农业建筑项目设备年限分析范文

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本文作者：俞宏军李保明单位：农业部工程建设服务中心中国农业大学水利与土木工程学院

中国温室和畜禽舍等农业建筑设施经过30多年发展川,尤其是20世纪90年代以来工厂化农业建设的兴起,广大人们已逐渐认识到农业建筑是现代农业工程设施的重要组成部分,是农产品进行规模化、集约化、标准化生产的基础设施。为了合理建造和使用农业建筑,厉行节约,避免浪费,首先应经济合理地确定其设计使用年限(简称设计年限)。但长期以来,温室和畜禽舍等农业工程设施没有可参考的设计年限,在设计时只能参考民用建筑的一些标准和方法,与温室和畜禽舍等农业建筑的实际使用年限要求不一致,造成过度设计或欠设计,造成土地资源、材料资源、环境资源和资金的浪费,甚至引起坍塌等结构安全事故。尽管农业建筑的安全性和重要性级别较民用建筑和工业建筑为低,但中国的农业建筑数量十分庞大,而用于农业建筑的项目投资又十分有限,因此,合理地确定农业建筑的设计年限,对工厂化、标准化农业的可持续发展和建设资源节约型现代农业具有十分重要的意义。为此,作者结合近几年工程咨询工作,从农业建筑的自然属性、功能需求和经济性等方面,讨论农业建筑工程设施的设计年限,供参考。

1设计年限概念和有关标准

1.1设计年限的概念

设计年限是指建筑物或构筑物的预计使用年限〔’•3〕,是具有一定的保证率或安全裕度的计划使用年限,是综合考虑环境可变荷载的出现频率与其作用值、材料强度参数的取值,以及考虑环境作用下材料的耐久性要求。设计年限长短一般由国家通过法律形式明确规定、行业标准合理推荐或项目业主确定。建筑物或构筑物的设计年限通常由其自然属性、技术功能、经济效益三者综合确定的,其中经济效益是衡量建筑的自然属性与技术功能是否匹配和谐的依据。建筑物或构筑物按照设计要求建成并投人使用后,其实际使用年限与建筑功能、结构型式、自然条件以及管理、维护水平有关。

1.2设计年限与使用年限、耐久年限、设计基准期的区别

《民用建筑设计通则》(GB50352一2005)川提出建筑设计时应确定合理的使用年限。使用年限是指一项全新的工程设施从启用开始到更新换代其应有的功能、无法修复为止的年限,也称耐久年限。国内建筑上常用合理使用年限或经济使用年限来规定,即是指新的工程设施从启用到其年平均成本达到最低的使用年限,成本偏高后采取改造、更新部分部件可继续使用。一般情况下,经济(合理)使用年限要短于使用年限(耐久年限)。最近一段时间以来,不少住宅和公共建筑未到设计年限就被拆除改建的报道十分抢眼,造成巨大浪费,与建设节约型社会极不相称。在《建筑结构荷载规范》(GB5o。。g一2001)川中,通常提到设计基准期的概念。设计基准期是确定荷载基本值的时间段。荷载规范确定的风雪荷载最大值的重现期为50年,并由此按照概率统计理论确定风雪荷载的基本值。由于设计使用年限与设计基准期基本一致,因此常被人们混淆。

1.3关于设计年限的有关标准

目前,国内外已有相关规范、标准关于建筑物的设计年限或合理使用年限的明确规定。国际标准《结构可靠性总原则》(1502394户习按照结构及构件的类别给出了建筑物或构筑物设计年限(表1),中国《建筑可靠度设计统一标准》(GB50068一2001)圈也以强制性条款的形式规定了建筑结构的设计使用年限,以主体结构确定了四个级别的耐久性,并明确了应用范围(表2)。由表1和表2可以看出,国际标准和国内设计规范根据建筑的重要程度来确定设计年限。农业建筑的设计年限也应根据其重要程度来初步选择,综合考虑法律法规、功能需求、技术和经济性等方面确定。

2农业建筑设计年限的影响因素

通常工程设施的设计年限受法律法规、技术标准、有形损耗、无形损耗、技术损耗和资金时间价值的影响「6〕。农业建筑的设计年限同样受这些方面的影响。

2.1法律法规或技术标准规定的情形

按照国家法律法规规定或技术标准推荐的在安全范围内使用的设计年限,带有一定的强制性。农业建筑就使用性质和重要性而言,除其中部分建筑涉及人身安全、危害动植物或因设施破坏会引起重大经济损失外,通常处于使用年限较短、次要和临时性建筑的地位,按现有规范,生产性温室和畜禽舍的设计年限不宜超过25a。

