基于綜合性能評價的山西省既有辦公建筑改造技術(shù)研究

高宇波，田志峰，段 臻

(1.太原理工大學(xué) 建筑學(xué)院，太原 030024；2.山西省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，太原 030002)

自20世紀(jì)80年代改革開放以來，我國市場化經(jīng)濟(jì)全速發(fā)展，建筑業(yè)開啟了前所未有的快速發(fā)展的黃金時代。到2019年為止，全國建筑業(yè)預(yù)估完成總產(chǎn)值24.84萬億元，是1952年的4 380倍，年均增長13.4%.其中既有建筑保有量以每年16～18億m2的速度增長，而其中的1/5為公共建筑[1]。在我國推進(jìn)城鎮(zhèn)化的過程中，誕生了許多不同建筑壽命的辦公建筑，它們以20世紀(jì)50年代以后建立的多層辦公建筑為主[2]，在進(jìn)入21世紀(jì)以后，這些既有辦公建筑開始逐漸暴露出一系列無法滿足現(xiàn)代辦公需求的問題。面對數(shù)量眾多的既有辦公建筑，對它們進(jìn)行科學(xué)合理的更新改造成了一個值得關(guān)注的社會問題[3]。

既有建筑改造的相關(guān)理論起步于歐洲，19世紀(jì)中“保護(hù)與再利用”理論，喚醒了建筑遺址保護(hù)意識，也是既有建筑保護(hù)和改造的啟蒙。1977年《馬丘比丘憲章》中首次提出了有關(guān)建筑改造的重要價值，體現(xiàn)了當(dāng)時建筑界對建筑保護(hù)與再利用的重視。20世紀(jì)中國外城市進(jìn)入大發(fā)展時期，各種問題凸現(xiàn)，“建筑再循環(huán)理論”和“可持續(xù)發(fā)展理論”運(yùn)勢而生，既有建筑的改造研究和實(shí)踐得到普及和應(yīng)用[4]。進(jìn)入21世紀(jì)以后，既有建筑的更新改造已經(jīng)在西方國家成為一種普遍現(xiàn)象，其中既有辦公建筑的改造也成為西方國家城市改造更新的重要部分，著名的案例有巴塞爾SUVA辦公樓改造工程、巴黎The Pont de Sèvers辦公樓改造工程等。

建筑評價的發(fā)展同樣也與日益嚴(yán)重的環(huán)境資源問題密不可分，上世紀(jì)中期西方國家率先提出發(fā)展綠色建筑和節(jié)能建筑，并建立了綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)和體系。隨著環(huán)境心理學(xué)、社會學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，建筑預(yù)評價和建筑使用后評價(POE)逐步成為建筑學(xué)科中重要的評價理論[5]。建筑性能評估(BPE)理論則是在建筑使用后評價(POE)理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其目的是檢測建筑全生命周期內(nèi)的全部有效信息，促進(jìn)建筑質(zhì)量的不斷提高，對整個建筑市場形成一個良性循環(huán)[6]。

我國既有建筑評價及改造的理論研究起步較晚。我國建筑改造的研究重心早期只限于文物建筑領(lǐng)域，20世紀(jì)末在西方建筑理念的推動下，國內(nèi)既有建筑的改造理論逐步興起。建筑評價的相關(guān)理論最早由莊惟敏教授從美國引入國內(nèi)，我國目前的理論體系是國外先進(jìn)理念和國內(nèi)城市發(fā)展的結(jié)合。基于國情國內(nèi)更側(cè)重于改造技術(shù)措施的研究，如2012年由中國建科院和各高校聯(lián)合編撰的《既有建筑改造技術(shù)指南》和近年來的《辦公建筑綠色改造技術(shù)指南》。在國家政策的扶持和鼓勵下，我國在既有辦公建筑的改造實(shí)踐中已有一批十分具有代表性的案例，如上海同濟(jì)大學(xué)文遠(yuǎn)樓的改造和北京民航總局辦公樓。

山西省對既有辦公建筑的改造工作一直十分重視。近幾年，在山西省政府及其各市級政府所發(fā)表的相關(guān)文件及工作意見中，對于既有辦公建筑的處理提出嚴(yán)防大拆大建、因地制宜進(jìn)行性能改造的新要求。但是在實(shí)際操作中，面對省內(nèi)紛繁復(fù)雜的既有辦公建筑改造工作，經(jīng)常會發(fā)生破壞性保護(hù)或過度保護(hù)的例子，其原因主要在于對既有辦公建筑的性能缺乏一個合理的評定方法，直接導(dǎo)致在改造技術(shù)的選擇上沒有科學(xué)依據(jù)。本研究旨在建立一個山西省既有辦公建筑性能問題“評價—分析—解決”的科學(xué)模式，避免既往性能評價不明確、改造策略不科學(xué)的弊端，幫助決策者、管理者以及相關(guān)設(shè)計(jì)人員對改造問題有更加清楚和系統(tǒng)的了解，為山西省乃至全國既有辦公建筑的修繕、改造與更新提供更加科學(xué)的依據(jù)。

