綠色建筑材料在工業(yè)建筑設計中的應用

摘 要：傳統(tǒng)建筑材料帶來的高能耗和環(huán)境污染問題日益凸顯，需要尋找更加環(huán)保、節(jié)能的建筑材料和施工方法。綠色建筑材料作為一種新型的環(huán)保材料，在建筑行業(yè)的應用能有效減少能源消耗和廢棄物排放，有助于實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。就綠色建筑材料在工業(yè)建筑設計中的應用進行研究，以期達到節(jié)能降耗、保護環(huán)境的目的。

關鍵詞：綠色建筑材料；工業(yè)建筑設計；應用

中圖分類號：TU745.5 " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）12-0099-03

0 引言

綠色建筑設計理念下建筑整合應用應當考慮多方面影響因素。對設計圖紙進行優(yōu)化完善時，建筑企業(yè)需要充分考慮建筑本身的使用功能以及實際場景變化，不能過于強調(diào)綠色。設計人員要具備較為豐富的設計經(jīng)驗以及廣闊的設計視野，能夠充分結(jié)合多方需要，協(xié)調(diào)好各個部門之間的關系，盡可能完善設計方案，在保證建筑滿足正常使用要求的條件下，最大限度利用綠色環(huán)保節(jié)能的建筑材料，避免對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成破壞，做到節(jié)約能源、保護環(huán)境。

1 綠色建筑材料的分類及特點

綠色建筑材料按原料來源可以分為3大類：自然材料、工業(yè)副產(chǎn)品材料和工業(yè)合成材料。

第一類是自然材料，如泥土、木材、竹子等。泥土具有良好的熱儲存性能，其熱導率僅為0.87 W/（m·K），是理想的墻體保溫材料。木材來源廣泛可再生，杉木的抗壓強度可達到56 MPa，松木的抗拉強度可達到88 MPa；竹子生長迅速，密度僅為0.4～0.7 g/cm3，抗壓強度高達40 MPa，可制成地板、墻板等裝飾材料。這類材料原料可再生，加工過程污染小，完全符合綠色環(huán)保的要求。

第二類是各種工業(yè)副產(chǎn)品。這類材料是由各類工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品或廢棄物開發(fā)利用而得到的綠色建材，如粉煤灰、礦渣、尾礦砂、爐渣等。這類材料彌補了自然材料力學性能不足的缺點，它們大量存在，原本需要額外處理，再利用不僅節(jié)約資源且降低成本。例如，粉煤灰可用于生產(chǎn)輕質(zhì)墻體材料、磚、板材等。

第三類是工業(yè)合成材料，是復配后制成的新材料。

綠色建材是一種集環(huán)保、高性能、可持續(xù)發(fā)展多重優(yōu)點于一體的創(chuàng)新型材料。綠色建材在生產(chǎn)過程中對環(huán)境影響較小，可降低資源消耗，其生命周期各階段的碳排放量也較傳統(tǒng)材料更低。例如，利用碎石殘渣、粉煤灰等工業(yè)廢棄物制成的混凝土新材料，可以有效利用廢棄資源，減少采礦過程對環(huán)境的破壞。綠色建材本身含有的VOC排放量低，使用后可改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，降低“室內(nèi)污染”。就材料性能而言，綠色建材通常比傳統(tǒng)建材有更高的強度和耐久性，并具有較好的保溫隔熱性能。

2 綠色建筑材料在工業(yè)建筑工程施工中的應用意義

綠色建筑材料在土木工程施工中的應用，對環(huán)境保護和經(jīng)濟效益產(chǎn)生了顯著影響。從環(huán)境角度看，這些材料通常采用可再生或回收資源，減少了對自然資源的消耗。在生產(chǎn)和使用過程中降低了污染物排放，有效減輕了對環(huán)境的負擔。例如，使用再生混凝土不僅減少了廢棄物的堆積，還減少了混凝土生產(chǎn)過程中的碳排放。

