基于綠色節能環保理念的建筑結構設計

白衛平 鞠俊江

（上海聯創設計集團股份有限公司青島分公司，山東 青島 266071）

迅速發展的建筑行業，使得人們的居住條件得到了顯著提升，然而房屋建設需要較高的能耗，會嚴重污染環境。要想將該現象有效避免，就必須優化設計建筑，將綠色節能環保理念融入建筑設計中，通過節能環保規劃，推動資源利用率的提升，并為環境提供一定程度的保障，結構設計將是其中不可分割的一部分。

1 基于綠色節能環保理念的建筑結構設計現狀

對綠色節能環保問題已經有所認識，但重視程度不足，往往重視形象忽視環保。各地形形色色的地標工程，有很多是著重強調建筑美觀性、獨特性，綠色節能方面并未深入考慮。另一方面，節能環保理念未有機地融入建筑結構設計中，為了“綠色”而“綠色”， 甚至僅是為了完成審查而將節能環保內容隨意嫁接到圖紙中，使得建筑結構節約性、環保性受到嚴重的影響，不僅做不到綠色環保，往往還會導致更大的浪費。要真正實現綠色節能的建筑結構設計，必須要講究一定的方法。

2 建筑結構綠色節能環保設計方法

2.1 結構選材

房屋建設活動對環境的傷害大多來自建筑材料生產，因此結構材料的選擇是實現綠色節能環保理念的重點。建筑材料的生產是否采用綠色生產技術，對資源和能源的消耗，特別是對不可再生資源消耗的高低，是否應用了工業或城市廢棄物，都是結構選材時需要考慮的重要因素。木材屬于可再生材料，鋼材、玻璃、塑料屬于可再回收利用材料，應該在結構設計中優先考慮采用。我國目前用量最多的建筑材料是混凝土，水泥制品廢棄物也是建筑垃圾的重要來源。粉煤灰為工業廢料，再生骨料是利用再生混凝土技術處理廢棄砼塊生產的建筑基材，兩者不僅可以廣泛應用于各種混凝土類建筑材料生產，而且可以降低砂石等不可再生資源的消耗，避免大量廢棄物占用寶貴的土地，讓混凝土成為綠色混凝土。通過做好結構選材利用好有限的資源，推進環境和資源保護，是實現綠色節能環保建筑結構設計的第一步。

2.2 建筑形體

控制建筑物的形體合理，增強建筑物的規則性，減少不規則因素，是控制建筑結構耗材數量的關鍵。不僅可以有效降低地震效應，而且可以大大降低建筑物達到必要抗震能力所需要的材料數量。通過對平面長寬比的控制，使結構主軸方向的動力特性相似，從而避免抗側力構件出現應力集中造成構件截面尺寸和配筋增加。控制建筑高寬比，高寬比增大時，為了滿足結構的整體穩定和側向位移控制要求，需要提高結構的抗側剛度，必然引起抗側力構件數量或截面尺寸增加，增加結構材料用量。應控制立面形狀，倘若某部分結構超強，就會有相對薄弱的其他部位出現[1]，必然影響豎向結構布置的規則性和均勻性，側向剛度在豎向上應該逐漸均勻變化，避免出現薄弱層或軟弱層。要控制平面形狀，盡量使平面規則、減少凹凸，避免樓板不連續情況出現，避免此類因素引起的加強措施，降低客觀結構材料需求量。要控制平面長度尺寸，避免結構單元超長，減小混凝土的收縮應力和溫度應力的影響，避免因此造成材料用量增加。

2.3 結構方案

結構體系應匹配建筑布置、高度和使用功能要求，具備經濟合理的特性。綜合考慮抗側力構件與水平結構構件的布置，確保構件自身承載能力能夠充分利用。例如樓蓋的選擇與布置應考慮梁板的利用率問題，即梁、板均有比較高的利用率，樓板厚度與梁的截面尺寸、間距匹配，保證梁板區格基本均勻，避免過厚的樓板或者過密的梁間距。結構荷載傳遞路線應簡單、明確，避免不良的受力狀態。這些做法均是通過提高構件強度利用率來降低材料用量，從而達到節省材料的目標。

結構方案應該充分利用所選用結構材料的優點。鋼材受拉能力卓越，張弦梁、索穹頂就是充分利用鋼材材料特點的典范。砼受壓能力突出，因此在受壓構件中可以充分發揮其特點。

基礎方案根據場地地質情況綜合考慮安全、工期、造價、施工及基坑支護等因素進行多方案比較確定。相鄰建筑或同一建筑的不同區域基底標高相差過大時，為保證地基穩定性所采取的措施（永久性支護、基礎放臺處理等） 往往會大幅度提高建筑造價，因此應避免相鄰建筑底層標高相差過大。基礎有埋置深度要求的高層建筑，設置地下室予以利用，同時有效減少地基荷載。

2.4 裝配式建筑

裝配式建筑是完美契合綠色節能環保理念的建筑形式。結構構件工業化生產，生產效率高和構件質量有保障。施工現場變“建造”為“制造”，節約水電且減少用工成本，一體化構件的應用可以縮短工期，大幅度減少施工現場建筑垃圾。因此，對于適合的建筑，裝配式建筑技術應該作為首選。

3 結語

結構工程師必須高度重視綠色節能環保因素，遵循科學發展觀、可持續發展理念，將綠色結構設計融入設計的全過程中，選取新型環保材料，通過技術進步推動綠色節能環保結構設計的進一步落實，為綠色節能環保目標的達成奠定基礎。