Периоды жизненного цикла здания

Вопрос  №1. Периоды жизненного цикла зданий. Основания для принятия решения по сносу здания или по его реконструкции.

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.а 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. 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.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. 2).

Рис. 2. 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. 3), включающих три характерных периода:

- период приработки (Т_пр), когда отказы являются следствием дефектов, допущенных при возведении зданий. Они интенсивно проявляются в первые годы эксплуатации зданий (1-2 года);

- период нормальной  эксплуатации зданий (Т_н), когда количество отказов спадает и эксплуатационные затраты определяются техническими решениями, принятыми в проекте, эти затраты в течение длительного времени возрастают;

- период физического  износа (Т_из) характеризуется резким возрастанием эксплуатационных затрат за счет выработки ресурсов материалов и конструкций, используемых при возведении здания.

Рис. 3. Распределение эксплуатационных затрат в течение службы здания (Т_ц) 
Т_пр - период приработки; Т_н - период нормальной эксплуатации; Т_изн - 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.

Вопрос  №2.  Примеры реконструкции общественных зданий.

За последнее время  накоплен огромный опыт по реконструкции  различных типов общественных зданий и приспособления под многие общественные функции жилых исторических зданий различного назначения. Безусловно, часть  самых ценных в историческом плане общественных зданий должна быть сохранена в первозданной красе и с первоначальной функцией, которая может жить как музейная реликвия для показа всем жителям планеты, приезжающим в турпоездки по стране. Для многих стран мира такие круизы являются основной частью доходов бюджета. Наша страна хоть и пострадала в период второй мировой войны, но самые ценные реликвии Древней Руси удалось восстановить и отреставрировать. Эту часть проблемы мы не трогаем, так как это запретная зона для простых инженеров и архитекторов. Для работы с памятниками архитектуры выпускаются специалисты в области реставрации. При этом они могут выполнять очень сложные и точные работы при реконструкции менее важных памятников архитектуры.

Здесь надо оговориться. Ведь в отличие от жилых зданий, хотя и построенных давным-давно, общественные здания прошлых времен почти все являются очень ценными в историческом плане сооружениями. Если посмотреть назад, в глубь веков, то можно четко сказать, что почти ни одно из общественных зданий не дошло до наших дней с сохранением его первозданной функции. Поскольку данные здания возводили с огромным запасом прочности, то их моральный износ очень легко компенсировали новой функцией. И при этом никто не задумывался о сносе здания, а вопросы реконструкции решались быстро и безболезненно. В чем здесь фокус? Да в том, что по своей структуре общественные здания в огромной степени похожи друг на друга. У всех есть залы, где размещается основное ядро, есть вспомогательные помещения, при этом входная группа помещений имеет одно и то же назначение — прием и предварительное обслуживание посетителей.

Конечно, пропускная способность  общественных зданий различается очень  сильно. Но ведь никто не собирается из камерного театра делать 100-тысячный стадион. При реконструкции архитектор, безусловно, ищет здание для новой функции с подходящими габаритами основных и вспомогательных помещений. Уже в процессе проектирования реконструкции он надолго задумывается, как сделать перепланировку помещений, как заново перекрыть зал современной большепролетной конструкцией.

Таким образом в помещениях дворцов создавались театры. В  помещениях кафедральных соборов —  спортзалы и бассейны. В помещичьих усадьбах и дворцах промышленников — библиотеки, музеи, школы, больницы, высшие учебные заведения и многие другие функции. Общественные здания всегда решали проблему красоты города. Постепенно в исторической части центральных кварталов после войны восстанавливали именно эти здания, а уничтоженный контекст исторического окружения, естественно, никто не восстанавливал. Так, памятники архитектуры в виде жемчужин стоят, окруженные или зажатые в тиски новой послевоенной застройки.

