曹秀蘭，韓 豫，李傳勛

（江蘇大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013，E-mail：1244722912@qq.com）

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短命建筑成因要素的實(shí)證研究

曹秀蘭，韓 豫，李傳勛

（江蘇大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013，E-mail：1244722912@qq.com）

摘 要：為了揭示短命建筑的形成原因，提高工程全生命期管理水平。采用實(shí)證研究方式，對(duì)搜集的120個(gè)國內(nèi)短命建筑實(shí)例進(jìn)行了歸類分析和主要成因要素的提煉，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法對(duì)成因要素間的影響關(guān)系進(jìn)行了建模和分析，建立了成因要素之間的關(guān)鍵反饋回路。并通過對(duì)調(diào)研實(shí)例的分析，驗(yàn)證了所建立的成因要素系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的科學(xué)性，反映了多因素作用下的建筑壽命變化規(guī)律。

關(guān)鍵詞：建筑壽命；工程全生命期管理；短命建筑；可持續(xù)發(fā)展；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

教育部人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目（14YJCZH047）；

中國博士后基金面上項(xiàng)目（2014M561600）；

江蘇大學(xué)基金項(xiàng)目（14JDG012）．

隨著中國社會(huì)的演變和城市化進(jìn)程的加速，中國每年都會(huì)出現(xiàn)一定數(shù)量的未達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命就被人為拆除的“短命建筑”，造成了資源浪費(fèi)、環(huán)境污染、文化破壞等嚴(yán)峻問題，阻礙了中國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的進(jìn)程。因此，對(duì)短命建筑的成因要素進(jìn)行系統(tǒng)梳理和研究，有助于提高政府決策和城市規(guī)劃的科學(xué)性。

目前，一些學(xué)者已經(jīng)關(guān)注到了工程壽命、工程全生命期設(shè)計(jì)和工程全生命期管理問題[1～3]?，F(xiàn)有的短命建筑的研究大多由現(xiàn)象和實(shí)例出發(fā)，聚焦于產(chǎn)生原因、解決對(duì)策等問題，取得了一定的成果。如從施工質(zhì)量[4]、政績(jī)與決策觀[5]、城市更新[6]、經(jīng)濟(jì)利益[7]、建筑規(guī)劃[8]等方面進(jìn)行成因分析，從資源、能源、環(huán)境等角度[9]剖析短命建筑帶來的不利影響，從政府、行業(yè)、居民角度[10]提出相應(yīng)的對(duì)策。但是，這些研究成果多采用個(gè)案研究方法，缺少足夠的調(diào)研數(shù)據(jù)支撐，導(dǎo)致成果的科學(xué)性和代表性有待進(jìn)一步提高。

本文采用實(shí)證研究方式，利用多渠道搜集了120個(gè)短命建筑實(shí)例，在歸類與分析的基礎(chǔ)上，提煉了短命建筑的主要成因要素。進(jìn)而，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法對(duì)成因要素間的影響關(guān)系進(jìn)行建模和分析，揭示了彼此間的因果關(guān)系，并對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。預(yù)期成果有助于揭示短命建筑的成因要素及其影響效應(yīng)，提高工程全壽命期管理水平。

1 短命建筑的現(xiàn)狀

1.1 調(diào)研概況

本文認(rèn)為未達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限的二分之一就被人工拆除或損毀的建筑為短命建筑。其中不包括被自然災(zāi)害等不可抗力損毀的建筑。

調(diào)查采集了來自全國的120個(gè)短命建筑實(shí)例，涉及多個(gè)建筑類別（見表1）。

表1 短命建筑類別比例

數(shù)據(jù)表明：商業(yè)建筑、公共建筑、交通基礎(chǔ)設(shè)施是主要的短命建筑類別，以華東地區(qū)為代表的經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)的短命建筑數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他地區(qū)。原因是此類地區(qū)已進(jìn)入大規(guī)模城市化更新階段，拆除地理位置較好的建筑以謀求更大商業(yè)開發(fā)價(jià)值的現(xiàn)象較為普遍。

