房屋建筑結構設計中節能及環保體現策略探討

（黃石興泰置業有限公司，湖北 黃石 435002）

0 引言

住房條件的優劣一直以來都是評判一個國家經濟發展水平高低的重要因素。而我國更是由于人口眾多，資源分布不均，導致住房方面存在著一定的問題。近年來，在國家可持續發展戰略的影響下，房屋建筑結構設計中的節能和環保意識得到了加強，基于此，為了更好地貫徹國家的發展戰略，需要提高對節能環保意識的認識，將其貫徹在房屋建筑結構的設計過程中，提高房屋建筑的質量，這還需加強應用策略的研究。

1 中國房屋建筑節能與環保設計的現狀

近年來，隨著中國經濟的快速發展和城市化水平的不斷提高，城市人口呈現出急劇增多的狀態，住房需求量迅速攀升，吸引了巨量資本注入房地產行業，在住房的總面積上更是達到了500 億平方米。然而，由于我國人口基數龐大，人均住房面積指標與英美等發達資本主義國家相比存在著明顯的差距。同時，國際發達國家的城鎮化率達到了90%以上，而我國目前城鎮化率僅僅完成了60%，由此可見，我國在住房需求方面的發展，還有非常大的上升空間。根據調查研究發現，許多西方國家在進行房屋建筑設計時，會采用一些新型的建筑材料，以求達到節能環保的效果，這些建筑材料大都能夠回收再利用。而在我國的房屋建筑中，很多投資人甚至設計人環保節能意識不強，仍然是采用以往的建筑結構方式，即鋼筋混凝土建筑結構。這種結構方式需要消耗大量的混凝土，開山采石破壞環境、挖堤抽砂危害河道，而且由于混凝土生產存在高耗能、回收性差的特點，對環境產生了一定的負面影響。房屋是有合理使用年限的，不具備安全使用功能時應該拆除，在拆除過程中，由于混凝土回收再利用效果較差，導致大量的建筑材料浪費，并且在拆除的過程中也會造成一定的粉塵污染和建筑垃圾的產生。很明顯的是，這與我國的遠期發展戰略是不相符合的。由于我國人口基數大，土地資源有限，隨著城鎮化進程的穩步推進，這一矛盾將進一步凸顯出來。

在我國的建筑史中，中國式的建筑具有悠久的歷史，并且其結構完整、外形美觀，而一直被沿用至今，而一些老一輩的傳承的建筑結構仍然被我們現代人所使用。但是隨著時代的發展，這些建筑在設計過程中有一些問題難以達到現在的要求，所以進行建筑結構設計的改革是一種大勢所趨，也是響應國家號召的實踐行動。

單純鼓勵“利廢”的政策已經不能適應新形勢下的發展，建筑設計要向“無廢”發展。所謂“無廢建筑”是指建筑設計和建造要保證建筑物最終拆除時能讓“建材綠色再生”，即標準化構件能夠拆卸和重復利用，非標準混凝土構件和不能重復利用的混凝土構件能夠高品質回收利用。因此，他提出“建材綠色再生”理念，要求建筑材料要全面踐行綠色發展、循環經濟的理念，在建筑全生命周期中，不僅包括設計、材料生產、建造、運維，還要包括拆除環節，將建材再生利用率最大化，同時要考慮拆除和再生的能耗和環境成本，不能帶來二次污染。目前綠色發展和高質量發展已經成為國家發展的戰略導向，促進資源節約集約和循環利用，推廣綠色建筑是國家重點工作。2019年7月1 號實施的《國家綠色建筑評價標準》明確了“綠色建材”概念，即在全生命周期內可減少對資源的消耗和減輕對生態環境的影響，具有節能、減排、安全、便利和可循環特征的建材產品。選材原則要符合資源節約，節能排水，質量安全，耐久性經濟型等多項政策要求，特別提出采用耐久性好的建筑材料，其中對于混凝土結構，要采用高強高耐久性混凝土。因此在綠色建筑的理念中，不僅要有綠色設計、綠色施工、綠色建材、綠色運維的理念，還必須有建材綠色再生的理念。

2 房屋建筑結構設計中節能環保的問題

2.1 傳統建筑措施的運用不科學

在對房屋建筑結構設計中節能環保存在的問題研究中發現：許多已經采用節能環保措施的項目，由于過分的重視對綠色節能環保理念的運用，卻忽視了傳統建筑措施的運用，這種弊端在一定程度上影響了對綠色節能環保效果的運用。在實際的施工過程中，雖然綠色節能環保相關的技術被重視，卻又不可避免的忽視了對低成本的綠色節能環保技術的運用。這導致了工程造價成本的上升。由此可見：綠色節能環保并未取得應有的效果。

2.2 綠色節能環保的意識和技術不足

綠色節能環保的意識是房屋建筑結構綠色節能環保措施應用的前提和基礎，唯有相關的工作人員對此觀念有了正確的認識和足夠的認識，才能夠在施工過程中將此觀念有效運用。但在研究中發現：許多工作人員對此觀念缺乏足夠的認識。在建筑的設計過程中，設計師不能夠將施工設計和綠色環保的理念融合，就不能夠達到綠色節能環保的效果，也就在一定程度上影響著房屋建筑結構設計中節能環保效果的體現。

3 制約房屋節能環保設計的主要因素

3.1 傳統建筑材料

首先，建筑材料是建筑的核心要素，在房屋建筑與結構設計階段，首先要嚴格把控建筑材料，根據節能環保的主要特點，需要盡可能采用可回收型建筑材料，我國自進入新時代以來，在建筑行業中，應用最為廣泛的就是混凝土材料。這種材料在應用中面臨的最突出的問題就是回收再利用的問題，混凝土的拆除回收再利用問題，我國目前也在加大研發力度，雖說制定了相應的引導性政策，但是收效甚微。很明顯混凝土材料并未能達到節能環保要求，這就與現代房屋節能與環保的設計理念相違背。

