農業(yè)建筑項目設備年限分析范文
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本文作者：俞宏軍李保明單位：農業(yè)部工程建設服務中心中國農業(yè)大學水利與土木工程學院
中國溫室和畜禽舍等農業(yè)建筑設施經過30多年發(fā)展川,尤其是20世紀90年代以來工廠化農業(yè)建設的興起,廣大人們已逐漸認識到農業(yè)建筑是現(xiàn)代農業(yè)工程設施的重要組成部分,是農產品進行規(guī)模化、集約化、標準化生產的基礎設施。為了合理建造和使用農業(yè)建筑,厲行節(jié)約,避免浪費,首先應經濟合理地確定其設計使用年限(簡稱設計年限)。但長期以來,溫室和畜禽舍等農業(yè)工程設施沒有可參考的設計年限,在設計時只能參考民用建筑的一些標準和方法,與溫室和畜禽舍等農業(yè)建筑的實際使用年限要求不一致,造成過度設計或欠設計,造成土地資源、材料資源、環(huán)境資源和資金的浪費,甚至引起坍塌等結構安全事故。盡管農業(yè)建筑的安全性和重要性級別較民用建筑和工業(yè)建筑為低,但中國的農業(yè)建筑數量十分龐大,而用于農業(yè)建筑的項目投資又十分有限,因此,合理地確定農業(yè)建筑的設計年限,對工廠化、標準化農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和建設資源節(jié)約型現(xiàn)代農業(yè)具有十分重要的意義。為此,作者結合近幾年工程咨詢工作,從農業(yè)建筑的自然屬性、功能需求和經濟性等方面,討論農業(yè)建筑工程設施的設計年限,供參考。
1設計年限概念和有關標準
1.1設計年限的概念
設計年限是指建筑物或構筑物的預計使用年限〔’•3〕,是具有一定的保證率或安全裕度的計劃使用年限,是綜合考慮環(huán)境可變荷載的出現(xiàn)頻率與其作用值、材料強度參數的取值,以及考慮環(huán)境作用下材料的耐久性要求。設計年限長短一般由國家通過法律形式明確規(guī)定、行業(yè)標準合理推薦或項目業(yè)主確定。建筑物或構筑物的設計年限通常由其自然屬性、技術功能、經濟效益三者綜合確定的,其中經濟效益是衡量建筑的自然屬性與技術功能是否匹配和諧的依據。建筑物或構筑物按照設計要求建成并投人使用后,其實際使用年限與建筑功能、結構型式、自然條件以及管理、維護水平有關。
1.2設計年限與使用年限、耐久年限、設計基準期的區(qū)別
《民用建筑設計通則》(GB50352一2005)川提出建筑設計時應確定合理的使用年限。使用年限是指一項全新的工程設施從啟用開始到更新?lián)Q代其應有的功能、無法修復為止的年限,也稱耐久年限。國內建筑上常用合理使用年限或經濟使用年限來規(guī)定,即是指新的工程設施從啟用到其年平均成本達到最低的使用年限,成本偏高后采取改造、更新部分部件可繼續(xù)使用。一般情況下,經濟(合理)使用年限要短于使用年限(耐久年限)。最近一段時間以來,不少住宅和公共建筑未到設計年限就被拆除改建的報道十分搶眼,造成巨大浪費,與建設節(jié)約型社會極不相稱。在《建筑結構荷載規(guī)范》(GB5o。。g一2001)川中,通常提到設計基準期的概念。設計基準期是確定荷載基本值的時間段。荷載規(guī)范確定的風雪荷載最大值的重現(xiàn)期為50年,并由此按照概率統(tǒng)計理論確定風雪荷載的基本值。由于設計使用年限與設計基準期基本一致,因此常被人們混淆。