2.2有形损耗情形下的设计年限

有形损耗年限通常指建筑物或设备在自然力量或人为的作用下,风化、老化、破坏、损坏,到不再具备正常使用功能所经历的年限。建筑物各个单项工程的实际使用年限综合决定着整个建筑物的耐久年限,该耐久年限是确定一般农业建筑设计年限的基础依据。

2.3无形损耗对设计年限的影响

设施设备的改造、迁建、旧设备淘汰、新设备更替、或由于观念和生活方式的改变而导致固定资产停止使用都属于无形损耗的范畴。无形损耗有两种:第一种是由于技术进步,劳动生产率提高,使同样结构和性能的设施设备能够更便宜地被生产出来,从而引起原有设施设备的价值发生相应贬值;第二种是由于科技进步,市场上出现了设计更合理,结构更先进,技术性能更完善,生产效率更高,耗费原材料和能源更少的新型设施设备,从而使原有设施设备的使用价值降低。农业工程设施的无形损耗对设计年限的影响表现技术改造和工艺改进两个方面。技术改造通常只对已建成的设施进行局部的设备更新,也就是前面的第一种无形损耗,如温室增加外遮荫系统、畜禽舍进行纵向通风改造、猪舍的干清粪改造;而工艺改进则需要对设施和设备都进行重新设计和建设,属于第二种无形损耗,如规模化养猪采用舍饲散养工艺节约能源且提高肉质水平,畜禽场全进全出的分区饲养规划也从最大程度上防止了疾病的传播。国内农业工程设施的无形损耗对设计年限的影响还缺乏足够的研究,影响着农业工程建设水平、设施种养业的生产水平的提高。

2.4技术损耗对设计年限的影响

技术损耗即对农业设施、设备在使用过程中采取了必要的但对设施耐久年限有消极影响的不当或不合理技术措施,最终导致设施设备终止使用。这个影响因素在农业工程设施中表现主要有:如畜禽养殖场,场舍长期经历“饲养”一“消毒”一“饲养”的模式,引起土壤、地下水和周围环境的污染,经过若干年时间,在各种消毒防疫措施到位的情况下,仍然不能杜绝某些疾病的发生和流行,则可认为该畜禽场作为畜禽饲养的使用年限已到,应重新选址迁建。再例如,温室作为现代化农业的重要标志,采用先进的耕作制度和水肥调节,但由于长期施肥撒药,重金属或剧毒农药富集,导致土壤和地下水污染,土壤板结严重不得不重新择地建设温室。再有中国农业生产者掌握使用现代化工具的能力普遍比较低,对温室以及畜禽舍的建筑和设备的维护管理不能按正常设备要求进行,导致设施设备的能源损耗和运行费用提前报废,从而缩短的农业工程设施的使用年限。因环境和使用功能的改变造成结构物在未达到使用年限前就成为闲置或需要改扩建的事实在所难免。这些特点是农业工程设施设备使用中的特殊技术损耗影响因素,目前也还缺乏进一步的研究。

2.5货币时间价值对设计年限的影响

货币资金具有时间价值,在生产和流通过程中随着时间推移而产生增殖。资金时间价值的计算通过折现率来计算和分析。工程建设通过对技术和货币的物化形成固定资产,建筑物或设备通过折旧来逐步偿还货币,因此,设计年限应不小于建筑物折旧的折旧年限,并使建筑物在使用过程中使项目收益最大化。

3农业建筑设计年限的确定原则与推荐设计年限

3.1确定原则

3.1.1一次性原则

由于工程项目设计、建造的一次性,因此,每个设施设备的设计年限应在规划设计时单独确定。

3.1.2自然属性原则

工程设施或设备都是由基本的材料组成,因此,设计年限应符合各材料耐久性和使用环境的要求。组成农业建筑的基本材料包括砖、木、石、土、薄膜、玻璃、钢筋、水泥等川,大部分是就地取用的乡土材料、轻质易碎的透明材料,建筑也多为单层、尽可能利用自然环境型,并影响环境,因此材料和使用等自然属性决定了农业建筑的设计年限不可能很长。

3.1.3功能性原则

每个工程或组成项目的单项工程闭具有相对稳定的功能,设计年限应满足功能需要为前提。由于农业建筑供各类动植物生长生产使用,较少涉及人身安全,建筑规划设计的技术标准缺乏,施工安装专业化程度低,使用者科技文化水平相对较低,管理水平偏低,等等。这些技术功能对设计年限的影响是综合的,个别因素还是关键的。

