Введение
Постоянный рост численности населения, рост уровня жизни и совершенствование технологий приводит к реорганизации сложенного годами пространства городов. Такие причины как: монотонность массового типового строительства, значительный моральный и физический износ застройки, несоответствие современным стандартам по энергосбережению, высокие эксплуатационные затраты на проведение технического обслуживания и ремонтов, принуждают к переменам и модернизации облика города [1, 2]. Изменениям способствуют снос зданий, новое строительство зданий, а также реконструкция зданий. В условиях цифровой трансформации строительной отрасли управление жизненным циклом зданий должно осуществляться путем использования технологий информационного моделирования.
ГОСТ Р 10.00.00.01-2025 [6] определяет три вида подхода к созданию автоматизированных систем в методологии информационного моделирования: документоориентированный, моделеориентированный и датаориентированный. Подход определяет основной носитель информации, но это не отменяет возможность использования информации других видов. Документоориентированный подход к информационному моделированию строительных объектов — это способ организации данных, при котором носителем информации об объекте выступает комплект документов, представленных в электронном виде. Набор документов в жизненном цикле строительного объекта, в том числе исполнительных, значительный: чертежи, спецификации, ведомости, акты, отчёты, журналы, схемы, а процесс их составления и утверждения достаточно трудоемкий [3]. В российских стандартах в сфере информационного моделирования объектов строительства прослеживается тенденция к переходу от документоориентированного подхода к моделеориентированному подходу, где цифровая информационная модель (ЦИМ) становится основным источником данных, а многие документы формируются на её основе. ГОСТы системы информационного моделирования закрепляют приоритет данных ЦИМ и регламентируют, как из неё получать документацию. Тем не менее существует ряд причин, по которым может использоваться документоориентированный подход к информационному моделированию строительных объектов, в том числе при их реконструкции:
- существующие объекты реконструкции в большинстве не имеют цифровых информационных моделей, а вся информация о них хранится в бумажных и электронных документах;
- при работе с существующими зданиями исходные данные часто поступают в виде отчётов, фотофиксации, дефектных ведомостей, чертежей обмеров и других документов;
- проектная и рабочая документация традиционно сдаётся и проверяется как комплект документов;
- на некоторых этапах жизненного цикла строительного объекта (например, при согласовании с надзорными органами) требуется именно документация по установленной форме, а не цифровая модель.
На практике приходится интегрировать документоориентированные данные (отчёты обследований, архивные чертежи) в информационные модели либо параллельно вести оба потока информации, обеспечивая их взаимосвязанность и согласованность. Как вариант, можно связать документы с элементами ЦИМ, чтобы вся информация работала как единое целое. Например, конструктивные элементы (колонны, балки, плиты) могут быть связаны с сертификатами качества материалов, а инженерные системы (трубопроводы, кабельные трассы) могут быть связаны с техническими паспортами оборудования. Механизм связи элементов ЦИМ с электронными документами зависит от возможностей системы информационного моделирования, как правило, это заложенная в атрибут элемента гиперссылка на документ. Список интегрированных документов зависит от стадии жизненного цикла и задач информационного моделирования. С другой стороны ЦИМ сама является документом в составе информационной модели (СП 333.1325800-2020 [4]), что обосновывает документоориентированный подход к информационному моделированию.
Процесс реконструкции здания может быть связан с изменением его назначения. Назначение можно определить на основе классификатора объектов капитального строительства по их назначению и функционально-техническим особенностям (Приказ Минстроя от 2 ноября 2022 г. № 928/пр) [5]. В настоящее время прослеживается тенденция изменения назначения устаревших промышленных зданий в объекты жилого, культурного и социального назначения. Возникает необходимость изменения назначения бизнес-центров, офисных зданий и торговых помещений, которые освобождаются с развитием цифровых технологий электронной коммерции и удаленной работы. Функциональное назначение может меняться у объектов культурного наследия.
Объект настоящего исследования – реконструкция с изменением функционального назначения зданий. Предмет исследования – информационное моделирование реконструкции зданий с изменением их назначения. Цель исследования – обзор примеров изменения назначения зданий, анализ используемой терминологии, факторов и нормативно-технических документов, определяющих возможности, ограничения и требования при изменении назначения зданий.
