綠色建筑理念背景下建筑設計發展

袁帥龍 李世常

山東省紡織建筑設計院有限公司 山東 濟南 250013

引言

進入21世紀以來，環境問題開始受到人們的重視，為了減少工業發展給環境帶來的影響，我國開始制訂各種節能減排的政策。建筑行業中綠色建筑的理念應運而生，在這種理念下我國建筑設計開始向信息化、綠色化、標準化發展，通過這種綠色的設計理念，可以有效實現建筑施工過程的節能減排。有鑒于此，下文將在通過對相關文獻查閱以及結合自身多年工作經驗背景下，針對綠色建筑理念背景下建筑設計發展進行探討，希望能夠給廣大同行參考。

1 綠色建筑理念概述

綠色建筑是指借助綠色環保的施工方式采用綠色節能的建筑材料建成的建筑。隨著人們對于環境問題的重視，綠色建筑已經成為建筑行業的主要發展方向。針對綠色建筑可以結合社會、環境、個人以及成本4個方面來闡述。①社會。綠色建筑的大規模應用有助于完善我國的工業化體系，體現出了我國的可持續發展觀，有益于“人類命運共同體”的構建。②環境。綠色建筑的廣泛應用可以有效減少建材制造以及運輸過程中可能造成的污染，可以最大限度地降低建筑相關領域對環境造成的影響。③個人。通過對綠色建材的應用有助于引導個人形成綠色的生活觀，在實際生活中選擇綠色的生活方式，可以從個人角度實現綠色社會的構建。④成本。由于綠色建筑采用的建材大都是可循環使用的，在建筑使用壽命到期之后可以將建材處理之后二次利用，在一定程度上降低了建筑成本[1]。

2 當前建筑設計領域存在的問題

2.1 建筑設計方案信息化程度不足

隨著信息化時代的到來，信息技術極大地改變了人們的生產生活方式。在建筑設計領域也是如此，但部分從業者只將信息技術看作是一種便捷的畫圖工具，這種觀點極大地限制了建筑設計的信息化發展。①建筑行業內的信息交流不完善，建筑是多領域、多周期的行業，現在不同領域間（如暖通和電氣）和不同周期間（如設計和施工）的信息交流不完善，導致很多現有數據不準確或者缺失。BIM技術對于提高建筑行業信息化程度有著非常大的意義，但是還有待發展。②建筑設計行業重要數據的缺失，由于建筑在設計時往往沒有考慮維護和監控需要的數據，導致雖然現在智能建筑數據很多，但經常重要數據缺失（如中央空調的各種數據等）。③建筑行業內缺乏理想的數據結構，BACnet在實際應用方面差強人意。

2.2 建筑成本難以控制

建筑施工過程中成本一般包括人工費、材料費、管理費、稅金等。其中材料費主要是指建材的購買與運輸的費用，隨著我國碳中和政策的實施，常規建筑材料的購買成本會上升，在建筑行業日益成熟的背景下，建筑成本的增加不利于企業的經營。常規的鋼筋混凝土建筑通常由于設計方案的獨特性導致其核算成本上升，不同配比的鋼筋混凝土在材料的購買、建筑物結構強度以及施工難度等方面均有所不同，不同的建筑在建造的過程中成本難以控制[2]。

3 綠色建筑理念下建筑設計發展趨勢

3.1 設計方案信息化

設計方案的信息化包括從建筑物的設計、施工管理以及后期建筑的管理維護的信息化。在這之前需要收集大量的建筑信息，這就要求在開展新建筑施工時要鋪設足夠數量的傳感器，收集建筑在施工和運行過程中的各項數據。老舊房屋的翻新也為建筑大數據的采集提供了契機，在翻新過程中可以通過安裝各種傳感器實現建筑的自動管理，如自動維護、自動清潔等。由于綠色建筑理念下建筑設計方案越來越復雜，涉及的專業越來越多，生成式設計可以通過計算機生成上千萬種設計方案，并篩選出最科學的方案。生成式設計需要借助設計方案的信息化來實現，在計算機端口輸入各類信息之后，計算機自動生成設計方案，并將設計方案自動拆分生產施工[3]。