3.1.4经济性原则

建造和使用农业建筑必须考虑经济性原则,并符合国内社会经济发展现状。农业生产主要为人们提供粮食、蔬菜等基本农产品和原材料,几乎没有附加值。与单纯利用土地进行农产品生产的土地密集型产业不同,利用农业建筑进行农产品生产属于技术密集、资金密集和劳动力密集型产业,与较低的价格农产品始终是一对矛盾,也是工厂化农业的发展经历技术瓶颈后遇到的最大限制闭。温室等农业建筑进行设计时务必要考虑经济、节约和可持续发展原则。

3.2按属性、功能和效益确定的设计年限

按照上述原则,设计年限可用(1)式来考核:该设计年限计算时,应首先对农业建筑工程的各个自然属性、技术功能确定的设计年限进行独立和离散,与最大经济效益确定的设计年限进行比较,取其最小值作为设计年限,如公式(1)。由于对各项自然属性和技术功能进行离散存在一定的困难,难以常用。

3.3利用单项工程来确定设计年限

将农业建筑各单项工程的设计使用年限为考察对象,采用对组成农业建筑的单项工程使用年限取得最小公约数的办法,取得农业建筑的设计使用年限。表3是温室和畜禽舍的单项工程或设施设备的设计保修年限,但这些单项工程的实际使用年限与设计或保修年限并不一致,一般使用年限比设计年限短。主要原因有4个方面:一是原设计年限夸大,设计有缺陷,个别温室和畜禽舍抗风雪能力差,导致吹倒压塌事件时有发生;二是施工安装没有按照设计进行,缺乏科学的质量验收,存在质量隐患,带病使用;三是使用过程中不注意维护保养和管理,电机进水、强行拉拽,导致非正常损坏;四是设施农业产业不配套,效益偏低,生产者积极性不高,部分未到设计年限的农业建筑荒废。按照单项工程最小公约数原理,农业建筑配套辅助设施设备使用年限都在3~5a,因此,可以主体结构使用年限来确定设计年限。主体为热浸锌钢结构的玻璃温室设计年限可取20一25a,竹木结构的薄膜温室设计年限可取6~9a,砖混结构的畜禽舍设计年限20一30a。这些设计年限如果能够与重金属积累、防疫等技术损耗

3.4按照经济使用年限推测设计年限

经济使用年限是将无形损耗、技术损耗等的所有影响固定资产使用经济效益的因素全部考虑进去,使之能够获得最大经济效益的使用年限。决定固定资产使用整体效益的因素很多,不仅仅是固定资产单位时间使用成本,还有使用固定资产生产产品的生产效率、原材料消耗、燃料动力消耗、人工费用和环境污染治理等许多其他因素。就是说,凡是同固定资产使用关联的所有影响使用效益的因素,都应当在确定设计年限时,加以综合考虑[10〕。对农业工程设施来说,由于一次性投资费用比例较大,如果设计年限太短、太长,都将导致不经济。为此,使固定资产的平均使用成本最小的使用年限,就是最经济的使用年限。考虑资金成本和利率,在资金成本率i通常是某一确定值,当第k年的年平均成本存在综合成本最低的年头从川C论},即此k值即为经济使用年限,也即是确定了该工程设施或设备的设计年限。这里,考虑到农业建设项目固定资产单位价值相对较低,又地处广大农村,设施设备折旧率较高,其残值可忽略不计,而重点考虑资金的时间价值。

按照经济使用年限推定的设计年限可在项目可行性阶段来分析研究确定。某温室工程预计花费T一100。万元,假设因维修、管理、更换设备等运行成本增加额为10.0万元/a,取年贷款利率i一6%,代入(2)式进行计算,当k=21a时,取得min}C、}~285.6万元,则该温室的设计年限为21a。由此在温室结构选型上应考虑采用钢结构玻璃温室。该计算方法的难点和关键在于运行成本额的合理推定。

4结语

农业建筑工程设施设计年限的确定,受到农业建筑各组成单项工程耐久年限、使用条件和经济性的制约。在市场经济条件下,农业建筑的设计年限通常是由业主自主确定,但也是要受到有关节能、节约等法律法规的约束。目前,中国还没有统一的农业建筑工程设施设计或使用年限规定,本文提出的有关农业建筑工程设计年限确定原则和方法,是针对我国现有温室和畜禽舍的实际使用年限分析获得的,还有待于在今后的实践工作中加以进一步统计、总结和完善,尤其是解决好技术损耗对设计年限的影响问题,以逐渐形成一套完整的农业建筑工程设施设计思想与理论,来指导农业设施的设计和建造,推进设施园艺和设施养殖的规范化和标准化建设。