1 山西省既有辦公建筑性能問題總結(jié)

本文研究的山西省既有辦公建筑主要指省內(nèi)建成于上世紀(jì)五十年代至上世紀(jì)末的辦公建筑，它們的功能與結(jié)構(gòu)不夠完善，與現(xiàn)階段城市發(fā)展已有脫節(jié)的現(xiàn)象，而且有些性能已經(jīng)無法達(dá)到現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)，因此改造潛力較大，仍具有一定的使用價值。對這類建筑進(jìn)行全面的調(diào)查是對其進(jìn)行性能評價及改造技術(shù)研究的必要步驟。通過文獻(xiàn)查閱、資料收集和實(shí)地調(diào)研可知，山西省既有辦公建筑普遍因?yàn)榻ㄔ炷甏眠h(yuǎn)、當(dāng)時建造技術(shù)水平低、施工不規(guī)范、維護(hù)不到位等客觀因素，導(dǎo)致在功能空間、內(nèi)部環(huán)境、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、服務(wù)設(shè)備、運(yùn)營管理等方面存在諸多問題[7]。筆者通過梳理和分析，將其性能問題歸結(jié)為場地環(huán)境與規(guī)劃、建筑功能空間及造型、建筑結(jié)構(gòu)安全、建筑設(shè)備四個方面。

1.1 場地環(huán)境與規(guī)劃

山西省內(nèi)既有辦公建筑對場地環(huán)境與規(guī)劃方面普遍不夠重視，場地內(nèi)部沒有經(jīng)過統(tǒng)一規(guī)劃、交通流線雜亂、景觀綠化層次性不足，并且與場地周邊環(huán)境的融合度不夠，在城市界面上沒有足夠的標(biāo)志性與象征性，存在的具體問題如下。

1.1.1場地布局

場地內(nèi)部的各建筑之間缺乏有機(jī)聯(lián)系，對于地形缺乏利用，沒有對地形高差給予回應(yīng)，整體的場地空間缺乏層次感。此外，場地沒有明確的標(biāo)識性，缺乏導(dǎo)向標(biāo)識牌，對于初來者需要尋找目的地，辦公效率也會隨之降低。

1.1.2場地交通

如圖1-4所示，首先，場地周邊的公共交通站點(diǎn)多，公交系統(tǒng)成熟，場地的出入口不夠明顯，無明顯標(biāo)識，且寬度較窄，易擁堵不利通行。出入口多設(shè)在道路和城市主干道的結(jié)合處，無過渡空間，存在安全隱患。其次，場地內(nèi)道路采用了人車混行的交通模式，安全性較差。并且由于場地使用年限較長，道路條件較差。次干道及小路存在路面開裂、磚路積水、破舊泥濘等現(xiàn)象，造成使用不便。最后，由于建造年代較早，當(dāng)時私人汽車數(shù)量較少，所以無停車場設(shè)計(jì)。現(xiàn)狀場地中的停車位較分散且缺乏統(tǒng)一管理，機(jī)動車和自行車隨意停放，不僅容易造成場地內(nèi)的擁堵，還嚴(yán)重影響了整體環(huán)境的美觀性。

圖1 場地出入口緊鄰自行車道無明顯標(biāo)識

圖2 人車混行 圖3 機(jī)動車亂停亂放 圖4 道路破舊泥濘

1.1.3場地景觀

如圖5所示，場地內(nèi)景觀單一，缺乏系統(tǒng)性，主要以路邊灌木和院中少量喬木為主，無人工或自然水體景觀。綠化用地利用場地內(nèi)“邊角料”，多以點(diǎn)狀為主，缺乏“點(diǎn)、線、面”的有機(jī)結(jié)合，此外綠地缺乏養(yǎng)護(hù)，所以草被稀疏，長勢欠佳，因此場地景觀整體上缺乏美感。