其次就是保溫困難的問題，這在我國的北方表現得尤為明顯，因為北方的建筑會長期的暴露在寒冷的環境中，所以保暖的工作顯得很重要，而混凝土在低溫的狀況下，通過其熱傳導性能會散失許多熱量，這很明顯并未能夠達到北方的房屋建筑的要求，在供暖方面也會增加困難。我國為了推行節能型建筑，要求在房屋外墻設置保溫建筑材料，降低室內外溫差導致的能源消耗。設置保溫層這一舉措在很大程度上增加了建筑材料的損耗，也增加了成本，也是源于混凝土的保溫性能差的原因。

再次是裂縫的問題，混凝土施工環境多為室外，如果遇到惡劣天氣，比如夏季的高溫，混凝土凝結過程中，由于水泥與水作用會產生放熱化學反應，內部會產生大量的熱量，也就是水化熱，熱量的散失過程也會蒸發掉一些水分，同時在太陽的強烈照射下，也會蒸發混凝土內部的水分，從而生成很多小氣孔，在混凝土內部高溫的影響下，混凝土表面的拉應力會增大，從而形成裂縫。除此之外，其他的惡劣天氣像：暴雨、大風、低溫等都會對工程建設造成一定的影響，導致裂縫的產生。

3.2 高層建筑特點

我國經濟的迅速發展，帶動了人口結構的變化，越來越多的人涌向了城市，然而城市的建設用地面積是有限的，所以就需要建設多個高層建筑從而滿足社會需求。 在城鄉中為了更好地節省用地面積，許多村民也會選擇修建高層房屋的方式，從而充分利用空間。

人口基數大，作為中國人口的最主要特征，在房屋建筑方面也得到了一定的呈現，因此，合理化的房屋建筑設計就顯得很重要，通過合理的設計，能夠合理有效地利用資源，增加社會產值。根據調查發現，我國現階段的高層建筑中多以長方形或者正方形為主，為了增加房屋的采光面積，過度增大房屋開窗面積，導致窗墻比超標，從物理學的角度來看，這也會導致內部能量的流失，很明顯，這是不滿足節能環保設計的要求的。

4 房屋建筑結構節能及環保設計的有效策略

4.1 可再生能源的設計

可再生能源的設計是環保理念的重要體現，在房屋設計時，首先要將這種理念貫穿到設計的過程當中去。可以根據我國不同地域城市的特點和當地氣候特點，設計風力發電或者太陽能發電設備。利用自然的風力或者太陽能進行發電，既能夠滿足房屋的用電需求，又貫徹了環保的理念。譬如在北方的冬季，從內蒙古吹來大量的西伯利亞冷空氣會經過東北地區，這種強勁的風力能夠轉化為電力，降低發電用煤炭消耗量。

在太陽照射條件良好的區域，采用光電轉換或光熱轉換方式充分利用太陽能，在每棟樓頂及陽臺外墻安裝太陽能電池板，利用太陽能進行發電或供熱水，這種發電主要應用于電梯樓道的照明等一些公共區域的用電需求，單戶有效日照面積較大的房屋，發電量較大時，可以通過雙向電能計量表與電力系統并網，采用光電轉換發電富裕的電能逆向并入電力系統，等于按同等用電價格獲益。風能和太陽能的利用一方面進行了合理的能源開發，另一方面，又貫徹了國家的發展戰略，減輕了社會的物業負擔。

4.2 采用環保材料

在做好前期的設計和準備工作后，要做好環保材料的篩選工作。根據國家發布的有關文件的要求，嚴格地進行環保材料的篩選。例如：可以選擇工業廢渣再生材料代替傳統的混凝土材料達到環保的效果。但這類混凝土強度不如傳統混凝土，可用于非承重結構部位，如墊層、找坡層等。

4.3 保溫設計理念

在房屋建筑設計過程中，既要考慮到因為窗墻比過大而造成的能量損失問題，又考慮到房屋建筑的通風問題。筆者在研究過程中發現，北方寒冷地區許多建筑的東西側墻和南北陽臺采用了弧形和半圓形的造型，這種建筑特點主要是為了應對北方冬季強烈的寒風，因此這就對房屋的外墻的保溫性能提出了更高的要求。在房屋建設的過程中，要選擇保溫性能較高的材料，增強保溫節能效果。另外還可以采取外圈高層包圍多層建筑的坐落層次，這樣的坐落層次和以往的坐落層次是不相同的，能夠在很大程度上避免因寒風而導致的溫度損耗，從而在一定程度上達到保溫的效能。建筑群采用外圈高層包圍多層建筑的坐落層次，可以適當擴大房屋間距，確保內外墻房屋的日照指標。。

4.4 節能環保設施

節能環保設施的運用是貫徹國家可持續發展理念的重要體現，在房屋設計時，可以在公共區域和住房區域都安裝一定的節能設施。比如在公共區域的電梯設計中，可以采用變頻電機，減輕對電力系統的壓力；在樓道的燈具設計方面，要采取節能燈具，降低電力的消耗，在小區內部的公共設施建設方面，要選擇綠色環保，無公害的建筑材料，避免因材料的過度使用而造成的能源的消耗。

5 結束語

總體來看，將節能及環保意識運用到房屋建筑中，已經成為了一種不可抵擋的趨勢，這不僅是在響應我國的號召，也是響應了國際上對房屋建筑設計的新要求。本文旨在推行房屋建筑的節能環保理念，讓更多人參與進來，共同打造真正和諧環保溫馨的美好家園。