Жизненный цикл объекта строительства связан с взаимодействием здания с окружающей внешней средой на всех этапах его существования. При этом различают стоимость собственно жизненного цикла здания и стоимость полной жизни здания. Стоимость жизненного цикла быстровозводимых зданий формируется из себестоимости в деле, стоимости эксплуатации и обслуживания здания и стоимости завершения цикла, которое состоит в реновации здания или разборке и утилизации его конструкций.
Критерии выбора конструктивной формы стальных конструкций быстровозводимых зданий.
Жизненный цикл быстровозводимых зданий
Нормы определяют значительное количество компонентов, которые должны быть приняты во внимание при проектировании быстровозводимых зданий и анализе стоимости полной жизни здания и зависят от множества факторов.
Строительные затраты, кроме стоимости самого здания в деле, описанной выше, несут в себе также другие затраты, такие как подготовка территории и ущерб от перекрытия движения на время строительства. Затраты на обслуживание включают в себя ремонты и модернизацию здания. Для стальных конструкций быстровозводимых зданий, в частности, необходимо производить возобновление огнезащиты, покраски и антикоррозионного покрытия конструкций, а также локальное восстановление элементов при внеплановых ремонтах. Эксплуатационные затраты состоят из текущих затрат, которые связаны с обеспечением внутренней функции. Они прямо или опосредованно зависят от архитектурной формы, ограждающей оболочки и решения самих конструкций: уборка, водо- и энергоснабжение, коммуникации, администрирование, выплаты и накладные расходы и т. п.
В конце жизненного цикла согласно плану, здание подвергается реновации, реконструкции либо демонтируется, вызывая соответствующие затраты на демонтаж и утилизацию компонентов. С экономической точки зрения моделирование стоимости полной жизни или жизненного цикла связано с определением стоимости начальных и будущих инвестиций в конструкцию или здание. Вообще говоря, стоимость жизни здания существенно зависит от выбранной инвестиционной стратегии капиталовкладчика и изменения рыночных условий. Также приходится признать, что применение критерия стоимости жизненного цикла или полной жизни быстровозводимого здания имеет намного меньшую точность и прогностический уровень, чем себестоимость в деле, поскольку учитывает параметры, зависимые от многих факторов, наиболее значимым из которых является время. Обычно срок для анализа жизненного цикла коммерческих быстровозводимых зданий принимается 30-50 лет, а для жилых быстровозводимых зданий цикл может быть рассчитан и до 100 лет. Но точность оценки, полученная таким образом на момент принятия решения на эскизной стадии, падает с увеличением горизонта прогноза.
Кроме того, известно, что точность оценки определяется компонентом с наименьшей точностью из числа ее составляющих с разной точностью и падает при увеличении неопределенности.
Следует осознавать, что любой этап жизни стальных конструкций является не только движением материи внутри технического цикла, но также вызывает взаимодействие с окружающей средой, преобразовывая ее. Кроме того, каждый строительный процесс от добычи сырья до разборки и утилизации компонентов конструкций как нуждается в привлечении внешних истощаемых ресурсов, так и является источником отработанных материалов, выбросов и загрязнений. На этапе строительства происходит разрушение естественной среды – срез деревьев, снятие растительного покрова, нарушение естественных ареалов обитания насекомых, животных и птиц. Верхний слой растительного грунта при этом выбирается и должен быть передан муниципальным властям для использования в парках и садах, а нарушенный биоценоз – перенесен и восстановлен в других местах. Отходы и выбросы, которые выходят при строительстве, имеют ту или иную степень загрязнения и должны быть собраны и переработаны в соответствующем порядке.
Этап обслуживания быстровозводимых зданий вызывает намного меньше отходов, в основном связанных с ремонтами несущей конструкции и оболочки, а также модернизацией и заменой элементов архитектурной среды и внутренних систем. На этапе эксплуатации здания окружающая среда несет наиболее значительный урон, в основном связанный с необходимостью энергоснабжения, отопления и вентиляции здания. Кроме того, внутренняя функция здания, в зависимости от его назначения, в течение всей эксплуатации является источником бытовых и промышленных отходов.
Окончание жизненного цикла объекта строительства в случае реновации связано с утилизацией компонентов оболочки, несущих конструкций и систем внутренней функции, которые подлежат замене.
В случае полного демонтажа здания с последующим замещением некоторые элементы, например, фасадные стены, могут быть оставлены, минимизируя отходы и вмешательство в существующую архитектурную среду.
В случае демонтажа здания в конце жизненного цикла без последующего строительства на его месте должен быть восстановлен естественный природный ландшафт. В таком случае в него могут быть органично вписаны некоторые элементы конструкций, как, например, был сделан парк High Line на месте стальной эстакады железной дороги в Нью-Йорке. Установление затрат, связанных с компенсацией ущерба, нанесенного на всех этапах жизни здания окружающей среде, требует комплексного подхода и является предметом современных научных исследований. Установлено, что сталь является значительно более экологически чистым материалом, чем бетон, так как привлекает меньше энергоемких процессов обработки, связанных с выбросами вредных и парниковых веществ.
К примеру, анализ высотного здания Leadenhall, осуществленный британским правительством на стадии проектирования, показал, что бетон, который составляет около 20% несущей системы здания, дает 23% общего выброса углекислого газа, в то время как стальной каркас, составляющий около 80% несущей системы – только на 14% больше. Проведенный анализ позволил скорректировать конструктивную форму в сторону минимизации присоединенных выбросов углерода и подтвердил экологическую эффективность стали в удельных показателях как конструкционного материала на этапе строительства. Комплексное исследование проекта быстровозводимых зданий Al Bahar Towers в Абу-Даби привело к использованию стального каркаса и внешнего автоматически изменяемого фасада, что позволяет уменьшить энергопотребление на охлаждение на 50% и соответственно выбросы углекислого газа на 1750 тонн в год.
Исследования цикла и полной жизни здания позволяют еще больше выявить дружественность стали к окружающей среде в плане легкости реконструкции и высокой способности – около 98% к повторному использованию. Обозначенное направление развития анализа и критериев выбора конструктивной формы быстровозводимых зданий приводит к идее так называемых «зеленых», интеллектуальных зданий, в которых все конструкции и оснащение выбраны и будут управляться исходя из концепции устойчивого развития. Конструктивная и архитектурная форма таких быстровозводимых зданий должна максимально обеспечивать внутреннюю функцию, быть малоэнергоемкой в эксплуатации и дружественной к окружающей среде при изготовлении и утилизации, обладая высокой способностью к повторному использованию. Все эти параметры могут предоставить стальные строительные конструкции.