圖5 景觀單一

1.1.4場地公共設(shè)施

如圖6所示，我國上世紀(jì)五十年代至上世紀(jì)末比較提倡集體生活，因此多數(shù)既有辦公建筑的辦公區(qū)與家屬住宅區(qū)共用一個場地，這種布局的場地其公共設(shè)施資源主要有文娛體育設(shè)施和商業(yè)設(shè)施。文娛體育設(shè)施要滿足學(xué)生、職工和家屬的需求，需求量較大，在后期發(fā)展過程中不斷地投入資金進(jìn)行完善，基本上可以滿足場地人群使用需求；商業(yè)設(shè)施主要以場地內(nèi)私營小店鋪為主，功能較單一，多為零售、理發(fā)、打印等。這樣的店鋪已經(jīng)無法滿足當(dāng)今人群越來越豐富的生活需求。并且由于后期商戶自發(fā)改造，經(jīng)營不善，呈現(xiàn)出了雜亂無章、衛(wèi)生不佳的景象，對場地內(nèi)環(huán)境景觀造成了不良影響。

圖6 商業(yè)設(shè)施混亂

1.2 建筑功能空間及造型

山西省既有辦公建筑功能空間的特點(diǎn)是布置形式較為單一，各個城市的辦公建筑皆以典型的長方形為主展開布置，對場地環(huán)境沒有做到針對性的融合。相應(yīng)地，在建筑造型上也比較統(tǒng)一，無論是建筑外立面的材質(zhì)還是色調(diào)都比較相似，存在的具體問題如下。

1.2.1室內(nèi)功能空間

建筑平面形式多以長方形為主，狹長緊湊，可以減少北方寒冷冬季造成的熱損失，符合華北地區(qū)辦公建筑節(jié)能要求。經(jīng)過考察山西省既有辦公建筑室內(nèi)功能空間大致可以分為三部分：分別是主功能空間、服務(wù)空間和交通空間。其中主功能空間包括辦公室、會議室及特定功能的房間。基本布置形式都為一條狹長的交通空間貫穿建筑的長軸，兩側(cè)設(shè)置為辦公室如圖7所示。這樣的布置形式雖然大眾，但是沒有新意，容易給使用者造成一種疲倦感；服務(wù)空間包括警衛(wèi)室、衛(wèi)生間、設(shè)備間、檔案室等，缺乏休憩室、娛樂室、會客室等辦公輔助空間，因此存在功能空間配比不合理，布置形式不夠人性化的問題；交通空間主要指樓梯、電梯、門廳、過道等空間。既有辦公建筑多為多層建筑，垂直交通以樓梯為主。狹長的走廊對建筑采光的影響很大，會出現(xiàn)陰暗角落，對于使用者的空間感有影響。門廳的面積一般很小，或者基本沒有，自然光照不夠，空間連貫性差。

圖7 狹長通道貫穿布置

1.2.2建筑造型

立面造型的處理通常為簡單的垂直與水平方向組合，色調(diào)以暖灰和暖黃色為主，輔以深灰和黃色。材質(zhì)多為涂料和石材，經(jīng)過多年風(fēng)吹雨打已出現(xiàn)老化、褪色、脫落等問題，且與周邊現(xiàn)代建筑的材料質(zhì)感與色彩形象格格不入。從外觀上看，空調(diào)外機(jī)及支架、空調(diào)冷凝水管、網(wǎng)線等缺乏統(tǒng)一的位置和造型，并且經(jīng)過雨水沖刷外墻出現(xiàn)水跡、銹跡，均破壞了建筑外立面的美感如圖8所示。

圖8 外立面造型及外觀

1.3 建筑結(jié)構(gòu)安全

山西省既有辦公建筑使用年限較長，雖然還可以滿足基本辦公需求，但在抗震、耐久和防火性能上存在問題和隱患。且由于后期維護(hù)不足，部分辦公建筑出現(xiàn)裂縫、破損等現(xiàn)象，因此需要對受損的或者壽命比較短的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、材料和部位采取加固為主的改造措施，以提高其使用壽命和安全性，滿足各現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定。

1.4 建筑設(shè)備性能

建筑內(nèi)部各系統(tǒng)經(jīng)過幾十年運(yùn)轉(zhuǎn)，疏于維護(hù)，設(shè)備多存在缺陷與故障，主要問題如下：

1) 供水的管道因?yàn)槟甏眠h(yuǎn)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，存在材質(zhì)老化、生銹和破損等問題，致使供水存在污染；給排水管道路線設(shè)置雜亂，且材質(zhì)和工藝無法滿足現(xiàn)行要求，導(dǎo)致給排水不暢；消防設(shè)施數(shù)量不足，設(shè)置位置混亂，且部分消防設(shè)備存在老化和損壞的現(xiàn)象，達(dá)不到建筑消防標(biāo)準(zhǔn)。

2) 設(shè)備包括空調(diào)、暖氣、電氣照明等利用效率低下，能耗較高，沒有達(dá)到綠色節(jié)能的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

