生態(tài)環(huán)保理念下的綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

朱封

摘 ?要：在經(jīng)濟(jì)日益增長，各類資源應(yīng)用越加緊張匱乏的大環(huán)境下，越來越多的人們不僅開始重視生活水平，其對生態(tài)環(huán)境問題的重視度也有所提升，因此生態(tài)環(huán)保理念下的綠色建筑已經(jīng)成為我國建筑行業(yè)發(fā)展的首要目標(biāo)。生態(tài)環(huán)保理念在建筑中的應(yīng)用，不僅能實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)目的，還能有效解決社會(huì)資源緊張問題，同時(shí)也為綠色建筑的可持續(xù)進(jìn)步提供了明確的方向。本文就生態(tài)環(huán)保理念下綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要分析。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)保理念;生態(tài)經(jīng)濟(jì);綠色建筑;節(jié)能減排

引言

綠色建筑也叫生態(tài)建筑，其特點(diǎn)是在開發(fā)建設(shè)過程中，大量使用可再生資源，減少合成材料投入，實(shí)現(xiàn)了各類資源的優(yōu)化配置。因此，生態(tài)建筑應(yīng)遵循“節(jié)能、環(huán)保”的原則。但同時(shí)，國內(nèi)關(guān)于綠色建筑的理論和實(shí)證研究相對較少，因此在綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在諸多問題，這在一定程度上阻礙著建筑事業(yè)的發(fā)展。基于此，我們更應(yīng)該加大對綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究力度，以期促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、綠色建筑概念簡析

本文依據(jù)我國住房和城鄉(xiāng)建筑部印發(fā)《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中對綠色建筑的論述：要求綠色建筑在建筑工程應(yīng)用過程中，合理利用建筑資源，避免對環(huán)境造成污染，為城市居民創(chuàng)造出綠色、生態(tài)、文明的居住環(huán)境，促進(jìn)人與自然之間和諧發(fā)展。近幾年，我國建筑行業(yè)技術(shù)水平的持續(xù)提升，綠色建筑應(yīng)用范圍也將越來越大。

二、綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)建筑項(xiàng)目所基地實(shí)際施工情況，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理的地基基礎(chǔ)。在整個(gè)建筑工程成本中，由于地基基礎(chǔ)占據(jù)較大比例，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)設(shè)計(jì)多個(gè)方案，并進(jìn)行詳細(xì)對比和論證，盡可能的設(shè)計(jì)出建筑材料采用量最少的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，這樣才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，從而降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)境污染力度。另外，設(shè)計(jì)人員還要依據(jù)綠色建筑地基基礎(chǔ)和建筑物體沉降度等相關(guān)要求，可以優(yōu)先考慮應(yīng)喲個(gè)預(yù)制樁地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、天然地基設(shè)計(jì)等方法，這樣不僅能充分發(fā)揮樁基承載能力，滿足建筑物沉降要求，還與綠色建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念要求相一致。

（二）建筑結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員還應(yīng)在建筑結(jié)構(gòu)體系和各類構(gòu)件設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，在確保其結(jié)構(gòu)安全、耐久前提下，進(jìn)一步優(yōu)化綠色建筑結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)計(jì)人應(yīng)重點(diǎn)注意以下幾個(gè)問題：①在建筑物形體不規(guī)則的情況下也要保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性;②在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格遵守建筑物功能、承載力等方面的要求，盡量選擇消耗材料較小的結(jié)構(gòu)體系;③在設(shè)計(jì)高層或跨度較大的建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)科學(xué)應(yīng)用鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)體系。在設(shè)計(jì)豎向構(gòu)件的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)與水平構(gòu)件的大跨度結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注重截面設(shè)計(jì)的優(yōu)化，保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。綜上，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)高層和大跨度建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，可以采用粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁、現(xiàn)澆混凝土空心樓板以及無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板等施工材料，這樣才能滿足建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，并在此基礎(chǔ)上體現(xiàn)了綠色建筑設(shè)計(jì)理念要求。

（三）預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，依據(jù)綠色建筑設(shè)計(jì)要求，可以積極應(yīng)用裝配式工程預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)，在現(xiàn)場進(jìn)行構(gòu)件裝配和連接，從而組成混凝土結(jié)構(gòu)。這種施工方法的最大特點(diǎn)為：應(yīng)用裝配式預(yù)制鋼筋混凝土柱、梁等結(jié)構(gòu)，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)現(xiàn)澆式柱、梁;應(yīng)用預(yù)制鋼筋混凝土墻代替了傳統(tǒng)現(xiàn)澆剪力墻和砌墻體結(jié)構(gòu)，這樣不僅大大降低了材料耗量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，還可以對提升建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，提升社會(huì)效益有著非常重要的作用。

