Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Комфортабельность эксплуатируемых зданий 9
1.1.Анализ теоретических исследований в области комфортабельности зданий 9
1.2. Существующие методы оценки комфортабельности 28
1.3.Требования к комфортабельности административных зданий 35
Выводы к главе 1 39
Глава 2. Анализ существующих методов повышения комфортабельности 40
2.1. Технология ремонтно-строительных работ по совершенствованию объёмно-планировочных решений 40
2.2. Технология работ по улучшению санитарно-гигиенических условий 47
2.3. Технология работ по повышению уровня инженерного благоустройства 60
2.4. Цель и задачи исследований 68
Глава 3. Методика оценки комфортабельности эксплуатируемых административных зданий 71
3.1. Принципы формирования и обоснование выбора критериев оценки 71
3.2. Теоретические аспекты решения задач нормализации оценочных показателей 74
3.3. Определение приоритетности оценочных показателей 83
3.4. Разработка методики оценки комфортабельности административных зданий 91
Выводы к главе 3 101
Глава 4. Выбор рациональных технологических схем повышения комфортабельности эксплуатируемых административных зданий 103
4.1.Анализ существующих методов выбора рациональных технологий производства работ 103
4.2. Модели выбора рациональных технологических схем повышения комфортабельности эксплуатируемых административных зданий 108
4.3.Разработка метода выбора рациональных технологических схем производства ремонтно-строительных работ, направленных на повышение комфортабельности административных зданий 117
4.4.Производственная проверка результатов исследований 121
Выводы ктлаве 4 142
Общие выводы 144
Литература 147
Приложения 158
Приложение № 1. Условные обозначения, принятые в диссертационной работе 159
Приложение № 2. Документы, подтверждающие внедрение результатов исследований 163
- Существующие методы оценки комфортабельности
- Технология работ по улучшению санитарно-гигиенических условий
- Теоретические аспекты решения задач нормализации оценочных показателей
- Модели выбора рациональных технологических схем повышения комфортабельности эксплуатируемых административных зданий
Введение к работе
Актуальность проблемы. В отличие от жилых зданий, моральный износ которых происходит постепенно, по мере изменения у людей представлений о комфортабельности жилища, административные здания требуют постоянной модернизации. Это связано со сменой владельцев и арендаторов, изменением объёмов и профиля деятельности организаций всех форм собственности, размещающихся в административных зданиях, и, как следствие, постоянным изменением численности персонала и структурой.
Между тем, административные здания являются весьма существенным источником доходов бюджетов всех уровней за счёт продажи зданий, находящихся в федеральной государственной и муниципальной собственности, внесения объектов недвижимости в уставные капиталы образуемых акционерных обществ, а также за счёт арендной платы. Достаточно сказать, что за 2001 год общий объём поступлений только от Департамента государственного и муниципального имущества г.Москвы составил 7 527,1 млн.руб.
Очевидно, что максимизация доходов бюджета от использования недвижимого имущества возможна путём систематического повышения комфортабельности административных зданий, составляющих большую часть имущественного комплекса, находящегося в федеральной и муниципальной собственности, и, следовательно, увеличения их балансовой и рыночной стоимости или размеров арендной платы.
Вместе с тем на сегодняшний день недостаточно исследованы и i разработаны вопросы оценки комфортабельности, методы выбора рациональных технических и организационно-технологических решений, направленных на повышение комфортабельности административных зданий.
Целью исследований являлась разработка методов оценки и выбора рациональных технических и организационно-технологических решений, позволяющих повысить уровень комфортабельности эксплуатируемых административных зданий с минимальными затратами ресурсов и качеством, отвечающим современным требованиям.
Основными задачами исследований являлись:
-анализ теоретических исследований в области комфортабельности зданий, существующих методов оценки комфортабельности, технологий производства ремонтно-строительных работ, направленных на повышение комфортабельности эксплуатируемых зданий;
-разработка принципов формирования множества оценочных показателей, характеризующих комфортабельность административных зданий;
-разработка методики объективной оценки комфортабельности эксплуатируемых административных зданий;
-обоснование методов выбора рациональных технологий производства ремонтно-строительных работ, направленных на повышение комфортабельности административных зданий в процессе эксплуатации.