Материалы и методы
Сделан обзор научных статей, нормативной документации, открытых источников интернет. Проведен их системно-логический анализ, сделано обобщение. Использованы укрупненные виды назначения зданий (промышленные, жилые, общественные). В качестве методологии информационного моделирования, был применён документоориентированный подход, при котором приоритет отдается созданию документов в качестве основного средства оперирования информацией, а также управлению документами или совокупностью документов, описывающих объект информационного моделирования (ГОСТ Р 10.00.00.01-2025 [6]).
При документоориентированном подходе информация фиксируется в документах разных форматов. Должна быть обеспечена связь между документами (как правило через перекрёстные ссылки и реестры). Для контроля версий ведут журналы изменений и реестры документации. Версионность, статусы («в работе», «согласовано», «в архиве»), маршруты согласования — всё это атрибуты документов, представленных в электронном виде. Для автоматизации работ используют систему электронного документооборота (СЭД), адаптированную под управление инженерными данными, или среду общих данных (СОД), изначально ориентированную на поддержку процессов информационного моделирования. СОД выступает как хранилище информации, пространство для формирования информационной модели, а также средство управления процессами информационного моделирования [7, 8, 9].
В разных источниках процесс изменения назначения объекта может именоваться по-разному. Разным может быть масштаб изменений, например изменения на уровне города, района застройки, комплекса зданий, отдельного здания. В методических, нормативных и научных публикациях можно встретить термины: «строительство объектов изменяемого назначения», «модернизация», «редевелопмент», «реновация», «рефункционализация», «реконцепция», «ревитализация», «адаптивная реконструкция», «архитектурная адаптация», «адаптивная перестройка», «перепрофилирование». В зарубежных источниках можно встретить термины «renewal», «renovation», «revitalising», но для зданий чаще используется термин «adaptive reuse» (адаптивное повторное использование). В данной работе будет эксплуатироваться термин перепрофилирование (adaptive reuse).
Редевелопмент – это бизнес-проект, предназначенный для повышения полезности и стоимости территорий. Редевелопмент – термин, которым пользуется автор в работе [10] по редевелопменту промышленной территории города. Автор рассматривает неэксплуатируемые старые склады и заводы как центры деградации, негативно влияющие на городскую среду, причем трансформация таких территорий позволяет сделать их востребованными и полезными. Термин реновация понимается как комплексное обновление, модернизация или снос устаревшего фонда для создания новой современной среды. Чаще всего термин применяется к целым кварталам или микрорайонам. В монографии [11] описаны принципы реновации жилого фонда города Москвы. В исследованиях [12, 13] автор обсуждает перепрофилирование объектов городских территорий в условиях сложившейся застройки и отмечает, что понятия реновация, редевелопмент, перепрофилирование – эквивалентны. Особое внимание уделено перепрофилированию промышленных территорий, целью которого является достижение баланса социальной, экономической, экологической и институциональной составляющих развития этих территорий. Понятие ревитализация промышленной зоны, которое подразумевает возрождение заброшенных территорий, модернизируя и улучшая качество городской среды, используется в исследовании [14]. В этой работе рассмотрены виды и ключевые направления ревитализации, рассмотрены примеры отечественных и зарубежных практик. Акцент исследования сделан на строительстве экотехнопарка на основе бывшего завода. В статье [15] автор дает определение рефункционализации как принятию нового функционального назначения комплекса зданий промышленного назначения на основе прогнозирования и выбора возможных вариантов перепрофилирования. Обсуждается рефункционализация судостроительных заводов в Санкт-Петербурге. В статье [16] описаны варианты реконцепции старых офисных зданий класса B в жилые здания, в апартаменты или отель. В статье [17] рассмотрена реконцепция офисно-складского комплекса. Термин адаптация используется в статье [18]. Рассмотрены возможности изменения функций, размеров, производительности зданий, а также разработаны рекомендации по адаптации зданий для использования под многофункциональные центры (МФЦ). Автор отмечает, что адаптация зданий, которые меняют свою былую функцию, должна решаться в комплексе с градостроительными факторами, в общей согласованности с развитием жилого и общественного городского пространства. Архитектурным перепрофилированием строительного объекта авторы статьи [19] называют изменение его целевого назначения с применением методов реконструкции или без них, приспособление зданий либо помещений под вид деятельности, отличающийся от его проектно-сметной и кадастровой документации. Замечено, что понятие архитектурного перепрофилирования тесно связано с понятием редевелопмента.