3) 在設(shè)備的維護(hù)及管理方面還存在漏洞，選擇合適的設(shè)備形式很重要，后期使用過程中的維護(hù)管理同樣也非常重要。

4) 既有多層辦公建筑由于建造時間較早，缺少電梯設(shè)施。

2 山西省既有辦公建筑綜合性能評價體系構(gòu)建

為了對山西省既有辦公建筑存在的共性問題作出更科學(xué)、客觀和準(zhǔn)確的評價，建立一個性能評價體系模型是非常有必要的。借助此模型可以對山西省既有辦公建筑的綜合性能做出相對清晰系統(tǒng)的評價，這不僅為之后的改造技術(shù)研究明確了目標(biāo)，指明了方法，也可以更加科學(xué)、有效地指導(dǎo)實(shí)際工程項(xiàng)目中改造技術(shù)的應(yīng)用。

2.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)成

根據(jù)山西省既有辦公建筑性能普遍存在的問題，結(jié)合《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》《民用建筑設(shè)計(jì)通則》《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等規(guī)范要求，并綜合考慮建筑與社會的有機(jī)聯(lián)系，將山西省既有辦公建筑綜合性能評價指標(biāo)體系分為三個指標(biāo)層：第一層為評價目標(biāo)層，即山西省既有辦公建筑綜合性能；第二層為一級指標(biāo)為控制性指標(biāo)，包含場地規(guī)劃、建筑功能、建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備、建筑價值5項(xiàng)內(nèi)容；第三層即二級指標(biāo)，是對一級指標(biāo)的分項(xiàng)表述，包含18項(xiàng)改造內(nèi)容(表1)。

2.2 評價指標(biāo)體系權(quán)重的確定

根據(jù)上一節(jié)中確定的三級指標(biāo)及18項(xiàng)改造內(nèi)容，首先基于層次分析法通過問卷調(diào)查建立判斷矩陣，然后再借助于Yaahp層次分析軟件確定各評價因素的權(quán)重。

表1 山西省既有辦公建筑綜合性能評價指標(biāo)

2.2.1構(gòu)建判斷矩陣

首先，將評價問題中所要考慮的各個因素羅列出來，制定出調(diào)查問卷；然后邀請5位行業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者(其中設(shè)計(jì)院1人，房地產(chǎn)公司1人，建科院1人，住建部1人，大學(xué)教師1人)，根據(jù)各因素的重要程度發(fā)表個人意見，填寫調(diào)查問卷；最后將五位專家意見收集匯總，以便下一步計(jì)算出指標(biāo)的重要程度系數(shù)。經(jīng)過對專家意見的整理，得出各級指標(biāo)判斷矩陣如表2-表7所示。

表2 準(zhǔn)則層判斷矩陣

表3 場地規(guī)劃判斷矩陣

表4 建筑功能判斷矩陣

表5 建筑結(jié)構(gòu)判斷矩陣

表6 建筑設(shè)備判斷矩陣

表7 建筑價值判斷矩陣

2.2.2運(yùn)用決策軟件確定權(quán)重

在得出判斷矩陣后，經(jīng)過數(shù)學(xué)計(jì)算得到各因素的權(quán)重。由于矩陣計(jì)算較為繁瑣，容易出錯，因此借助Yaahp軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高運(yùn)算精度和效率。Yaahp(yet another AHP)是一種國產(chǎn)層次分析法(AHP)軟件，其層次模型構(gòu)造、矩陣數(shù)據(jù)錄入、權(quán)重計(jì)算、權(quán)重排序及數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能十分簡便和實(shí)用，用戶可以通過簡潔的操作步驟對目標(biāo)進(jìn)行決策分析[8]。

其具體運(yùn)算步驟如下：

1) 在該軟件中新建一個文檔，錄入評價指標(biāo)體系框架(圖9)。

圖9 評價指標(biāo)體系框架

2) 在判斷矩陣中，依次錄入每兩個指標(biāo)的判斷標(biāo)度(圖10)。

圖10 矩陣判斷界面

3) 依次錄入每位專家意見，并檢驗(yàn)矩陣一致性，最終得出各個指標(biāo)權(quán)重如表8所示。

各判斷矩陣所得一致性比率RC數(shù)值結(jié)果都小于0.1，表明該結(jié)果有良好的一致性。再輸入二級指標(biāo)的判斷矩陣，得出各個二級指標(biāo)權(quán)重結(jié)果后，從下至上對準(zhǔn)則層指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重結(jié)果計(jì)算，準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重與一致性檢驗(yàn)如圖11所示。

