劉曉君,孫喜民,羅 西

（西安建筑科技大學(xué)管理學(xué)院，陜西 西安710055）

我國建筑能耗達(dá)到全社會總能耗的27.5%[1]．對量大面廣的既有居住建筑進(jìn)行節(jié)能改造可降低大氣污染，增加居住舒適感，環(huán)境效益和社會效益顯著．既有居住建筑節(jié)能改造的投入需要通過被改造建筑剩余壽命周期內(nèi)使用費的節(jié)約來回收．在資金時間價值、節(jié)能技術(shù)成熟度和能源稀缺程度等因素確定的條件下，既有建筑節(jié)能改造的投資效益取決于其剩余壽命的長短．剩余使用壽命越長，節(jié)能改造投資效果越好，建筑節(jié)能技術(shù)普及率越高．因此，研究量大面廣的城鎮(zhèn)既有居住建筑剩余使用壽命測算方法，對住宅產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型到生態(tài)、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展道路上意義重大．

建筑壽命的已有研究多集中于宏觀或中觀層面上測算一個地區(qū)或一個城市建筑的平均壽命[2]，針對個體建筑剩余壽命的研究多集中在結(jié)構(gòu)可靠度的技術(shù)方面[3]，未針對建筑個體的民用、公共、農(nóng)村、城市等屬性，綜合影響建筑剩余壽命的政策、技術(shù)、經(jīng)濟、社會等因素，對建筑剩余壽命的測算方法進(jìn)行研究．這種建筑剩余壽命與與影響因素之間一般機理研究的缺失，嚴(yán)重影響了新型城鎮(zhèn)化過程中既有居住建筑節(jié)能改造項目的投資決策．在此情境下，立足量大面廣的城鎮(zhèn)既有居住建筑，從我國快速城鎮(zhèn)化下居住建筑使用壽命的特征出發(fā)，研究既有居住建筑剩余使用壽命的測算方法，已經(jīng)成為當(dāng)前既有建筑節(jié)能改造所面臨的重大現(xiàn)實命題．

1 影響因素

城鎮(zhèn)居住建筑剩余使用壽命是指，城鎮(zhèn)已建成的供人們居住使用的建筑自剩余壽命測算時點起至建筑實體被拆除所經(jīng)歷的時間．按照我國《民用建筑設(shè)計通則》[4]（GB50352-2005）第 3.3.1的規(guī)定，普通建筑的設(shè)計使用年限為 50年，而這只是一個建議性的合理使用年限，并不意味著到 50年時建筑就一定被拆除．在英國倫敦和法國巴黎，百年歷史的住宅比比皆是，這些被悉心維護的建筑使人感到歷史的氣韻和文化的厚重．而筆者在 2014年8月所調(diào)研的國內(nèi)16城鎮(zhèn)3 480個被拆除居住建筑有效樣本中，20世紀(jì) 60年代及以前建成的占18.18%，70年代建成的占15.03%，80年代建成的占27.37%，90年代建成的占29.88%，2000年左右建成的占 9.54%，樣本平均使用壽命只有 29.84年．樣本居住建筑被拆除的主要原因有：20世紀(jì)70～80年代后我國城市化進(jìn)程加快，城市人口密度增加，迫使城市基礎(chǔ)設(shè)施擴容引起房屋拆遷；城市規(guī)劃缺乏遠(yuǎn)見，彈性不足，頻繁更改，造成住宅被拆除；違規(guī)建設(shè)或新的法規(guī)出臺使不符合規(guī)定的住宅建筑被拆除等．可見，處于快速城鎮(zhèn)化歷史過程中的城鎮(zhèn)居住建筑，其剩余使用壽命受結(jié)構(gòu)可靠度、功能滿意度、城市規(guī)劃水平和城市發(fā)展速度四個因素共同影響，其中結(jié)構(gòu)可靠度是基礎(chǔ)，功能滿意度是保障，城市規(guī)劃水平是關(guān)鍵，城市發(fā)展速度是動力．特別值得注意的是，四個因素是相互影響的共生關(guān)系，既只要其中一個因素致使居住建筑被拆除，其余三個因素的效力隨即滅失．城鎮(zhèn)居住建筑剩余使用壽命的影響因素如圖1所示．

圖1 城鎮(zhèn)居住建筑剩余使用壽命的影響因素Fig.1 Influencing factors of residual service life of urban residential buildings