3.2 建筑用材綠色化

建筑用材綠色化是指選用建筑材料時要選用生產過程對環境污染小或者無污染的建筑材料。常見的鋼筋混凝土材料在生產過程中會產生大量的粉塵影響環境，而且混凝土原料在開采過程中會破壞當地的環境。因此建筑行業開始逐步采用鋼結構建筑代替鋼筋混凝土建筑。鋼結構建筑相比較于混凝土建筑施工周期短、柔韌性高、抗震性能高；鋼結構建筑使用標準型材，易加工易控制精準度；鋼結構梁柱截面小，室內空間利用率高；建筑物的管線可以借型材內部布線，節省空間和敷設造價；鋼結構建筑可實現大跨度結構及超高結構。用常見的鋼結構建筑與混凝土建筑進行抗震實驗，首先假設地震加速度、分組、場地類別等外部因素均相同，且設計水平與施工質量均類似，墻體后期沒有附加破壞如野蠻裝修等。通過設置不同的地震級別，檢測模擬墻體的最大適用高度（默認最大高度為300m，即300m及300m以上均視為高度為300m），通過對模擬實驗數據進行推算可以得出不同震級下墻體最大適用高度。通過數據可以看出在高級別震級下，鋼結構建筑的穩定性要高于混凝土結構建筑，尤其是當震級為8.0級時，鋼筒體結構的穩定性遠高于混凝土結構與砌體結構。因此鋼結構建筑在抗震能力方面具有很大的優勢。通過鋼結構建筑代替常規的混凝土結構建筑不僅可以提高建筑的穩定性，還可以減少施工成本，提高企業效益；而且鋼結構建筑在建筑廢棄之后還可以回收再利用[4]。

3.3 建造方式標準化

建造方式標準化是指通過統一裝配式建筑的生產標準，實現裝配式建筑標準化生產。通過統一生產標準，裝配式建筑的結構件可以在預制工廠加工生產完成后直接投入市場，建筑設計方在設計時結合已有的建筑結構件進行設計，建筑施工方根據圖紙需求購買相應的結構件在施工現場快速裝配成型。裝配式建筑的特點就是標準化和工業化，當前的裝配式建筑結構可以分為混凝土結構式建筑、鋼結構式建筑、木結構式建筑3類。裝配式結構建筑可以實現建筑材料生產過程的標準化、集約化，相比較于傳統的混凝土結構建筑可以極大地縮短施工周期，而且由于建筑材料成型基本都是在工廠內完成的，可以極大地減少施工過程中造成的污染。裝配式建筑在抗震強度方面也有不俗的表現，在對鋼結構建筑進行三層足尺實驗時，發現鋼結構建筑在經歷0.62g地震加速度后，除抗震支撐外建筑結構基本完好無損，表面鋼結構建筑至少可以抵抗8.0級地震。近年來我國不斷推廣裝配式建筑，不僅是裝配式建筑相比較于傳統的混凝土建筑效率更高，更重要的是裝配式建筑更為環保。裝配式建筑其生產環節更加環保，符合我國既定的低碳發展戰略，例如每100m2的混凝土施工與裝配式建筑的用料進行比較：