從經(jīng)濟角度來看，綠色建筑材料還有助于提高建筑的能源效率，長期來看可以降低能源消耗和維護成本。雖然綠色材料的初始投資可能相對較高，但它們的長期節(jié)能和維護成本較低，最終能為建筑業(yè)主帶來經(jīng)濟效益。

使用這些材料還可以提高建筑項目的市場競爭力和品牌形象，吸引更多注重可持續(xù)發(fā)展的消費者。因此，綠色建筑材料在土木工程中的應用，不僅對環(huán)境友好，還能帶來經(jīng)濟上的綜合收益。

3 綠色建筑材料在工業(yè)建筑工程中的應用策略

3.1 初期規(guī)劃和設計階段

3.1.1 材料選擇標準

在土木工程，尤其是路基路面工程的初期規(guī)劃和設計階段，合理的材料選擇標準是確保工程質(zhì)量和可持續(xù)性的關鍵。

首先，選擇綠色建筑材料應考慮其可持續(xù)性。相關人員需要評估材料的生命周期環(huán)境影響，如碳足跡、能耗和資源利用。同時，應優(yōu)先選擇那些對環(huán)境影響較小的材料，如再生材料或可再生資源制成的材料。

其次，需要考慮材料在特定氣候條件和使用環(huán)境下的表現(xiàn)。材料應具備足夠的適應性，能夠抵御溫度變化、濕度、紫外線等因素的影響，并保持長期穩(wěn)定的性能。

再次，根據(jù)工程需求和預期荷載，應選擇具有適當強度、穩(wěn)定性和耐久性的材料，確保所選材料能夠滿足路基路面工程的設計要求，并具備足夠的承載能力。

從次，監(jiān)理人員還需要查看材料是否具備相關的環(huán)保認證，如LEED認證或其他國際認可的綠色建筑標準。應確保產(chǎn)品遵循當?shù)睾蛧业沫h(huán)保法規(guī)和標準，確保所選材料符合相關要求。

最后，相關人員還需要評估材料的成本效益，包括采購、運輸、安裝和維護成本。在此基礎上，綜合考慮成本與性能，做出最佳的材料決策[1]。

3.1.2 材料性能評估

在路基路面工程的初期規(guī)劃和設計階段，材料性能評估是確保選用適當綠色建筑材料的關鍵環(huán)節(jié)。

第一，工作人員需要評估綠色建筑材料的強度和穩(wěn)定性，通過考慮材料的抗壓、抗拉、抗彎等力學性能，確保其能夠承受預期的荷載和交通負荷。

第二，需要考慮材料在不同氣候條件下的表現(xiàn)，如耐久性和耐候性。要求材料應具備足夠的抵抗?jié)穸取⒆贤饩€輻射、溫度變化等環(huán)境因素的能力，以保持長期的性能和外觀。

第三，相關人員還需要評估材料的維護需求，包括清潔、涂漆、修補等。盡量選擇維護成本較低的綠色建筑材料，以降低項目的運營和維護成本。

第四，選擇材料時，應評估其生產(chǎn)過程的環(huán)境影響，包括碳足跡、資源利用和廢棄物產(chǎn)生等，優(yōu)先選擇對環(huán)境影響較小的材料，以符合綠色建筑原則。

第五，還需要對產(chǎn)品進行必要的性能測試和驗證，通過實驗室測試、野外測試和性能模擬等，以確保所選材料符合設計要求和當?shù)貥藴省?/p>

3.2 建筑景觀整合設計相關措施

建筑景觀整合設計主要涉及兩個領域，分別是建筑地形以及景觀結(jié)構(gòu)。開展建筑建設會對原有地形地貌進行破壞，而采取綠色建筑設計的一個主要目的就是減少對地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響，降低建筑對周邊環(huán)境的負荷，保證當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的完善。因此在綠色建筑設計過程中，如果想要避免建筑帶來的負面影響，可以適當采取地下建筑設計理念。