1.2 歸類分析

依據(jù)多渠道搜集的國內(nèi)120個(gè)短命建筑實(shí)例，從以下3個(gè)方面進(jìn)行歸類分析。

1.2.1 建筑壽命

各類一級(jí)建筑實(shí)際使用壽命分布不一。各類一級(jí)建筑的實(shí)際使用過程中，由于建筑結(jié)構(gòu)的耐久性、功能的適應(yīng)性等原因的不同，建筑的實(shí)際使用壽命也不盡相同。

（1）商業(yè)建筑。實(shí)際使用壽命分布不均，成因包括功能、規(guī)劃等。表2和表3給出的數(shù)據(jù)表明：商業(yè)建筑集中在16～20年拆除的最主要成因是規(guī)劃問題。原因是商業(yè)建筑在運(yùn)營一段時(shí)期后，運(yùn)營效益日漸不佳，達(dá)不到預(yù)期效果。當(dāng)運(yùn)營費(fèi)用大于建筑產(chǎn)生的效益時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致該建筑的經(jīng)濟(jì)壽命相應(yīng)縮短，該地塊也將重新規(guī)劃。

表2 商業(yè)建筑實(shí)際使用壽命比例

表3 商業(yè)建筑實(shí)際使用壽命16～20年原因比例

（2）公共建筑。實(shí)際使用壽命分布較集中在0～25年。表4、表5給出的數(shù)據(jù)表明：公共建筑的實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)使用年限。原因是公共建筑旨在滿足人們物質(zhì)、精神活動(dòng)的需求。隨著設(shè)備、技術(shù)的革新以及人類需求的變化，公共建筑逐漸暴露出功能適應(yīng)性不足等問題。

表4 公共建筑實(shí)際使用壽命比例

表5 公共建筑實(shí)際使用壽命0～25年原因比例

（3）交通基礎(chǔ)設(shè)施。實(shí)際使用壽命集中于較短時(shí)期內(nèi)。表6、表7給出的數(shù)據(jù)表明：近四成的交通基礎(chǔ)設(shè)施在建成后不久拆除的主要成因是規(guī)劃問題。原因是原址規(guī)劃缺乏預(yù)測(cè)性，對(duì)未來可能的發(fā)展趨勢(shì)尚未做出科學(xué)的預(yù)估，致使原有的交通基礎(chǔ)設(shè)施因使用功能欠缺等問題被迫拆除以追求更高的用地效益。

表7 交通基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)際使用壽命0～5年原因比例

1.2.2 建筑類別類

120個(gè)短命建筑實(shí)例的實(shí)際使用壽命集中分布于20年之內(nèi)。表8給出的數(shù)據(jù)表明：近半數(shù)的建筑實(shí)際使用壽命集中于11～20年，商業(yè)建筑、公共建筑、交通基礎(chǔ)設(shè)施社會(huì)為主要建筑類別。原因是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得部分建筑物逐漸暴露出功能適應(yīng)性不足、空間結(jié)構(gòu)不合理、內(nèi)部活動(dòng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力降低等問題。

表8 短命建筑實(shí)際使用壽命比例

1.2.3 拆除原因

120個(gè)實(shí)例的短命成因涉及到功能、規(guī)劃、設(shè)計(jì)等多方面。表9給出的數(shù)據(jù)表明：規(guī)劃問題是導(dǎo)致建筑短命的最主要成因。原因是中國的城市規(guī)劃落后于城市發(fā)展的步伐，規(guī)劃部門為了追求用地效益，提升城市形象，忽略城市發(fā)展的客觀實(shí)際進(jìn)行大拆大建。

表9 短命建筑原因比例

2 短命建筑的成因要素指標(biāo)體系

通過對(duì)上述120個(gè)案例進(jìn)行分析，可建立短命建筑的成因要素體系，包括5個(gè)一級(jí)指標(biāo)，19個(gè)二級(jí)指標(biāo)。具體的指標(biāo)說明、影響及案例如表10所示。