1.3關于設計年限的有關標準
目前,國內外已有相關規(guī)范、標準關于建筑物的設計年限或合理使用年限的明確規(guī)定。國際標準《結構可靠性總原則》(1502394戶習按照結構及構件的類別給出了建筑物或構筑物設計年限(表1),中國《建筑可靠度設計統(tǒng)一標準》(GB50068一2001)圈也以強制性條款的形式規(guī)定了建筑結構的設計使用年限,以主體結構確定了四個級別的耐久性,并明確了應用范圍(表2)。由表1和表2可以看出,國際標準和國內設計規(guī)范根據建筑的重要程度來確定設計年限。農業(yè)建筑的設計年限也應根據其重要程度來初步選擇,綜合考慮法律法規(guī)、功能需求、技術和經濟性等方面確定。
2農業(yè)建筑設計年限的影響因素
通常工程設施的設計年限受法律法規(guī)、技術標準、有形損耗、無形損耗、技術損耗和資金時間價值的影響「6〕。農業(yè)建筑的設計年限同樣受這些方面的影響。
2.1法律法規(guī)或技術標準規(guī)定的情形
按照國家法律法規(guī)規(guī)定或技術標準推薦的在安全范圍內使用的設計年限,帶有一定的強制性。農業(yè)建筑就使用性質和重要性而言,除其中部分建筑涉及人身安全、危害動植物或因設施破壞會引起重大經濟損失外,通常處于使用年限較短、次要和臨時性建筑的地位,按現(xiàn)有規(guī)范,生產性溫室和畜禽舍的設計年限不宜超過25a。
2.2有形損耗情形下的設計年限
有形損耗年限通常指建筑物或設備在自然力量或人為的作用下,風化、老化、破壞、損壞,到不再具備正常使用功能所經歷的年限。建筑物各個單項工程的實際使用年限綜合決定著整個建筑物的耐久年限,該耐久年限是確定一般農業(yè)建筑設計年限的基礎依據。
2.3無形損耗對設計年限的影響
設施設備的改造、遷建、舊設備淘汰、新設備更替、或由于觀念和生活方式的改變而導致固定資產停止使用都屬于無形損耗的范疇。無形損耗有兩種:第一種是由于技術進步,勞動生產率提高,使同樣結構和性能的設施設備能夠更便宜地被生產出來,從而引起原有設施設備的價值發(fā)生相應貶值;第二種是由于科技進步,市場上出現(xiàn)了設計更合理,結構更先進,技術性能更完善,生產效率更高,耗費原材料和能源更少的新型設施設備,從而使原有設施設備的使用價值降低。農業(yè)工程設施的無形損耗對設計年限的影響表現(xiàn)技術改造和工藝改進兩個方面。技術改造通常只對已建成的設施進行局部的設備更新,也就是前面的第一種無形損耗,如溫室增加外遮蔭系統(tǒng)、畜禽舍進行縱向通風改造、豬舍的干清糞改造;而工藝改進則需要對設施和設備都進行重新設計和建設,屬于第二種無形損耗,如規(guī)模化養(yǎng)豬采用舍飼散養(yǎng)工藝節(jié)約能源且提高肉質水平,畜禽場全進全出的分區(qū)飼養(yǎng)規(guī)劃也從最大程度上防止了疾病的傳播。國內農業(yè)工程設施的無形損耗對設計年限的影響還缺乏足夠的研究,影響著農業(yè)工程建設水平、設施種養(yǎng)業(yè)的生產水平的提高。
2.4技術損耗對設計年限的影響