1.1 結(jié)構(gòu)可靠度

結(jié)構(gòu)可靠度是在規(guī)定的時間和條件下，建筑結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率，是結(jié)構(gòu)滿足預(yù)期安全性、適用性和耐久性等功能的能力．結(jié)構(gòu)安全性，即主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在正常施工和正常使用條件下，承受可能出現(xiàn)的各種作用的能力，以及在偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后，仍保持必要的整體穩(wěn)定性的能力．結(jié)構(gòu)適用性，即在正常使用時，結(jié)構(gòu)具有的良好工作性能，不因變形、裂縫影響建筑正常使用的能力．結(jié)構(gòu)耐久性，即在正常維護條件下，結(jié)構(gòu)在預(yù)計使用年限內(nèi)滿足各項功能要求，不致因混凝土老化、腐蝕或鋼筋銹蝕等而影響結(jié)構(gòu)使用壽命的能力．我國于1998年建立了房屋維修基金制度，2003年頒布了《物業(yè)管理條例》，同時建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)程和管理體系日益建全，使得城鎮(zhèn)居住建筑的結(jié)構(gòu)可靠度在更高的層次上得到了保障．

1.2 功能滿意度

一套住宅應(yīng)具備六大基本功能，即起居、飲食、洗浴、就寢、儲藏、學(xué)習(xí)．隨著生活水平的日益提高，人們的居住需求和居住環(huán)境發(fā)生了很大變化．人們在住宅基本功能得到滿足后，還要考慮節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保、防災(zāi)、扶老、幫困、助殘和社區(qū)服務(wù)等輔助或附加功能性能[5]．在3 480個統(tǒng)計樣本中有32%是因為私密性不足、節(jié)能水平不達(dá)標(biāo)、沒有預(yù)付費水電氣表、老人無電梯上不了樓、停車空間嚴(yán)重不足等功能老化而被拆除的．隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人們收入水平的提高，同樣的業(yè)主對同一居住建筑的功能滿意度會隨著時間推移逐漸降低．因此，對具有 50年設(shè)計使用年限的居住建筑而言，應(yīng)選擇具有前瞻性的設(shè)計方案，建設(shè)功能有儲備、使用時方便維護的好房子，才能實現(xiàn)可持續(xù)使用的效果．

1.3 規(guī)劃設(shè)計水平

城市規(guī)劃是一定時期內(nèi)城市發(fā)展的藍(lán)圖，是城市建設(shè)、城市運行和管理的依據(jù)和龍頭．城市規(guī)劃必須以發(fā)展眼光、科學(xué)論證、專家決策為前提，對城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、社會結(jié)構(gòu)發(fā)展進(jìn)行超前規(guī)劃，才能避免因規(guī)劃不到位或反復(fù)調(diào)整、不斷修改導(dǎo)致城市的大拆大建．1978年改革開放后，我國城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)，城市空間快速拓展，程度不同地造成了城市規(guī)劃的滯后和混亂，在規(guī)則空白區(qū)域形成了城市規(guī)劃跟著開發(fā)商想法走的格局．同時，受經(jīng)濟利益的驅(qū)動，許多規(guī)劃設(shè)計方案對環(huán)境過度設(shè)計，忽視了生態(tài)修復(fù)、地域性特征、景觀遺產(chǎn)傳承、低碳環(huán)境、自然美學(xué)等理念，產(chǎn)生了人工環(huán)境大量建設(shè)、自然環(huán)境修復(fù)失去平衡、生存環(huán)境質(zhì)量下降的新型環(huán)境問題，為我國居住建設(shè)短命種下了隱患．在3 480個統(tǒng)計樣本中有41%是城市規(guī)劃原因被拆除．

1.4 城市發(fā)展速度

城市的快速擴張，在城市邊緣會形成新開發(fā)區(qū)，造成區(qū)域內(nèi)建筑被拆除．新區(qū)迅速崛起，造成舊城區(qū)的區(qū)位土地級別相對下降，從而產(chǎn)生舊城改造或棚戶區(qū)改造的需求．同時，交通條件、商業(yè)服務(wù)設(shè)施、城市配套設(shè)施和城市環(huán)境等基礎(chǔ)設(shè)施的不斷改善，尤其是融合綠地景觀、商業(yè)零售、商務(wù)辦公、酒店餐飲、綜合娛樂等功能為一體的城市新副中心的出現(xiàn)，極大的拉動了土地的區(qū)位價值，在土地競爭性需求下，城市土地招標(biāo)租金函數(shù)隨之改變，使原來普通居住用地讓位于經(jīng)濟租金更高的高檔居住用地或商業(yè)、金融用地，如圖2所示．圖2中的縱軸表示招標(biāo)租金，橫軸表示距離城市中心的位置，R1D1線表示較早的居住用地招標(biāo)租金曲線，R2D2表示區(qū)位價值升高后的居住用地招標(biāo)租金曲線，R3D3表示區(qū)位價值升高后的商業(yè)用地租金曲線．從圖2中可以看出，區(qū)位土地升值后，原先的普通居位用地在距離市中心的OA，段將讓位于商業(yè)用地，A，B，段讓位于高檔居住用地，從而引起OB，段原有居住建筑的拆除重建．在3 480個統(tǒng)計樣本中有24%是因為城市發(fā)展被拆除．例如，原先低矮的樓房被四周聳立的高樓所包圍，影響了住宅的通風(fēng)、采光，雖然這些居住建筑還在設(shè)計使用壽命期內(nèi)，但由于基本功能喪失，最后不得不提前拆除．

