探究低碳環(huán)保理念下的高層建筑結(jié)構(gòu)

方萬(wàn)靈

（廣州市設(shè)計(jì)院， 廣東 廣州 510620）

0 引言：

隨著社會(huì)的高速發(fā)展，人們逐漸開(kāi)始忽視環(huán)境保護(hù)，導(dǎo)致環(huán)境急速惡化，人們?cè)诒粣毫拥沫h(huán)境摧殘得快體無(wú)完膚時(shí)，這才逐漸意識(shí)到環(huán)境對(duì)于人類(lèi)的重要性，開(kāi)始對(duì)低碳生活充滿(mǎn)了向往。國(guó)家在發(fā)展戰(zhàn)略上也開(kāi)始強(qiáng)調(diào)低碳環(huán)保的重要性，因?yàn)橹挥雄`行低碳環(huán)保的發(fā)展理念，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)才能得到進(jìn)一步的發(fā)展，于是國(guó)家在各領(lǐng)域推廣低碳發(fā)展理念，在高層建筑領(lǐng)域，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)始以低碳環(huán)保理念為根本進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。

1 低碳環(huán)保理念下的綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.1 綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使人們的生活水平質(zhì)量得到大幅提高，根據(jù)我國(guó)國(guó)情，國(guó)家在近幾年開(kāi)始大力向全國(guó)人民推廣低碳生活的理念，隨著人們對(duì)低碳生活的深入了解，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題得到人們高度重視，綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范下，推出的更具實(shí)用性與先進(jìn)性的設(shè)計(jì)理念，是一種更科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大大提升了建筑整體的使用性能，在進(jìn)行綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要始終遵循高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性和可行性的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證建筑本身的功能性以及實(shí)用性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)修改，確保工程的整體完成水平。

1.2 綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化重要性

綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)施工技術(shù)與施工材料都提出了較高標(biāo)準(zhǔn)，綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成本相對(duì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更高，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在滿(mǎn)足基本結(jié)構(gòu)建造要求的基礎(chǔ)上，盡可能減少使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高高層建筑用料的合理性，能夠有效提升各類(lèi)資源的使用效率。

1.3 結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是建立在能夠保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性和持久性的前提下，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改革，設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的建筑形體進(jìn)行不同的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，根據(jù)高層建筑的功能以及特點(diǎn)，進(jìn)行綠色結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的替換，高層建筑的外部結(jié)構(gòu)，也要在節(jié)約資源的前提下合理利用資源，由于高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件需要進(jìn)行優(yōu)化，才能達(dá)到高強(qiáng)度的使用要求，因此，在設(shè)計(jì)高層混凝土的結(jié)構(gòu)時(shí)，要進(jìn)行材料的合理運(yùn)用，如粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁、無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板、現(xiàn)澆混凝土空心樓板等，在低碳環(huán)保理念下實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 低碳環(huán)保理念下高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 對(duì)建筑材料進(jìn)行合理選擇

選材是建筑的根本，好的材料能夠打造堅(jiān)實(shí)的地基，高層建筑才會(huì)有所保障。合適的建筑材料是指在低碳環(huán)保理念下，強(qiáng)度和彈塑性能夠滿(mǎn)足建筑需求的材料，高層建筑材料的強(qiáng)度和彈塑性起到防震作用，因此選材不可馬虎，否則不能起到解決高層建筑防風(fēng)抗震這一最核心問(wèn)題的作用。高層建筑的外部構(gòu)造是建筑的重要部分，外殼耗能大，是整個(gè)建筑耗能的四分之一，采用鋼筋混凝土和剪力墻的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用質(zhì)地很輕且隔熱效果好的材料，但抗震效果并不理想，傳統(tǒng)材料的性質(zhì)很可能會(huì)影響外墻壽命，所以，在選材時(shí)要同時(shí)考慮抗震能力與保溫隔熱效果，選用既能夠承受住外部裝飾等的配置，又具有較好的抗震效果與保溫隔熱作用的材料，建筑材料一定要滿(mǎn)足高層建筑的性能需求，在此基礎(chǔ)上盡可能做到低碳環(huán)保。