Зарубежный опыт перепрофилирования зданий представлен в статьях [20-22]. Рассмотрены примеры перепрофилирования промышленных объектов в общественные пространства и здания в Польше, США, Китае, Испании, Нидерландах. Такие проекты являются примерами рациональности перепрофилирования убыточных, брошенных и забытых объектов. Замечено, что проекты повторного использования оживляют не только внутреннюю структуру объекта, но и прилегающие территории. В статье [23] приведены примеры адаптивной перестройки культовых зданий и сооружений. Авторы статьи [24] выделили основные направления и примеры изменения функционального назначения зданий: из промышленных в общественные и жилые, из общественных в общественные и жилые, из жилых в общественные. Сделали вывод, что в г. Гомель в основном наблюдается перепрофилирование промышленных объектов.
Исследованием потенциала адаптивного повторного использования зданий занимался автор статьи [25]. Предлагаетcя концепция «тройного критерия», для оценки экологических, экономических и социальных аспектов перепрофилирования городских офисных зданий в жилые объекты. Основная цель исследования [26] — оптимизация процесса проектирования для достижения желаемой новой функциональности и качества здания при минимально возможных расходах. Используется системный метод улучшения ценности продукта или проекта при минимизации затрат (Value Engineering, VЕ). Фокус сделан на изменении объемно-планировочных решений с максимальным сохранением существующих несущих конструкций. В статье [27] оценивается потенциал адаптивного повторного использования зданий как метода повышения устойчивости и сохранения архитектурной идентичности. В статье [28] изучается отношение местного сообщества к идее адаптивного повторного использования исторического здания. Сформированы варианты адаптации, проведен опрос населения, проанализированы социальные и демографические факторы, влияющие на предпочтение жителей при выборе варианта адаптации. В [29] авторы разработали методологию интеграции культурных, экономических и экологических критериев, создали систему весовых коэффициентов для оценки адаптации здания с учетом устойчивости и специфики развивающихся городов. Всестороннее исследование влияния адаптации офисных зданий в жилые рассмотрено в научной работе [30]. Изучено влияние на климат и выбросы углерода, проведена оценка энергоэффективности, естественного освещения, теплового комфорта зданий. Сделан вывод, что адаптивное повторное использование зданий в целом снижает влияние на климат по сравнению с новым строительством и должно рассматриваться как баланс между унаследованной типологией здания, мерами адаптации, климатическим воздействием, условиями внутренней среды и нормативно-правовой базой. В работе [31] рассматриваются различные типы зданий, которые могут быть адаптированы под жилое назначение (офисные здания, торговые помещения, церковные здания, школьные здания, промышленные объекты, административные государственные учреждения, гостиничные комплексы, складские помещения). Сделан вывод, что адаптивное повторное использование может обеспечить до 10-15% ежегодного производства жилья.
Перепрофилирование часто имеет дело с сохранением и реставрацией исторического и культурного наследия. Большое количество статей посвящено различным аспектам изменения назначения исторических зданий и объектов культурного наследия. В [32] авторы выявляли ключевые факторы успешного адаптивного повторного использования заброшенных исторических зданий в городах Канады, предложили методику оценки проектов с учетом устойчивости и приоритета культурной ценности объекта над экономической выгодой, разработали модель принятия решений на основе критериев оптимального использования здания. Авторы [33] рассмотрели примеры адаптации исторических зданий и выявили физические, экономические, технические, конструктивные, социальные, экологические, нормативные барьеры адаптации зданий, в том числе исторического колониального наследия Малайзии. Авторы [34] разработали комплексный инструмент поддержки принятия решений для адаптивного использования исторических зданий, учитывающего особенности тропического климата. Исследование показало, что адаптивное использование с умеренными вмешательствами является наиболее устойчивым решением для исторических зданий в странах Глобального Юга. В [35] выполнен обзор статей, посвященных адаптации исторических зданий, классифицированы аспекты, которые обсуждались в статьях. Акцент адаптации при повторном использовании сделан на перепрофилировании исторического здания в образовательное заведение. В [36] обсуждается вопрос передачи исторических муниципальных зданий в общее городское использование.
