《Applied Sciences》:Assessment of the Effects of Deferred Maintenance on the Current Technical Condition of a Building: Case Study—A Former Fire Station in Nowy Raduszec
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建筑构件的退化随着建筑龄期的增长而推进,这是自然老化过程的结果。在运营阶段缺乏定期的维护、修缮和翻新工程会加速退化过程,导致建筑技术状况恶化和功能性能下降。建筑业主和管理者的主要责任之一是在建筑整个使用寿命期间使其保持适当的技术状况。延期维护会导致严重程度各异
建筑构件的退化随着建筑龄期的增长而推进,这是自然老化过程的结果。在运营阶段缺乏定期的维护、修缮和翻新工程会加速退化过程,导致建筑技术状况恶化和功能性能下降。建筑业主和管理者的主要责任之一是在建筑整个使用寿命期间使其保持适当的技术状况。延期维护会导致严重程度各异的后果,从美学外观退化的轻微缺陷,到影响建筑持续可用性的重大技术故障。本研究旨在分析延期维护的影响。研究分析以新拉杜谢茨(Nowy Raduszec)原消防站为例进行说明。研究基于建筑技术状况评估及其功能性能变化的预测。获得的结果证实,延期维护是加速建筑老化过程并对建筑整体状况产生不利影响的自然因素。
**论文解读:延期维护对建筑技术状况的影响评估——以波兰新拉杜谢茨原消防站为例**
**一、研究背景与问题的提出**
建筑在投入运营后,其功能性能会随时间的推移必然发生衰减,这一过程是建筑构件自然老化、外部因素作用以及使用方式共同作用的结果。建筑退化会导致损坏敏感性增加、结构安全性降低以及使用者舒适度恶化等一系列不良现象。在建筑生命周期的初始阶段(概念设计、设计和施工阶段)所犯的错误,以及运营阶段的维护条件和维护修缮工程的数量与质量,均对建筑构件的退化强度起着决定性作用。缺陷的识别与退化过程的认知对于获得可靠的建筑技术状况评估结果至关重要,并在此基础上规划后续的翻新工程。
当前工程实践中常用的评估方法包括基于时间的方法和视觉评估方法。基于时间的方法主要依据建筑构件的实际龄期与其预测使用寿命之间的关系,并考虑建筑维护质量,但其局限性在于未考虑施工质量、实际运营条件、翻新工程范围及可见缺陷,可能导致理论技术状况程度与实际状况之间的显著偏差。因此,基于现场检查直接评估构件状况的视觉评估方法在既有建筑诊断中被广泛采用,但其精度取决于评估者的经验、检查范围、诊断设备的类型与精度以及对识别缺陷的正确解读。既有建筑技术状况恶化的最常见原因包括长期潮湿作用(缺乏充分防潮保护)以及日常维护和翻新工程的缺失。潮湿影响的建筑围护结构对砌体建筑的耐久性尤为不利,会导致材料逐步退化、力学强度和保温性能下降,进而可能产生裂缝、抹灰脱落和生物腐蚀。长期缺乏结构状况的系统监测和不进行必要的翻新工程,会导致缺陷累积,退化过程逐步蔓延至后续建筑构件,从而扩大未来维修工程的范围并增加建筑运营成本。
尽管以往研究侧重于建筑技术状况程度评估、建筑材料耐久性分析和退化过程预测,但对在同时考虑各建筑构件技术重要性和进一步退化潜在后果的前提下,定量确定延期维护影响的研究尚显不足。在实践中,技术状况程度相似的建筑构件可能对建筑安全、耐久性和后续运营产生截然不同的后果。因此,有必要开发能够综合评估延期维护影响的方法,兼顾建筑构件的实际技术状况及其退化引发的后果。消防站建筑作为一个独特的建筑群体,多为传统砌体技术建造,结构体系简单,通常已丧失原始功能而被用作附属或仓储建筑,常常缺乏系统性的维护和翻新工程。本研究以位于波兰卢布斯卡省新拉杜谢茨村的一座前志愿消防队站为对象,旨在利用所提出的延期维护影响指数(Deferred Maintenance Impact Index, DMII)分析延期维护后果对建筑技术状况的影响,该指数同时考虑建筑构件的实际技术状况程度及其进一步退化引发的后果。