（四）低碳環(huán)保建筑結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式的合理與否，對綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)的優(yōu)化有著決定性作用。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，必須掌握建筑工程的空間要求、使用功能等指標(biāo)，并依據(jù)分析出的數(shù)據(jù)科學(xué)選擇低耗能且輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)形式，從而達(dá)到節(jié)能減排、綠色建設(shè)的目的。此外，設(shè)計(jì)人員為了設(shè)計(jì)多形式的建筑結(jié)構(gòu)，可以采取可變彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，彈性可變式結(jié)構(gòu)不僅能有效增強(qiáng)建筑物使用多樣性，還能在一定程度上降低工程造價(jià)。

（五）優(yōu)化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有著性取材方便，且整體性能良好的優(yōu)勢，另外鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自身耐火性和耐久性也非常強(qiáng)，因此，在各類建筑工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)仍具備較大的使用價(jià)值。對于建筑設(shè)計(jì)人員來說，對綠色建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，例如改良鋼筋混凝土配比，提高鋼筋混凝土質(zhì)量，充分發(fā)揮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步促進(jìn)綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

（六）大力開發(fā)使用鋼結(jié)構(gòu)

在建筑工程結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)對環(huán)境的影響力相對較小，且被廣泛應(yīng)用于綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。由于鋼結(jié)構(gòu)自身抗震性能良好、力學(xué)性能優(yōu)良、耐久性和延性突出，因此鋼結(jié)構(gòu)目前已成為我國綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的建筑材料之一，這對貫徹生態(tài)環(huán)保理念也有著非常積極的作用。設(shè)計(jì)人員要充分掌握鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，例如鋼結(jié)構(gòu)剛度特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中多加入鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而加大建筑物體荷載能力;利用鋼結(jié)構(gòu)材料可回收利用特點(diǎn)，大力開發(fā)使用鋼結(jié)構(gòu)，為綠色建筑的建設(shè)提供最合適、最優(yōu)質(zhì)的原材料。

三、生態(tài)環(huán)保理念下的綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例

（一）項(xiàng)目介紹

本研究以北京某住宅區(qū)建筑項(xiàng)目為例，總建筑面積為6.6萬 ，其中包括地下結(jié)構(gòu)2層，裙樓4層，6～27層位住宅層，5層為架空層，單層4戶式，且每戶建筑面積為85 的總體建筑結(jié)構(gòu)。該建筑項(xiàng)目工程要求7級抗震等級，施工場地標(biāo)準(zhǔn)為Ⅱ類。此外，參考《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》要求：綠色建筑工程設(shè)計(jì)要求至少為一星級，本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)的星級標(biāo)準(zhǔn)為二等級。

（二）結(jié)構(gòu)類型

工程設(shè)計(jì)人員通過全面考慮建筑結(jié)構(gòu)要求、建設(shè)要求以及工程造價(jià)等指標(biāo)，確定選擇框支剪力墻結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)5層位轉(zhuǎn)換層。采取框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，雖然增加了該建筑工程建設(shè)成本，但能有效提高建筑工程裙樓和地下室使用效率，且能滿足住宅區(qū)居民日常停車、儲存要求，工程利用價(jià)值相對較高。

（三）結(jié)構(gòu)剛度

在住宅區(qū)建筑施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須加強(qiáng)與專業(yè)部門之間的溝通與合作，并合理的局部調(diào)整建筑工程平面形式，目的是最大程度上減少墻肢結(jié)構(gòu)。在進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)后，建筑結(jié)構(gòu)處于地震和風(fēng)荷載作用下時(shí)，其建筑層最大彈性位移角控制項(xiàng)無限接近1/800;建筑層之間基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換柱截面縮小至1000mm×1200mm;核心筒落地剪力墻厚度縮小至300mm之內(nèi)，轉(zhuǎn)換層以上墻肢厚度在200mm左右，轉(zhuǎn)換率截面控制在1600mm之內(nèi)。

（四）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案

相關(guān)設(shè)計(jì)人員對該綠色建筑工程設(shè)計(jì)進(jìn)行了6次優(yōu)化，最終指定應(yīng)用PHC500-125-AB型高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)形式，采取承載力為1200kN預(yù)應(yīng)力管樁為基坑邊樁等。以上設(shè)計(jì)方案中，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁能大大節(jié)約施工材料，例如鋼材節(jié)約了180t，混凝土節(jié)約了4500 ，這符合“節(jié)能環(huán)保”的綠色建筑設(shè)計(jì)理念。

總結(jié)

總而言之，建筑行業(yè)為了積極響應(yīng)國家號召的“節(jié)能減排，可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略目標(biāo)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須依托生態(tài)環(huán)保理念，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的環(huán)保性，并合理利用自然資源、建筑材料及場地，為建筑出舒適健康、生態(tài)文明的城市環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

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