Применение информационного моделирования при реконструкции и перепрофилировании зданий представлено в исследованиях в значительно меньшей степени, несмотря на то, что внедрение технологий информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла строительного объекта – это задача, поставленная перед отраслью строительства на государственном уровне. Анализ особенностей процессов реконструкции, а также информационного моделирования существующих зданий проведен в статье [37]. Использование информационного моделирования на этапе обследования существующего здания обсуждалось в [38]. Возможность применения технологий информационного моделирования для принятия организационно-технологических решений при реконструкции зданий описано в [39]. Автор рассматривал метод цифрового моделирования для создания актуализированной модели объекта и выявил, что интеграция экспериментальных данных в технологии информационного моделирования является эффективным инструментом повышения качества научно-технического сопровождения реконструкции. Цель исследования [40] – разработать комплексную методику адаптивной реконструкции, системно интегрирующую принципы циркулярной экономики в процесс проектирования и реализации проектов на основе информационного моделирования зданий (ТИМ) для повышения ресурсоэффективности и снижения экологической нагрузки. В [41] отмечается, что динамика рынка благоприятствует сносу из-за более низких затрат и рисков, что делает адаптивное повторное использование менее привлекательным, несмотря на его преимущества в плане экологичности. Оценка жизненного цикла (LCA) с применением цифровых информационных моделей (BIM) помогает принимать решения, оценивая экологические выгоды и компромиссы между повторным использованием и новым строительством. Автор [42] обосновывает эффективность применения информационного моделирования в процессах ремонта и реконструкции зданий и отмечает, что при создании медицинских центров в жилых зданиях большое внимание необходимо уделить изменению нормативов.
Проблему изменения нормативных документов в процессе перепрофилирования поднимали авторы статей [30, 31, 39, 42, 43]. В [44] проведен анализ адаптивного повторного использования зданий с акцентом на инженерные системы (отопление, вентиляция, кондиционирование). Выполнен комплексный анализ эволюции нормативов, систематизированы требования к инженерным системам, создана матрица совместимости исторических и современных нормативных требований.
Смена назначения здания требует изменения юридического статуса и оформления соответствующих сопровождающих документов: ВРИ (Вид Разрешённого использования); ГПЗУ (Градостроительный План Земельного Участка); Назначение и наименование объекта в Едином государственном реестре недвижимости; разрешение на строительство (реконструкцию) и ввод в эксплуатацию.
Результаты
- В результате анализа материалов статей сформированы таблицы примеров перепрофилирования зданий в России и за рубежом (табл.1, 2, 3).