地下建筑設計理念的歷史最早可以追溯到古老的穴居建筑，現(xiàn)代同樣有部分地區(qū)仍采取這種設計理念。采取地下建筑設計理念可以不破壞原有的地表生態(tài)，將建筑有效融入周圍環(huán)境當中。即使是在氣候相對潮濕的南方地區(qū)，也可以采取將建筑底層架空以實現(xiàn)防潮的目的。當建筑達到預期的使用壽命以后，拆除建筑本身也不會對土層造成破壞，方便后續(xù)建設工作的開展。

通過對建筑架空處理不僅可以節(jié)約資源使用，還可以豐富建筑的使用功能，設計人員能夠根據(jù)現(xiàn)有的空余空間設計公共活動區(qū)域。但是需要注意的是，這種處理方式比較適合一些基礎環(huán)境敏感的區(qū)域，對于設計人員專業(yè)水平要求較高。

大多數(shù)建筑在設計過程中，為了增加建筑內(nèi)外部空間之間的聯(lián)系，會選擇添加大量的景觀結(jié)構(gòu)。門窗、走廊以及中庭等景觀結(jié)構(gòu)主要發(fā)揮內(nèi)外部空間連接作用的墻體結(jié)構(gòu)，在設計過程中應當適當融入綠色建筑理念，在保證室內(nèi)以及通風符合要求的前提下選擇隔熱能力較好的綠色玻璃，能夠降低室內(nèi)采暖耗熱值。

此外，還應注意材料的選擇問題，應考慮整個建筑的生命周期成本，包括安裝、運行、維護和退役階段，以綜合評估材料的可持續(xù)性。采用符合可持續(xù)建筑標準的門窗材料，選擇具有良好回收性的材料，以減少資源浪費[2]。

3.3 切實強化多角度設計

為了擴大綠色建筑材料在工業(yè)建筑中的使用比例，應該綜合考慮工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)、使用需求，合理規(guī)劃綠色建筑材料分配方案，充分發(fā)揮各種綠色建筑材料的職能作用。屋頂可使用太陽能板，外墻使用高性能保溫材料，門窗可使用高性能隔熱玻璃等。

在設計綠色工業(yè)建筑圖紙時，除了要考慮墻體保溫、水電結(jié)構(gòu)優(yōu)化之外，還需要著重分析能源利用、通風結(jié)構(gòu)等，有效降低能源損耗，提升工業(yè)建筑內(nèi)部的舒適性，使得綠色工業(yè)建筑發(fā)揮出更大的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

3.4 綠色建筑材料在鋼結(jié)構(gòu)中的應用

鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性直接關系到建筑的耐久性和使用壽命。采用綠色建材來提高鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性，是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

鍍鋅板是目前應用較為廣泛的綠色建材之一，鋼材表面鍍上鋅層，能夠形成牢固的鈍化膜，從而阻止鋼材與空氣及水分接觸，大大提高了抗腐蝕性。鍍鋅板的鋅層厚度每增加1 μm，其抗腐蝕壽命可延長1.5倍。目前市場上主流的鍍鋅板鋅層厚度為275 g/m2，使鋼材的使用壽命可延長至100年以上。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，大面積采用鍍鋅板制作樓板、墻板、屋面等，既可發(fā)揮綠色材料的優(yōu)勢，也可顯著提升鋼結(jié)構(gòu)的整體耐久性。

氟碳涂層是新型的綠色涂料，可用于鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕處理。它利用氟素的特性形成穩(wěn)定的碳氟鍵，使涂層表面極難被氧化或水解，從而阻隔鋼材與外界環(huán)境的接觸。與傳統(tǒng)的環(huán)氧涂料相比，氟碳涂層的耐候性更佳，涂層厚度0.1 mm即可使鋼材使用壽命延長20年以上。氟碳涂層可噴涂于鋼結(jié)構(gòu)表面，如鋼柱、鋼梁等，能有效提升鋼結(jié)構(gòu)的長期抗腐蝕性能。聚氨酯涂料廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)防腐領域，它利用雙組分聚合反應形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，并富含羥基、氨基等官能團，可與鋼材表面形成牢固的化學鍵合。

