在40 米左右，該辦公樓的總體高度約70米，總建筑面積達到了25000m2。A 辦公樓在城市的規(guī)劃建設(shè)中，因占用新規(guī)劃的市政道路，決定采用建筑物整體平移技術(shù)將其向指定方向平移70 米或者拆除重建方案。

2.2 采用層次分析法進行方案比選

根據(jù)第3 節(jié)中進行方案比選采用的層次分析法，對A辦公樓進行“建筑物整體平移”與“建筑物拆除重建”的方案比選，根據(jù)該工程的實際情況，建立三大指標(biāo)，采用層次分析法，建立層次結(jié)構(gòu)圖，構(gòu)造準(zhǔn)則層判斷矩陣和三個指標(biāo)判斷矩陣，對其矩陣進行一致性檢驗并建立權(quán)重矩陣，計算其標(biāo)準(zhǔn)化特征向量，進行方案排序選優(yōu)，計算總排序一致性指標(biāo)CI 和總排序一致性比率CR 并驗證其一致性，根據(jù)總排序權(quán)值得出適合的方案。

為了對于A 辦公樓工程中的建筑物整體移位和建筑物拆除重建這兩種不同的處理方式進行更客觀公正的評價，統(tǒng)計了3 位建筑領(lǐng)域的專家以匿名打分的方式結(jié)合A辦公樓的實際情況進行打分，先對準(zhǔn)則層的三個指標(biāo)進行對比打分，根據(jù)各指標(biāo)對完成該工程實施的兩個方案的相對重要性，兩兩對比，得出對比打分結(jié)果；其次分別對于C1、C2、C3 三個指標(biāo)中P1、P2 的相對優(yōu)劣性進行對比打分，最后將分數(shù)整合，記取平均值然后取整，列入層次分析中的比較判別矩陣[4]，根據(jù)專家打分結(jié)果，將結(jié)果填入表1-表4 判斷矩陣。準(zhǔn)則層特征向量計算見表5，經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益判斷矩陣特征向量計算分別見表6、表7 和表8。

表1 準(zhǔn)則層判斷矩陣

表2 經(jīng)濟效益判斷矩陣（C1）

表3 社會效益判斷矩陣（C2）

表4 環(huán)境效益判斷矩陣（C3）

表5 準(zhǔn)則層特征向量計算

表6 經(jīng)濟效益判斷矩陣特征向量計算（C1）

表7 社會效益判斷矩陣特征向量計算（C2）

表8 環(huán)境效益判斷矩陣特征向量計算（C3）

計算單排序權(quán)向量并做一致性檢驗。一致性檢驗：CR＜0.1：矩陣構(gòu)造正確；CR＞0.1 或負數(shù)：不具有滿意一致性。準(zhǔn)則層判斷矩陣最大特征值為3.024；經(jīng)濟效益判斷矩陣最大特征值為2；社會效益判斷矩陣最大特征值為2。一致性指標(biāo)CI=（3.024－3）/（3－1）=0.012；平均隨機一致性指標(biāo)RI：2 階=0；3 階=0.52。一致性比率CR=CI/RI=0.012/0.52=0.023＜0.1，通過驗證。方案排序選優(yōu)的計算如表9所示。

表9 層次總排序權(quán)值和一致性檢驗計算

根據(jù)計算出的準(zhǔn)則層特征向量值以及三個指標(biāo)特征向量值，進行層次總排序權(quán)值的計算以及一致性檢驗，并根據(jù)總排序權(quán)值進行選優(yōu)決策。得出在A 辦公樓工程中“建筑物整體移位”總排序權(quán)值是0.849，“建筑物拆除重建”的總排序權(quán)值是0.151，因此適合A 辦公樓工程的最佳的方案是“建筑物整體移位”。

A 辦公樓整體平移工程產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，若該工程選擇拆除重建，大約需要資金5000 萬元，而整體移位比拆除重建節(jié)約資金3600 多萬元，節(jié)省了工程造價。該辦公樓拆除重建的工期大概在兩年左右，而采用建筑物整體平移技術(shù)，不但節(jié)約了工期，將工期縮短在5 個月，而且在平移期間樓內(nèi)可正常辦公；采用建筑平移避免了因拆除而產(chǎn)生大量的不可再生的建筑垃圾、粉塵和噪音污染，節(jié)約了資源，有力地保護了環(huán)境。有利于該城市的改造和城市規(guī)劃的實施，使移位后的辦公樓滿足規(guī)劃、市政方面的要求。

3 結(jié)語

本文在對“建筑物整體移位”和“建筑物拆除重建”方案比選中主要采用了層次分析法，對建筑物整體平移和建筑物拆除重建進行了總權(quán)值排序?qū)Ρ龋l(fā)現(xiàn)建筑物整體平移總權(quán)值大于建筑物拆除重建，在城市規(guī)劃建設(shè)進程中遇到需拆除重建的重要建筑物可以采用建筑物整體移位技術(shù)替換，以減少造價、工期，提高經(jīng)濟、社會、環(huán)境方面的綜合效益，在降低能耗，節(jié)省資源，環(huán)境保護方面也有積極深遠的意義，有利于城市建設(shè)發(fā)展。本文為建筑物移位和拆除重建的方案比選提供了評估方法，具有實用性與可靠性。