Таблица 1
Примеры перепрофилирования промышленных зданий в общественные
|
Название |
Предыдущее назначение |
Нынешнее назначение |
|
Газгольдеры завода «Арма» (Москва) |
Московский газовый завод |
Бизнес-квартал |
|
Планетарий №1 (Санкт-Петербург) |
Старинный газгольдер Главного газового завода |
Крупнейший планетарий в мире |
|
Культурно-деловой комплекс «Большевик» (Москва) |
Кондитерская фабрика «А. Сиу и Ко» (позже – Большевик) |
Современный бизнес-центр |
|
Арсенал в Кремле (Нижний Новгород) |
Военный арсенал |
Волго-Вятский филиал ГМИИ им. А.С. Пушкина (Центр Современного Искусства) |
|
ГЭС – 2 (Москва) |
Электростанция, питавшая московский трамвай |
Дом культуры и арт пространство фонда V-A-C |
|
Севкабель Порт (Санкт-Петербург) |
Завод по производству кабеля |
Общественное пространство города с выходом к Финскому заливу, барами, студиями и выставочными залами |
|
Депо Лесная (Москва) |
Миусское трамвайное депо |
Крупнейший в Европе фуд-молл |
|
Новая Голландия (СПБ) |
Склад корабельного леса и морская тюрьма |
Современный парк, культурный центр и гастрономический хаб |
|
Творческий индустриальный кластер «Октава» (Тула) |
Действующий завод микрофонов |
Современный музей станка, библиотека, коворкинг и образовательный центр |
|
Тейт Модерн (Лондон, Великобритания) |
Электростанция Бэнксайд |
Самая посещаемая галерея современного искусства в мире |
|
Zeitz MOCAA (Кейптаун, ЮАР) |
Зернохранилище |
Музей современного искусства |
|
Berghain (Берлин, Германия) |
ТЭЦ |
Техно-клуб |
|
Венские газометры / Gasometers (Вена, Австрия) |
Четыре 70 метровых контейнера для хранения коксового газа |
Четыре многофункциональных комплекса |
|
Эльбская филармония / Elbphilharmonie (Гамбург, Германия) |
Kaispeicher A — массивный кирпичный склад для хранения какао, чая и табака в порту Гамбурга |
Один из самых акустически совершенных концертных залов мира |
Таблица 2
Примеры перепрофилирования общественных зданий в общественные другого назначения
|
Название |
Предыдущее назначение |
Нынешнее назначение |
|
Музей Орсе (Париж, Франция) |
Железнодорожный вокзал Gare d’Orsay (Гари диОрсей) |
Один из величайших музеев мира, где хранится крупнейшая коллекция импрессионистов |
|
Квартал Тай Квун / Tai Kwun (Гонконг) |
Комплекс зданий Центрального полицейского участка, суда и тюрьмы Виктория |
Центр наследия и искусств. Сложный комплекс из 16 исторических зданий |
|
Церковь (Зволле, Нидерланды) |
Церковное сооружение |
Книжный магазин |
|
Церковь (Питсбург, США) |
Церковное сооружение |
Пивоварня, ресторан |
|
Церковь (Чикаго, США) |
Церковное сооружение |
Баскетбольный центр |
Таблица 3
Перепрофилирование строительных объектов в жилые здания
|
Название |
Предыдущее назначение |
Нынешнее назначение |
|
Жилой дом The Silo (Копенгаген, Дания) |
Огромный 17-этажный бетонный элеватор (зернохранилище) в портовом районе Нордхавн |
Элитный жилой дом от архитектурного бюро COBE |
|
Battersea Power Station (Лондон, Великобритания) |
Угольная электростанция |
Гигантский многофункциональный комплекс с элитным жильём, офисами Apple (Эпл) и торговыми центрами |
При перепрофилировании зданий не затрагиваются такие объекты как, объекты ядерной энергетики и реакторные залы, так как такие здания, которые были непосредственно задействованы в ядерном цикле, имеют пожизненный статус «загрязнённого» здания. Конструкции заводов тяжёлой химии и ртутные цеха обладают свойством выделения в воздух тяжелых металлов и ртути при изменении температуры в помещении. Не надо перепрофилировать чистые помещения заводов микроэлектроники (Fabs) – такие здания строятся по типу «дом в доме», полы представляют собой массивные монолитные плиты толщиной в несколько метров, в этих зданиях нет окон и высота межэтажных пространств забита гигантскими системами очистки воздуха. Перечисленные выше объекты не являются целесообразными и безопасными для работ по перепрофилированию, в последствии они подвергаются сносу.
2. Перепрофилирование влечет за собой необходимость адаптации здания под новые нормы (СНиПы/СП) по пожарной безопасности, нагрузкам, инсоляции, расходам воздуха и воды, требует пересмотра инженерных систем. В результате исследования рассмотрены и обобщены документация и параметры, меняющиеся в процессе перепрофилирования зданий (особенно из промышленных в общественные и жилые) (табл.4). Данная таблица дает показывает, на какие нормативно-технические документы необходимо в первую очередь обратить внимание при настройке автоматизированных проверок качества проектных и строительных решений, если используются технологии информационного моделирования и формируется ЦИМ здания.