在進(jìn)行判斷矩陣一致性檢驗(yàn)時，根據(jù)Yaahp軟件計(jì)算結(jié)果可知其一致性比例均小于0.1，即各判斷矩陣均具有滿意一致性。

表8 山西省既有辦公建筑綜合性能評價指標(biāo)權(quán)重

2.3 評價模型的構(gòu)建

2.3.1模糊綜合評價法及模型評價

模糊綜合評價法是指借用數(shù)學(xué)工具，將研究中定位不清、不易量化的指標(biāo)因素運(yùn)用模糊語言進(jìn)行評價，將定量與定性指標(biāo)相結(jié)合，通過判斷被評價因素對于隸屬等級的分級情況來進(jìn)行綜合性評價，從而避免了多度主觀帶來的弊端，使評價結(jié)果更加可靠[9-10]。模糊綜合評價法的步驟包括：首先，確定針對評價對象的評語集和因素集；其次，確定各個指標(biāo)因素的權(quán)重以及隸屬度向量，建立模糊綜合評價矩陣；之后，對模糊綜合評價矩陣與各個指標(biāo)因素權(quán)重進(jìn)行模糊運(yùn)算，得到模糊綜合評價結(jié)果；最后，對模糊綜合評價結(jié)果進(jìn)行有效性驗(yàn)證。

圖11 準(zhǔn)則層權(quán)重與一致性檢驗(yàn)

設(shè)評語集為V=(v1,v2,…,vn)，設(shè)被評價指標(biāo)因素的因素集為X=(x1,x2,…,xm)，評判專家對各層級指標(biāo)因素進(jìn)行評判，從而確定單因素判斷矩陣R：

R=(R1,R2,…Rm)=|r21r22…r2m| .

(1)

其中：rab表示因素集X中第a個對象對應(yīng)于評語論域V中第b個等級的相對隸屬度。模糊綜合分析法中常用模糊算子M(∧，∨)、M(·，∨)、M(·，⊕)和M(·，⊕)，本研究確立應(yīng)用M(·，⊕)算子進(jìn)行計(jì)算，因其與本研究目標(biāo)相吻，以此來建立評價模型：

S=A⊕R=(S1,S2,S3,S4,S5,S6) .

(2)

式中：A=(A1,A2,A3,A4,A5,A6)為指標(biāo)權(quán)重向量；⊕為模糊運(yùn)算算子；R為隸屬度矩陣。

2.3.2評價結(jié)果及等級說明

根據(jù)上述模糊運(yùn)算過程所得到的結(jié)果，對其進(jìn)行評價結(jié)果等級劃分，進(jìn)而對評價結(jié)果進(jìn)行更加直觀和客觀的解讀。具體評價結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)如表9所示。

表9 山西省既有辦公建筑綜合性能評價結(jié)果等級

3 案例分析

3.1 項(xiàng)目概況

本文分析的改造案例為山西省某辦公區(qū)改造項(xiàng)目(見圖12)，其前身為山西省某學(xué)校校區(qū)，改造后將用于企業(yè)辦公。改造項(xiàng)目所在基地呈規(guī)則多邊形，總建筑面積86 285.09 m2，改造范圍包括基地規(guī)劃布局及既有辦公建筑的改造。基地整體呈南北走向，既有建筑布局集中分布在場地北面，南面相對較為狹長，主要有場地出入口、場地文娛設(shè)施、主交通道路以及停車位布置，次出入口通道在場地西面。項(xiàng)目改造內(nèi)容主要包括環(huán)境整治、單體建筑改造和基礎(chǔ)設(shè)施完善三個方面。

圖12 改造項(xiàng)目場地區(qū)位圖

3.2 項(xiàng)目改造整體規(guī)劃

根據(jù)對基地的實(shí)地勘測與調(diào)研，并結(jié)合校區(qū)實(shí)際情況，該改造工程將場地內(nèi)浴室，4#學(xué)生公寓，舊禮堂等建筑拆除如圖13所示，既解決了將來停車位不足的問題，同時也使校區(qū)內(nèi)部交通流線形成環(huán)路，解決了目前校區(qū)存在多處斷頭路的問題。另外在西側(cè)道路開設(shè)一主要出入口，可以分流部分車輛出入，有利于對外交通的疏解，也使得場地北側(cè)部分出行更為便利。同時對原有空地、綠地、活動場地及拆除建筑物后的空地等進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，解決目前存在的消防問題，也更加合理的布置地面停車場及景觀，提升整個辦公區(qū)的辦公環(huán)境品質(zhì)，整體規(guī)劃圖如圖14。

圖13 拆除前后對比圖

圖14 項(xiàng)目改造方案規(guī)劃圖

由于該項(xiàng)目所需改造的既有辦公建筑除了在建筑功能改造方面稍有差別外，在場地規(guī)劃組織，建筑結(jié)構(gòu)加固以及建筑設(shè)備優(yōu)化方面的改造技術(shù)方法基本相似，為了使研究對象更加清晰，研究內(nèi)容更加明確，所以筆者對該項(xiàng)目內(nèi)部的既有辦公建筑進(jìn)行統(tǒng)一的性能改造技術(shù)分析。為了便于研究，在此將場地內(nèi)既有辦公建筑分別稱為1#、2#、3#、4#、5#辦公建筑，如表10所示。