О проблемах воссоздания  исторического контекста вокруг общественных зданий пусть думают градостроители и высокое городское начальство. Мы будем говорить о продлении жизни общественных зданий путем организации в них новых общественных функций. Архитектор-реставратор — реконструктор исторической среды всегда стоит перед дилеммой «угодить» богатому заказчику, а только ему под силу финансировать восстановление и реконструкцию крупных общественных зданий и в то же время не навредить памятнику архитектуры и его окружению. При этом нужно иметь очень твердый характер, чтобы противостоять иногда «мещанским» вкусам новых русских, которые хотят «повесить» на фасад или «налепить» на крышу здания какие-то несуразные элементы, чуждые архитектурному образу исторического здания. Так произошло с реконструкцией одного из памятников архитектуры в городе Ростове-на-Дону под здание банка. Главное управление архитектуры и инспекция по охране памятников архитектуры должны не только утверждать проекты реконструкции памятников, находящихся в городе, но и ежедневно делать объезд бесценных сокровищ истории города.

И это очень важно, так как  «бандитский» капитализм в России творит такие дела, что за одну ночь в городе Ростове-на-Дону испортили одно из самых первых каменных зданий в архитектуре ростовской агломерации. При этом пострадало не только здание, но и облик всей окружающей застройки исторического центра города в районе Старого базара. Сложность профессии архитектора, вступающего на путь реконструкции исторического здания, состоит в отыскании органических средств взаимосвязи старого и нового, но этого порой мало, надо иметь не только мастерство, но и уметь привлечь весь научный аппарат, надо овладеть мастерством анализа и умело пользоваться творческим опытом прогрессивных решений реконструкции, выполненной в прошлые века. В различных странах мира совершенно по-разному трактуют задачи по сохранению памятников архитектуры в виде общественных зданий. Многие сходятся на том, что для этой категории зданий не важен окружающий контекст, так как шедевр всегда останется шедевром на все времена. Только сумма качественных характеристик, которую возглавляет историческая значимость объекта, должна определять его современную функцию — социальную значимость, а отсюда и работу над его формой и содержанием, а значит, и степенью реконструкции. Здесь вполне могут быть метаморфозы, когда вся оболочка здания остается, а все внутреннее содержание изменяется, т. е. появляются новые внутренние стены, перегородки, перекрытия и покрытие здания, удовлетворяющие жизнедеятельности новой функции. С этихпозиций любой «памятник архитектуры» может выступать как новый тип общественного здания. Надо отметить, что процесс обследования общественного здания иногда проводить легче, чем жилого здания, так как отжившая функция освобождает пространство от его посетителей, что почти невозможно или очень дорого при реконструкции жилых зданий.

Но в то же время структура  общественного здания всегда сложнее, чем жилого дома, и требует применения дорогостоящих приборов и механизмов для обеспечения доступности  к большепролетным конструкциям. Очень важным вопросом при проектировании реконструкции любого общественного здания стоит проблема развития его структуры, расширения числа помещений, увеличения пропускной способности. В этом случае уже необходимо подключать к реконструкции рядом стоящие здания или осуществлять пристройку новых объемов. Рассмотрению этого вопроса будет посвящен специальный раздел пособия. Ниже мы рассмотрим примеры реконструкции общественных зданий, которые по своему объему удовлетворяли размещению в них новых функций. В этом разделе мы не будем рассматривать реконструкцию религиозных зданий, так как в новых условиях развития страны все эти здания были возвращены местным епархиям для восстановления в них религиозных функций. Первым принципом реконструкции общественных зданий является реконструкция на основе объемно-технических характеристик памятника архитектуры. Этот вид реконструкции очень широко используется на практике с целью подбора арендатора, максимально соответствующего объему здания и его архитектурно-планировочной структуре.

Это мероприятие очень удобно для  сохранения на долгие годы исторического  здания в первозданном виде, так  как с арендатором составляется договор о минимальных переделках помещений и соблюдении условий  эксплуатации, не наносящих вред зданию. Изменения плана здания допускаются, но только за счет переноса перегородок. Даже пробивка новых проемов во внутренних несущих стенах не допускается. Таких примеров реконструкции очень много, принципиального значения они в плане показа не имеют, поэтому мы переходим ко второму принципу реконструкции — реконструкция по развитию первоначальной утилитарной функции объекта. Данный вид реконструкции очень важен в историческом плане развития города. Так как довольно много функций, таких как музейная, библиотечная, административная, учебная, лечебная, культурно-просветительная, должно быть сконцентрировано на тех участках города, где и были заложены.