圖2 城市區(qū)位土地招租曲線Fig.2 Rent-distance curve for different urban land locations

2 研究方法和數(shù)據(jù)

2.1結(jié)構(gòu)可靠度決定的剩余使用壽命測算

按照《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》[6]，以相關(guān)的居住建筑損傷資料為依據(jù)，將即有居住建筑可靠性鑒定等級用損傷參數(shù) Y（見表 1）來表達(dá)，而建筑損傷參數(shù)又可參照構(gòu)件損傷參數(shù)Yi（見表2）確定．

表1 結(jié)構(gòu)損傷參數(shù)與損傷狀態(tài)間定量關(guān)系對照表Tab.1 Relationship between structural damage parameters and damage condition

表2 構(gòu)件損傷參數(shù)與損傷狀態(tài)間定量關(guān)系對照表Tab.2 Relationship between component damage parameters and damage condition

可以認(rèn)為建筑物在一般大氣工作環(huán)境下的剩余壽命是根據(jù)建筑自然損耗程度確定的．通常認(rèn)為自然損耗達(dá) 0.7～0.75的房屋常被認(rèn)為已無使用價值，按穩(wěn)健原則，取0.7作為建筑使用壽命終結(jié)自然損耗值．則在不考慮功能滿意度、規(guī)劃設(shè)計水平和城市發(fā)展速度的前提下，城鎮(zhèn)居住建筑由結(jié)構(gòu)可靠度決定的剩余壽命Lr的測算公式為：

式中：Y為居住建筑損傷參數(shù)；0.7為居住建筑使用壽命終結(jié)自然損耗值；50為城鎮(zhèn)居住建筑設(shè)計使用年限；ηi為建筑重要性系數(shù)，見表3．

表3 建筑重要性系數(shù)ηi參考值表Tab.3 Reference values of construction importance coefficient ηi

2.2 考慮功能滿意度的剩余使用壽命測算

設(shè)城鎮(zhèn)居住建筑功能滿意度是住宅設(shè)計方案的功能存儲程度和住宅功能可更新程度的乘積．功能存儲程度 S可用《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》[7]（GB/T50378-2014）的認(rèn)證等級間接度量，綠色建筑認(rèn)證等級與功能存儲程度的對照關(guān)系見表4．

表4 功能存儲程度S與綠色建筑認(rèn)證等級對照表Tab.4 Relationship between functional storage degree S and green building certification level

設(shè)功能可更新程度C的度量分兩種情況，如果住宅建筑是商品房，有房屋維修基金，C取值1；如果住宅不是商品房，也未設(shè)房屋維修基金，住宅功能劣化按每年1/50考慮，則功能可更新程度C取值為1-N/50，N為建筑已使用年限．

考慮結(jié)構(gòu)可靠度和功能滿意度后的城鎮(zhèn)居住建筑剩余使用壽命的測算公式為：

2.3 考慮土地級別變化的剩余使用壽命測算

由于城市規(guī)劃滯后和城市發(fā)展速度加快的結(jié)果都表現(xiàn)在原有居住用地不適應(yīng)區(qū)位土地級別相對升降后的招標(biāo)租金水平，因而造成城市上世紀(jì)70、80、90年代居住建筑大量被拆除．一般而言，在開工建造前按照政策有關(guān)規(guī)定在規(guī)劃部門辦理《國有土地使用證》、《建設(shè)用地規(guī)劃許可證》、《建設(shè)工程規(guī)劃許可證》等各種手續(xù)的居住建筑，其剩余使用壽命更容易得到保障．