3.3 項(xiàng)目評價

本文第三章已經(jīng)確定各評價指標(biāo)的權(quán)重值，并建立評價等級。為了確保該項(xiàng)目評價結(jié)果的精準(zhǔn)度與可靠性，本文邀請5位本專業(yè)業(yè)內(nèi)專業(yè)技術(shù)過硬并且有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的專家學(xué)者對改造項(xiàng)目場地內(nèi)既有辦公建筑綜合性能進(jìn)行評價。由各位專家給出的評判意見，得到各指標(biāo)的模糊評估結(jié)果，也就是評估指標(biāo)中各評分等級的隸屬度，并建立各準(zhǔn)則層的模糊評價矩陣，如式(3)：

表10 改造項(xiàng)目既有辦公建筑統(tǒng)計(jì)表

(3)

結(jié)合前文確定的各評價指標(biāo)權(quán)重值，通過應(yīng)用算子M(·，⊕)對六類模糊矩陣進(jìn)行運(yùn)算，從而得到場地規(guī)劃、建筑功能、建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備與建筑價值的模糊綜合評價結(jié)果：

(4)

同理：

S2=A2⊕R2=(0.267 1,0.341 4,0.298 9,0.092 3),

S3=A3⊕R3=(0.333 3,0.415 5,0.251 1,0.000 0),

S4=A4⊕R4=(0.322 0,0.387 9,0.290 0,0.000 0),

S5=A5⊕R5=(0.198 3,0.370 0,0.386 8,0.044 7).

(5)

通過各準(zhǔn)則層的模糊綜合評價結(jié)果得場地內(nèi)辦公建筑性能評價的最終模糊矩陣R，如式(6)所示：

(6)

根據(jù)各準(zhǔn)則層在評價體系中所占權(quán)重A，可得出最終模糊綜合評價結(jié)果為：

(7)

根據(jù)以上運(yùn)算，可得出最終模糊綜合評價結(jié)果S=(0.282 6,0.375 3,0.303 0,0.039 0).運(yùn)用4分賦值法解模糊，得出該改造項(xiàng)目內(nèi)既有辦公建筑綜合性能評價結(jié)果S=2.907 4，屬于適宜等級。

3.4 項(xiàng)目改造技術(shù)研究

3.4.1場地規(guī)劃改造

場地規(guī)劃的性能評價結(jié)果為S1=(0.243 0,0.308 0,0.358 6,0.090 2)，評分得分為2.703 4分，等級為適宜。根據(jù)其評價結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，針對隸屬度較低的評價指標(biāo)，作出以下改造技術(shù)方案：

1) 增設(shè)和布置各種活動空間，改善景觀環(huán)境，增加場地內(nèi)透水面積，減少場地外排水量，采用復(fù)層綠化技術(shù)，豐富植被種類，以解決原場地景觀不足，綠化面積小，植被種類單一的問題。

2) 將原場地學(xué)生浴室、學(xué)生公寓、舊禮堂等拆除，使內(nèi)部交通流線呈環(huán)狀，原址新建集中停車場，可采用機(jī)械停車位；對道路進(jìn)行重新鋪裝，拓寬過于狹長的道路，重新規(guī)劃交通流線，實(shí)行人車分流，并增設(shè)指示牌，以解決原場地空間布局不合理和交通流線不通暢的問題如圖15-16所示。

圖15 場地主要功能劃分

圖16 生態(tài)停車場規(guī)劃

3) 在場地西面增設(shè)一個主要出入口，使北面辦公區(qū)車輛出入更方便，同時分流部分車輛；將原南側(cè)主入口進(jìn)行擴(kuò)展改造，增加通行安全性和便捷性，同時也可以提升場地整體形象如圖17-18所示。

圖17 場地出入口改造前 圖18 場地出入口改造后

3.4.2建筑功能改造

建筑功能的性能評價結(jié)果為S2=(0.267 1,0.341 4,0.298 9,0.092 3)，評分得分為2.782 7分，等級為適宜等級，針對隸屬度較低的評價指標(biāo)，作出如下改造技術(shù)方案：

1) 建筑功能空間優(yōu)化。場地內(nèi)既有辦公建筑平面形式布置單一，空間相對封閉，缺乏流通，沒有交流空間和休憩空間，已逐漸無法滿足現(xiàn)代使用者的需求。改造方案主要是將原有功能空間優(yōu)化分為水平空間組織與豎向空間組織，已滿足新的使用要求。以場地內(nèi)最具代表性的1#辦公樓為例進(jìn)行分析。