2.2 選擇合適的建筑形體

大多數(shù)的高層建筑采用形體較小的建筑結(jié)構(gòu)，有效地節(jié)約了土地資源，增加了建筑的有效面積，能夠降低內(nèi)部各類(lèi)管道的使用成本，減輕建筑內(nèi)部各類(lèi)設(shè)施的運(yùn)作壓力，節(jié)省了經(jīng)濟(jì)輸出，外表多為光滑流暢的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠降低整體及局部的風(fēng)壓體型系數(shù)，因此高層的建筑形體設(shè)計(jì)多運(yùn)用小巧光滑等特點(diǎn)。

2.3 對(duì)自然資源進(jìn)行充分應(yīng)用

太陽(yáng)能是可再生資源，是大自然賜予我們的寶物，在低碳環(huán)保理念的實(shí)踐中太陽(yáng)能占據(jù)著舉足輕重的地位，對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與利用還在不斷地深入，相應(yīng)技術(shù)在不斷地創(chuàng)新與發(fā)展，因?yàn)檫@是為數(shù)不多的清潔能源，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染。高層建筑中的太陽(yáng)能熱水器設(shè)計(jì)構(gòu)造較為復(fù)雜，但隨著樓層的升高，太陽(yáng)能也能得到充分地利用，不僅是在向居民提供熱水方面，對(duì)于其他與光能、熱能有關(guān)的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也有不同的用處。

3 低碳環(huán)保理念下的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念

3.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、可行性與安全性

高層建筑的出現(xiàn)是出于人們的需要，因此，建筑的實(shí)施要考慮其經(jīng)濟(jì)性與可行性，對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，是因?yàn)橐紤]土地等資源有效利用與節(jié)約，越來(lái)越多的高層建筑成為人們的避風(fēng)港，那么其中的安全性最為人們所關(guān)心，高層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要讓人們感到舒適，發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)能力，并且要讓建筑工程師認(rèn)為切實(shí)可行，高樓大廈的廣泛?jiǎn)⒂脼槿藗兲峁┝吮憷蔡岣吡藢?duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的難度，低碳環(huán)保的理念下，我們對(duì)于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念又提出了新要求，為滿(mǎn)足新時(shí)代的需要，這更需要頂尖的技術(shù)人員進(jìn)行精密的設(shè)計(jì)與指導(dǎo)。

3.2 合理利用概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)是對(duì)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)整體把握，是高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的靈魂所在，在對(duì)抗震能力進(jìn)行全面測(cè)評(píng)以及工程師的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，進(jìn)行科學(xué)的有效的整體布置，形成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確地敲定。在建筑方案的制定初期，可以運(yùn)用于平面布置階段，避開(kāi)不利于抗震的位置，在選取材料的過(guò)程中，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的承重能力進(jìn)行反復(fù)確認(rèn)，確保其抗震性能在建筑標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，通過(guò)概念設(shè)計(jì)的具體分析，做出適當(dāng)調(diào)整與改進(jìn)。

3.3 充分實(shí)現(xiàn)高層建筑的結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)

高層建筑的延性是抗震能力的決定因素，高層建筑的延性主要從材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)三個(gè)方面體現(xiàn)出來(lái)，高層的鋼結(jié)構(gòu)塑性極好，無(wú)論是水平方向上還是豎直方向，都有著非常好的抗風(fēng)抗震能力，與鋼筋混凝土不同，屬于一種極好的結(jié)構(gòu)延性體系，符合高層建筑安全性的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，目前，由于高層的鋼結(jié)構(gòu)性能較好，造價(jià)也比較高，因此在高層建筑中沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。人們對(duì)于高層建筑的需求每日劇增，國(guó)家對(duì)建筑行業(yè)也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求，使得建筑行業(yè)的技術(shù)人員正在全力尋找延性好，造價(jià)相對(duì)較低且符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，想辦法通過(guò)改善傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高高層建筑的抗震能力，否則很難保證高層建筑的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑不僅可以有效節(jié)約土地資源，還可以對(duì)其他資源盡可能地進(jìn)行節(jié)約。綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是大勢(shì)所趨，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)該遵循低碳環(huán)保理念，在高層建筑的質(zhì)量有所保證的前提下，積極應(yīng)用新型技術(shù)與新型材料，充分在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化、結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化方面進(jìn)行反復(fù)考量，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用性和可行性，減少不必要的資源浪費(fèi)以及對(duì)環(huán)境造成的破壞，使高層建筑充分發(fā)揮其功能性與環(huán)保性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步突破。