Методы исследований включали научное обобщение и анализ отечественного и зарубежного опыта оценки комфортабельности зданий, а также технологий повышения комфортабельности эксплуатируемых зданий, теоретические и экспериментальные исследования.
В качестве основных методов решения поставленных задач использовались методы математической статистики, моделирования, а также методы теорий вероятностей, полезности, надёжности, принятия решений.
Научная новизна исследований и полученных результатов заключается в том, что сформулированы теоретические аспекты оценки комфортабельности, позволяющие использовать преимущества комплексного подхода к объективной оценке величины морального износа и комфортабельности административных зданий в процессе эксплуатации;
разработана методика, позволяющая осуществлять оценку комфортабельности эксплуатируемых административных зданий на основе системы показателей и критериев, полно характеризующих соответствие зданий действующим нормативно-техническим требованиям;
предложены методы выбора рациональных технологических схем производства ремонтно-строительных работ, направленных на повышение комфортабельности эксплуатируемых административных зданий.
Перечисленные научные результаты автор выносит на защиту.
Достоверность результатов исследований обусловлена применением обоснованных методов теоретических и экспериментальных исследований, приемлемой сходимостью полученных данных, а также результатами производственных испытаний и успешным их внедрением в практику модернизации эксплуатируемых административных зданий.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработаны научно обоснованные методы выбора рациональных технологических схем производства работ по модернизации эксплуатируемых административных и зданий, обеспечивающих повышение их комфортабельности с минимальными затратами ресурсов и качеством, соответствующим действующим требованиям.
Реализация результатов исследований имеет многоплановый характер и подтверждается официальными документами о внедрении в практику модернизации эксплуатируемых административных зданий. Результаты исследований внедрены в производственных организациях Москвы.
На основании материалов диссертационной работы написано учебное пособие и 6 научных работ.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались, обсуждались и получили одобрение на международной научно-практической конференции в Днепропетровске (2002 г.), научно-практической конференции «Реновация недвижимости как важнейшее направление стабилизации экономики страны» (Москва, 2003 г.), научно-практической конференции «Московские вузы - строительному комплексу Москвы для обеспечения устойчивого развития города» (Москва, 2003 г.), Второй международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы градостроительства и жилищно-коммунального комплекса» (Москва, 2003 г.), производственных и научно-технических совещаниях по проблемам модернизации зданий.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 6 научных работах и 1 методическом пособии.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 114 наименований. Объём работы -142 стр.
Существующие методы оценки комфортабельности
Комфортабельность зданий напрямую связана со степенью их морального износа: чем больше моральный износ, тем менее комфортабельно здание. Поэтому и на практике, и в научных исследованиях уровень комфортабельности определяют через показатели морального износа. Моральный износ жилых зданий может быть определен одним из трёх методов: -методом приблизительной оценки, -расчетным методом, -объективным методом. Метод приблизительной оценки основан на использовании для определения морального износа жилых зданий шкал и таблиц укрупненных показателей. Пример такой шкалы приведен в табл. 1.1 [51,103]. Расчетным методом определяют две формы морального износа. Под моральным износом первой формы понимают снижение стоимости здания во времени, связанное с уменьшением овеществленного труда, необходимого для возведения такого же здания в момент оценки. Стоимостное выражение морального износа первой формы (в %) определяют по формуле: М і = (а - В) 100/а, (1.5) где а - первоначальная стоимость здания, руб., В - балансовая стоимость здания на момент оценки, руб. [48]. Моральным износом второй формы называют старение здания ввиду его несоответствия на момент оценки нормативным требованиям, действующим в настоящее время. Стоимостное выражение морального износа второй формы (в %) определяют по формуле: М2=С/В, (1.6) где С - стоимость ремонтно-реконструктивных мероприятий (в « действующих ценах), направленных на устранение морального В - балансовая стоимость здания на момент оценки, руб. износа второй формы, руб.;
