綠色建筑的結構優化設計探析

文/劉育平、王樂 陜西省建筑設計研究院有限責任公司 陜西西安 710018

綠色建筑的結構優化設計探析

文/劉育平、王樂 陜西省建筑設計研究院有限責任公司 陜西西安 710018

隨著科技的發展和社會的進步，各行業也在帶動下穩定向前發展。人們的觀念也在不斷更新，并逐漸認識到了可持續發展的重要性，并將這種觀念融入到生活和工作中。建筑行業作為領頭領域，近年來發展迅速，更多的新型建筑工程理念與建筑形式不斷涌現出來，綠色建筑就是其中一種，更好的將可持續發展的觀念融入其中。綠色建筑具有降低建筑對環境的負荷，節約資源和能源，為人們提供舒適性良好、健康、安全的生活環境，與自然環境和諧相處并可持續發展等優點，符合當前社會發展需求，也正因這些優勢，使綠色建筑已經成為社會各界關注的焦點。本文對綠色建筑的作用做了簡單闡述，在綜合性能考慮下，對綠色建筑設計提出了優化對策。

綠色建筑；結構優化設計；綜合性能；策略

近年來，隨著能源匱乏情況的逐漸加深，人們越來越意識到綠色環保的重要性，可持續發展理論也逐漸在各行業中應用。建筑行業是領頭行業，在經濟帶動下發展顯著，基于環保、可持續發展理論，綠色建筑應運而生。綠色建筑具有自然和諧、保護環境、節約資源等優點，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑，因此，綠色建筑行業得到快速的發展。綠色建筑在設計的過程中，不僅僅應該考慮自身的經濟、美觀以及適用等特性，更應該從資源、環境等綜合性能方面進行考慮，以此實現對綠色建筑的優化設計。

一、結構優化設計在綠色建筑中的作用

1.從綠色建筑造價方面分析

眾所周知，綠色建筑與一般建筑相比建設成本略高。根據研究統計一星、二星級綠色建筑每平方米要增加50至100元左右，三星級綠色建筑要增加200元左右。從工程造價方面分析，建筑設計階段的結構設計就決定了整個建安造價的40%到60%以上[1］。同時，和發達國家相比，我國的建筑平均用鋼量大大高于他們。與社會平均水平相比，經過結構優化的住宅和公建的鋼筋混凝土工程項目，一般每平方米工程造價可以節省60到170元，鋼結構或城市綜合體潛力更大。由此可見，在節省建設資金方面，綠色建筑的關鍵環節是綠色建筑設計，綠色建筑設計的關鍵環節是結構優化設計。所以，結構優化設計是實現綠色建筑的重要途徑。

2.從節約資源，保護環境、減少污染方面分析

目前，鋼筋混凝土結構依然是我國建筑工程中的主導結構[2］。我國的絕大部分建筑采用的是現澆的鋼筋混凝土結構，大量的使用水泥、砂石、鋼筋。其中水泥不僅消耗了大量的能源還造成了大量的污染，因此迫切的需要減少材料的用量，降低資源消耗，減少鋼材、水泥的消耗，減少生產過程中的碳和其他污染物的排放，減小對環境的影響。而結構優化設計在降低建筑中鋼筋、混凝土消耗具有關鍵作用。

二、綜合性能分析下的綠色建筑優化設計策略

1.綠色建筑地域性空間組織模式設計優化

綠色建筑的建筑設計應該在傳統建筑設計的基礎上加上相關的參數，例如地域、氣候、技術、文化以及環境等，綠色建筑地域空間組織模式設計的優化原則是依賴于自然界的生長規律，將地域元素增加到建筑設計中，重視人在綠色建筑中的空間感受，其設計優化主要表現為：從設計手法、視覺形態、空間布局關系等方面進行優化，提取地域建筑形態特征，再結合建筑地域的技術水平、文化程度、經濟發展狀況等條件，進行調查、研究以及轉換等，以實現控制設計形態、優化綠色建筑的效果。同時，綠色建筑的生態系統是一個由人類、地質、大氣環境、土壤等組成的復雜體系，通過考慮綠色建筑的綜合性能，保證綠色建筑能夠體現整個地域的風貌以及價值體系，并根據地域環境的實際變化，真正的達成和地域環境系統和諧相處的優化設計目標。

2.綠色建筑設計流程的優化

綠色建筑設計流程的優化應該以《綠色建筑評價標準》為準則，對現有的綠色建筑流程進行優化設計：其一，優化設計團隊。綠色建筑項目的設計團隊應該根據綠色建筑的目標為基礎，配備相應的設計團隊和人員，并分配相應的職責，其中包括工程造價師、環境評估人員、專項技術廠家、綠色建筑咨詢工程師、建筑設計師、室內設計工程師、景觀設計工程師等；其二，優化決策設計。組建專門的綠色設計團隊召開綠色建筑啟動會，例如綠色建筑可行性分析研討會，分析綠色建筑場地的技術、設施、交通、資源等；其三，初步設計優化。初步設計優化的流程為：召開綠色建筑方案設計研討會，下發綠色建筑方案設計要求，制定綠色建筑設計方案、審核綠色建筑設計指標、確定綠色建筑設計方案；其四，擴充設計優化。擴充設計優化的流程表現為：召開技術深化落實設計研討會、進行綠色建筑擴充設計、審核擴充設計圖紙、模擬設計圖紙（包括建筑綜合能耗、室內自然通風、室內采光等）；其五，施工圖設計優化。施工圖設計優化的流程主要表現為：深化綠色建筑施工圖紙設計、完成綠色建筑施工圖紙設計、審核施工圖紙（當存在參數變化時，應該根據計算機模擬進行校對、審核、會簽）、完成施工圖紙設計。

3.綠色建筑設計方案評價指標優化

目前，建筑整體環境性能的綜合評價體系，通常包含了空氣質量、水、材料、能源等指標要求，但是這些評價體系的內容、運行方式、結構以及表達結果和綠色建筑的決策模式存在一定的差異，并不能滿足設計師對綠色建筑優化設計的需求，通過采用 Ecotect軟件對綠色建筑的環境進行分析，通過歸納總結能夠獲得綠色建筑綜合性能評價指標，并且各項綜合性能評價指標都是相互獨立的，能夠從不同的角度反映綠色建筑的綜合性能，根據綠色建筑項目的功能要求對指標設置權重，采用相關系數法、專家打分法、AHP法等常用定權方法確定評價指標的權重，通過利用 Ecotect模擬分析方案性能，再通過TOPSIS算法對獲得的結果進行綜合分析，能夠獲得最優化評價指標以及Ecotect-TOPSIS 方案決策模型，例如對綠色建筑光環境指標的分析。

結語：

總之，綠色建筑是我國未來建筑發展的方向，是實現建筑行業可持續發展的重要途徑。要想真正實現綠色設計，就要采取合理有效方法，對綠色建筑的綜合性能指標進行分析，確定優化方案，使建筑結構更加科學合理，從而使綠色建筑工程能夠得到更好使用，帶動建筑行業的健康發展。

[1］呂賽男.基于全生命周期成本的綠色建筑節能設計優化研究[D］.南京林業大學，2012.