Таблица 4
Изменения в требованиях
|
N |
Раздел |
Нормативы |
|
1 |
Пожарная безопасность |
А. Требования к эвакуационным путям и выходам (СП 1.13130.2020) |
|
2 |
Строительные конструкции и нагрузки |
Меняются расчетные временные нагрузки на перекрытия |
|
3 |
Санитарно-эпидемиологические требования и микроклимат |
А. Естественное освещение и инсоляция |
|
4 |
Инженерные сети |
А. Отопление, вентиляция и кондиционирование (СП 60.13330.2020) |
|
5 |
Доступность для маломобильных групп населения |
1. Входные группы |
3. С точки зрения применения информационного моделирования выделены особенности настройки СОД для управления процессами перепрофилирования. Важно настроить в СОД совместную работу с историческими слоями информации. Необходимо формировать и проверять ЦИМ старого и нового состояния здания, в том числе сохранность элементов культурного наследия. Элементы ЦИМ должны иметь дополнительные атрибуты «Статус» (Сохраняемый / Демонтируемый / Вновь возводимый) и «Историческая ценность» (Да / Нет / Предмет охраны). Необходимо отметить, что для перепрофилирования объектов культурного наследия нужно обеспечить в СОД поддержку процессов согласования работ (с формированием электронных подписей документов) от значительно большего чем обычно количества заинтересованных организаций.
4. Выявлены и сформулированы общие принципы перепрофилирования зданий
- Соблюдение охранного статуса (при наличии) в соответствии с нормативами.
- Совместимость с функциональным назначением территории.
- Совместимость с климатическими условиями.
- Согласованность с общественной реакцией и социально-демографическими условиями.
- Соответствие нормативам для новой функции.
- Поддержка идеи устойчивого развития.
- Применение современных технологий организации процессов, в том числе технологии информационного моделирования.
Заключение
Наибольшее количество перепрофилирования отмечено у промышленных и производственных территорий, комплексов и зданий в объекты общественного назначения. Однако есть необходимость перепрофилирования промышленных и общественных зданий в здания жилого назначения.
Первой и наиболее ощутимой трансформации подвергается инженерная инфраструктура, поскольку новое назначение здания кардинально меняет его объемы, пиковые часы и сам характер потребления ресурсов. Увеличение нагрузки на системы электроснабжения, водоснабжения и водоотведения может достигать десятки раз.
Необходимо учитывать, как перепрофилирование будет влиять на инфраструктуру территории, на которой расположено здание, в том числе на парковочные места и стоянки для посетителей общественных и жилых зданий. Изменение транспортных и пешеходных потоков напрямую влияет на социальную инфраструктуру. Наиболее серьезный вызов местному сообществу бросает жилая реновация, когда появление сотен новых квартир или лофтов создает моментальный резкий дефицит мест в существующих школах, детских садах и поликлиниках.
Принятие решения о перепрофилировании или сносе требует всестороннего анализа исходной ситуации и возможных вариантов изменения назначения зданий. Оценка вариантов перепрофилирования основывается на математических и экспертных методах, на учете физических, конструктивных, исторических, экономических, экологических, климатических, социальных, культурных факторах и влиянии принятых решений на окружающую ситуацию.
Технологии информационного моделирования, в том числе формирование ЦИМ, работа в среде общих данных и документоориентированный подход, позволяют повысить эффективность сбора и обработки данных, принятия проектных и строительных решений при перепрофилировании и сопровождении жизненного цикла здания с новым назначением.
Технологии информационного моделирования включают оценку качества ЦИМ. Применимость проектного или строительного решения в том числе оценивается на основе проверки выполнения нормативных требований. Появились методы оцифровки нормативно-технических документов и превращения их в машиночитаемые и даже машинопонимаемые документы, которые позволяют выполнять проверки автоматизированно. При перепрофилировании обязателен учет изменения юридических и нормативных документов, которые станут основой валидации принятых проектных и строительных решений, представленных в форме цифровых информационных моделей. Дальнейшее направление исследований может быть связано с настройкой проверок ЦИМ по изменившимся нормативным документам.