1#辦公樓原功能主要為學(xué)校教室，南北朝向，主入口在南側(cè)，分別為一個主入口和兩個次入口，地下一層，地上十四層。改造方案將原有的單一功能在豎向功能空間上分為5個層次如圖19所示，首層以公共空間為主，改造功能包括入口門廳的擴(kuò)建，以及新增辦公室、談話室、休息室與機(jī)房等；2-6層主要功能空間為辦公與教學(xué)用房，并在6層設(shè)有圖書閱覽室；7-12層為辦公用房；13層主要設(shè)置為辦公空間與多功能廳；14層為管理設(shè)備用房和儲備庫房；并在垂直方向上局部增加屋頂高度，豐富豎向?qū)哟危嵘饬⒚嬲w形象。另外，為增強(qiáng)建筑內(nèi)部垂直空間連通性，完善建筑內(nèi)部豎向交通系統(tǒng)，在1#辦公樓角部增設(shè)垂直電梯，為辦公人員提供更加便捷、高效、有序的辦公環(huán)境，同時也增強(qiáng)了各樓層之間的流通性。

圖19 1#辦公樓豎向分區(qū)圖

2) 無障礙設(shè)計(jì)。改造中增設(shè)室內(nèi)外無障礙設(shè)施，保障殘障人士、老人等群體的安全通行和使用便利。根據(jù)《無障礙設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50763-2012的要求，在辦公建筑的入口處依據(jù)周圍地形將坡道入口設(shè)計(jì)成L形形狀，且在中間設(shè)置休息平臺，坡道兩側(cè)設(shè)置高度0.9 m的扶手如圖20所示。

3) 外立面改造設(shè)計(jì)。場地內(nèi)既有辦公建筑外立面為形象簡單、樸實(shí)莊重的現(xiàn)代主義風(fēng)格，雖然破損較少基本完好，但與即將入駐的企業(yè)形象不相符，所以對場地內(nèi)既有辦公建筑外立面進(jìn)行了整體改造設(shè)計(jì)。建筑主體外墻面采用保溫裝飾一體化板如圖21所示，樓梯間、機(jī)房等出屋面外墻使用外墻涂料。在不改變自身建筑墻體的情況下，通過材料和色彩的搭配，提升辦公樓外立面的視覺效果，改善辦公樓的整體形象和氣質(zhì)。

圖20 L型無障礙坡道 圖21 2#辦公樓立面保溫層改造

3.4.3建筑結(jié)構(gòu)改造

建筑結(jié)構(gòu)的性能評價結(jié)果為S3=(0.333 3,0.415 5,0.251 1,0.000 0)，評分得分為3.081 9分，等級為非常適宜。從建筑結(jié)構(gòu)的隸屬度分析來看，場地內(nèi)既有辦公建筑結(jié)構(gòu)完善程度較好、整體框架較為穩(wěn)定，因此該項(xiàng)目既有辦公建筑的建筑結(jié)構(gòu)不需要做過大的改動，以加固為主即可。加固方法均采用直接加固法，即以“提高構(gòu)件抗力”為主，通過提高構(gòu)件抗力、增大構(gòu)建剛度從而改善和提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能。例如1#辦公樓中的框架梁加固采用粘鋼加固技術(shù)，對原梁下部負(fù)彎矩區(qū)通過新增縱向鋼板與貼粘通長鋼板壓條進(jìn)行承載力加固，3#辦公樓過街樓處樓板將鋼板全部粘貼于洞周邊底面進(jìn)行加固，并在拐角部加強(qiáng)與鋼板的焊接。除粘貼鋼板加固以外也可采用粘貼復(fù)合材料加固技術(shù)和外包鋼加固技術(shù)。對需要新設(shè)梁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部加固的部位可以采用植筋技術(shù)。此外，針對場地內(nèi)既有辦公建筑混凝土構(gòu)件表面缺陷需要進(jìn)行修復(fù)與補(bǔ)強(qiáng)的情況，則采用混凝土表層缺陷修補(bǔ)技術(shù)如圖22-23所示。

圖22 框架梁粘鋼加固技術(shù) 圖23 植筋加固技術(shù)

3.4.4建筑設(shè)備改造

建筑設(shè)備的性能評價結(jié)果為S4=(0.322 0,0.387 9,0.290 0,0.000 0)，評分得分為3.031 7分，等級為非常適宜，但很接近于適宜的臨界值，說明該項(xiàng)目中既有辦公建筑設(shè)備方面還是存在一定問題。針對隸屬度較低的評價指標(biāo)，其改造技術(shù)方案如下：