Представляет интерес проведенное в Ленинграде в 1968...1971 годах сплошное обследование жилищного фонда старой постройки по методике, разработанной институтом ЛенжилНИИпроект [12] . Результаты обследования позволили классифицировать жилищный фонд по совокупности признаков физического и морального износа. Согласно разработанной методике, весь старый жилищный фонд Ленинграда по состоянию на I.0I.I97I г., был классифицирован следующим образом: 1 группа - дома, в которых требуется сплошная замена пере крытий и перекладка каменных стен до 25% от их объема, т.е. необходима реконструкция со сменой перекрытий и созданием новых модернизированных квартир. II группа - дома, в которых подлежит замене около 50% пере крытий, требуется ремонт отдельных участков каменных стен и перемычек, а также модернизация планировки квартир. III группа - дома, в которых не требуется сплошная замена перекрытий, однако имеются планировочные дефекты, подлежащие устранению при реконструкции или капитальном ремонте. IY группа - здания, которые наиболее целесообразно использовать по нежилому назначению из-за целого ряда неустранимых или трудно устранимых недостатков: высота помещений в пределах этажей более 4 м, планировка коридорного типа, жилые помещения имеют окна, обращенные во дворы-колодцы и т.д. Y группа - дома с настолько значительным износом каменных стен, что их ремонт или реконструкция нецелесообразны. YI группа - дома с несущими конструкциями, не нуждающимися в замене в течение по крайней мере ближайших 10... 15 лет с многокомнатными квартирами коммунального заселения, а также дома старой постройки, в которых после 1950 г. проводился капитальный ремонт без перепланировки квартир.
Объективный метод определения морального износа базируется на оценке фактической комфортабельности жилых зданий [4, 24,71]. Физический и моральный износ по указанной методике, получившей название объективного диагностирования, определяется по соответствующим категориям зданий путем балльной оценки, для чего была разработана стобалльная система оценки отдельных недостатков обследуемых зданий для их последующего отнесения к той или иной категории. При этом считается, что чем выше сумма баллов по зданию в целом, тем ниже его категория.
Методика объективного диагностирования морального износа и уровня комфортабельности эксплуатируемых жилых зданий была разработана и внедрена К.А.Шрейбером [103]. Суть этой методики, позволяющей полно и объективно оценить комфортабельность жилых зданий на любом этапе их жизненного цикла, заключается в следующем. Множество показателей, характеризующих комфортабельность среды, замкнутой стенами зданий, подразделены на три группы: показатели оценки объемно-планировочных решений; показатели санитарно-гигиенической оценки; показатели оценки уровня инженерного благоустройства. Объемно-планировочные решения определяют функциональную комфортабельность, которая может быть охарактеризована как удобство пользования жилыми зданиями. Моральная ценность жилых зданий определяется составом внутренних помещений, их площадями, пропорциями, расположением, взаимосвязью, структурой помещений, то есть теми качествами, которыми определяется удобство пользования жилым зданием. Были выделены следующие оценочные показатели, характеризующие архитектурные и объемно-планировочные решения: высота жилых помещений в чистоте; площадь кухонь; площадь балконов и лоджий; суммарная площадь кладовых и встроенных шкафов; площадь передней; характер отделки внутренних помещений. Санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к жилым зданиям, направлены на обеспечение во внутренних помещениях среды, наиболее благоприятной для пребывания людей. Среда характеризуется показателями температурно-влажностного режима в помещениях, зрительского и шумового е комфорта. Нормальное физиологическое состояние людей, находящихся во внутренних помещениях, обеспечивается оптимальным сочетанием указанных выше факторов. Температурно-влажностный режим в помещениях определяется теплотехническими характеристиками наружных ограждающих конструкций [87]. Зрительский комфорт внутренних помещений характеризуется преобладающей ориентацией окон квартир и показателями естественной освещённости жилых комнат и кухонь на уровне пола.
Технология работ по улучшению санитарно-гигиенических условий
Энерго- и ресурсосбережение при одновременном повышении надежности и долговечности зданий является главным направлением технической политики при реконструкции. В энергосбережении большое значение отводится повышению теплозащиты ограждающих конструкций. Сравнение видов потребления энергии показывает, что на отопление и горячее водоснабжение расходуется около 117 млн т усл. т., из которых 75 — на отопление, что составляет около 43% общего расхода энергии [77, 82,103,104].