表10 短命建筑主要成因要素指標(biāo)體系

3 短命建筑成因要素的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析

3.1 模型假設(shè)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics，SD）以反饋控制理論、決策論、信息論為理論基礎(chǔ)，用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為模式進(jìn)行研究的一種理論。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)通過計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)，以結(jié)構(gòu)—功能模擬為其突出點(diǎn)，能夠定量與定性地分析所研究的系統(tǒng)[11]。

模型構(gòu)建過程中，為了簡(jiǎn)化模型的建立，假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)部的研究對(duì)象為根據(jù)調(diào)查分析所提煉的主要成因要素；成因要素的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中含5個(gè)主要的子系統(tǒng)，分別是規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營和社會(huì)。

3.2 主要因果關(guān)系與關(guān)鍵反饋回路分析

基于主要成因要素的分析和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)反饋原理，確定了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中的主要因果關(guān)系圖（見圖1）和關(guān)鍵反饋回路（見表11～表15）。通過建模過程中明確系統(tǒng)中諸變量的因果關(guān)系，簡(jiǎn)化模型的表達(dá)，使實(shí)際系統(tǒng)抽象化和概念化。根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部組成要素互為因果的反饋特點(diǎn)，從系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析成因要素間的相互影響[12]。

圖1 成因要素的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中的主要因果關(guān)系圖

表11 流經(jīng)規(guī)劃的反饋回路表

表12 流經(jīng)設(shè)計(jì)的反饋回路表

表13 流經(jīng)施工的反饋回路表

表14 流經(jīng)運(yùn)營的反饋回路表

3.3 SD模型流圖分析

由上述成因要素反饋回路可以看出，成因要素系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型包括2個(gè)狀態(tài)變量：決策觀和土地價(jià)值。此外，還包括決策水平提升率、土地價(jià)值提升率這兩個(gè)速率變量。5個(gè)子系統(tǒng)中的因素都是SD模型中極其重要的變量，它們之間有的強(qiáng)相關(guān)，有的彼此獨(dú)立，通過短命建筑成因要素系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立（見圖2），闡述它們之間的相互作用。

表15 流經(jīng)社會(huì)的反饋回路表

圖2 成因要素的SD模型系統(tǒng)流圖

4 實(shí)例驗(yàn)證

4.1 實(shí)例背景

本文以南昌市已拆除的地標(biāo)性建筑原五湖大酒店為例，通過對(duì)該建筑短命原因的分析，驗(yàn)證所建立的影響因素SD模型的科學(xué)性，揭示短命建筑的關(guān)鍵成因要素及其影響效應(yīng)。

原五湖大酒店于1996年1月開業(yè)，2010年2月爆破拆除，使用壽命為14年。該酒店共22層，按四星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝修，位于南昌市青山湖畔，臨近學(xué)校、政府、商廈，距火車站僅為10分鐘車程，距飛機(jī)場(chǎng)為40分鐘車程，地理位置優(yōu)越。原五湖大酒店拆除后，原址將建設(shè)一座集商務(wù)、度假、辦公為一體的新酒店。

4.2 實(shí)例分析

經(jīng)過資料的搜集和分析，原五湖大酒店短命原因歸納為以下4個(gè)方面：

（1）建筑設(shè)計(jì)。酒店在結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)方面存在缺陷，二次改造無法補(bǔ)足；建筑設(shè)計(jì)缺乏前瞻性，未建設(shè)大型停車場(chǎng)。

（2）建筑施工。酒店的支撐樁基存在安全隱患，對(duì)整幢大樓的安全構(gòu)成威脅。

（3）運(yùn)營維護(hù)。酒店地理位置便利，但由于存在嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)問題，無法進(jìn)行改造修繕使酒店滿足五星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。隨著時(shí)間推移，當(dāng)酒店的運(yùn)營效益小于原土地帶來的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和運(yùn)營費(fèi)用之和時(shí)，酒店則面臨著拆除的命運(yùn)。