技術損耗即對農業(yè)設施、設備在使用過程中采取了必要的但對設施耐久年限有消極影響的不當或不合理技術措施,最終導致設施設備終止使用。這個影響因素在農業(yè)工程設施中表現(xiàn)主要有:如畜禽養(yǎng)殖場,場舍長期經歷“飼養(yǎng)”一“消毒”一“飼養(yǎng)”的模式,引起土壤、地下水和周圍環(huán)境的污染,經過若干年時間,在各種消毒防疫措施到位的情況下,仍然不能杜絕某些疾病的發(fā)生和流行,則可認為該畜禽場作為畜禽飼養(yǎng)的使用年限已到,應重新選址遷建。再例如,溫室作為現(xiàn)代化農業(yè)的重要標志,采用先進的耕作制度和水肥調節(jié),但由于長期施肥撒藥,重金屬或劇毒農藥富集,導致土壤和地下水污染,土壤板結嚴重不得不重新?lián)竦亟ㄔO溫室。再有中國農業(yè)生產者掌握使用現(xiàn)代化工具的能力普遍比較低,對溫室以及畜禽舍的建筑和設備的維護管理不能按正常設備要求進行,導致設施設備的能源損耗和運行費用提前報廢,從而縮短的農業(yè)工程設施的使用年限。因環(huán)境和使用功能的改變造成結構物在未達到使用年限前就成為閑置或需要改擴建的事實在所難免。這些特點是農業(yè)工程設施設備使用中的特殊技術損耗影響因素,目前也還缺乏進一步的研究。
2.5貨幣時間價值對設計年限的影響
貨幣資金具有時間價值,在生產和流通過程中隨著時間推移而產生增殖。資金時間價值的計算通過折現(xiàn)率來計算和分析。工程建設通過對技術和貨幣的物化形成固定資產,建筑物或設備通過折舊來逐步償還貨幣,因此,設計年限應不小于建筑物折舊的折舊年限,并使建筑物在使用過程中使項目收益最大化。
3農業(yè)建筑設計年限的確定原則與推薦設計年限
3.1確定原則
3.1.1一次性原則
由于工程項目設計、建造的一次性,因此,每個設施設備的設計年限應在規(guī)劃設計時單獨確定。
3.1.2自然屬性原則
工程設施或設備都是由基本的材料組成,因此,設計年限應符合各材料耐久性和使用環(huán)境的要求。組成農業(yè)建筑的基本材料包括磚、木、石、土、薄膜、玻璃、鋼筋、水泥等川,大部分是就地取用的鄉(xiāng)土材料、輕質易碎的透明材料,建筑也多為單層、盡可能利用自然環(huán)境型,并影響環(huán)境,因此材料和使用等自然屬性決定了農業(yè)建筑的設計年限不可能很長。
3.1.3功能性原則
每個工程或組成項目的單項工程閉具有相對穩(wěn)定的功能,設計年限應滿足功能需要為前提。由于農業(yè)建筑供各類動植物生長生產使用,較少涉及人身安全,建筑規(guī)劃設計的技術標準缺乏,施工安裝專業(yè)化程度低,使用者科技文化水平相對較低,管理水平偏低,等等。這些技術功能對設計年限的影響是綜合的,個別因素還是關鍵的。
3.1.4經濟性原則
建造和使用農業(yè)建筑必須考慮經濟性原則,并符合國內社會經濟發(fā)展現(xiàn)狀。農業(yè)生產主要為人們提供糧食、蔬菜等基本農產品和原材料,幾乎沒有附加值。與單純利用土地進行農產品生產的土地密集型產業(yè)不同,利用農業(yè)建筑進行農產品生產屬于技術密集、資金密集和勞動力密集型產業(yè),與較低的價格農產品始終是一對矛盾,也是工廠化農業(yè)的發(fā)展經歷技術瓶頸后遇到的最大限制閉。溫室等農業(yè)建筑進行設計時務必要考慮經濟、節(jié)約和可持續(xù)發(fā)展原則。
3.2按屬性、功能和效益確定的設計年限
按照上述原則,設計年限可用(1)式來考核:該設計年限計算時,應首先對農業(yè)建筑工程的各個自然屬性、技術功能確定的設計年限進行獨立和離散,與最大經濟效益確定的設計年限進行比較,取其最小值作為設計年限,如公式(1)。由于對各項自然屬性和技術功能進行離散存在一定的困難,難以常用。
3.3利用單項工程來確定設計年限