使用混凝土建筑技術加工100m2的建筑物共需4.5t鋼筋，1t水泥，在施工過程中大約產生0.52t建筑垃圾；使用裝配式建筑技術加工100m2的建筑物，約需要2.4t鋼筋、0.5t水泥，在施工過程中產生0.32t建筑垃圾，通過對比不難發現，裝配式建筑無論是在建筑原材料的消耗上，還是原材料的利用率上均具有極大的優勢，通過大范圍推廣裝配式建筑技術可以有效實現建筑行業的節能減排，保障我國低碳發展戰略的有效實行。裝配式建筑設計的標準化和管理的信息化程度較高，能有效縮減耗材的使用，節省成本，提高建造效率，特別是在施工時可以節約大量模板，減少現場攪拌對水的浪費和污染，能一定程度地實現綠色建筑的結果。裝配式建筑將綠色理念與建筑施工相結合，運用現代化生產組織手段，建筑生產全過程各階段、各生產要素通過技術集成和系統整合，形成有序的工廠數字化流水式作業，實現建筑設計標準化、構件生產工廠化、現場施工裝配化、土建裝修一體化的先進建筑生產方式。對于裝配式建筑，圍護系統是一個關鍵因素。裝配式建筑結構系統必須與圍護系統配合緊密、和諧統一。裝配式結構建筑其技術優勢在裝配件的生產以及現場施工的過程中可以極大地減少傳統建筑施工技術造成的污染，但由于裝配式建筑還處于發展階段，有很多技術難題還有待解決[5]。

3.4 能源優化利用和新能源的開發技術

綠色建筑的新能源開發利用是基于開源角度提出的一個設計理念，該方式可有效降低建筑對傳統能源的依賴，降低碳排放問題，進而完成綠色建筑建設目標。當下，較為熱門的新能源主要有太陽能、風能和地熱能，沿海建筑也可利用潮汐能。由于這些能源因素對環境要求較高，因此，在具體選擇上可從成本角度出發，考慮安裝一種或幾種。在太陽能利用上，適合安裝太陽能設備作為建筑能源的地方需要有充足日照。在安裝設計太陽能裝置時，要考慮朝向問題。當前，我國城市地區普遍存在玻璃幕墻，因此，可做好建筑的聯動設計，安裝玻璃幕墻加太陽能能源裝置的聯合裝置，能保證在有效消除光污染的同時，進一步提升太陽能裝置的能源效率。在風能利用上，要做好前期風力測試工作，并采取相應措施進行降噪處理。如今，我國在光伏領域和風能發電設備方面給予了重點投資，相關設備效率不斷增加，設備成本也在進一步降低，這為現代建筑中普及使用新能源設備提供了更多可能。存在條件的建筑可同時安裝更多、更大的新能源設備。該領域相關技術人員更需緊跟時代步伐，做好對于這些技術的前沿觀察研究，并積極思考其在綠色建筑技術中的融合應用[6]。

3.5 因地制宜

綠色建筑理念更加重視建筑工程與周邊自然環境的協調性與統一性，力求減輕工程建設期間對周邊環境產生負面影響與破壞。因此，在綠色建筑理念背景下建筑設計應堅持因地制宜，改善設計水平，做到能源的科學使用。設計中先做好區域氣候、地質環境的分析和考察，在綠色理念引導及建筑工程要求下，合理規劃設計內容，實現結構、性能的規劃處理，降低能源及成本損耗。再者，堅持因地制宜原則，在陽光充足區域內，安裝太陽能轉換裝置，利用太陽能完成電能、熱水的供應。對于溫度較低區域，可選擇環保型保溫墻體材料。根據不同的氣候特征、地勢情況、特有材料的就近使用來提高設計，改善生活[7]。

4 結束語

總的來說，隨著社會的發展環保理念越來越受到人們的追捧，為了更好適應社會的發展，建筑行業也提出了綠色建筑的理念。在綠色建筑理念的影響下，建筑設計開始向信息化、綠色化、標準化的方向發展。設計方案信息化可以提高建筑整體的資源調配，提高資源利用率；建筑用材綠色化可以有效減少建筑行業造成的污染；建造方式標準化可以提高建筑施工工作效率，進一步減少建筑施工過程中可能造成的污染。為此上文結合工作實踐及文獻研究，對綠色建筑理念下建筑設計發展趨勢進行探討。