4.3 實(shí)例驗(yàn)證

五湖大酒店的短命成因滿足系統(tǒng)流圖中的以下5條反饋回路：

（1）P5：預(yù)測(cè)性↑→決策觀↑→改造修繕↑→經(jīng)濟(jì)效益↑→經(jīng)濟(jì)發(fā)展↑→↑→土地區(qū)位↑→土地價(jià)值↑→預(yù)測(cè)性↑。

（2）D3：前瞻性↑→實(shí)用性↑→改造修繕↑→經(jīng)濟(jì)效益↑→土地價(jià)值↑→預(yù)測(cè)性↑→前瞻性↑。

（3）C1：施工監(jiān)管↑→結(jié)構(gòu)質(zhì)量↑→實(shí)用性↑→施工監(jiān)管↑。

（4）O1：改造修繕↑→經(jīng)濟(jì)效益↑→維護(hù)修養(yǎng)↓→改造修繕↑。

（5）S4：經(jīng)濟(jì)發(fā)展↑→土地區(qū)位↑→人口遷移↑→土地價(jià)值↑→預(yù)測(cè)性↑→決策觀↑→改造修繕↑→經(jīng)濟(jì)效益↑→經(jīng)濟(jì)發(fā)展↑。

由于NB的窄帶特性，必須通過控制瞬時(shí)下行數(shù)據(jù)量，才能保證下行控制的及時(shí)性和有效性。下行控制的離散原則如下：

5 結(jié)語

商業(yè)建筑、公共建筑和交通基礎(chǔ)設(shè)施是最主要的短命建筑類別。其中，商業(yè)建筑短命的原因是效益低下；公共建筑短命的原因是不能滿足社會(huì)需要；交通基礎(chǔ)設(shè)施短命的原因是不能滿足運(yùn)輸需求。此外，因經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，東部沿海地區(qū)的短命建筑多于西部地區(qū)。短命建筑的成因要素可分為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營和社會(huì)等5類。其中，決策觀、實(shí)用性、結(jié)構(gòu)質(zhì)量、改造修繕、土地價(jià)值分別為各類別的關(guān)鍵因素。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析表明：在短命建筑的成因要素的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中，5個(gè)子系統(tǒng)中的因素或互為因果，或互不相關(guān)。其中，規(guī)劃因素和土地價(jià)值是短命建筑產(chǎn)生的最關(guān)鍵成因要素。某些地方政府的短視行為是重要原因。通過提高決策的科學(xué)性、城市規(guī)劃的預(yù)測(cè)性能夠顯著減少短命建筑的出現(xiàn)。短命建筑的形成是一個(gè)動(dòng)態(tài)演化的過程，未來的研究將進(jìn)一步研究各成因要素相互作用方式以及各要素對(duì)短命建筑的產(chǎn)生效用，開展建模

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曹秀蘭（1993-），女，碩士研究生，研究方向：施工企業(yè)安全成本優(yōu)化，綠色建造；

韓 豫（1985-），男，講師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：施工安全管理，智慧建造，工程全壽命周期集成管理，工程哲學(xué)；

李傳勛（1978-），男，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：軟黏土力學(xué)，地基處理技術(shù)的研究與開發(fā)。仿真等工作。

參考文獻(xiàn)：

Empirical Study on Causal Factors of Short-lived Buildings

CAO Xiu-lan，HAN Yu，Li Chuan-xun
（Faculty of Civil Engineering and Mechanics，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China，E-mail：1244722912@qq.com）

Abstract：The purposes of the research are：a）to reveal the causal factors of the short-lived buildings，b）to improve the ability of life cycle management. It carries out the following research works by using empirical study：It classifies the data of 120 short-lived buildings and refines the major causal factors. The researchers establish the model of causal factors and key feedback paths by using system dynamics method. Additionally，the researchers verify the system dynamics model and the change rule of buildings’ life through the field study.

Keywords：life of buildings；life cycle management；short-lived buildings；sustainable development；system dynamics（SD）

作者簡(jiǎn)介：

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51408266）；

收稿日期：2015-10-26．

中圖分類號(hào)：TU201

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-8859（2016）01-007-05

DOI:10.13991/j.cnki.jem.2016.01.002