Технико-экономическое обоснование реконструкции и модернизации зданий из стальных конструкций в Синьцзяне

1. Предыстория и значимость исследования

С углублением урбанизации и растущим спросом на обновление существующих зданий здания из стальных конструкций Синьцзяна показали значительные преимущества в таких областях, как возрождение промышленного наследия, реконструкция коммерческих помещений и модернизация старых заводов, благодаря их легкому весу, высокой прочности, отличным сейсмическим характеристикам и высокой устойчивости. Согласно «Отчету о развитии промышленности стальных конструкций Китая (2023 г.)», доля существующих зданий со стальными конструкциями в моей стране достигла 23%, и более 15% этих зданий сталкиваются с такими проблемами, как функциональное старение, чрезмерное потребление энергии или недостаточные показатели безопасности. Редактор стальных конструкций Синьцзяна отметил, что на этом фоне проведение технико-экономического обоснования трансформации и модернизации зданий со стальными конструкциями не только отвечает требованиям развития экологически чистых зданий в рамках цели «двойного углерода», но также позволяет эффективно использовать пространство здания и изменить ценность за счет технологических инноваций.

2. Анализ технической осуществимости

(1) Технология оценки структурной безопасности

Основной предпосылкой модификации стальной конструкции является обеспечение структурной безопасности. Благодаря сочетанию лазерного сканирования дронов и технологии BIM трехмерная модель здания может быть восстановлена ​​с точностью до ±3 мм. Технология стресс-волновой томографии используется для неразрушающего контроля стальных компонентов, что позволяет быстро выявить дефекты сварки, уровень ржавчины и усталостные трещины. Редактор журнала «Синьцзянский производитель стальных конструкций» рассказал, что в проекте реконструкции старого сталелитейного завода инженеры использовали программное обеспечение конечных элементов ANSYS для моделирования изменений нагрузки и обнаружили, что максимальное значение напряжения исходной конструкции под новой многослойной нагрузкой достигло 210 МПа, что близко к пределу текучести стали Q235. Поэтому для увеличения несущей способности компонентов была использована технология армирования углеродной тканью, увеличив коэффициент запаса прочности конструкции более чем в 1,5 раза.

(2) Технология модульной трансформации и реконструкции пространства

Разъемность стальных конструкций Синьцзяна обеспечивает удобство модульной трансформации. Сборные стальные компоненты, соединенные болтами, позволяют обеспечить скорость сборки на месте более 70%, сокращая период строительства на 40% по сравнению с традиционными бетонными конструкциями. На примере реконструкции индустриального парка в Пекине команда дизайнеров превратила первоначальное одноэтажное здание фабрики в трехэтажное офисное помещение LOFT, увеличив или уменьшив расстояние между стальными колоннами и заменив легкие материалы корпуса. Коэффициент площади пола был увеличен с 0,8 до 2,5, сохранив при этом промышленные эстетические характеристики ферм стальной конструкции. Кроме того, применение новой холоднодеформированной тонкостенной стальной системы позволило снизить собственный вес реконструируемого здания на 30%, существенно снизить нагрузку на фундамент и косвенно снизить затраты на усиление фундамента.

(3) Технология экологического энергосбережения и интеллектуальной модернизации.

Что касается энергосберегающей реконструкции, использование композитной изоляционной системы «вакуумная изоляционная панель + аэрогелевый войлок» может снизить коэффициент теплопередачи зданий со стальными конструкциями с 1,5 Вт/(㎡·K) до 0,3 Вт/(㎡·K), достигая стандартов пассивного строительства; Сочетание интегрированной фотоэлектрической технологии (BIPV) и крыш из стальной конструкции позволяет обеспечить годовую выработку электроэнергии в размере 150 кВтч/кв.м, удовлетворяя 30% потребности здания в электроэнергии.Редактор производителя стальных конструкций Синьцзяна сказал:Интеллектуальные обновления отражены во внедрении системы Интернета вещей (IoT). Благодаря установке оптоволоконных датчиков в ключевых узлах стальных компонентов данные о температурной деформации и вибрации отслеживаются в режиме реального времени и подключаются к облачной платформе для обеспечения профилактического обслуживания. Один случай показывает, что эта технология может снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание зданий на 25%.

3. Анализ экономической целесообразности

(1) Сравнение затрат на ремонт

Если взять в качестве примера реконструкцию здания завода со стальными конструкциями площадью 1000 м2, традиционная стоимость сноса и реконструкции составляет около 2500 юаней/м², в то время как комплексная стоимость ремонта и модернизации (включая усиление конструкции, функциональное обновление и замену оборудования) составляет около 1800 юаней/м2, что означает снижение затрат на 28%. Если для внедрения социального капитала используется модель «EPC + ГЧП», правительству необходимо внести только 30% стартового капитала, а баланс средств может быть достигнут за счет доходов от аренды и доходов от торговли выбросами углерода. Кроме того, некоторые города предоставляют налоговые льготы для проектов реконструкции промышленного наследия (например, снижение налогов на недвижимость вдвое на пять лет), что еще больше увеличивает отдачу от инвестиций.