Это мероприятие сохраняет память места и не дает старой функции, которая  актуальна на тысячелетия, расползаться по ткани города. В этом плане очень показательна и характерна роль культовых сооружений. Однако эти примеры не являются теперь сферой нашего внимания. При реконструкции данного вида общественных зданий очень важно при проектировании пристроек или новых объемов попасть в стилевое единство ритмических построений фасадов, не нарушать масштабности застройки, соблюдать цветовое решение всего ансамбля застройки.

Самым великолепным примером данного  вида реконструкции является развитие комплекса зданий Государственной Третьяковской галереи. Авторы проекта настолько вошли в образ стилистических характеристик старого здания, что созданные новые корпуса только дополняют и украшают весь ансамбль застройки. При этом историческое здание как было жемчужиной, так и осталось, потому что авторы не стали вынянчивать новые корпуса ни по этажности, ни по стилистике. Очень удачно в ансамбль застройки вошли и другие памятники архитектуры — церковь Николы в Толмачах и ряд каменных зданий конца XIX века. Ряд критиков пишут о том, что маршрут осмотра здания и его коллекций стал утомителен и запутан, но надо вспомнить огромное количество зданий и залов Эрмитажа — и все станет на свои места. Данный тип реконструкции характерен и для транспортных сооружений. Ведь их перенос или разукрупнение почти невозможны. Здесь приходится жертвовать окружающей застройкой, так как организм современных транспортных узлов очень насыщен, по сути дела, это теперь многофункциональные комплексы очень большой значимости не только для городов, но и для всей окружающей агломерации.

Очень полезно проанализировать проекты  осуществленных реконструкций крупнейших железнодорожных и аэровокзалов Москвы. Наиболее сложной в плане  образного решения была реконструкция  Павелецкого вокзала, так как  старое здание вокзала настолько камерное, что его включение во вновь создаваемый комплекс было очень затруднено. Однако весь строй новых зданий подчинен его строгой классической форме с ордерной системой главного фасада. Авторы добились великолепного решения всего комплекса, применив потрясающую по красоте кровлю для всех зданий, которая стала объединяющим мотивом образа нового вокзала. Наиболее сложными в конструктивном решении стали проекты реконструкции, связанные с расширением и увеличением пропускной способности двух вокзалов — Казанского и Курского. В проекте Курского вокзала старое здание осталось со стороны перронов, а на привокзальную площадь вышло современное, технокритичное по образу здание операционного зала с новейшей технологической начинкой. Очень сложной, многодетальной и ответственной была реконструкция Казанского вокзала.

Во-первых, огромная значимость вокзала  как символа русского зодчества, самого великолепного произведения великого Щусева, накладывала невиданную ответственность на авторов реконструкции. И они с этой задачей справились успешно, ничего не изменив в восприятии комплекса и его образа. Во-вторых, стояла очень сложная задача создания огромного покрытия перрона. И с этой задачей коллектив Мосгипротранса справился успешно. Новые здания, возведенные по Ново-Рязанской улице, тактично дополнили весь ансамбль вокзала, замкнув двор для организации светопрозрачного покрытия. Внутренний корпус, переброшенный над путями, удачно связал все корпуса в единый комплекс и также великолепно организовал пространство и интерьер двора с перронами. На рис. 30 представлена аксонометрия комплекса Казанского вокзала со стороны улицы Ново-Рязанской.

К сожалению, в городе Ростове-на-Дону при реконструкции железнодорожного вокзала великолепное здание старого  вокзала было снесено. Новый комплекс зданий вокзала никак не может превратиться в достойный для крупнейшего города юга России красивый ансамбль. Реконструкция вокзала перманентно продолжается уже 40 лет. Очень большие задачи по расширению и преобразованию планировочной и объемно-композиционной структуры, но без нарушения облика застройки стоят как перед московскими зодчими, так и в ряде крупнейших городов России. Необходимо расширять почти все краеведческие и исторические музеи, административные здания и театры. Одним из интереснейших вариантов реконструкции театров стал проект расширения Театра на Таганке в Москве. Старое здание как бы поглощено новым кирпичным монстром, в пасти которого осталась голова — бывший главный вход в театр с великолепным фронтоном. Однако новое здание великолепно смотрится с главной магистрали города — Садового кольца.