1) 暖通空調(diào)系統(tǒng)。采暖方面原鍋爐房拆除后將熱源移至4#辦公樓東側(cè)換熱站，換熱站分設(shè)高低區(qū)采暖系統(tǒng)并設(shè)置定壓補(bǔ)水裝置，循環(huán)水泵可以變頻調(diào)速運(yùn)行。

通風(fēng)方面以機(jī)械排風(fēng)改造為主，衛(wèi)生間、會議室、辦公室均設(shè)置機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，衛(wèi)生間加設(shè)止逆閥，地下室建立機(jī)械通風(fēng)及補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。

空調(diào)方面在辦公室、會議室和候梯廳等功能用房均設(shè)置直流變頻智能化中央空調(diào)。室內(nèi)機(jī)設(shè)計(jì)采用超薄小巧風(fēng)管式，中靜壓風(fēng)管式及超薄大容量風(fēng)管式室內(nèi)機(jī)等。隨著室內(nèi)負(fù)荷的變化，可以通過室外機(jī)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)，使空調(diào)負(fù)荷能夠最合理地滿足使用需求，最大限度地節(jié)省能耗，以達(dá)到節(jié)能目的。

2) 給排水系統(tǒng)。給水分區(qū)計(jì)量，排水雨污分流；設(shè)置室外消火栓系統(tǒng)環(huán)狀管網(wǎng)，辦公建筑內(nèi)部各層均設(shè)置濕式自動噴火滅火系統(tǒng)和干粉滅火器。

3) 電氣系統(tǒng)。項(xiàng)目總電氣照明指標(biāo)的工作效率比較低下，設(shè)備選型和運(yùn)行方式存在問題，側(cè)面導(dǎo)致了整個電氣系統(tǒng)在能源消耗方面無法滿足現(xiàn)行節(jié)能要求。對電氣系統(tǒng)的改造如下：首先改進(jìn)供配電系統(tǒng)走線模式，提高供電效率；其次多采用節(jié)能燈和自動化控制燈；此外引進(jìn)智能化系統(tǒng)，將項(xiàng)目中消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的對象，由消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、應(yīng)急照明及非消防電源箱等設(shè)施，共同組成辦公樓的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)如圖24所示。

圖24 智能化數(shù)據(jù)采集器與報警復(fù)示盤

3.4.5建筑價值

建筑價值的綜合評價結(jié)果為S5=(0.198 3,0.370 0,0.386 8,0.044 7)，評分得分為2.721 5分，等級為適宜。場地內(nèi)既有辦公建筑雖已為全省教育事業(yè)服務(wù)幾十載，歷經(jīng)風(fēng)霜雨雪，大多已破舊過時，但它們曾在城市發(fā)展史上舉足輕重，創(chuàng)造出不可否認(rèn)的歷史價值、人文價值、社會價值和科學(xué)價值。現(xiàn)在我們通過對既有辦公建筑綜合性能的評價，可以用指標(biāo)和數(shù)據(jù)直觀地反映出建筑各方面存在的問題，根據(jù)評價結(jié)果選取與之最具針對性的改造措施，通過改造技術(shù)的實(shí)施使既有辦公建筑滿足當(dāng)今人的使用需求，這不僅實(shí)現(xiàn)了建筑價值的再挖掘和最大化，也與政府實(shí)行建筑更新改造政策不謀而合。

4 結(jié)束語

對既有建筑的改造更新是時代潮流也是城市發(fā)展趨勢，但是在我國二、三線次發(fā)達(dá)城市對既有建筑尤其是既有辦公建筑的性能評價和改造研究尚不充分。本文通過對山西省既有辦公建筑綜合性能評價體系的構(gòu)建，旨在對其各方面性能作出科學(xué)、客觀的評價，為之后改造技術(shù)的選擇提供依據(jù)和指引。既有辦公建筑的更新改造涉及多方因素和學(xué)科的復(fù)雜問題，改造形式和技術(shù)手段也是多種多樣的。本文僅是從山西省既有辦公建筑目前存在的性能問題切入作出綜合評價，并依據(jù)評價結(jié)果選擇對應(yīng)的改造技術(shù)。希望通過本文的研究，對山西省既有辦公建筑綜合性能評價提供一個有效科學(xué)的模式，也為全國既有辦公建筑的綜合性能評價研究提供些許有用經(jīng)驗(yàn)。社會在進(jìn)步，城市在發(fā)展，建筑的更新改造是我國社會可持續(xù)發(fā)展中必不可少的一環(huán)。既有辦公建筑面臨的問題是復(fù)雜多樣的，對其性能的評價和改造技術(shù)的研究和探索也會一直進(jìn)行下去。