按照我國《城鎮(zhèn)土地分等定級規(guī)程》[8]（GB/T18507-2014），我國大城市土地級別分為5-10級，中等城市土地級別分為4-7級，小城市土地級別分為3-5級．調(diào)查結(jié)果顯示，區(qū)位土地級別升降的幅度越大，原有居住建筑被拆除的可能性越大，剩余使用壽命越短．

設(shè)P表示規(guī)劃許可程度，P值與建設(shè)工程符合城市規(guī)劃要求的對照關(guān)系見表5．設(shè)G表示土地級別匹配度，G與土地級別變化程度的對照關(guān)系見表6．

表5 規(guī)劃許可程度與規(guī)劃證明辦理的關(guān)系對照表Tab.5 Relationship between degree of planning permission and permits obtained

表6 土地級別匹配度與土地級別變化程度對照表Tab.6 Relationship between land grade matching degree and land grade change rate

考慮結(jié)構(gòu)可靠度、功能滿意度和土地級別升降后的城鎮(zhèn)居住建筑剩余使用壽命的測算公式為：

3 實證分析

3.1 棚戶區(qū)住房

西安市蓮湖區(qū)某地區(qū)建筑大都是 1982年左右建設(shè)的磚混結(jié)構(gòu)住宅，其中大多是違章建筑，樓層低矮，外觀陳舊，未設(shè)房屋維修基金，但結(jié)構(gòu)尚未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問題．樓內(nèi)衛(wèi)生間及廚房多為共用，有的居民在樓外做飯．該居住區(qū)周圍的生活配套設(shè)施比較齊全，距離城市副商圈中心只有500 m，交通便利，重新開發(fā)的商業(yè)價值較大．2014年6月西安市蓮湖區(qū)政府對該地區(qū)進(jìn)行棚戶區(qū)改造決策時需要測算住房的剩余使用壽命．

根據(jù)式3和相應(yīng)的參數(shù)取值表，損傷參數(shù)Y取值0.4，建筑重要性系數(shù)ηi取值1.0，功能存儲程度S取值1.0，功能可更新程度C取值為1?32/50=0.36，規(guī)劃許可程度P取值0.6，土地級別匹配度G取值0.7．該居住建筑的剩余使用壽命測算如下：

既該地區(qū)住宅的剩余使用壽命已很短，保留價值不大．事實上，目前區(qū)政府已決定對該地區(qū)進(jìn)行棚戶區(qū)改造，由此驗證了測算模型的有效性．

3.2 單位公房

陜西省商洛市某科研單位于 1999年在內(nèi)部行政劃撥土地上自建了一座五層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓，該樓未設(shè)維修基金，沒有進(jìn)行過維修，有中小程度的結(jié)構(gòu)損傷；由于當(dāng)時為解決青年職工居住困難的燃眉之急，開工建設(shè)前未按規(guī)定辦理《建設(shè)工程規(guī)劃許可證》和《建筑工程施工許可證》；未按綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計．因單位周邊基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，該區(qū)位土地相對等級上升了2級．2014年該單位進(jìn)行建筑節(jié)能改造決策，需要測算該住宅樓的剩余使用壽命．

根據(jù)式3和相應(yīng)的參數(shù)取值表，損傷參數(shù)Y取值0.3，建筑重要性系數(shù)ηi取值1.0，功能存儲程度S取值1.0，功能可更新程度C取值為1?15/50=0.7，規(guī)劃許可程度P取值0.8，土地級別匹配度G取值0.8．則該居住建筑的剩余使用壽命測算如下：

即該居住建筑的剩余使用壽命測算值為13年，全生命周期使用壽命測算值為 28年，比設(shè)計使用年限50短了22年．充分說明沒有房屋維修基金，功能可更新程度低，住宅規(guī)劃設(shè)計方案不夠超前，違規(guī)建設(shè)是造成居住建筑短命的根本原因．

3.3 商品住宅

西安市碑林區(qū)某住宅小區(qū)于 1999年落成，占地20畝，建有2幢25層的鋼筋混凝土建筑，小區(qū)開發(fā)手續(xù)“五證”齊全，房屋維修基金到位，小區(qū)物業(yè)管理規(guī)范，維修及時，結(jié)構(gòu)完好．住宅小區(qū)未按綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計．小區(qū)開發(fā)時已處于城市規(guī)劃中的商業(yè)副中心，2014年剩余使用壽命測算時，該地區(qū)土地相對級別基本穩(wěn)定．