將農業(yè)建筑各單項工程的設計使用年限為考察對象,采用對組成農業(yè)建筑的單項工程使用年限取得最小公約數的辦法,取得農業(yè)建筑的設計使用年限。表3是溫室和畜禽舍的單項工程或設施設備的設計保修年限,但這些單項工程的實際使用年限與設計或保修年限并不一致,一般使用年限比設計年限短。主要原因有4個方面:一是原設計年限夸大,設計有缺陷,個別溫室和畜禽舍抗風雪能力差,導致吹倒壓塌事件時有發(fā)生;二是施工安裝沒有按照設計進行,缺乏科學的質量驗收,存在質量隱患,帶病使用;三是使用過程中不注意維護保養(yǎng)和管理,電機進水、強行拉拽,導致非正常損壞;四是設施農業(yè)產業(yè)不配套,效益偏低,生產者積極性不高,部分未到設計年限的農業(yè)建筑荒廢。按照單項工程最小公約數原理,農業(yè)建筑配套輔助設施設備使用年限都在3~5a,因此,可以主體結構使用年限來確定設計年限。主體為熱浸鋅鋼結構的玻璃溫室設計年限可取20一25a,竹木結構的薄膜溫室設計年限可取6~9a,磚混結構的畜禽舍設計年限20一30a。這些設計年限如果能夠與重金屬積累、防疫等技術損耗
3.4按照經濟使用年限推測設計年限
經濟使用年限是將無形損耗、技術損耗等的所有影響固定資產使用經濟效益的因素全部考慮進去,使之能夠獲得最大經濟效益的使用年限。決定固定資產使用整體效益的因素很多,不僅僅是固定資產單位時間使用成本,還有使用固定資產生產產品的生產效率、原材料消耗、燃料動力消耗、人工費用和環(huán)境污染治理等許多其他因素。就是說,凡是同固定資產使用關聯(lián)的所有影響使用效益的因素,都應當在確定設計年限時,加以綜合考慮[10〕。對農業(yè)工程設施來說,由于一次性投資費用比例較大,如果設計年限太短、太長,都將導致不經濟。為此,使固定資產的平均使用成本最小的使用年限,就是最經濟的使用年限。考慮資金成本和利率,在資金成本率i通常是某一確定值,當第k年的年平均成本存在綜合成本最低的年頭從川C論},即此k值即為經濟使用年限,也即是確定了該工程設施或設備的設計年限。這里,考慮到農業(yè)建設項目固定資產單位價值相對較低,又地處廣大農村,設施設備折舊率較高,其殘值可忽略不計,而重點考慮資金的時間價值。
按照經濟使用年限推定的設計年限可在項目可行性階段來分析研究確定。某溫室工程預計花費T一100。萬元,假設因維修、管理、更換設備等運行成本增加額為10.0萬元/a,取年貸款利率i一6%,代入(2)式進行計算,當k=21a時,取得min}C、}~285.6萬元,則該溫室的設計年限為21a。由此在溫室結構選型上應考慮采用鋼結構玻璃溫室。該計算方法的難點和關鍵在于運行成本額的合理推定。
4結語
農業(yè)建筑工程設施設計年限的確定,受到農業(yè)建筑各組成單項工程耐久年限、使用條件和經濟性的制約。在市場經濟條件下,農業(yè)建筑的設計年限通常是由業(yè)主自主確定,但也是要受到有關節(jié)能、節(jié)約等法律法規(guī)的約束。目前,中國還沒有統(tǒng)一的農業(yè)建筑工程設施設計或使用年限規(guī)定,本文提出的有關農業(yè)建筑工程設計年限確定原則和方法,是針對我國現(xiàn)有溫室和畜禽舍的實際使用年限分析獲得的,還有待于在今后的實踐工作中加以進一步統(tǒng)計、總結和完善,尤其是解決好技術損耗對設計年限的影響問題,以逐漸形成一套完整的農業(yè)建筑工程設施設計思想與理論,來指導農業(yè)設施的設計和建造,推進設施園藝和設施養(yǎng)殖的規(guī)范化和標準化建設。