3.5 綠色建筑設計中節(jié)水技術(shù)的整合應用

我國雖然總體水資源儲存量較高，但是如果分配到個人則可以發(fā)現(xiàn)人均可使用占水量并不高。因此在建筑設計過程中設計人員應當重視節(jié)水設計，結(jié)合現(xiàn)有的節(jié)水技術(shù)如雨水回收技術(shù)、中水利用技術(shù)等，降低對水資源的利用消耗。

國家大劇院的設計充分考慮了節(jié)水技術(shù)的整合應用，該建筑采用了先進的雨水收集系統(tǒng)和再利用技術(shù)。雨水通過特設的收集系統(tǒng)被收集，經(jīng)過過濾和凈化處理后，用于景觀湖水的補給以及建筑內(nèi)的洗手間沖廁等非飲用水需求。這一舉措大大減少了對城市供水系統(tǒng)的依賴，也降低了建筑的整體水資源消耗[3]。

3.6 設計過程中引入綠色環(huán)保理念

建筑行業(yè)倡導住宅全裝修，所以設計人員需要充分考慮住宅本身結(jié)構(gòu)、采光以及可使用面積，確保能夠與設計理念相協(xié)調(diào)，從人力、成本等方面考慮，將綠色建筑設計理念貫穿整個設計過程，在控制成本的同時選擇一些低碳環(huán)保材料，強調(diào)人與自然和諧共生的生態(tài)理念。在針對住宅設計上，設計人員要時刻秉持節(jié)能環(huán)保的理念，從而實現(xiàn)降低能耗、符合建設標準的設計方案，不能一味聽從開發(fā)商意見，要有自己的判斷以及思路。

與其他建筑設計工作相比，房屋建筑內(nèi)部設計工作更加復雜，要求設計人員具備整體設計能力，做好協(xié)調(diào)指揮工作，當發(fā)現(xiàn)存在問題時要及時處理，實現(xiàn)對項目的及時調(diào)整，避免對資源的消耗。

設計人員要基于技術(shù)、管理等內(nèi)容實現(xiàn)全面轉(zhuǎn)型工作，通過借助技術(shù)發(fā)展以及科學進步，將綠色建筑設計理念融入建筑建設每一個環(huán)節(jié)當中，帶動我國建筑行業(yè)實現(xiàn)綠色創(chuàng)新改革[4]。

4 結(jié)束語

綠色建筑材料在工業(yè)建筑設計中的應用研究，不僅體現(xiàn)了人們對現(xiàn)代建筑領域?qū)Νh(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的深刻認識，而且也反映了社會大眾對更高品質(zhì)生活環(huán)境的追求。

綠色設計理念與綠色建筑材料的應用在現(xiàn)實中是切實可行的，通過采用節(jié)能型門窗與玻璃、綠色涂料與膠粘劑、保溫隔熱材料等環(huán)保材料，以及實施合理的自然采光與通風設計、太陽能光伏板等能源循環(huán)設計，可以有效降低建筑能耗，減少對環(huán)境的污染。

綠色建筑設計當前仍舊面臨一次性投資成本、技術(shù)難題以及市場推廣等問題，這需要政府、建筑行業(yè)、社會等各方面的共同努力。綠色建筑材料在工業(yè)建筑設計中的應用研究具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的社會影響，應繼續(xù)深化這一領域的研究與實踐，為構(gòu)建更加環(huán)保、節(jié)能、舒適的居住環(huán)境貢獻力量。

參考文獻

[1] 張志強.綠色建筑材料在住宅工程施工中的應用[J].佛山陶瓷，2023，33（10）：82-84.

[2]張志強.綠色建筑材料在建筑工程施工技術(shù)中的應用[J].佛山陶瓷，2023，33（9）：136-138.

[3] 徐雯雯，陳金林，閆貴海，等.幾種新型綠色建筑材料在土木工程中的應用淺析[J].四川水泥，2023（9）：104-106.

[4] 陳志強.綠色建筑材料在土木工程施工中的應用探究[J].建材發(fā)展導向，2023，21（16）：196-198.