根據(jù)式3和相應(yīng)的參數(shù)取值表，損傷參數(shù)Y取值0.1，建筑重要性系數(shù)ηi取值1.0，功能存儲程度S取值1.0，功能可更新程度C取值為1.0，規(guī)劃許可程度P取值1.0，土地級別匹配度G取值1.0．則該居住建筑剩余使用壽命測算如下：

即該居住建筑的剩余使用壽命測算值為43年，全生命周期使用壽命測算值為 15+43=58年．這個結(jié)果充分說明，并不是所有的中國城鎮(zhèn)居住建筑都是短命的，只要城市規(guī)劃超前，遵守基本建設(shè)程序，維修保養(yǎng)到位，城鎮(zhèn)居住建筑的使用壽命完全可以超過50年的設(shè)計使用年限．

4 結(jié)論及啟示

4.1 結(jié)論

本文的研究基本完成了兩個主要目的：一是根據(jù)大量調(diào)查樣本的分析結(jié)果揭示了城鎮(zhèn)居住建筑剩余使用壽命的影響因素及其相互關(guān)系；二是建立了各影響因素變動條件下城鎮(zhèn)居住建筑剩余使用壽命的測算模型．

(1)城鎮(zhèn)快速發(fā)展期的居住建筑剩余使用壽命是結(jié)構(gòu)可靠度、功能滿意度、城市規(guī)劃水平和城市發(fā)展速度四個因素共同作用的結(jié)果，其中結(jié)構(gòu)可靠度是基礎(chǔ)，功能滿意度是保障，城市規(guī)劃水平是關(guān)鍵，城市發(fā)展速度是動力，前三個因素與剩余使用壽命成正比，第四個因素與剩余使用壽命成反比．

(2)城鎮(zhèn)居住建筑剩余使用壽命的四個影響因素是相互作用的共生關(guān)系，既只要其中一個因素致使居住建筑被拆除，其余三個因素的效力隨即滅失．當(dāng)結(jié)構(gòu)安全性、適用性和耐久性很差時，結(jié)構(gòu)可靠度成為剩余壽命的決定因素；當(dāng)結(jié)構(gòu)可靠度有保證時，功能滿意度、城市規(guī)劃水平和城市發(fā)展速度等非技術(shù)因素成為剩余壽命的決定因素；當(dāng)結(jié)構(gòu)可靠度和功能滿意度有保證時，區(qū)位土地級別相對升降成為城市民用建筑剩余壽命的決定因素．

城鎮(zhèn)居住建筑存量中有大量的商品住宅，其使用壽命可以通過政府對土地、規(guī)劃、建設(shè)方面一整套完備的監(jiān)管程序和開發(fā)企業(yè)的理念創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新得到保障，“建筑短命說”的重點不應(yīng)該是符合規(guī)范和法規(guī)的商品住宅．

4.2 啟示

（1）提升城鎮(zhèn)居住建筑的功能儲存量．在結(jié)構(gòu)可靠度有保證的情況下，居住建筑功能劣化是被提前拆除的原因之一．因此，設(shè)計功能適度超前、功能有儲備的居住建筑是適應(yīng)經(jīng)濟社會快速發(fā)展的重要舉措．目前國際上倡導(dǎo)的綠色建筑在設(shè)計時充分考慮了節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和運營管理或全生命周期綜合性能，充分體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的理念．在經(jīng)濟條件允許的情況下，通過推廣綠色建筑認(rèn)證體系，可以提高城鎮(zhèn)居住建筑的功能儲存量，延長居住建筑的使用壽命．

（2）從制度上保障住宅的功能品質(zhì)．許多違規(guī)建設(shè)的居住建筑沒有國家發(fā)放的土地使用證、規(guī)劃建設(shè)許可證和預(yù)售許可證的約束，開發(fā)建設(shè)的監(jiān)管存在缺位．同時，開發(fā)單位沒有相應(yīng)資質(zhì)，房屋質(zhì)量和房屋售后保修難以保證，在城市建設(shè)中最容易被拆除．所以，為了延長居住建筑的使用壽命，國家應(yīng)堅決遏制私搭、亂建、違規(guī)銷售居住建筑的行為．

（3）提高《城鄉(xiāng)規(guī)劃法》的執(zhí)法力度．快速城鎮(zhèn)化過程中，城市規(guī)劃應(yīng)提高科學(xué)性、前瞻性和預(yù)見性，力爭規(guī)劃一步到位，不作大修改與大變動．規(guī)劃區(qū)域內(nèi)應(yīng)多留空地，防止需要用地時大拆大建，保證一張藍(lán)圖干到底．規(guī)劃一經(jīng)制定，非經(jīng)法定程序不應(yīng)擅自變量．

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