(2) Цикл возврата инвестиций

Редактор производителя стальных конструкций Синьцзяна сказал:Благодаря улучшенным функциям отремонтированного здания со стальной конструкцией арендная плата может в 2-3 раза превышать стоимость первоначального здания. Например, после того как старая верфь в Шанхае была преобразована в культурно-творческий парк, арендная плата выросла с 1,5 юаней/(㎡·день) до 4,5 юаней/(㎡·день), а срок окупаемости инвестиций сократился до 8 лет. В сочетании с политикой обновления городов для получения стимулов относительно площади площадей период окупаемости может быть дополнительно сокращен до менее чем 5 лет за счет дохода от продаж, полученного за счет увеличения площади застройки.

(3) Долгосрочные экономические выгоды

Преимущество стоимости всего жизненного цикла зданий со стальными конструкциями является значительным. Данные показывают, что его затраты на техническое обслуживание составляют лишь 50% от стоимости бетонных зданий, и он может достичь уровня повторного использования ресурсов 80% за счет переработки материалов в течение 30-летнего цикла использования, что соответствует концепции экономики замкнутого цикла. Кроме того, проекты реконструкции обычно позволяют сократить период строительства на 6-8 месяцев, а денежный поток, полученный за счет предварительного ввода в эксплуатацию, также приносит скрытые выгоды для проекта.

4. Политика и экологическая осуществимость

На местном уровне в «14-м пятилетнем плане энергосбережения и развития зеленого строительства» четко указано, что «содействие зеленой трансформации существующих зданий и уделение приоритетного внимания обновлению зданий со стальными конструкциями» и создание специальных фондов субсидий; на местном уровне такие места, как Шэньчжэнь и Ханчжоу, усовершенствовали политику вознаграждения за соотношение площади помещений, что позволяет проектам реконструкции увеличивать рабочую площадь на 20% от первоначальной площади здания. С точки зрения окружающей среды, реконструкция стальных конструкций может сократить строительные отходы более чем на 85% и снизить выбросы углекислого газа на 60% по сравнению с новыми зданиями. Один проект получил платиновый сертификат LEED в результате реконструкции, что повысило экологическую ценность бренда.

5. Риски и меры противодействия

(1) Технические риски

Редактор производителя стальных конструкций Синьцзяна сказал:Усталостные повреждения стальных сварных соединений представляют собой серьезную скрытую опасность, поэтому требуется УЗД (ультразвуковая дефектоскопия); для зданий, исторически охраняемых, структурные изменения должны быть продемонстрированы экспертами, чтобы не повредить аутентичности, и может использоваться технология реверсивного армирования (например, болтовые соединения вместо сварки).

(2) Рыночный риск

Если функциональное расположение после реконструкции не соответствует региональной планировке, это может привести к трудностям с привлечением инвестиций. Контрмеры включают проведение ранних исследований рынка и принятие модели «индивидуальной трансформации», например, резервирование условий загрузки для чистых цехов с учетом потребностей биофармацевтических компаний; введение промышленным операторам возможности заранее вмешиваться в процесс проектирования, чтобы обеспечить адаптируемость пространства.

(3) Политические риски

Корректировки в планировании местных органов власти могут повлиять на утверждение проектов реконструкции. Рекомендуется использовать стратегию «гибкого планирования», чтобы зарезервировать в проекте многофункциональные интерфейсы преобразования, такие как функция быстрого переключения между офисными помещениями и выставочными помещениями, чтобы повысить способность проекта противостоять колебаниям политики.

6. Заключение и предложения

Реконструкция и модернизация зданий со стальными конструкциями технически имеют продуманную структурную оптимизацию, экономию экологически чистой энергии и интеллектуальные решения, а также экономически демонстрируют характеристики контролируемых затрат и стабильной прибыли, а также соответствуют стратегической ориентации обновления городов и углеродной нейтральности.Редактор производителя стальных конструкций Синьцзяна сказал:В будущем рекомендуется сосредоточиться на трех задачах: во-первых, создать систему технических стандартов для ремонта зданий из стальных конструкций, унифицировать методы контроля и оценки и спецификации проектирования арматуры; во-вторых, продвигать интегрированную модель «проектирование-строительство-эксплуатация и техническое обслуживание» (DBO) для повышения эффективности управления проектами полного цикла; в-третьих, увеличить инвестиции в исследования и разработку новых материалов (таких как высокопроизводительная сталь, композитные материалы на биологической основе) для дальнейшего снижения затрат на реконструкцию. Ожидается, что благодаря систематическому продвижению реконструкция зданий со стальными конструкциями станет важным двигателем качественного развития строительной отрасли.