辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析

林家民 （中機(jī)第一設(shè)計研究院有限公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

資源的不斷枯竭讓全世界的各個行業(yè)都更加關(guān)注綠色的設(shè)計與發(fā)展，建筑行業(yè)也不例外。近些年來，人們對綠色建筑的設(shè)計越來越重視。一般來說，充分利用生態(tài)系統(tǒng)中的要素、尊重和符合生態(tài)系統(tǒng)規(guī)律、結(jié)合地域文化特色和自然條件進(jìn)行設(shè)計的建筑就是綠色建筑。這樣的建筑設(shè)計能夠減小資源的使用，同時也能實現(xiàn)資源利用的最大化，符合我國的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和生態(tài)文明的建設(shè)。本文通過分析辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，為其他建筑結(jié)構(gòu)的綠色設(shè)計提供參考。

1 選型分析

1.1 鋼框架與鋼筋混凝土組合的建筑結(jié)構(gòu)

安全性以及耐久性是我國《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的最基本要求，也是進(jìn)行綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提。在規(guī)范中，提出了4個建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這其中，木質(zhì)結(jié)構(gòu)體系會消耗大量的森林資源，同時在進(jìn)行辦公樓的建設(shè)中，大量的木材并不方便搬運。在這樣的條件下，鋼框架與鋼筋混凝土組合的建筑結(jié)構(gòu)可以說是辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作人員普遍選擇的一種方式。這樣的建筑結(jié)構(gòu)能夠很好的滿足辦公樓建筑防震的需求，同時還會減少建筑對周邊環(huán)境的影響。例如，北京的LG大廈塔樓在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時就使用了鋼框架與鋼筋混凝土組合的建筑結(jié)構(gòu)，在地震影響的分析中，結(jié)果表明這樣的結(jié)構(gòu)具有極好的抗震優(yōu)勢。它的外圍框架鋼梁的尺寸為H903×304×15×20 和 H835×292×14×18。混凝土的強(qiáng)度為C60～C40。在利用實際地震波2條和人工地震波1條進(jìn)行抗震性能分析時，數(shù)據(jù)結(jié)果小于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）規(guī)定的容許值的1/100，證明了該建筑結(jié)構(gòu)可以抵御8度設(shè)防地區(qū)的地震作用[1]。

1.2 鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)是上述建筑結(jié)構(gòu)的改良，主要就是將鋼框架結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。這樣的建筑結(jié)構(gòu)能夠在保留鋼框架與鋼筋混凝土組合的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，縮減鋼資源的消耗。同時，由于有些辦公樓建筑所在的地區(qū)環(huán)境綠化面積較大，所以鋼結(jié)構(gòu)很容易會造成腐蝕，增加辦公樓建筑的維護(hù)成本，也使得鋼框架的使用壽命大幅降低，不利于辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的展開。針對這樣的情況，鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)就能夠很好的彌補(bǔ)鋼框架的不足。例如，廣東省佛山市的建筑公司在建設(shè)某建筑總面積21511m2的辦公樓時，考慮到周圍大量的綠化面積和鋼結(jié)構(gòu)的防水工作，選擇了鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，以實現(xiàn)合理、經(jīng)濟(jì)、綠色、資源節(jié)約的目的。

2 設(shè)計要點

2.1 結(jié)合辦公樓建筑實際條件進(jìn)行設(shè)計

在進(jìn)行辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要做的就是對辦公樓的建筑進(jìn)行實際的調(diào)查和分析。要針對不同地域的氣候條件、辦公樓周圍的綠化條件、陽光直射的時長、強(qiáng)度與角度以及地區(qū)的特色文化等進(jìn)行辦公樓的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時，也要結(jié)合辦公樓建筑設(shè)計的要求進(jìn)行設(shè)計。例如，云南省昆明市在建設(shè)世博生態(tài)綠色中心辦公樓時，就針對云南省的地理位置以及昆明市的四季如春、植物種類豐富、陽光輻射較強(qiáng)和氣候干燥的特點，并依據(jù)《中國綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》中的要求，對中心辦公樓進(jìn)行設(shè)計。同時，由于世博生態(tài)綠色中心辦公樓的特殊性質(zhì)，必須要距離世博園較近，所以建筑設(shè)立在世博大道與穿金路的交叉位置，方便工作人員進(jìn)行管理。