**二、主要关键技术方法**
研究人员提出了一套量化延期维护影响的方法论,综合建筑构件的技术状况程度与所分配的技术、功能和运营后果等级。该方法首先识别缺乏维护的最显著后果,推导量化维护需求严重程度的数学方程,确定特定构件的状况与磨损程度,并依据视觉评估方法对建筑各构件进行现场检查。研究基于Arendarski提出的分类确定各构件的加权因子,并根据所分析建筑的实际功能和结构布局进行修正,使所有加权因子归一化求和为1.00。针对每个建筑构件,评估了七类退化后果(建筑退化、结构损坏、使用者安全风险、不利环境影响、使用者舒适度降低、对其他建筑构件退化的影响以及美学外观损失),构件的延期维护影响指数定义为该构件的分项状况与其总后果值的乘积。此外,研究开发了DMII值分类体系,以促进结果解释并确定维修工程的优先次序和时间框架。
**三、研究结果**
**建筑特征与位置:** 所分析的建筑是一座独立式单层无地下室的砌体结构建筑,位于波兰新拉杜谢茨村中心。建筑采用纵向结构布局和矩形平面,建筑面积90.87平方米,总体积493立方米。承重墙由实心粘土砖以水泥石灰砂浆交叉砌筑,窗口和入口上方设有IPE工字钢过梁,屋顶为木制檩条-拉梁屋架。
**建筑技术状况评估:** 研究人员在建筑现场检查中采用视觉评估方法。分析发现,导致建筑技术状况恶化的主导因素是潮湿对结构构件的长期作用。条形基础缺乏垂直和水平防潮层,加之缺乏屋顶雨水排放系统,导致基础墙和地上墙体发生毛细上升现象。基础技术状况被评定为一般(技术状况程度50%);承重墙存在大量砖块和灰缝脱落、墙体潮湿渗透、墙体开裂及垂直度偏差,技术状况差(65%);两根砌体承重柱状况尚可(25%);屋顶结构经2012年翻新后保持相对良好状况(25%),屋顶覆盖层为梯形钢板,技术状况良好(5%);窗洞和车辆入口上方的IPE钢过梁状况尚可(20%);地面混凝土板存在显著表面磨损、多处局部缺陷和表面不平整,技术状况差(55%);PVC窗户气密性良好,技术状况尚可(20%);木质车辆入口门缺乏防腐处理,门扇错位及局部缝隙,技术状况一般(50%);屋脊泛水技术状况良好(5%);内部水泥砂抹灰存在大量裂缝、脱落区域和机械损伤,技术状况差(60%);建筑仅配备基本电气装置和设备,技术状况一般(40%)。
**技术状况评估结果:** 基于技术调查和各建筑构件技术状况程度分析,建筑整体技术状况程度被确定为32.99%,对应一般技术状况。当前建筑技术状况是施工和设计缺陷、建筑材料老化过程、长期运营(包括维护和翻新工程范围不足)以及不利天气条件累积效应的结果,其中缺乏有效防潮保护和雨水排水不当对建筑耐久性的影响最为不利。分析证实,长期延期维护会加剧砌体建筑中结构和装修构件的退化过程,建筑逐渐丧失功能性能,未来维修工程的范围也随之增大。翻新工程(尤其是屋顶结构和覆盖层)有效限制了部分建筑构件的进一步退化,彰显了维护和翻新工程作为保障既有建筑耐久性、运营安全性和长期适用性的首要因素的重要性。
**延期维护影响指数:** 研究人员开发了DMII分类体系,随着DMII值增大,延期维护影响等级和技术状况及后续运营风险水平均增加。最高等级构件因退化过程可能加剧和使用安全风险增大而需要优先维修。基于分析,承重外墙获得了最高的DMII值(1165.072),表明该构件对延期维护的负面后果贡献最大,这与其65%的高技术状况程度及在建筑体系中的结构和防护功能有关。基础和过梁构成第二组对建筑技术状况具有显著影响的构件,其DMII值分别为440.370和358.484。尽管这些构件技术状况程度不同(Z?=50%,Z?=20%),但对建筑使用安全和结构耐久性均至关重要,表明仅凭技术状况程度并非充分的评估标准,持续退化可能引发的潜在后果范围同样值得重视。相比之下,经翻新的屋顶结构和屋顶覆盖层被归类为中度和低度延期维护影响(DMII?=194.867,DMII?=38.973),证实翻新工程能够减缓退化过程。
**四、结论与意义**
现有的多准则决策工具和基于模糊逻辑的状况评估框架依赖于专家对建筑技术状况的主观评估和技术劣化程度的确定。所提出的延期维护影响评估方法论能够量化评估延期维护的效应,同时综合考虑各建筑构件在结构体系中的重要性及其实际技术状况。所开发的DMII可作为规划翻新工程、确定维护优先次序和支持既有建筑运营合理管理的决策支持工具,有助于建筑业主和管理者认识到缺乏翻新工程的后果规模,并为建筑维护管理体系的实施提供了量化依据。该研究发表于《Applied Sciences》期刊。