Анализ существующего положения показал, что вновь построенные жилые здания в средней полосе России потребляют на нужды отопления от 350 до 800 кВт-ч/м2. В целом по РФ расходы на отопление составляют 55 кг усл. т/м2 в год и на горячее водоснабжение — 19 кг усл. т/м2, т. е. суммарно 74 кг усл. т/м2 в год. Для сравнения в ФРГ расходуют 260 кВт-ч/м2 год, Швеции и Финляндии — 135 кВт-ч/м2 в год. Или, если сравнивать по расходу условного топлива, то в ФРГ — 34 кг усл. т/м в год, Швеции 18 кг усл. т/м в год, т. е. в 2,0...2,5 раза ниже, чем средние показатели по РФ [52]. Следует отметить, что с 1986 года нормативы по теплозащите зданий в нашей стране не менялись, в то время как западные страны меняли нормативы за этот период несколько раз в сторону ужесточения требований. На рис. 2.3 приведены сведения о динамике изменения тепло-проницаемости стен на примере европейских стран. Резкий скачок в сторону энергосбережения приходится на период энергетического кризиса 1970—1980-х годов. Начиная с этого периода ведется планомерная работа по увеличению термического сопротивления ограждающих конструкций и, как следствие, достигнуто существенное снижение эксплуатационных затрат. Для уменьшения неоправданно большого эксплуатационного энергопотребления зданий Госстроем России введены новые нормативы, которые предусматривают поэтапное снижение энергопотребления на 20...40% путем увеличения в 1,5...3,5 раза сопротивления теплопередаче стеновых ограждающих конструкций и снижения теплопотерь через различные конструктивные элементы зданий. Особое место в решении данной проблемы отводится не только новому строительству, но и эксплуатируемым зданиям, в том числе реконструируемым и модернизируемым. Снижение энергопотребления может быть решено комплексом архитектурно-планировочных приемов путем повышения теплотехнических характеристик ограждающих конструкций, свегопрозрачных элементов, совершенствования вентиляционных систем, использования отопительных систем с управляемыми тепловыми режимами.
Особенностью новых нормативных положений является то обстоятельство, что приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций рекомендуется принимать в зависимости от градусо-суток отопительного периода, но не менее Яотр, которое определяется, исходя из оптимальных санитарно-гигиенических условий Ro RoTp.
При использовании многослойных конструкций учитывается суммарный коэффициент термического сопротивления. В то же время для более полного расчета требуется дополнительно учитывать термическое сопротивление воздуха у внутренней и наружной поверхности стен при естественном давлении воздуха на внутренней стороне, при потоке тепла сверху вниз и снизу вверх, при естественной и вынужденной конвенции.
Существует два варианта утепления наружных ограждающих конструкций: с наружной и внутренней сторон. Практика показывает, что использование внутренней теплоизоляции приводит к ее увлажнению в результате образования конденсационной влаги. Для исключения этого явления необходимо поддерживать низкую относительную влажность в помещении и высокие температуры внутренних поверхностей стен.
В наружном слое ограждения относительная влажность воздуха повышается, если перепад парциального давления пара направлен от теплой внутренней поверхности к холодной наружной. Когда относительная влажность воздуха внутри строительной конструкции составляет 100%, водяной пар конденсируется. Задача борьбы с конденсационной влагой состоит в том, чтобы с помощью теплоизоляции защитить от внешнего воздействия холодную сторону и не допустить конденсата водяного пара на внутренней теплой стороне.
Если же теплоизоляционный слой размещается на внутренней поверхности конструкции, то это приводит к большому перепаду температур между двумя ограничивающими поверхностями, и водяной пар будет циркулировать через незащищенный изоляционный слой. Значительный перепад температур приводит к интенсивному образованию конденсата, что потребует устройства паронепроницаемого слоя, уязвимость которого к повреждениям достаточно высока.
Теоретические аспекты решения задач нормализации оценочных показателей
В задачах выбора наилучших вариантов решений на основе многокритериальной оценки показатели имеют различную размерность (площади помещений, уровень шума, тепловая инерция ограждающих конструкций, наличие элементов инженерного благоустройства и др.), что исключает возможность их сопоставления. Поэтому одной из ключевых проблем многокритериальной оценки является нормализация оценочных показателей, характеризующих сравниваемые варианты решений, то есть приведение всех оценочных показателей к сопоставимому виду.