Улучшение функционирования старых исторических зданий может происходить за счет снижения нагрузки на его функцию. Так, с развитием сети школьных зданий можно разукрупнять старые школы, отдавая их здания под лицеи, частные школы с малой наполняемостью классов. В такие школы, как правило, детей на личном транспорте привозят богатые родители, и за их счет можно прекрасно обновить и реконструировать школьные здания в центре города. В процессе реконструкции школ к ним можно пристраивать спортзалы, бассейны, расширять актовые залы, улучшать оборудование классов и столовых. Новый корпус школы сохранил облик и пластический строй старого корпуса, потому что также возведен из кирпича. В планировке как старого корпуса, так и нового созданы новые функциональные элементы. В результате реконструкции создано функциональное зонирование структуры школы. Начальные классы отделены от старших классов, но между ними расположен спортзал, актовый зал и столовая.

В процессе реконструкции территории создана терраса, на которой разместились площадки для отдыха и физкультурных занятий. Очень часто архитекторам приходится решать задачи частичной реконструкции объекта под параллельные, не свойственные основному зданию функции. Как правило, это относится к очень крупным общественным зданиям, имеющим большие зальные пространства. Такие здания рекомендуется использовать как универсальные.

Для этого в них устанавливается  современнейшее оборудование по трансформации  зрительских мест, арены, сцены, спортплощадки и других элементов, которые здание превращают то в цирк, то в спортзал или в концертный зал, а на другой день — в конференц-зал для проведения конгрессов. Такие залы в структуре города всегда есть и их, безусловно, надо превращать в залы универсального назначения. Такая эксплуатация зданий создает удобства для населения и большую выгоду для муниципалитетов. В практике реконструкции очень часто приходится разворачивать новые общественные функции совершенно не в общественных зданиях. Мировой опыт дает множество примеров размещения общественных функций в жилом фонде, на бывших фабриках, построенных в центре города и имеющих очень приличный вид. Часть производственных зданий в промышленных городах России имеет статус памятника архитектуры. Вывод из этих зданий жилой или производственной функции в селитебные или промышленные районы создает великолепные условия для их реконструкции под общественные функции. Центр города очень привлекателен для создания торговых комплексов, офисных и банковских структур, организации новых по функции коммерческих комплексов.

В малоэтажном жилом фонде удобно размещать банки, кафе, развлекательные  клубы, казино, магазины и офисы. Это  повсеместно делается в центральных  районах городов в больших  объемах. Начиная с цокольных и подвальных этажей данные структуры выходят из-под земли и завоевывают первые этажи, а далее скупается весь дом. Жильцы старых домов выселяются из центра города на периферию. Естественно, жилые дома — памятники архитектуры реконструируются, иногда полностью меняется их внутренняя планировка, чаще всего осуществляются достройки во дворах.

Перекрывая дворики между домами фонарями верхнего света, устраиваются атриумные пространства, которые  объединяют вокруг себя несколько старых зданий и новые постройки в единый комплекс. Такой очень интересный пример имеется в Санкт-Петербурге. Суперновое решение коммерческого центра «Атриум» получило высочайшую оценку не только в России, но и за рубежом. Здесь разместились офисы фирм, магазины, оптовые склады, подземные автостоянки, кафе, мини-гостиница, представительства турагентств; казино, физкультурные залы и реабилитационный блок. И это все в центре города на Невском проспекте. Рассматривая задачи глобальной реконструкции центральных кварталов многих российских городов, чем сейчас занято большое количество персональных творческих мастерских, надо отметить, что представленное выше направление является самым перспективным на сегодняшний день. Возможности для творческих решений по реконструкции старой застройки сейчас неограниченны.