2.2 鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用

鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也是辦公樓樂色建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點之一，尤其是對于辦公樓建筑中的中庭屋蓋部分，一些建筑設(shè)計師通常會因為建筑跨度和承重的問題而選擇使用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（如圖）。如果使用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，則會因其重量較大導(dǎo)致辦公樓建筑的其他結(jié)構(gòu)的承重增加，降低了辦公樓建筑的使用年限，同時也存在著安全隱患。利用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)則能夠大幅降低屋蓋的重量，減少辦公樓建筑其他結(jié)構(gòu)的負(fù)荷。例如，廣州景林建筑安裝工程有限公司在進(jìn)行某大樓的設(shè)計時，就利用了鋼網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建筑中庭頂蓋的設(shè)計，這樣的結(jié)構(gòu)除了減輕建筑其他結(jié)構(gòu)的承重負(fù)擔(dān)外，還因其輕盈和通透，使辦公樓建筑的外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加美觀。

鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

2.3 辦公樓的外觀美化設(shè)計

隨著人們對于辦公樓建筑的要求越來越高，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中重視辦公樓的外觀美化設(shè)計也更加重要。一些建筑中，設(shè)計師通過對光影的分析和利用，讓辦公樓建筑物的外觀更加富有魅力，人們的視覺體驗?zāi)軌螂S著陽光強(qiáng)度、角度的改變而發(fā)生改變。設(shè)計師要充分結(jié)合辦公樓建筑的各個結(jié)構(gòu)功能，進(jìn)行設(shè)計外觀的優(yōu)化。建筑外形、門窗、屋頂?shù)冉ㄖ拿阑O(shè)計都是較為簡單易行和直觀的美化方式，尤其是門窗的設(shè)計，窗戶洞口的大小、用材、形狀比例等等細(xì)節(jié)的改變都能影響整個辦公樓的外在美觀程度。例如，廣州的中盈廣場辦公樓就使用了玻璃幕墻的方式來美化辦公樓的外觀設(shè)計，運用大量的玻璃拼接，讓建筑物的外觀更加通透，同時能夠?qū)崿F(xiàn)陽光的最大程度利用，符合辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。

3 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計分析

3.1 辦公樓建筑用材的優(yōu)化設(shè)計

辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，最為重要的一項就是用材的優(yōu)化設(shè)計，除了要使用綠色環(huán)保的建筑材料外，還要盡可能的實現(xiàn)建筑材料的節(jié)約使用。通過對辦公樓建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和分析，對設(shè)計圖紙進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，降低建筑材料的使用，讓資源利用率達(dá)到最高，這才是辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的中心內(nèi)容。例如，上文中廣東省佛山市的建筑公司在選擇了鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)后，針對圖紙進(jìn)行了用材的優(yōu)化，通過調(diào)整次梁在建筑中的分布，將消耗的鋼筋混凝土材料降到最低。這樣的優(yōu)化使得鋼筋含量由原先的35.63kg/m2降低到33.40kg/m2，節(jié)省鋼筋用量6%，同時，混凝土的用量也減少了8.8m3，降低了建筑的成本費用，實現(xiàn)了辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)。

3.2 辦公樓建筑的環(huán)保和節(jié)能設(shè)計

在進(jìn)行辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了要把控建筑材料是綠色環(huán)保之外，還要將環(huán)保與節(jié)能的原則體現(xiàn)在辦公樓的功能設(shè)計中。通過節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量這些項目的設(shè)計控制，實現(xiàn)辦公樓綠色建筑的三星設(shè)計控制[2]，達(dá)到辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的最高標(biāo)準(zhǔn)。例如，深圳市的NEO綠景廣場辦公樓在設(shè)計時就將辦公樓周圍的綠化也同時進(jìn)行了設(shè)計，室外的環(huán)境良好，同時由于使用了玻璃幕墻，所以在室內(nèi)也能看到室外的綠化景觀，光線充足明亮，室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量得到了優(yōu)化。通過最大程度的利用陽光光能與熱能，調(diào)節(jié)室內(nèi)的亮度與溫度，實現(xiàn)了能源的節(jié)約與控制，符合辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。

4 總結(jié)

綜上所述，在進(jìn)行辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除了要依照國家的標(biāo)準(zhǔn)，還要結(jié)合多方面的因素進(jìn)行考量。通過選擇合適的辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)體系，依照辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，對辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，顯著降低了辦公樓建筑的資源消耗，延長了辦公樓的使用年限，實現(xiàn)了辦公樓綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)有作用。