Большинство принципов нормализации основано на максимальном приближении нормализуемых величин к идеальному вектору Xі = XIі ,... , xn! ( принцип «идеального качества») [1, 17, 18, 26]. При нормализации оценочных показателей, как в пределах группы показателей, так и в пределах всей модели многокритериальной оценки, могут применяться различные методы. Задача нормализации оценочных показателей сводится в конечном счете к нормализации матрицы результатов Р = [ \ц ] с разноразмерными величинами оценочных показателей в матрицу Р с нормализованными величинами оценочных показателей [27, 42, 43, 44, 45, 46, 47].
В последние годы широкое применение при решении труднофор-мализуемых задач в различных областях науки и техники нашёл метод экспертных оценок, который может быть успешно применен и для решения проблемы нормализации оценочных показателей.
Сущность метода экспертных оценок заключается в проведении экспертами интуитивно-логического анализа проблемы с качественной и количественной оценкой суждений и формальной обработкой результатов [6, 11, 41, 45, 103] . Комплексное использование интуиции, логического мышления и количественных оценок с их формальной обработкой позволяет получать удовлетворительные решения многих задач.
Все множество трудно формализуемых задач, решаемых методом экспертных оценок, может быть разделено на два класса: задачи, обеспеченные достаточным информационным потенциалом, и задачи, информационный потенциал для решения которых недостаточен для уверенности в достоверности получаемых результатов без дополнительного проведения специальных процедур. Задачи, связанные с выбором рациональных вариантов решений на основе многокритериальной оценки проектов, относятся к первому классу. Основные трудности при их решении методом экспертных оценок заключаются в эффективной реализации массивов информации путем правильного подбора экспертов, построения рациональных процедур опроса экспертов и применения оптимальных методов обработки результатов экспертных опросов.
К наиболее распространенным при экспертном оценивании методам теории измерений относятся ранжирование, парное сравнение, последовательное сравнение, непосредственная оценка [59, 76, 90, 107, 109, 113]. Применение названных методов предполагает, что имеется конечное число сравниваемых объектов Oi, О2 , ..., Оп и сформулированы один или несколько показателей (признаков) ii , i2 ,..., im , по которым производят сравнение объектов. Следовательно, мет оды теории измерений будут отличаться только процедурой сравнения.
Процедура включает в себя построение отношений между сравни-ваемыми объектами, выбор функции отображения объектов на числовую систему и определение типа шкалы измерений. Рассмотрим более подробно методы теории измерений, применяемые при экспертном оценивании.
При групповом экспертном оценивании і -й эксперт присваивает j -му объекту ранг гу. В результате получается матрица рангов гу размерности п х m , где m - число экспертов, участвующих в оценивании (i = l,m) , n -число оцениваемых объектов (j = 1,п).
В отличие от ранжирования, при котором производится упорядочение всех сравниваемых (оцениваемых) объектов, парное сравнение представляет собой процедуру сравнения возможных пар сравниваемых объектов с целью установления между ними отношения порядка или порядка и эквивалентности.
Непосредственная оценка представляет собой процесс приписывания сравниваемым (оцениваемым) объектам числовых значений в баллах. В практике экспертного оценивания применяют 5-ти-, 10-ти- и 100 балльные шкалы. Последовательное сравнение представляет собой комплексную процедуру, включающую как ранжирование, так и непосредственную оценку сравниваемых объектов.
Нами использовалось ранжирование, непосредственную оценку и последовательное сравнение оценочных показателей, характеризующих принимаемые решения.
Репрезентативность результатов экспертирования зависит от количества привлекаемых для опроса специалистов и их компетентности, которая в свою очередь определяется такими качествами экспертов, как креативность, конформизм, конструктивность, аналитичность и широта мышления, самокритичность и др.
Если экспертное оценивание п объектов произведено m экспертов по 1 показателей (признаков), то результатами оценки будут величины ху , где і -порядковый номер оцениваемого объекта, j - порядковый номер эксперта, h -порядковый номер показателя (признака) для сравнения. В тех случаях, когда экспертное оценивание производят методом ранжирования, величины хцЬ представляют собой ранги оцениваемых объектов. Если же экспертное оценивание производится методом непосредственной оценки, то Xjjh - баллы, которыми оценены сравниваемые объекты.
Модели выбора рациональных технологических схем повышения комфортабельности эксплуатируемых административных зданий
Любой технологический процесс, в результате которого получается готовая продукция, может быть реализован методами, различающимися между собой применяемыми материалами, механизмами, инструментами, технологическим оборудованием, качественным и количественным составом звеньев и бригад рабочих. Каждый из этих факторов в свою очередь характеризуется определенными техническими или технико-экономическими показателями. Поэтому в создании проектно-сметной документации кроме архитекторов, конструкторов, сметчиков должны активно участвовать и технологи, что особенно важно на стадии выбора альтернативных технических и организационно-технологических решений в процессе проектирования.
При выборе оптимальных значений параметров технических и организационно-технологических решений в процессе проектирования модернизации зданий важную роль играет правильное построение оптимизационных моделей для определения наиболее рациональных вариантов принимаемых решений. Решение любой оптимизационной задачи требует определения критерия оптимальности и граничных условий. Оптимизационная задача, соответствующая выбору технологичных решений, может быть представлена в следующем виде.
Требуется определить набор значений Xj , при которых целевая функция, соответствующая принятому критерию оптимальности (в нашем случае - удельная трудоемкость осуществления реконструкции жилых здании;, достигнет своего минимума, а при этом граничные условия (комфортабельность, приведенные затраты) будут соблюдены. Решение оптимизационных задач может осуществляться с помощью разнообразных методов линейного, нелинейного, стохастического программирования для реализации которых на ЭВМ и ПЭВМ разработано в настоящее время множество программ. При выборе оптимальных (рациональных) значений параметров, характеризующих принимаемые технические и организационно-технологические решения, могут быть использованы методы прямого перебора возможных вариантов. Принимаемые технические и организационно-технологические решения во многих случаях оказываются сложными для оценки. Поэтому для получения окончательного результата возникает необходимость в осуществлении ряда промежуточных операций для принятия промежуточных решений, влияющих на конечный результат оценки и принятия решений. Для этого необходимо решить задачу синтеза рациональной структуры, технических и организационно-технологических решений в следующих случаях: - при разработке проектов модернизации и реконструкции зданий на основе типовых проектных решений отдельных конструктивных элементов; - при разработке новых проектных решений на основе результатов научных исследований.
Для получения технологичных технических и организационно-технологических решений при решении задач синтеза необходимо сопоставление и анализ сетевых моделей принятия решений. При этом исходят из того, что вслед за каждым определенным технологическим процессом выполняется следующий технологический процесс в строго установленной последовательности, для выполнения каждого определенного технологического процесса отводится определенный технологический промежуток времени, отклонение от которого допускается только для технологических процессов, не находящихся на критическом пути с учетом рассчитанного времени окончания работ [32, 36,46].
В сетевых моделях принятия решений (СМПР) должны быть детально описаны структуры технологических процессов, даны их пространственные и временные параметры. СМПР может быть разработана как узловая модель, состоящая из узлов процессов и узлов принятия решений (альтернативных узлов) (рис. 4.2).
В альтернативных узлах, которые в СШР имеют смысл события принятия решения, может приниматься решение "да" или "нет", которое определяет дальнейшее направление решения, причем в зависимости от варианта выбирают определенную ветвь модели.
При анализе альтернативного узла имеют место два дизъюнктивных (разделяемых) пути принятия решения. После каждого альтернативного узла следует не менее двух различных путей, которые обозначаются в СМПР как дизъюнктивные. В СМПР возможны и такие процессы, которые реализуются одновременно, то есть являются не дизъюнктивными, а конъюнктивными. В этих случаях к альтернативному процессу может быть присоединено несколько параллельных путей (рис. 4.3).
В тех случаях, когда в СМПР, наряду с дизъюнктивными путями, имеют место конъюнктивные пути, между альтернативными узлами могут существовать взаимные связи, влияющие на возможности получения окончательного результата. В тех случаях, когда решение на первом пути приводит к решению и на втором пути, конъюнктивные пути соединяют.
После введения в СМПР альтернативных узлов возникает проблема получения результатов в форме единичных или групповых процессов. Если эти результаты противоречат друг другу, они являются альтернативными.
